高考生物一轮复习：考点10 ATP和酶（原卷版全国）

考点10ATP和酶（精讲+精练）

录

一、知识点精准记忆

二.典型例题剖析

1、ATP的结构和特点分析

2、ATP与ADP的相互转化和ATP的利用

3、酶的本质、作用与特性的综合分析

4、影响酶促反应速率的因素

三、易混易错辨析

高考真题感悟

五、高频考点精练

第一部分：知识点精准记忆

一、ATP是一种高能磷酸化合物

1.中文名称：腺甘三磷酸。

2.结构简式：A—P〜P〜P,其中A代表腺昔，P代表磷酸基团，〜代表特殊的化学键。

3.特点

(l)ATP不稳定的原因：ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得特殊

的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。

(2)ATP的水解过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30.54kJ,所以

说ATP是一种高能磷酸化合物。

4.功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

5.ATP的供能机理：ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子

结合，从而使后者发生变化。

6.生物体内的能源物质总结

(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP.

(2)主要能源物质：糖类。

(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。

(4)主要储能物质：脂肪。

⑸直接能源物质：ATP„

(6)最终能量来源：太阳能。

二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用

1.ATP与ADP之间的相互转化

项目ATP的合成ATP的水解

能量

反应式ADP+Pi+能量一一ATPATP*-ADP+Pi+

所需酶ATP合成酶ATP水解酶

能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在特殊化学键中的能量

能量去路储存在特殊化学键中用于各项生命活动

反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位

2.ATP与ADP转化的特点

①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中的。

②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界

的统一性。

3.ATP的利用

(l)ATP的利用

(2)ATP为主动运输供能的机理

①参与C1+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca?+与其相应位

点结合时，其酶活性就被激活了。

②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过

程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。

③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca?+的结合位点转向膜外侧，将Ca?+释放

到膜外。

(3)ATP是细胞内流通的能量“货币”

①吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。

②放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。

③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

三、酶在细胞代谢中的作用

1.细胞代谢

(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。

(2)条件：需酶的催化。

(3)意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。

2.酶的作用原理

(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

(2)原理：酶降低活化能的作用更显著。

(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。

3.酶的特性

(1)高效性

加入酶加入无机催化剂

平衡点-一

^加催化剂

0时间

①含义解读：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

②作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不能改变化学反

应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。

(2)专一性

榔

M酶A

105

回

吆

O

_一7酶耳(无酶)

1234反应物浓度

①含义解读：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

②曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。

③模型解读

|解读

A表示酶，B表示能被酶和被催化

A催化的底物，C、D的反应物分

物质则不能被催化一子均具有特

酶具有专一性定的结构

(3)作用条件较温和

最适温度温度

曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶

的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。

4.酶促反应速率的影响曲线分析

(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线

曲线②：在①的基础

上，醒浓度增加一倍

曲线③：在①的基

础上，反应物浓度

增加一倍

时间

(2)温度和pH对酶促反应速率的影响

反应物剩余量/相对量反应物剩余量/相对量

30

33

37

35

。8

PH

据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应

溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)o

(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响

①底物浓度对酶促反应速率的影响

底物浓度

②酶浓度对酶促反应速率的影响

在底物充足，其他

条件适宜的情况

下,反应速率与酶

浓度成正比

酶浓度

第二部分：典型例题剖析

<^J^-^>ATP的结构和特点分析

1.在有关DNA分子的研究中常用32P来标记DNA分子。用a、B和Y表示ATP或dATP（d表示

脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—P。〜Pe〜Py或dA—P.〜Pe〜P/。下列说法错误的是

（）

A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的

B.一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子核糖和一分子腺喋吟组成

C.用32P标记dATP的a位磷酸基团，利用其合成DNA,可将32P标记到新合成的DNA分子上

D.用32P标记细胞中染色体的DNA,一次有丝分裂后子细胞中所有染色体都有放射性

谷高W>ATP与ADP的相互转化和ATP的利用

2.人体胃内的酸性环境主要通过细胞膜上的质子泵来维持，胃酸过多会导致患者出现烧心、

反酸、胃部疼痛等症状。质子泵催化1分子的ATP水解所释放的能量，可驱动1个H+从胃

壁细胞进入胃腔和1个K+从胃腔进入胃壁细胞，K+又可经过通道蛋白顺浓度进入胃腔。下

列相关叙述错误的是（）

A.该质子泵既能催化化学反应又能转运H+

B.父、K+等离子进出胃壁细胞都需要消耗ATP

C.利用药物抑制质子泵的活性可以改善胃反酸等症状

D.该质子泵的合成与加工依赖于核糖体、内质网、高尔基体等细胞器

考向。酶的本质、作用与特性的综合分析

3.温度会影响酶促反应速率，其作用机理可用下图坐标曲线表示。其中a表示底物分子具有

的能量，b表示温度对酶空间结构的影响，c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正

确的是（）

A.随着温度的升高，底物分子具有的活化能增加

B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的

C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果

D.酶适于低温保存，原因是底物分子的能量低

逊曾酶促反应速率的影响因素

4.下图为最适温度下酶促反应曲线，降表示反应速率为1/2%”时的底物浓度。竞争性抑制

剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部

位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是（）

0Km底物浓度

A.适当升高温度，Vmax和嚷均会增大

B.加入非竞争性抑制剂，V3降低

C.加入竞争性抑制剂，K1n值降低

D.降值越大，酶与底物亲和力越高

第三部分：易混易错辨析

1.酶活性实验探究中的4个易错易混点

(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂'‘宜”

选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。

(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”

选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。

(3)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H202)和过氧化氢酶作实验材料，

因为过氧化氢(H202)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。

(4)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH

调至实验要求的pH后再让酶与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让底物与酶接触。

2.名词解释

(1)(必修1P7。细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。

(2)(必修1P’s)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为

活化能。

(3)(必修1PBI)酶：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。

第四部分：高考真题感悟

\,___________________________________________________________________________

1.(2021•北京，1)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是()

A.含有C、H、0、N、P

B.必须在有氧条件下合成

C.胞内合成需要酶的催化

D.可直接为细胞提供能量

2.（2021•湖南，5）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发

生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（）

ADP

Pi

A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点

B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递

C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递

D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响

3.（2020•海南，8）下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是（）

A.都可通过体液运输到全身

B.都在细胞内发挥作用

C.发挥作用后都立即被灭活

D.都能在常温下与双缩版试剂发生作用，产生紫色反应

4.（2020•北京，4）用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解压02的实验，两组实

验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0、20℃条件下，向5mL1%的压。2溶液中力口入0.5mL

酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了（）

妈

友

要

2

酮

酒

O

翔

可

反应时间

A.悬液中酶的浓度B.上。2溶液的浓度

C.反应体系的温度D.反应体系的pH

(>

第五部分：高频考点精练

1.某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析第送的是

()

组别pHCaCL温度(℃)降解率豳)

①9+9038

②9+7088

③9-700

④7+7058

⑤5+4030

注：+/-分别表示有/无添加，反应物为I型胶原蛋白A.该酶的催化活性依赖于CaCL

B.结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度

C.该酶催化反应的最适温度70℃,最适pH9

D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物

2.下列关于生物体中酶的叙述，正确的是()

A.在细胞中，核外存在参与DNA合成的酶

B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性

C.酶的本质是RNA和蛋白质

D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37℃

3.欲“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”，某同学设计了多组如图甲、乙的装置并进行了

实验。下列相关分析错误的是（）

浸过肝脏研磨

液的圆形滤纸片

I

2mL3%H：Ch溶液

+2mL缓冲液

实险开始前

反应小室的状态

甲乙

A.不同组别甲装置内的缓冲液pH不同，且与过氧化氢溶液混匀后再转动玻璃瓶

B.不同组别乙装置水槽中的清水水温应均相同且适宜，否则会造成实验结果不准确

C.乙装置量筒内出现的气泡是氧气，气泡的产生速率可反映该实验因变量的变化情况

D.各组实验持续反应一段时间后，每组乙装置量筒内收集到的气体体积一定各不相同

4.洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋

白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列

叙述错误的是（）

A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活

B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的

C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果

D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染

5.幽门螺旋杆菌（Hp）能产生胭酶催化尿素分解形成氨和二氧化碳，因此若要检测某人胃

14

内是否存在Hp,常用气呼吸实验检测，受检者口服特殊的尿素（C0（NH2）2）胶囊，根据

受检者是否能产生"CO2及含量判断有无Hp感染。下列相关叙述错误的是（）

A.JR酶是具有催化作用的蛋白质，能够被蛋白酶水解失活

B.温度、pH会影响配酶的活性，而尿素浓度的改变不影响版酶活性

C.一定时间内产生"CO’的量与版酶含量有关，与口服尿素剂量无关

D.外出聚餐可能会增加Hp的传播途径

6.关于酶的相关知识，下列叙述不正确的是（）

A.含酶牙膏可以分解细菌，预防蹒齿

B.吞噬细胞的溶酶体中缺少分解硅尘的酶，硅尘破坏溶酶体导致硅肺

C.溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用

D.用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测

7.经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。

具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊

泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过

程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是（）

A.M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性

B.溶酶体的酶和运往细胞膜的蛋白加工路径相同

c.s酶功能丧失的细胞正常功能会受到影响

D.M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内

8.猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验,

如图所示。在35℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩版试剂，3、4不加任何试

剂，下列实验能达到目的的是（）

加分泌液加水力吩泌液加水

II

蛋白液雷白块

实验①实验②

A.实验②B.实验①

C.实验①、实验②D.无

9.其他条件适宜，探究pH对小麦淀粉酶活性的影响的实验结果如图所示。下列有关该实验

的说法正确的是（）

八1h后淀粉剩余是

j1k35H7911L13PH

A.由实验结果分析可知该淀粉酶的最适pH为7

B.由图可推断该淀粉酶在pH=3时比pH=9时活性低

C.强酸不会使淀粉酶变性失活

D.在一个反应体系内，将pH连续从13降至7,淀粉的剩余量变化会逐渐增快

10.下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是（）

A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活

B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性

C.淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高

D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率

11.如图为ATP的结构示意图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有

A.①表示腺喋吟

B.吸能反应一般与②的断裂相联系

C.在ATP与ADP的相互转化中③可重复利用

D.若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP

12.细胞中有许多重要的化合物，下列相关叙述错误的是（）

A.核酸由核甘酸聚合而成，可储存与传递遗传信息

B.蛋白质在食盐溶液中可析出，其空间结构发生了改变

C.糖类是主要的能源物质，也可作为遗传物质的组成部分

D.ATP在细胞中的含量很少，但与ADP之间的转化很迅速

13.萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受能量后，在荧光素酶的作

用下形成氧化荧光素并且发出荧光。某实验小组将若干萤火虫的发光器割下，干燥研磨成粉

末，均分放入甲、乙两组试管中，分别加入等量的水，发现有荧光出现，待荧光消失后，向

甲组试管中加入葡萄糖，乙组试管中加入ATP,发现甲组试管中没有荧光出现，乙组试管中

出现了荧光。下列叙述错误的是（）

A.此实验证明了萤火虫的直接能源物质是ATP而不是葡萄糖

B.荧光素形成氧化荧光素的过程中涉及的化学反应为吸能反应

C.萤火虫尾部发生荧光的过程中存在活跃的化学能到光能的转换

D.在甲组试管中加入荧光素酶后也会出现荧光

14.下列关于人体中的酶与ATP的表述，错误的是（）

A.细胞器内、细胞质基质中、细胞核中及细胞膜上均可能有酶

B.酶可分布于细胞内、内环境与外分泌液中

C.ATP的分布场所与酶完全相同，很多代谢反应需要酶与ATP共同发挥作用

D.ATP水解两个磷酸基团后，即可成为某种酶的基本单位之一

15.磷酸肌酸是在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中的一种高能磷酸化合物，是高能

磷酸基的暂时贮存形式，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下列相关叙述错误的是

（）

磷酸肌酸（C~P）+ADPTTP+肌酸（C）

A.磷酸肌酸（C〜P）在形成肌酸的过程中特殊化学键断裂

B.磷酸肌酸是肌肉中能量储存的一种形式，是细胞内的直接能源物质

C.剧烈运动时，在磷酸肌酸的作用下肌肉细胞ATP的含量保持相对稳定

D.磷酸肌酸释放的能量不能用于各项生命活动

16.ATP结合到肌球蛋白上并释放能量，从而改变其构象，进而驱动肌肉细胞的收缩，机理

如图所示。下列说法正确的是（）

A.肌肉细胞中只消耗ATP,不会产生ATP

B.ATP释放能量过程中失去了两个磷酸基团

C.肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能

D.该过程中ATP中的化学能转化成了热能

17.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下列关于ATP的叙述错误的是（）

A.细胞质和细胞核中都有ATP

B.正常细胞中ATP和ADP的比值相对稳定

C.ATP可以水解为ADP和磷酸

D.呼吸作用产生的ATP可用于光合作用

18.dATP是三磷酸脱氧腺昔的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P~P〜P（该结构式中

的dA表示脱氧腺昔）。下列关于dATP和ATP的叙述正确的是（）

A.dATP与ATP分子结构的主要区别是含氮碱基不同

B.ATP彻底水解后可形成3种有机物

C.ATP经过水解之后可以得到某种核酸的基本单位之一

D.一般来说动物细胞内生成ATP的场所主要在细胞质基质

19.生物界有许多发光生物，如发光真菌、萤火虫等。研究发现，萤火虫发光与荧光素有关,

并且调整荧光素的结构，可以产生不同形式的腺背酰氧化虫荧光素,进而发出不同颜色的光。

下列叙述错误的是（）

A.发光真菌和萤火虫都具有多种类型的生物膜

B.发光真菌发光时，可由葡萄糖直接提供能量

C.腺昔酰氧化虫荧光素的形式影响荧光的颜色

D.萤火虫的发光离不开荧光素酶的催化作用

20.磷酸肌酸（C~P）是一种存在于肌肉和其他兴奋性组织（如脑和神经）中的高能磷酸化

合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸

的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸（C）,可以在短时间内维持细胞中ATP的含

量相对稳定。下列叙述错误的是（）

A.1分子ATP水解后可得1分子腺昔、1分子核糖和3分子磷酸

B.磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能

C.剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸与肌酸含量比值会有所下降

D.细胞中的磷酸肌酸对于维持ATP含量的相对稳定具有重要作用

二、综合题

21.ATP和酶是维持细胞正常代谢的两种重要物质。下图为ATP的结构式和某类酶促反应原

理模型图。回答下列问题：

H,N

OOO

nnH

pOpO

I-I-

OO--PIHQ+T+屋f匕f屋+：

O

底物酶中间产物产物

ATI给构式OH°H酶促反应模型

(DATP结构式中的五碳糖是—(填“核糖”或“脱氧核糖”)。若以ATP为原料合成某种酶,

则需要ATP脱掉

(2)ATP在细胞中含量都很低，但是细胞内的机制实现了细胞对大量能量的需求。酶的

含量也很低，但是因为其具有________入所以能够保证化学反应的正常进行。

(3)若某类酶促反应模型中产物是两分子葡萄糖，则图中的酶的名称为—，推测该酶促反

应过程(填“需要”或“不需要”)ATP提供能量。

22.白色念珠蓝细菌是存在于人体上呼吸道和肠道黏膜中的真菌，当机体免疫功能下降时，

菌丝大量生长，侵入细胞引起疾病。V蛋白具有ATP酶活性，对菌丝形成有重要作用。为研

究药物D(一种ATP酶抑制剂)的作用，科研人员进行了如下实验。

(1)白色念珠蓝细菌与大肠杆菌在细胞结构上最主要的区别是白色念珠蓝细菌具有

-V蛋白将ATP水解为ADP时，储存在ATP分子中的能量被释放出来,

同时产生无机磷。

(2)为研究不同浓度药物D对V蛋白的作用，科研人员将V蛋白与反应缓冲液混合，实验组

加入用DMSO溶解的不同浓度的药物D溶液，室温孵育lOmin之后向反应体系中加入ATP溶

液，室温反应30min。再向反应体系中加入孔雀绿试剂(可与无机磷反应呈现绿色)，定量

分析反应体系的绿色深浅，得到如图所示结果。

1.2-i

0.0--ib

药物D浓度/Log[D](M)

①本实验中测定的绿色深浅，可反映出_____________的量，从而得到V蛋白活性。

②本实验以对照组数据作为V蛋白活性相对值1,对照组的处理是将V蛋白与反应缓冲液混

合，加入等量DMS0溶液，室温孵育lOmin,向反应体系中加入ATP溶液，室温反应30min。

③实验结果说明