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- 2021-04-12 发布
专题三 酶和ATP
考纲要求 1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。 2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。 3.实验：探究影响酶活性的因素。
1．2015·海南卷] 关于人体内激素和酶的叙述，错误的是( )
A．激素的化学本质都是蛋白质
B．酶可以降低化学反应的活化能
C．高效性是酶的重要特性之一
D．激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢
考向拓展
增加选项，下列相关判断错误的是( )
E．能分泌激素的细胞一定能合成酶，能合成酶的细胞不一定能分泌激素
F．激素和有些酶需要运出细胞
G．大部分酶和激素的化学本质是蛋白质
H．不同种类的激素可能具有相似的生理功能
2．2014·福建卷] 用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A．蛋白酶 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
3．2014·重庆卷] 如图T31所示为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是( )
乙醇乙醛氧化,Ｆ乙酸CO2、H2O
图T31
A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化
B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C．乙醇经代谢产生的H]可与氧结合生成水，同时释放能量
D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
考向拓展
细胞呼吸需要酶的催化，下列关于呼吸酶的叙述，正确的是( )
A．有氧呼吸和无氧呼吸需要的酶是由同一种基因控制合成的
B．与有氧呼吸有关的酶有很多种，全部分布于线粒体中
C．有氧呼吸的第三阶段发生H]和O2结合，由于参与该过程的酶的活性较高，所以产生的ATP多于第一、二阶段
D．人体在寒冷环境中，呼吸酶的活性不会因为环境温度的降低而降低
4．2014·江苏卷] 下列生命活动中不需要ATP提供能量的是( )
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
【备考指津】
1．本专题在高考中考查的主要内容是酶的作用、本质和特性，以及ATP的产生和消耗等。
2．关于酶的命题，主要题型是曲线题和实验题，曲线题主要围绕影响酶活性的因素等进行命题；酶的相关实验题主要是分析实验原理、过程或结果等。关于ATP的命题往往会结合一些生理过程(如细胞呼吸、光合作用、物质运输等)进行设问。
3．备考时要深刻理解教材中的相关酶的曲线和实验，分析曲线走势及其原因，准确把握实验变量，同时要熟悉设计实验的基本原则(如对照原则和单一变量原则等)。
考点一 生物催化剂——酶
┃考例探究┃
考向1 酶的本质及作用机理
1．酶的本质：大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。据此可进一步推出，合成酶的原料是氨基酸或核糖核苷酸，合成酶的场所是核糖体或细胞核。
2．酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：
图T32
(1)图中ac段和bc段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。
(2)若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
1 关于酶的叙述，错误的是( )
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
【温馨提示】
酶是基因表达的结果，由于基因的表达具有选择性，所以不同的细胞中往往具有不同种类的酶，但不同的细胞中有些酶也相同，如呼吸酶是所有活细胞都具有的酶。考向2 酶曲线的分析
与酶活性有关曲线的解读
图T33
(1)分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低
，酶活性都会明显降低。
(2)分析图A、B中曲线的起点和终点可知，过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的空间结构。
(3)分析图C可知，pH改变后不影响酶的最适温度；同理，温度改变后不影响酶的最适pH。
2 下列描述酶的特性和作用机理的曲线，正确的是( )
A B C D
图T34
方法技巧
“四看”法分析酶促反应曲线
考向3 酶实验的分析
“三法”(试剂检测法、对比法和梯度法)在酶实验中的应用
1．用试剂检测法探究酶的化学本质
实验方案如下：
2.用对比法验证酶的高效性和专一性
(1)高效性的验证：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。实验方案如下：
项目
实验组
对照组
材料
等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的酶溶液
等量的无机催化剂
现象
反应速率很快，或反应用时短
反应速率缓慢，或反应用时长
结论
酶具有高效性
(2)专一性的验证：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行，得出相应结论。设计方案如下：
3.梯度法在探究酶的最适温度或pH中的应用
此类实验设计时需设置一系列不同梯度温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)。相邻组间的自变量差值(即梯度)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。设计方案如下：
3 小张查阅资料得知，α淀粉酶的最适温度是55 ℃。下表是他为此进行的验证实验，但因各组结果相同而不能达到实验目的。以下改进措施中可行的是( )
试管
编号
实验温度
3%淀粉溶液
2% α淀
粉酶溶液
1 min后碘液检测
1
50 ℃
2 mL
1 mL
溶液呈棕黄色
2
55 ℃
2 mL
1 mL
溶液呈棕黄色
3
60 ℃
2 mL
1 mL
溶液呈棕黄色
A.将实验温度改为0 ℃、55 ℃、100 ℃
B．将淀粉溶液体积改为1 mL
C．将α淀粉酶溶液浓度改为1%
D．将碘液改为斐林试剂
方法技巧
酶实验的表格分析方法
酶的相关实验大多以表格的形式呈现信息，表格中的内容包括实验的分组、处理方法及实验结果等。
一看分组：往往以试管编号进行分组，如例3有三支试管，所以就有三个组。
二看处理方法：处理方法主要是对自变量的控制，要注意每一个步骤中不同组之间的相同点和不同点，尤其是不同点，能体现出实验的目的和自变量。
三看实验结果：最后一列或行往往是实验结果，比较不同组之间实验结果的异同，再根据实验处理方法和实验原理进行分析，即可得出结论。
┃对点训练┃
1．下列关于细胞代谢及相关条件的叙述，不正确的是( )
A．各种细胞中的主要代谢途径是一致的
B．ATP是细胞代谢中普遍使用的能量载体
C．自由扩散是物质进出细胞的最主要方式
D．酶的催化作用是代谢在温和条件下进行的前提
2．图T35中，曲线Ⅰ表示在最适温度下，反应物浓度对某种酶促反应速率的影响，下列相关说法中，不正确的是( )
图T35
A．曲线Ⅱ一定是温度低于最适温度时反应物浓度对该酶促反应速率的影响
B．B点时反应物的浓度足够大，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量
C．A点时，限制该酶促反应速率的主要因素是反应物的浓度
D．C点时加入少量的该酶，会使该酶促反应的速率大大加快
考点二 细胞的直接供能物质——ATP
┃考例探究┃
考向1 ATP与ADP、RNA的关系
(1)ATP脱去一个磷酸基团成为ADP，再脱去一个磷酸基团就成为RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。因此，ATP与RNA的组成元素相同(都是C、H、O、N、P)，且ATP中含有核糖和碱基成分。
(2)相关化合物中“A”的辨析
图T36
4 图T37是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是( )
图T37
A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
B．甲水解为乙时释放的能量不可直接用来重新合成ATP
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加
考向2 结合生理过程多角度理解ATP的合成与水解
(3)ATP和ADP之间的相互转化不是简单的可逆过程。无论是剧烈运动状态下还是相对安静状态下，二者的转化总是处于一种相对平衡的状态。耗能越多，二者的转化速率就越快；耗能越少，二者的转化速率就越慢。
5 下列哪种情况不发生ATP转化为ADP的过程( )
A．乙酰胆碱释放到突触间隙
B．睾丸酮与细胞内受体的结合
C．叶绿体基质中C3转化成C5
D．纺锤丝牵引染色体移向细胞两极
┃对点训练┃
1．图T38是ATP中磷酸键逐级水解的过程图。以下说法正确的是( )
图T38
(1)④代表的物质是磷酸
(2)③是RNA的基本组成单位之一
(3)释放能量最少的是过程Ⅲ
(4)在心肌细胞中，ATP的含量很高，以便更好地满足细胞对能量的需求
A．(1)(2) B．(2)(3)(4) C．(1)(3) D．(3)(4)
2．图T39为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列有关叙述错误的是( )
图T39
A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②
B．过程①和②也可以发生在同一个细胞器内
C．过程①中需要的能量不是过程②释放的
D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量
3．若要验证ATP能使一离体的新鲜骨骼肌发生收缩现象，下列实验操作不正确的是( )
A．待肌肉本身的ATP消耗完后再进行操作
B．可滴加葡萄糖溶液作为对照实验
C．先滴加葡萄糖溶液，后滴加ATP溶液
D．先滴加ATP溶液，后滴加葡萄糖溶液
1．有关酶的化学本质、作用和特性的判断
(1)酶的合成原料是氨基酸或脱氧核苷酸( )
(2)酶的作用原理和无机催化剂的作用原理一样，都是降低了化学反应的活化能( )
(3)酶的作用底物可能是一类物质，如二肽酶可催化各种氨基酸脱水缩合形成的二肽分解( )
(4)人体内的酶的最适pH相同( )
(5)由于酶的活性受温度的影响，所以人在温度较低的环境中，体内酶的活性也较低( )
(6)用蔗糖、淀粉、淀粉酶及斐林试剂可以验证酶的专一性( )
(7)用H2O2、过氧化氢酶等可以验证温度能影响酶的活性( )
(8)高温、低温、强酸和强碱都可以使酶失活( )
2．有关ATP的结构和作用的判断
(1)ATP、磷脂及核酸的组成元素相同( )
(2)一个ATP中含有两个高能磷酸键，且都容易形成和水解( )
(3)ATP中含有的五碳糖为脱氧核糖( )
(4)吸能反应往往需要消耗ATP，放能反应往往产生ATP( )
(5)人在运动状态下ATP和ADP的相互转化速率大于安静状态下的转化速率( )
(6)物质出入细胞时，凡是需要载体协助的就需要消耗ATP，不需要载体协助的就不消耗ATP( )
(7)兴奋传递过程中，神经递质释放时需要的ATP主要来自有氧呼吸( )
(8)无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失( )
3．有关酶的曲线和图示的分析与判断
甲 乙
丙 丁 戊
图T310
(1)将图甲中的曲线进行比较可以说明酶具有催化作用且具有高效性( )
(2)图乙中的B如果是二糖，则最可能是麦芽糖( )
(3)图丙说明pH不影响酶的最适温度，该酶的最适pH是6( )
(4)图丁中，A点前限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度，A点以后的主要限制因素是酶的数量等( )
(5)图丁中，如果酶足量，则曲线同图戊中的曲线( )
第二单元 细胞代谢
专题三 酶和ATP
真题聚焦拓展
1．A 解析] 本题考查对激素和酶的理解与辨析。某些激素的化学本质是蛋白质，性激素的化学本质是脂质，A项错误。酶催化作用的机理是降低化学反应的活化能，B项正确。酶具有高效性、专一性，C项正确。激素作为信息分子，与靶细胞上的受体结合，从而影响靶细胞的代谢，D项正确。
拓展 G 解析] 只有内分泌腺细胞才能分泌激素，但所有活细胞都能合成酶，E项正确。激素都需要分泌到细胞外，有些酶如消化酶也需要运出细胞，F项正确。大部分酶的化学本质是蛋白质，但并非大部分激素的化学本质也是蛋白质，G项错误。不同种类的激素可能具有相似的作用，例如在体温调节方面，甲状腺激素和肾上腺素都可以增加产热，H项正确。
2．C 解析] 酶的化学本质绝大多数为蛋白质少数为RNA。核糖体主要由RNA和蛋白质构成，蛋白酶专一催化蛋白质水解。据题意分析，经蛋白酶处理后的核糖体成分主要是RNA，但其仍能催化氨基酸脱水缩合，可知起催化作用的为RNA；RNA 聚合酶与遗传信息转录为RNA有关，所以也称转录酶；逆转录酶催化逆转录过程(以RNA为模板合成DNA的过程)，逆转录酶只存在于一些能进行逆转录的病毒内，故此题选C项。
3．C 解析] 图示信息显示：乙醇在人体内的代谢主要靠体内的两种酶，一种是乙醇脱氢酶，另一种是乙醛脱氢酶。前者使乙醇转化为乙醛，后者使乙醛进一步转化为乙酸，最终分解为二氧化碳和水，A项错误。一般情况下，底物浓度会对酶促反应速率产生影响，但在酶已达到饱和的情况下，即使增加底物浓度，反应速率也不会加快，且在体内乙醇对细胞有毒害作用，乙醇浓度不会越来越高，B项错误。细胞有氧呼吸第三阶段H]与氧结合生成水，同时释放大量能量， C项正确。温度能影响酶的活性，但人体体温调节使体温保持相对恒定， D项错误。
拓展 D 解析] 有氧呼吸和无氧呼吸所需的酶都有多种，是由多种不同的基因控制合成的，A项错误。有氧呼吸的第一阶段发生于细胞质基质中，所以相关的酶也存在于细胞质基质中，B项错误。有氧呼吸第三阶段产生的ATP较多，不是由于参与该过程的酶的活性较高，C项错误。由于人体具有维持体温相对稳定的能力，所以在寒冷环境中，呼吸酶的活性不会因为环境温度的降低而降低，D项正确。
4．C 解析] 叶肉细胞光合作用合成的糖(主要是葡萄糖)通过主动运输的方式运输到果实，需要消耗能量；吞噬细胞吞噬病原体过程依赖于细胞膜的变形，需要消耗能量；氨基酸脱水缩合合成蛋白质也需要消耗能量，故A、B、D项都需要消耗能量。只有C项淀粉的水解反应不需要消耗能量。
核心考点整合
例1 B 解析] 本题考查酶的相关知识。某些基因在分化程度不同的细胞中都要进行表达，比如呼吸酶基因在不同的细胞中都会控制呼吸酶的合成，A项正确。低温能降低酶的活性，但此时酶的空间结构未被破坏，在适宜范围内升高温度，酶的活性可以升高，B项错误。活化能是指分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，酶能降低化学反应的活化能，从而提高催化效率，C项正确。酶可以作为催化剂，但是大多数酶的化学本质是蛋白质，因此可以作为普通蛋白质被蛋白酶分解，D项正确。
例2 D 解析] 低温不会使酶失活，所以A项曲线左侧与横轴不应有交点，
A项错误。反应速率与酶浓度应成正比(底物足量)，B项错误。当底物浓度为0时，反应速率也应为0，C项错误。酶能降低化学反应的活化能，D项正确。
例3 C 解析] 溶液最后都呈棕黄色，说明淀粉已经被完全水解，如果要达到实验目的，可以增加底物(淀粉溶液)的量，或者降低酶的浓度，从而延长反应时间。
对点训练
1．C 解析] 各种细胞中的主要代谢途径是一致的，都是细胞呼吸，A项正确。ATP是生物体的直接能源物质，是细胞代谢中普遍使用的能量载体，B项正确。自由扩散仅仅是物质进出细胞的一种方式，主动运输才是物质进出细胞的最主要方式，C项错误。酶的催化作用是代谢在温和条件下进行的前提，D项正确。
2．A 解析] 酶在最适温度条件时活性最强，此时降低或升高温度均会降低酶的活性，因此曲线Ⅱ可能是温度低于或高于最适温度时反应物浓度对该酶促反应速率的影响，A项错误。B点时限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量，B项正确。A点时，限制该酶促反应速率的主要因素是反应物的浓度，C项正确。由于B点之后的限制因素为酶的数量，因此在C点时加入少量的该酶，会使该酶促反应的速率大大加快，D项正确。
例4 D 解析] 由于酶具有专一性，催化三个过程的酶种类不同，所以酶的空间结构不同，A项正确。从图中可以判断，甲是ATP，乙是 ADP，ATP转化为ADP时释放的能量直接用于生命活动，不能用来重新合成ATP，B项正确。丙为腺嘌呤核糖核苷酸，丁由腺嘌呤和核糖组成，戊是磷酸分子，可被用于ATP的合成，C项正确。红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不消耗能量，所以细胞中乙(ADP)的含量不会显著增加，D项错误。
例5 B 解析] 乙酰胆碱释放到突触间隙是一个胞吐过程，需消耗ATP；睾丸酮的化学本质为固醇，其通过自由扩散方式进入细胞，不消耗ATP；叶绿体基质中C3转化成C5需消耗光反应产生的ATP；纺锤丝牵引染色体移向细胞两极需消耗ATP。
对点训练
1．C 解析] 图中几种物质的转化都与磷酸键有关，且图中标出④具有一定的酸性，所以④为磷酸，(1)正确。③是腺苷而不是腺嘌呤核糖核苷酸，(2)错误。由于过程Ⅲ水解的是普通磷酸键，所以释放的能量最少，(3)正确。在心肌细胞中，ATP的含量较少，通过ATP和ADP的迅速转化满足心肌细胞对能量的需求，(4)错误。
2．D 解析] 在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的相互转化，A项正确。ATP的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体，B项正确。过程①为ATP的合成，需要的能量来自于呼吸作用或光合作用，C项正确。维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的能量，D项错误。
3．D 解析] 实验时要先对新鲜骨骼肌进行电刺激，以消耗掉其中原有的ATP，A项正确。实验要分两组，一组加入ATP溶液，一组加入葡萄糖溶液作为对照，B项正确。可采用自身对照，即先滴加葡萄糖溶液，再滴加ATP溶液，C项正确。实验是验证ATP能使一离体的新鲜骨骼肌发生收缩，不能先滴加ATP溶液，D项错误。
知能矫正提升
1．(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)×
解析] (1)大多数酶是蛋白质，其合成原料是氨基酸，少数酶是RNA，其合成原料是核糖核苷酸。
(4)人体内的酶的最适pH不一定相同，例如胃蛋白酶的最适pH呈明显的酸性，而胰蛋白酶的最适pH呈弱碱性。
(5)由于人是恒温动物，具有调节体温的能力，所以在寒冷的环境中人体的体温也不会明显降低，因此体内酶的活性不会因环境温度的降低而降低。
(7)由于温度会影响H2O2本身的分解，所以不能用H2O2和过氧化氢酶验证温度对酶活性的影响。
(8)低温仅是降低酶的活性而不会使酶失活。
2．(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)×
解析] (2)ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键更容易形成和水解。
(3)ATP中含有的五碳糖是核糖。
(6)协助扩散需要载体的协助，但不需要消耗ATP。胞吐和胞吞虽然不需要载体的协助，但需要消耗ATP。
(8)无氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中很多能量储存在乳酸和酒精等有机物中而没有释放出来。
3．(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√
解析] (2)麦芽糖由两分子的葡萄糖组成，图乙中的C和D是两种物质。
(3)虽然pH为6时酶的活性相对于另外两种pH条件下酶的活性而言较高，但不能确定该酶的最适pH就是6。