酶和ATP-高考生物一轮复习讲义（人教版）解析版

[高中生物一轮复习教学讲义必修1]

第7讲酶和ATP

考点一酶在代谢中的作用

1.蘸而永欣和布雨

内容解释

产生部位活细胞内产生除哺乳动物成熟红细胞外，其他细胞都能产生酶

可在细胞内、细胞外、可在生物体外发挥作用，但不能来自于体外，只

作用场所

生物体外发挥作用能由细胞合成

大多数酶是蛋白质，少

酶的本质合成原料是氨基酸或核糖核甘酸

数是RNA

酸只起催化功能，且反应前后前的数量和化学性

酶的功能生物催化剂

质不变

作用机理降低化学反应的活化能酶不能提供能量

①高效性①相对于无机催化剂而言，酶的催化效率非常高

酶的特性②专一性②一种酶只能催化一种或一类化学反应

③作用条件较温和③高温、强酸、强碱都会使酶发生变性失活

知识拓展：(1)典型酶的种类和作用

酶的名称酶的作用

淀粉酶催化淀粉水解为麦芽糖

麦芽糖酶催化麦芽糖分解为葡萄糖

蛋白酶催化蛋白质水解为多肽

脂肪酶催化脂肪水解为脂肪酸和甘油

DNA酶催化DNA水解为脱氧核甘酸

RNA前催化RNA水解为核糖核甘酸

DNA聚合酶催化DNA复制产生子代DNA

RNA聚合酶催化DNA转录产生RNA

ATP合成酶能连接远离腺普的高能磷酸键。

ATP水解酶能打开远离腺昔的高能磷酸键

纤维素酶分解纤维素

果胶酶分解果胶

逆转录两催化RNA形成DNA单链

DNA连接酶将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来

限制酶识别DNA中特定的核甘酸序列并使磷酸二酯键断裂

酪氨酸酸催化酪氨酸合成黑色素

解旋酶催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂

肽基转移酶蛋白质合成过程中，它催化核糖体A位tRNA上末端

氨基酸的氨基与P位肽酰-tRNA上氨基酸的竣基间形

成肽键。它是构成核糖体的RNA,是一种核酶。

(2)具有专一性的五类物质

①

酶：每一种的只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核甘酸序列，并在特

定的切点上切割DNA分子。

②载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择

透过性的基础。

③激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性

结合的受体。

@tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

⑤抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

注意说明：匕匕较酶与激素

产生化学本质作用机制

内分泌细蛋白质、多肽、固醇、作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作用

激素

胞单胺等后被灭活

几乎所有绝大多数为蛋白质，少作为催化剂降低反应的活化能，在化学反应的前

酶

的活细胞数为RNA后，其质量与化学性质均不发生改变

①均具有微量、高效性

②均具一定的特异性

共性

蛋白质⑥）

|考点二酶特性的实验探究

7r戛面藐二二K砺J豪花嘉丽豕祚而廨

①实验原理：FeCh溶液中的Fe3+是一种无机催化剂，它可以使过氧化氢分解为％0和新鲜的肝

脏中含有的过氧化氢悔具有相同的作用，但催化效率不同。（每滴FeCb溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨

液中过氧化氢酶分子数的25万倍）

②实验过程示意图

盘吗*榨幽脏

研磨液

2mLH,0,

吩2mLH,0.溶液.

»90七水浴2mLH,()

目落液溶液

1号»2号3号4号

③实验设计及现象

试管点燃卫生

第一步第二步观察现象结果分析

编号香检测

1—几乎无气泡无变化比。2自然分解缓慢

2每支试管加入90℃水浴加热很少气泡微亮解热能促使%。2分解

2mL体积分滴加质量分数为3.5%

3较多气泡明亮Fc3十能催化H2O2分解

数为3%的过的FeCb，溶液2滴

氧化氢溶液滴加质量分数为20%过氧化氢酶有催化H2O2

4很多气泡复燃

的肝脏研磨液2滴分解的作用，且效率高

④实验结论：同无机催化剂相比，酶的催化效率要高得多。

实验注意事项

a.肝脏要新鲜，因为新鲜的肝脏中过氧化氢酶的含量较多，且活性较高.

b.将肝脏研磨成液，目的是使细胞内的过氧化氢酶充分释放出来，增大它与H2O2的接触面积。

………而峪=瓯的专二荏

①设计思路

验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后

通过观察酣促反应能否进行得出结论。

②设计方案

项目方案一方案二

实验组对照组实验组对照组

材料底物相同（等量）与酶相对应的底物另外一种底物

试剂与底物相本应的酶另外一种酶同一种酶（等量）发生反应不发生反应

现象发生反应不发生反应

结论酶具有专一性酶具有专一性

③实验操作

雨还原糖+斐林试剂

淀粉（非还原糖）工麦芽糖

胸1加热

蔗糖（非还原糖）叫葡萄糖+果糖）传吆「色沉淀

2.探究影响能活性的因素

（1）用。■淀粉酶探究温度对酶活性的影响

①实验原理：淀粉沁萍-：►麦芽糖,淀粉+碘-蓝色。；温度影响淀粉酶的活性，从而影响淀粉的分解,

滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出前活性的变化。

②实验步骤

试管

步骤加入试剂或处理方法

A/aB/bC/c

可溶性淀粉溶液（A、B、

12mL2mL2mL

C）

2新鲜淀粉酶溶液（a、b、c）1mL1mL1mL

3保温5min60℃!()()℃0℃

4将a液加入到A试管，b液加入到R试管，c液加入到C试管中.摇匀

5保温5min60℃100℃0℃

6滴入碘液，摇匀2滴2滴2滴

7观察现象并记录不变蓝变蓝变蓝

结论温度对酶的活性有影响，60。（3时a-淀粉酶的活性较高

实脸注意说明

（1）探究温度对酶活性的影响

①实验室使用的a—淀粉酹最适温度为60℃o

②本实脸不宜选用出。2悔，因为本身在不同的温度y的分解速度不同。

③在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为

，利用斐林试剂检测时需水浴加热到50〜65。。导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。

④设计实险程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时晦已

；发生作用。

⑤脸证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较

!某种酶的催化效率。一般至少应诙置“低温、适温、高温”三个指标。

⑵用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响

①实验原理：比。2分解产生氧气和水。过氧化氢能可加快比。2的分解，在短时间内产生大量氧气。

②实验步骤

序号实验操作内容试管1试管2试管3

1注入等量的过氧化氢酹溶液2滴2滴2滴

2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸储水1mL5%的HC11mL5%的NaOH

3注入等量的3%的过氧化氢溶液2mL2mL2mL

4观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生

5将点燃的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱

注意说明

(1)探究pH对酹活性的影响

①尖险程序中2、3步一定不能颠倒，否则实脸失败。

②本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。

③本实脸不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。

④验证或探究pH对嗨活性的影响：自变量是pH,应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种

:酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白晦最适pH约为1.5。

二二写画看笑丽-曲线而画舷分桥一

(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的IO?〜1013倍.，这说明酶具有高效性的特点。

加个隔加入无机催化剂

二-LJi—平衡点

未加催化剂

酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故如图曲线中只有曲线a、b相比较才可说明酶催化的高效性,

a、c曲线的对比只可说明酶具有催化作用。

(2)酶专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。

①图形

图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物

质。酶和被催化的物质都有特定的空间结构。

②曲线

一

2

应15C厂----酶A

速

率(j]§/未加酶(酶B)

A反应物浓度

加入酣B的反应速率和无酹条件下的反应速率相同，说明防B不能催化该反应。而加入魁A的反应速

率随反应物浓度的增大明显加快，说明随A能催化该反应。

(3)作用条件较温和：绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能导致蛋白质分子空间结构被破坏，从

而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活；但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。

(4)影响酶促反应的因素曲线分析

①温度和pH对酶促反应的影响

0最适温度

甲

在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减

弱。从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响的作用的最适温度。

②底物浓度和醉浓度对酣促反应速率的影响

酶

促

反

应

底物浓度酶浓度

甲(酶量一定)乙(底物足量)

甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速条随底物浓度增加而加快，但当底物达到一

定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

I基团基团基团

I

腺昔(A)

I__________I

一磷酸腺昔(AMP)

||

二磷酸腺菩(ADP)

।।

三磷酸腹谷(ATP)

2.ATP的形成途径

色素吸收、

启髓产AT2舞数旌

传递、转化・机械能（如肌肉收缩）

电能（神经传导、生物电）

发生于细胞质

\.小山[热能一散失□P渗透能（主动运输）

基质和线粒体

光能

细动菌物一丁咿胞呼吸:有机物…蓝霆（T能%…皿中（原核生物发

1二物质合成所需能量

生于细胞质中、______/

真的和细胞膜上）ATP的利用

3.ATP与ADP的相互转化

ATP的合成ATP的水解

丽再每

反应式ADP+Pi+能量一二一ATPATP一二-ADP+Pi+能量

所需所ATP合成酶ATP水解能

光能（光合作用），化学能（细胞呼

能量来源储存在高能磷酸键中的能量

吸）

能量去路储存于形成的高能磷酸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

由上表可看出：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

场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的v

:知识延伸：（D儿种化合物中“A”的含义的区别

ATP与DNA、RNA、核甘酸的结构中都有“A”，但表示的含义不同，如图所示：

ii

c0C-T

妙17TT（；（：AUG内C

ATPDNAHNA钱什酸

ii

ATP中的A为腺苔，由腺喋吟和核糖组成；DNA分子中的A为腺喋吟脱氧核甘酸，由一分子腺喋吟、:

；一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子中的A为腺喋吟核糖核甘酸，由一分子腺噪吟、一分子核糖:

:和一分子磷酸组成：核甘酸中的A为腺噂吟。可见，它们的共同点是都含有腺喋吟。

（2）细胞中生命活动所需的绝大多数能量都是由ATP直接提供的。细胞中ATP含量少、转化快，转化总！

iJH.7

i里号o

（3）ATP并非新陈代谢唯一的直接能源物质，其他核甘酸的三磷酸酯（如CTP、GTP等）也可以直接为生i

j命活动供能。；

[（4）与生命活动有关的几种能源物质：①直接能源物质一ATP；②最终能源一太阳能；③储备能源物质一

：脂肪、淀粉、糖原；④主要能源物质一前萄糖。

（5）ATP产生速率与Ch供给量之间的关系

i•i

；ATT

i*

jo。:俣Qt

①A点表示在无氧条件下，组胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。

②AB段表示随。2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP1

j的产生速率随之增加。

③BC段表示。2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、!

i磷酸等。

1.下列有关生物体内酶和激素的叙述，正确的是（）

A.所有的酹和激索都是在核糖体中合成的

B.某些激素的调节作用是通过影响前的活性实现的

C.两者都是细胞结构的组成成分，都不能提供能量

D.一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种靶细胞

I答案|B.［解析］酶的化学本质是蛋白质或RNA,有些激素的化学本质是蛋白质，化学本质是蛋白质的

酶和化学本质是蛋白质的激素能在核糖体上合成，并不是所有的酶和激素都是在核糖体中合成的，A错误;

激素不直接参与代谢，对代谢活动有调节作用，某些激素可以通过影响酶的活性来调节细胞代谢，B正确;

激素不是细胞结构的组成成分，C错误；一种酶能催化一种或一类反应，某些激素可以作用于多种靶细胞,

如甲状腺激素的靶细胞几乎是全身细胞，D错误。

2.在大肠杆菌中发现的RNaseP是一种由蛋白质和RNA组成的复合体（一种酶，可催化tRNA加工过程），

某实验小组提取其核心组件M1（RNA或蛋白质，可单独催化tRNA加工过程），发现经蛋白酶处理的Ml仍

然具有催化功能，而经RNA水解酶处理的Ml不再具有催化功能。下列说法正确的是（）

A.可用双缩腺试剂检测核心组件Ml

B.Ml能为tRNA的加工过程提供活化能

C.大肠杆菌中Ml功能丧失主要影响基因表达中的转录过程

D.核心组件Ml也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点

［答案］D.间由酶的专一性可知：经蛋白酶处理的Ml仍然具有催化功能，而经RNA水解酶处理的Ml

不再具有催化功能，说明其化学本质为RNA,用双缩服试剂检测不能确定核心组件Ml的化学本质，A错

误；Ml能降低tRNA加工过程中所需的活化能而不是提供活化能，B错误；大肠杆菌中Ml功能丧失主要

影响基因表达中的翻译过程，C错误；核心组件Ml属于酶，具有高效性、专一性和作用条件温和等特点,

D正确。

3.科学研窕发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称为抗体酣。如图表示某抗体酶的结构，据图判

断下.列办叙…述八错，“误、口的”3口）抗颇结合部位'小底物结坊合部位常，寺活旌露叠物

A.抗体酶溶液能与双缩胭试剂发生紫色反应

B.一种抗体酶只能与一种抗原结合抗体结构；［皿体除结构域

C.抗体酶与底物结合后，提供了反应过程的活化能，从而提高了化学反应速率

D.利用抗体酶能特异性识别抗原和催化无活性药物分子前体的转化，可靶向治疗特定疾病

I答案|C.［解析］抗体酶的化学本质是蛋白质，能与双缩胭试剂发生紫色反应，A项正确；抗体酶与抗

原的结合具有特异性，一种抗体醒只能与一种抗原结合，B项正确；抗体酶可以降低反应的活化能,

从而提高化学反应速率，c项错误；利用抗体酶能特异性识别抗原和催化无活性药物分子前体的转化,

可将药物运输到特定部位，靶向治疗特定疾病，D项正确。

4.下列关于施的叙述，正确的是（）

A.探究酶的高效性实验，实验组加酶液、对照组加等量蒸锵水

B.探究pH对酶活性的影响实验，一般不选择淀粉酶为实验对象

C.探究温度对酶活性的影响实验，底物与酶混合后再调节温度

D.呼吸作用相关酶基因是否表达，是判断细胞是否分化的依据之-

I答案1B.［解析|酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶的催化效率高，若探究酶的高效性，自变量是

催化剂的种类，实验组加酶液、对照组加等量无机催化剂溶液，A错误；淀粉前可催化淀粉水解，探究pH

对酶活性的影响，自变量是pH,因淀粉在酸性条件下也会发生自然水解，所以一般不选择淀粉酶为实验对

象，B正确；探究温度对酶活性的影响实验，自变量是温度，由于酶具有高效性，因此在进行实验时，应

先使酶溶液和底物溶液分别达到实验温度后再混合，以免对实验结果产生干扰，C错误；呼吸作用相关酶

基因通常在活细胞中均能表达，因此呼吸作用相关酶基因是否表达，不是判断细胞是否分化的依据之一，D

错误。

5.最适温度下将一定量的蛋白质A与蛋白质B在〃时刻混合，之后发现蛋白质A的浓度不断降低，在力

时刻浓度降为0,而蛋白质B的浓度不变。下列叙述正确的是（）

A.蛋白质B可能是一种酶，其能为蛋白质A发生水解反应提供能量

B.实验开始时若适当提高该反应体系的温度，则蛋白质A浓度降为0所需的时间将延长

C.实验中蛋白质A水解的速率不断降低，表明酶的活性降低

D.向反应体系中加入双缩服试剂可检测蛋白质A的浓度为0

I答案IB.|解析|根据题干信息分析可知，蛋白质B应该是能够催化蛋白质A水解的酶，酶的作用机理

是降低化学反应的活化能，A错误。该反应是在最适温度下进行的，若再适当提高该反应体系的温度，酶

的活性会降低，蛋白质A浓度降为0所需要的时间将延长，B正确。实验是在最适温度下进行的，蛋白质A

水解的速率不断降低与反应物的浓度减少有关，不能表明酶的活性降低，C错误。蛋白质与双缩服试剂发

生紫色反应，蛋白质A与蛋白质B均为蛋白质，通过颜色变化不能检测蛋白质A的剩余量，此外，如果蛋

白质A水解的产物中有多肽，多肽也会与双缩服试剂发生紫色反应，D错误。

6.为探究物质a对淀粉酶活性的影响，研究者向A、B两支试管中分别加入了等量的淀粉和淀粉酶溶液，

当反应进行到八时，A组实验加入物质a,两组实验继续在最适条件下进行反应直到终止，结果如图所示，

下列分析错误的是（）

A.适当改变反应温度或pH,〃将右移

B.时刻适当增加底物后B组反应速率将加快

C.物质a可能与淀粉酶结合改变了酶的空间结构

D.物质a对酶活性的影响一定可通过提高底物浓度来缓解

［答案|D.［解析］之前为适宜条件，改变反应温度或pH酶活性降低，反应完全的时间将延长，打将右移,

A正确；增加底物浓度，酶促反应速率加快，B正确；当反应进行到八时，A组实验加入物质a后，反应

物浓度不再下降，说明反应停止，物质a可能与淀粉酶结合改变了酶的空间结构，C正确；目上述分析可

知，若物质a改变了酶的空间结构，则不能通过提高底物浓度来缓解，D错误。

7.某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如

下曲线图。下列相关叙述正确的是（）

U101520253035404550温度汽

A.降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶

B.在30。（2条件下竞争能力最强的一定是微生物丙

C.对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶

D.若将温度改为pH,则所得实验结果曲线与图示结果相同

I答案IC.［解析|据图分析，在20。€：时，降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶，在30y

时，降低化学反应活化能效率最高的是微生物乙中的酶，A错误；在30条件下竞争能力最强的微生物应

该是乙，B错误；结合题图分析可知，对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶，C正确；若将温

度改为pH,则所得实验结果曲线与图示结果一般不相同，强酸和强碱条件下酶都会失活，D错误。

8.将A、B两种物质混合，八时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是（）

A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能

B.该体系中酶促反应速率先快后慢

C.『2后B增加缓慢是防活性降低导致的

D.适当降低反应温度，A值增大

I答案］C.［解析|加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B,酶催化作用

的实质是降低化学反应的活化能，A项正确；由题图曲线可知，加入酶C后，曲线斜率开始很大，后变平

缓，说明酶促反应速率先快后慢，B项正确；八后B增加缓慢是底物A浓度过低导致的，C项错误；

图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，八值增大，D项正

确。

9.如图所示为影响能促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误

的是（）gBc

影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH

B.甲曲线中，A点与B点时限制酶促反应速率的因素不同

影啊*促反应的相关内索

C.乙曲线中，D点与F点酶空间结构都被破坏且不能恢复

D.丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点时的

I答案1C.【解析|低温条件下酶的活性很低，但是酶并不失活，高温会使酶的空间结构发生改变，酶失

活，过酸和过碱都会使酶的空间结构发生改变，酶失活，从图中来看，影响乙曲线的因素是温度，影响丙

曲线的因素是pH,A正确；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，A点与B点时限制酶促反应速率的因

素不同，A点时限制酶促反应速率的因素是底物浓度，B点时限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度，B

正确；结合题图分析可知，乙曲线表示温度对酶活性的影响，D点时温度较低，酶的活性很低，但是酶的

空间结构并未被破坏，C错误；丙曲线表示pH对酶活性的影响，G点时pH过低，酶的空间结构被破坏，

pH升高，酶的活性不能到达H点对应的酶活性，D正确。

10.下列有关ATP的叙述，错误的有（）

①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP

②若细胞内Na卜浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加

③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质

④质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP

⑤ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能

⑥人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加

A.3项B.2项C.1项D.（）项

I答案ID.［解析］所有活细胞中均能合成ATP,①正确；细胞内Na+浓度偏高，细胞需要通过主动运输

的方式将