2026届新高考生物热点复习：细胞的能量供应和利用-酶和ATP

2026届新高考生物热点复习细胞的能量供应和利用——酶和ATP

每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找——威尔逊人教版

（2019）必修一目录01综合知识体系构建02章节核心知识精讲03重难知识针对探究04学科内容定向拓展05综合练习应用拔高章节回顾本章围绕“细胞代谢的动力与催化剂”展开，核心是阐明酶如何高效催化细胞代谢反应、ATP如何为生命活动供能，二者共同保障细胞各项生命活动的有序进行，体现“结构与功能相适应”“能量守恒”的生物学逻辑。酶——细胞代谢的“催化剂”ATP——细胞的“能量通货”01综合知识体系构建02章节核心知识精讲第一节降低化学反应活化能的酶细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。

CO2+H2O

有机物+O2光能叶绿体：氨基酸

多肽(蛋白质）脱水缩合核糖体：线粒体：有机物+O2CO2+H2O+能量第一节降低化学反应活化能的酶细胞代谢的特点（1）一般都需要酶催化（2）一般伴随着能量的释放和储存（3）在水环境中进行（4）反应条件温和细胞代谢的意义是细胞生命活动的基础第一节降低化学反应活化能的酶1.酶的本质及其生理功能（1）概念：酶是活细胞产生的，具有催化作用的有机物（2）产生场所：凡是活细胞都能产生（不考虑哺乳动物成熟红细胞）（3）化学本质：有机物（大多数是蛋白质，少数是RNA）（4）基本单位：氨基酸或核糖核苷酸（5）合成场所：核糖体或细胞核（6）作用场所：既可在细胞内，也可在细胞外或体外发挥作用第一节降低化学反应活化能的酶（7）作用机理：催化已存在的化学反应，降低化学反应的活化能，改变化学反应的速率（8）温度影响：低温只会抑制酶的活性，不会使酶变性失活（9）作用：酶只起催化作用（10）作用前后变化：催化反应前后酶的数量和化学性质没有变化（11）来源：生物体内合成（12）意义：使生物体内细胞代谢在温和条件下快速进行第一节降低化学反应活化能的酶2.酶的作用机理分析a：无催化剂时反应所需的活化能b：无机催化剂催化时反应所需的活化能c：酶催化时反应所需的活化能a-b：无机催化剂降低的活化能a-c：酶降低的活化能第一节降低化学反应活化能的酶3.酶的特性（1）高效性与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著（2）专一性一种酶只能催化一种或一类化学反应（3）作用条件较温和过酸、过碱或温度过高，都会使酶永久失活第一节降低化学反应活化能的酶4.酶的特性探究实验（1）比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）【实验原理】2H2O22H2O+O2水浴加热或FeCl3溶液或过氧化氢酶加热是化学反应常见的条件Fe3+是无机催化剂新鲜肝脏中含有过氧化氢酶不同

条件判断H2O2分解快慢的依据②点燃的卫生香的复燃情况①气泡冒出情况O2的产生量第一节降低化学反应活化能的酶【实验方案】新鲜肝脏中含有过氧化氢酶（新鲜肝脏含有较多过氧化氢酶）试管1234H2O2溶液2mL2mL2mL2mLFeCl3溶液--+-过氧化氢酶溶液---+90℃水浴-+--第一节降低化学反应活化能的酶【实验结果与结论】2号比1号产生的气泡多，说明温度升高有利于过氧化氢的分解3号、4号未经加热也有大量气泡产生，说明催化剂能降低化学反应的活化能，加快化学反应的速率4号比3号产生的气泡多，说明在相同的条件下，酶的催化效率远远高于无机催化剂的催化效率第一节降低化学反应活化能的酶（2）探究酶具有专一性【实验原理】淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖（葡萄糖和果糖）在水浴加热的条件下，还原糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀【方案设计】用同一种酶催化两种不同的底物【实验结论】酶具有专一性第一节降低化学反应活化能的酶（3）探究影响酶活性的条件【实验思路】底物t1温度（或pH1）下+酶t1温度（或pH1）下底物t2温度（或pH2）下+酶t2温度（或pH2）下……底物tn温度（或pHn）下+酶tn温度（或pHn）下底物的分解量（或剩余量）或产物的生成量反应相同时间后检测【实验结论】温度（或pH）能影响酶的活性，酶的活性有一定的最适温度（或pH）范围第一节降低化学反应活化能的酶酶在生活中的应用多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用为什么需要用温水浸泡？能否用它来洗羊毛衫？果胶酶分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清第二节细胞的能量“货币”ATP1.ATP的结构PPPA（1）中文名称：腺苷三磷酸（2）组成部分：腺嘌呤、核糖、磷酸基团（3）元素组成：C、H、O、N、P（4）结构简式：A—P～P～PA:腺苷

P：磷酸基团

—：普通化学键～：特殊化学键腺苷腺嘌呤3个磷酸基团核糖第二节细胞的能量“货币”ATP腺嘌呤磷酸基团（3个）腺苷（A）核糖腺苷一磷酸（AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷（ATP）RNA基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸第二节细胞的能量“货币”ATP不同化合物中“A”的含义化合物结构简式“A”的含义共同点ATP腺苷（腺嘌呤和核糖组成）所有“A”的共同特点都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤第二节细胞的能量“货币”ATP高能磷酸键~~腺嘌呤核糖腺苷(A)磷酸基团（Pi）PPP

相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得~这种特殊的化学键很不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解能量高达30.54KJ。水解时释放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物。所以说ATP是高能磷酸化合物。第二节细胞的能量“货币”ATP2.ATP和ADP的转化ATPADP+Pi+酶1能量酶2第二节细胞的能量“货币”ATP转化特点（1）转化非常迅速：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，能满足生命活动对能量的需要（2）时刻不停地进行，保持动态平衡；ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中，这对于细胞内生命活动的稳定进行具有重要意义（3）生物共有：ATP和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第二节细胞的能量“货币”ATPADP转化成ATP的过程，所需要的能量从哪里来呢?动物、人、真菌和大多数的细菌等绿色植物能量呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+ATP

ATP合成酶糖类、脂肪等有机物氧化分解产生ATP的场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体第二节细胞的能量“货币”ATP用于大脑思考（电能）用于肌肉收缩（机械能）用于细胞内各种吸能反应用于生物放电（电能）用于生物发光（光能）用于主动运输（渗透能）细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能的03重难知识针对探究重难知识针对探究1.酶的本质化学本质绝大多数是_______少数是_____合成原料__________________组成元素C、H、O、N_________________合成场所_______细胞核(真核生物)来源活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)作用场所细胞内、细胞外、生物体外生理功能_____作用机理_____________________酶的底物酶促反应的反应物蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸C、H、O、N、P核糖体催化降低化学反应的活化能重难知识针对探究2.有关酶的实验探究中的“三宜”“四不宜”（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，检测底物是否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，而该实验需严格控制温度重难知识针对探究（3）在探究酶的最适温度的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢（H2O2）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，宜保证酶处于最适温度（排除温度干扰），且需将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触不宜选择淀粉作为底物，因为酸性环境会干扰斐林试剂对淀粉分解的检测，碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应，斐林试剂的碱性会影响淀粉酶活性重难知识针对探究3.酶的结构与功能的联系酶的各种作用特性主要依赖其特殊的结构，外界环境变化对酶的结构造成影响的同时也会影响其功能。酶的结构并不是始终不变的，酶在催化过程中会发生可逆性的结构变化。当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生相应的变化，有关的各个基团达到正确的排列和定向，从而使酶和底物契合而结合成中间络合物，并引起底物发生反应。反应结束当产物从酶上脱落下来后，酶的活性中心又恢复了原来的构象，如图所示重难知识针对探究4.与酶有关的曲线及实验分析（1）酶的高效性曲线①酶的高效性是与无机催化剂比较后得出的，在该曲线中只有曲线a与b对比才可得出酶催化的高效性，曲线a与c的对比只能说明酶具有催化作用②当底物的量一定时，酶与无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需时间，不能改变反应的方向和平衡点重难知识针对探究（2）酶的专一性曲线如图所示，底物为反应物B时，加入酶A的反应速率与未加酶A的反应速率相同，而底物为反应物A时，加入酶A的反应速率随酶A浓度增大而明显加快，说明酶A对反应物B无催化作用，酶具有专一性重难知识针对探究5.影响酶催化效率的因素（1）温度和pH变化对酶促反应的影响从图甲、乙可以看出：在一定温度（或pH）范围内，随温度（或pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用减弱。过酸、过碱或温度过高都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子的结构未被破坏，温度升高即可恢复活性。重难知识针对探究从图丙、丁可以看出：纵坐标为反应物剩余量，相同反应时间下，剩余量越多，反应速率越慢；图丙中不同pH条件下，酶最适温度不变；图丁中不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液的pH（或温度）的变化不影响酶作用的最适温度（或pH）重难知识针对探究（2）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响①图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量限制，酶促反应速率不再增加②图乙：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比点悟：底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性重难知识针对探究（3）酶的抑制剂对酶促反应的影响有些化合物可以选择性地抑制酶的活性，称为酶的抑制剂抑制剂的作用机制分两种如果抑制剂以共价键与酶结合，则为不可逆的抑制作用如果抑制剂以非共价键与酶结合，则为可逆的抑制作用，其中可逆性抑制剂又包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂重难知识针对探究1.ADP转化成ATP过程中能量的来源和去路生物体产能场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体需能部位呼吸作用光合作用其他主动运输肌肉收缩生物发光、发电等重难知识针对探究（1）由图可知，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化是不可逆反应，但物质是可循环利用的（2）ATP在生物体内的含量很少，但含量很稳定，主要原因是ATP和ADP之间时刻进行着相互转化重难知识针对探究2.ATP为主动运输供能的原理如图所示（1）激活酶活性：被转运物质与载体蛋＞白相应位点结合，激活载体蛋白的酶活性（3）载体蛋白空间结构改变：载体蛋白磷酸化导致其空间结构改变，物质实现逆浓度梯度跨膜运输（2）载体蛋白磷酸化：在载体蛋白作用下，ATP水解产生的末端磷酸基团与载体蛋白结合，发生载体蛋白的磷酸化，这一过程伴随着能量转移04学科内容定向拓展学科内容定向拓展科学方法——控制变量和设计对照实验1.变量：实验过程中变化的因素称为变量2.自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量3.因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量4.无关变量：实验中除因变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫作无关变量学科内容定向拓展5.对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验；对照实验一般要设置对照组和实验组（1）实验组：一般接受实验变量处理的一组作为实验组（2）对照组：不接受实验变量处理的对象组6.对照实验的类型空白对照、自身对照、相互对照、条件对照7.实验过程中遵循的原则单一变量原则、对照原则、等量性原则以探究酶的高效性实验为例学科内容定向拓展试管编号1234第一步H2O2浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL第二步反应条件常温90℃FeCl3溶液肝脏研磨液剂量2滴清水2滴清水2滴2滴结果气泡产生

卫生香复燃情况

不明显少量较多大量不复燃不复燃复燃迅速复燃变量自变量因变量无关变量无关变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量对照组实验组对照实验等量性原则单一变量原则等量性原则学科内容定向拓展酶的实际应用——从工业生产到医学治疗（1）食品工业酿酒、制醋：利用酵母菌的淀粉酶、醋酸菌的氧化酶，将淀粉转化为酒精、醋酸果汁澄清：添加果胶酶，分解水果中的果胶（使果汁浑浊的成分），提高果汁透明度和产量（2）医药领域消化辅助：消化不良时服用“多酶片”（含淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶），补充消化酶，促进食物分解学科内容定向拓展溶栓治疗：注射“尿激酶”“链激酶”，催化血栓中的纤维蛋白水解，溶解血栓，治疗心肌梗死、脑梗塞（3）环保领域废水处理：利用微生物产生的脂肪酶、蛋白酶，分解废水中的油脂、蛋白质等有机物，降低污染生物洗涤剂：添加碱性蛋白酶、脂肪酶，可在低温下分解衣物上的血渍、油污（比传统洗涤剂更环保，减少化学污染）学科内容定向拓展ATP的“能量通货”地位——为何细胞选择ATP而非直接利用糖类？（1）能量释放的“适度性”葡萄糖等储能物质氧化分解时释放的能量较多（1mol葡萄糖彻底分解可释放2870kJ能量），若直接用于生命活动（如主动运输、肌肉收缩），会导致能量过度释放、浪费；而ATP水解时仅释放少量能量（1molATP水解释放约30.54kJ能量），可精准匹配细胞各项“小能量需求”，避免能量浪费。学科内容定向拓展（2）能量传递的“通用性”细胞内不同生命活动（如核糖体合成蛋白质、细胞膜上的离子运输、细胞核内的DNA复制）均需能量，但它们的“能量受体”不同；ATP可作为通用的“能量载体”，通过水解为不同反应提供能量，无需为每种活动单独设计能量传递系统，简化了细胞代谢的调控逻辑。

05综合练习应用拔高综合练习应用拔高1.下列有关酶的实验叙述，正确的是()A.可用淀粉溶液、淀粉酶、碘液等来探究pH对淀粉酶活性的影响B.在“探究温度对酶活性的影响”实验中，先将淀粉液与淀粉酶液混合后，再分别置于不同温度条件下相同且适宜时间C.在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，可通过检测是否产生还原糖来证明酶的作用具有专一性D.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，加热、Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解的原因都是降低了过氧化氢分解反应的活化能解析：淀粉在极端pH下可能自行分解,而碘液只能检测淀粉是否剩余,无法区分是酶的作用还是酸/碱直接水解淀粉,导致结果不可靠。A错误。温度对酶活性影响实验中,若先混合底物和酶再调节温度,在温度变化过程中反应已进行,无法准确控制自变量。正确操作是先分别保温,再混合。B错误。淀粉酶只能催化淀粉水解为还原糖(麦芽糖),而无法催化蔗糖水解。通过斐林试剂检测还原糖需水浴加热,若仅淀粉组产生砖红色沉淀,可证明酶专一性。C正确。加热通过提高分子能量加速反应,而非降低活化能;Fe3+和酶作为催化剂降低活化能。D错误。C综合练习应用拔高2.某小组为研究温度对酶活性的影响，在t1、t2、t3温度下，分别用淀粉酶水解淀粉，保温相同时间后测定生成物的量分别为a、b、c，且b>a>c，温度各升高相同幅度，重复上述实验，测定生成物的量分别为a'、b'、c'，且a'>a、b'>b、c>c'。下列相关分析正确的是()A.该实验中的自变量为酶的活性，因变量为温度B.该淀粉酶的最适温度在t1~t2之间C.当温度在t2~t3之间时，随温度升高酶的活性降低D.温度为t3时，部分酶的空间结构可能发生改变解析：本实验研究温度对酶活性的影响，自变量为温度，因变量为酶活性，A错误。t1、t2、t3温度下，相同时间后测定生成物的量分别为a、b、c，且b>a>c，说明t2在三个温度中最接近最适温度；升高相同温度后，a'>a,b'>b，说明升高温度后酶活性上升了，t1、t2温度均低于最适温度，且t2更接近最适温度；而c>c'，说明升高温度后酶活性反而降低了，则t3温度应高于最适温度，故最适温度在t2~t3之间，温度为t3时，部分酶的空间结构可能发生改变，B错误，D正确。升高温度后b'>b，且由B项分析可知，当温度在t2~t3之间时，随温度升高，酶的活性先升高后降低，C错误。D综合练习应用拔高3.温度会影响酶促反应速率，其作用机理如图。其中曲线a表示底物分子具有的能量，曲线b表示温度对酶空间结构的影响，曲线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多B.处于曲线c中1、2两点时，酶分子的活性相同C.酶适于低温保存的原因是底物分子具有的能量较低D.酶促反应速率是底物分子具有的能量与酶空间结构共同作用的结果解析：曲线a表示底物分子具有的能量，由图可知，随着温度的升高，底物分子具有的能量增加，活化能是指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，A错误；曲线c中1、2两点对应的酶促反应速率相等，但酶活性不一定相同，B错误；酶适于低温保存，原因是低温只是抑制酶活性，不会使酶变性失活，而非底物分子的能量低，C错误；底物分子的能量与酶空间结构（影响酶活性）都会影响酶促反应速率，酶促反应速率是底物分子具有的能量与酶空间结构共同作用的结果，D正确。D综合练习应用拔高4.科研工作者对某种淀粉酶的最佳使用温度范围进行测定，图中曲线①表示在不同温度下的酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性值，用曲线②表示。下列相关叙述错误的是()A.曲线①中数值越大，代表相应温度条件下的酶活性越高B.曲线②中各个数据点的残余酶活性是在80℃条件下测得的C.依据曲线①和②可知，工业生产中该酶使用的最佳温度为70-80℃D.依据曲线①和②可知，该淀粉酶适宜在30℃以下进行低温保存解析：曲线①表示在不同温度下的酶活性相对最高酶活性的百分比,其数值越大,酶活性越接近最高酶活性,A正确；将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,结果用曲线②表示,据曲线①可知,酶的最适温度为80℃,故曲线②中各个数据点的残余酶活性是在80℃条件下测得的,B正确;在工业生产中使用该酶时,应保证酶的活性较高、酶的热稳定性较好,由图可知,60~70℃符合该要求,C错误;由图可知,30℃条件下相对酶活性为0,残余酶活性为100%,说明该淀粉酶适宜在30℃以下进行低温保存,D正确。C综合练习应用拔高5.如图为蔗糖酶作用机理示意图，甲表示蔗糖，乙表示麦芽糖。下列说法正确的是()A.图中酶所催化的底物为乙B.蔗糖酶在催化蔗糖水解的过程中形状没有发生改变C.蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶-底物复合物D.1g蔗糖酶使多少克蔗糖水解代表该酶活性是多少解析：受酶催化而发生化学反应的分子称为底物,图中的底物为甲,A错误;蔗糖酶在催化蔗糖水解的过程中形状发生改变,但是反应完成后形状恢复,B错误;由题图可知,蔗糖酶不能与麦芽糖结合形成酶一底物复合物,因此蔗糖酶不能催化麦芽糖水解,C正确;酶活性一般是指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量,蔗糖酶的活性可以用1g蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解表示,D错误。C综合练习应用拔高6.下图为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。下列叙述不正确的是()A.①为腺苷，即ATP中的“A”B.化学键②易于水解，其水解过程总是与吸能反应相联系C.ATP分子中④水解后形成的产物中，含有RNA的基本组成单位D.核糖是ATP组成成分之一解析：A、①表示腺嘌呤，而ATP中的“A”表示腺苷(腺苷=腺嘌呤+核糖)，A错误;B、化学键②易于水解，释放出能量，ATP水解过程总是与吸能反应相联系，B正确;C、ATP分子中④水解后形成的产物为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位，C正确;D、核糖是ATP组成成分之一，D正确。A综合练习应用拔高7.在下列四种化合物的化学组成中，“O”中所对应的含义最接近的是()A.①和② B.①和④ C.③和④ D.②和③解析：①是ATP,圆圈中是腺嘌呤核糖核苷酸(包括一个腺嘌呤、一个核糖和一个磷酸基团)；②是核糖核苷酸,所以圆圈中是腺嘌呤;③是一段DNA双链,所以圆圈中是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸；④是一段RNA单链,所以圆圈中是腺嘌呤核糖核苷酸,所以①和④中圆圈内对应的含义最接近,B正确。B综合练习应用拔高8.ATP是细胞中的“能量通货”。下列有关ATP的叙述，错误的是()A.绿色植物根尖细胞中能合成ATP的细胞器只有线粒体B.ATP水解时形成腺苷二磷酸，同时释放1个磷酸