酶和ATP 专项训练-2025年高考生物一轮复习（新高考专用）

专题07酶和ATP

考点分布重点难点备考指南

1.酶的作用和本质掌握酶的作用和本质，理解酶的基本单位和合

1.ATP在能量代谢中的作

2.酶的特性成场所。

用

3.ATP的结构理解并掌握酶的专一性、高效性、酶的作用条

2.酶在代谢中的作用

4.ATP和ADP的相互转化件温和等特性，会设计实验证明酶的特性。

3.实验：探究影响酶活性

5.ATP的功能与动、植物细胞明确ATP和ADP的相互转化的条件和过程。

的因素。

代谢明确动植物产生ATP的反应场所及过程。

酶的本质、作用及特性

(1)酶的本质是绝大多数是蛋白质，少数是RNA；合成酶的原料是氨基酸或核糖核昔酸;

合成酶的场所是核糖体或细胞核。

(2)酶的作用：具有催化作用。

(3)作用场所及条件：在细胞内、外及离开生物体都可以发挥作用，但需要相对温和的条

件。

(4)来源：一般适细胞都能产生。

(5)催化机理：降低反应活化能,提高反应速率,但不改变反应的方向和平衡点。

,加入酶加入无机催化剂

平衡点•—4^

加催化剂

°时间

2.酶的特性

⑴高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1。7〜1013倍。

(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

酶专一性的理论模型

图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能

被A催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。

(3)作用条件较温和：在最适温度和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。

<

眼

囹

出

&

健

。

MoSpHpH

3.酶的作用原理

①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AQ段。

②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是旦£段。

③表示酶降低的活化能是蚀_段。

1、比较过氧化氢在不同条件下的分解

(1)实验过程

Q加2「蒲质量分装药,卫

3.5%的FeC13溶液生

比较过程T

2mL体积分数为U香

过氧.Fe3+催化过3%的过氧化氢溶液:

0氧化氢分解i1

化氢]/产生气泡小、少、慢

酶和人无火焰的卫生香燃烧

Fe3+Q加2滴质量分数为

Ji

的催20%的肝脏研磨液

过程TJ2mL体积分数为

化效过氧化氢酶

率，催化过氧化：33%的过氧化氢溶液4

氢分解卜蔻k产生气泡&

多、快

无火焰的卫生香剧烈燃烧

(2)变量分析

自变量口无机催化剂（FeCh）和过氧化氢酶

因主量H底物（H2O2）的分解速率,可用产生气泡数目多少表示

加入耳。?的量；实验室的遢度;和肝脏研磨液

无关变量FeC%

的新鲜程度等

2、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析

甲（在酶量一定的情况下）乙（在底物足量的情况下）

_B（酶量多）

々b

---------A（酶量少）

U底物浓度

丙

⑴甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，

当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。

（2）乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

（3）丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点

应向右上移（对应b点位置）。

1、酶本质的探索历程

科学家主要观点或成就

巴斯德糖类变成酒精必须有酵母活细胞的参与

李比希引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，细胞死亡并裂解后才能起作用

毕希纳把从酵母细胞中提取出的能引起发酵的物质叫做酿酶

萨姆纳从刀豆种子中提取出月尿酶，证明版酶的化学本质和作用

切赫和奥特曼少数RNA也具有生物催化功能

2、归纳概括具有“专一性（特异性）”的五类物质

（1）酶：每一种酶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音

酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

（2）转运蛋白：某些物质通过细胞膜时需要转运蛋白协助，不同物质所需转运蛋白不同,

转运蛋白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。

（4）tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

（5）抗体：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

3.高中教材常见的酶

（1）DNA聚合酶：催化单个脱氧核昔酸聚合到DNA片段上形成脱氧核甘酸链，作用部位是

磷酸二酯键。

（2）RNA聚合酶：催化单个核糖核甘酸聚合到RNA片段上形成核糖核甘酸链，作用部位是

磷酸二酯键。

（3）解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。

DNA酶

水解DNA「可用于遗传物质

核酸化学本质探究

(4)

水解酶（如艾弗里实验

酶

RNA1

水解RNA—曾用DNA酶）

（5）各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋

白质水解等。

4.酶在生活中的实例

⑴人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。

（2）唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8左右，而胃液

的pH为0.9~1.5o

⑶胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋

白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素（如性激素）和氨基酸衍生物类激素（如甲状腺

激素）不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。

典例1.科学家使用筑基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶（牛细胞中的一种蛋白质），可以将该

酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和疏基乙醇，再

将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢

复。下列叙述不正确的是（）

A.胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关

B.这个实验说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能

C.用强酸、强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变

D.筑基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性

【答案】D

【解析】根据题意可知，筑基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶的空间结构导致其变性,

D错误。

典例2.在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到〃时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白

质)。该反应在加酶前后反应物浓度随时间的变化如图所示。下列有关分析错误的是()

A.当反应时间达到念时，酶完全失去活性

B.适当升高反应体系的温度，友将会右移

C.ti后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率

D.受反应物浓度的限制，力〜R酶促反应速率逐渐减慢

【答案】A

【解析】由于是最适条件，当反应时间达到t2时，酶没有失去活性，而是反应物已消耗完,

A错误。

ATP的结构与功能

(1)ATP的元素组成：C、H、0、N、P。

(2)ATP的化学组成：一分子腺喋吟,一分子核糖和三分子磷酸基团。上图①代表腺昔,

②代表AMP,即腺喋吟核糖核昔酸,③代表ADP,④代表ATP,⑤代表高能磷酸键。

(3)ATP的结构特点：ATP是一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键，ATP的化学性质

丕稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是有较高的转移势能。

(4)ATP的含量特点：在细胞中含量少，ATP和ADP的相互转化快。

能量Pi

Pi'DP"、能量2

项目ATP的合成ATP的水解

反应式ADP+Pi+能量上-ATPATP上一ADP+Pi+能量

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）储存在高能磷酸键中的能量

能量去路储存在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

1、ATP与ADP的相互转化不可逆，从物质方面看虽然是可逆的，从酶、进行的场所、能量

方面看是不可逆的。

2、ATP转化为ADP消耗水，该反应属于水解反应。

典例1.下列有关细胞内ATP的叙述中，正确的是（）

A.在寒冷的环境中，人体细胞产生ATP的速率会下降

B.ATP中的“A”在DNA分子中通过氢键与“T”相连

C.细胞中ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能

D.每个ATP分子中只含有一个高能磷酸键

【答案】C

【解析】在寒冷环境中，由于激素的调节作用，人体有机物氧化分解速率加快，以维持体温

的相对稳定，细胞产生ATP的速率不会下降，A错误；ATP中的“A”是指腺喋吟与核糖结合

而成的腺昔，DNA分子中通过氢键与“T”相连的是腺喋吟，二者不同，B错误；每个ATP

分子中含有两个高能磷酸键，D错误。

典例2.ATP合酶是合成ATP所需的催化剂，分子结构由凸出于膜外的亲水性头部和嵌入膜

内的疏水性尾部组成。当H+顺浓度梯度穿过ATP合酶，使ADP与Pi形成ATP。下列关于

ATP合酶的分析，错误的是（）

A.可推测原核生物的细胞内没有ATP合酶

B.线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上有ATP合酶

C.ATP合酶既具有催化作用，也具有运输作用

D.ATP合酶催化ADP和Pi形成ATP需要温和的条件

【答案】A

【解析】原核生物的细胞需要ATP,含有ATP合酶，A错误；线粒体内膜上进行有氧呼吸的

第三阶段合成ATP、叶绿体类囊体薄膜上进行光合作用的光反应阶段合成ATP,都有ATP合

酶，B正确；根据题干“当H+顺浓度梯度穿过ATP合酶，使ADP与Pi形成ATP”分析，ATP

合酶既具有催化作用，也具有运输作用，C正确；酶的催化需要温和的条件，D正确。

典例3.研究证实ATP既是能量“通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子,

其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下列问题：

释放ATP

的细胞呼＞%囊泡

VP2Y受体P1受体

P2X受体接收ATP

信号的细胞

（l）ATP的结构简式是，神经细胞中的ATP主要来自（细胞结构）。

研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓

度仅为2〜10mmol/L,为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是

（2）由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱

离下来，最后剩下的是o

（3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP,二者均能引起受体细胞的膜电

位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的

属于无关变量，应予以排除。

【答案】（1）A—P〜P〜P线粒体ATP与ADP迅速相互转化（2）腺首（3）典型神经递质

【解析［解析（l）ATP的结构简式是A—P〜P〜P。动物细胞中，线粒体是有氧呼吸的主要

场所，所以神经细胞中的ATP主要来自线粒体。ATP是直接能源物质，在体内含量很少，可

通过ATP与ADP迅速相互转化而形成。（2）ATP脱去1个磷酸基团为ADP,脱去两个磷酸基团

为AMP,如果磷酸基团完全脱落，剩下的则是腺昔，由腺嘿吟和核糖组成。（3）若要研究ATP

是否能在神经元之间起传递信号的作用，可以设法把ATP与典型神经递质分开，单独去研究

其作用，即用化学物质阻断典型神经递质，所以典型神经递质是实验的无关变量。

易混辨析

1.酶的相关实验材料选择时的注意事项

⑴在探究温度对酶活性的影响实验中，不能选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材

料，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。

(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条

件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。

2.酶的特性相关实验步骤和结果检测的注意事项

(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时

间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。

(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(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。

(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，

不能选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。

＜；真题速递二＞

1.(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

【答案】D

【解析】胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶，通过导管运输至消化道内发挥作用，而胰岛素

由胰岛B细胞分泌，可通过血液运输至全身，A错误；胰蛋白酶在消化道内发挥作用，而胰

岛素通过与靶细胞膜上的受体结合，进而调节靶细胞的代谢活动，二者均不在细胞内发挥作

用，B错误；胰蛋白酶在催化反应前后性质不改变，胰岛素发挥作用后会被灭活，C错误；

胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质，都能在常温下与双缩JR试剂发生紫色反应，D正

确。

2.(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H2O2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H2O2溶液中加入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()

邂

玄

箕

£

嚼

6腹

彩

却

A.悬液中酶的浓度B.H2O2溶液的浓度

C.反应体系的温度D.反应体系的pH

【答案】B

【解析】提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高氧气的量，A错误；提高H202溶液的

浓度，就是提高底物浓度，产物的量增加，B正确；适度的提高温度可以加快反应速率，不

能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH,可以改变反应速率，不能提高产物的量，D

错误。

3.（2022•山东潍坊高三月考）ATP是细胞的能量“货币”，是生命活动的直接能源物质，如图

为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是（）

E①®ATP喘ADP+Pi+能量

a图1图2

A.酶催化作用的高效性保证了ATP和ADP快速转化

B.图2中反应向右进行时，释放能量，图1中的c键断裂

C.图1中的“A”代表腺背，方框中的部分是构成DNA的基本单位之一

D.细胞中图2反应处于“动态平衡”，剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加

【答案】C

【解析】图1中的“A”代表腺喋吟，如果b、c特殊的化学键都断裂则形成腺喋吟核糖核首

酸，是构成RNA的基本单位之一，C错误。

4.（2022•江苏省阜宁中学高三月考）ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做

功，从而推动细胞内系列反应的进行（机理如下图所示）。下列叙述错误的是（）

A.

B.ATP推动蛋白质做功的过程，存在放能反应与吸能反应过程

C.ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能

D.主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少

【答案】A

【解析】ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，失去的能量并不能用于再生

成ATP,失去的能量主要用于恢复蛋白质形状，A错误。

5.（2022•重庆高三月考）GTP（三磷酸鸟背）与ATP结构相似，结构简式为G—P〜P〜P,可与

Ras蛋白结合为Ras蛋白一GTP。在一定条件下，Ras蛋白具有弱的GTP酶活性，可将与之

结合的GTP水解成GDP,成为失活型的Ras蛋白一GDP。下图表示当细胞外存在信号分子

时，细胞膜上的Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP,实现由失活态向活化态的转变，

将胞外信号向胞内传递的过程。下列相关说法不正确的是（）

信号分子

I无活性的活化的

细胞外।Ras蛋白Ras蛋白

向前传递信号

A.G—P〜P〜P中的G表示鸟背

B.Ras蛋白结合GDP时为失活态，结合GTP时为活化态

C.细胞膜上的Ras蛋白与细胞内外的信号传递有关

D.Ras蛋白可将与之结合的GTP水解成GDP,说明酶在反应前后化学结构可以发生变化

【答案】D

【解析】在信号分子的作用下，细胞内无活性的Ras蛋白与GDP结合体释放出GDP,然后无

活性的Ras蛋白与GTP结合，使得其变成有活性的Ras蛋白，进而向前传递信号，故细胞膜

上的Ras蛋白与细胞内外的信号传递有关，C正确。

6.（2020・山东，1）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.附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成

C.S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累

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

【答案】D

【解析】S酶仅在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A项正确；据题干可

知，溶酶体酶是经内质网加工后再进入高尔基体转化而来的，由此推测附着在内质网上的核

糖体参与溶酶体酶的合成，B项正确；S酶功能丧失，影响溶酶体酶的合成，从而影响衰老

和损伤的细胞器的分解，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C项正确；若M6P受体基因

缺陷，则不能发生识别过程，带有M6P标志的蛋白质会经囊泡运往细胞膜，D项错误。

7.（2019•绍兴模拟）如图是在适宜温度下pH对某种过氧化氢酶活性影响的曲线，下列叙

述错误的是（）

A.该酶的取适pH氾围比较宽

B.过酸或过碱条件下该酶都可能失去活性

C.该酶的活性可达到100%,可以说明酶具有高效性

D.若升高温度，该酶的最高活性会降低

【答案】C

【解析】分析曲线图可以看出，该酶最适pH为6〜11,范围比较宽；过酸或过碱会改变酶

的空间结构，导致酶活性丧失；酶的高效性表现在酶与无机催化剂相比，酶降低活化能的效

果更显著；图示是在适宜温度下相对酶活性的曲线，因此升高温度会导致酶活性降低。

8.（2018•杭州一模）ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示

化学键。下列有关叙述正确的是（）

A.物质①表示鸟喋吟

B.化学键②断裂的化学反应属于吸能反应

C.在ATP-ADP循环中③可重复利用

D.若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP

【答案】C

【解析】图中①表示腺喋吟；②表示高能磷酸键，化学键②断裂的化学反应属于放能反应;

③表示磷酸基团，在ATP-ADP循环中③可重复利用；若化学键④断裂，则左边的化合物是

AMP,即腺嘿吟核糖核甘酸，是RNA的基本组成单位之一。

9.（2019•齐齐哈尔三模）如图是某种淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与温度的关系曲线,

回答下列问题：

,反应速率

o1020304050温度（。）

（1）图中b、c两点中通过改变温度条件可明显提高反应速率的是,原因是

（2）某同学为验证温度对该酶活性的影响，设计了如下实验:

操作步骤操作方法试管A试管B试管c

1淀粉溶液2mL2mL2mL

2温度处理（℃）371000

3淀粉酶溶液1mL1mL1mL

4碘液2滴2滴2滴

5现象X变蓝变蓝

①该实验的自变量是。若反应时间相对充分，请写出表格中X表示的内容：

o操作步骤4（填“可以”或“不可以”）用斐林试剂代替碘液，原因是

②能不能利用过氧化氢酶催化HQ2分解来验证温度对酶活性的影响原因？原因是

_____________________________________________________________________________________________________________O

③若需判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，从实验的科学角度

分析，最好检测：O

【答案】（1）C低温抑制酶活性，低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，高温

对酶活性的影响是不可逆的

（2）①温度不变蓝不可以用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50〜65℃,改

变了实验的自变量，对实验结果有干扰②不能温度对H202分解的速度有影响，会对实

验结果造成干扰③生成物

【解析】（1）分析曲线，c点属于低温，b点是高温，所以通过改变温度条件可明显提高反

应速率的为c点，原因是低温虽然抑制酶活性，但低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使

酶失活，对酶活性的影响是不可逆的。（2）①分析表格可看出，温度是自变量，变色情况

是因变量；X是37℃时的变色情况，在此温度淀粉酶活性强，将淀粉水解，加碘液不变蓝;

不能用斐林试剂代替碘液，因为用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50〜65℃,对实

验有影响。②也不能用过氧化氢酶催化H202分解来验证温度对酶活性的影响，原因是温度

对H202分解的速度有影响，同样会对实验结果造成干扰。③判断某生物大分子物质在不同

温度条件下，相同酶催化是否水解，最好检测生成物情况，若检验反应物有可能反应物在较

长时间都存在，不易判断。

10.（2019•青岛检测）小麦种子中含有a、B两种淀粉酶，某学习小组对这两种淀粉酶活

性进行探究实验，步骤如下：

①将等量的a-淀粉酶（70℃活性不受影响，100℃高温下失活）与B-淀粉酶（70℃处理

15min即失活）加适量蒸储水混合，分为甲、乙、丙三组；

②甲组25℃下处理，乙组70℃水浴处理15min后取出，丙组100°C下处理15min后取

出；

③甲、乙、丙三组分别在25。。条件下加入等量且足量的淀粉溶液；

④一段时间后，测得甲、乙、丙三组淀粉剩余量分别为a、b、c„

请回答下列相关问题：

（1）上述两种酶存在差异的直接原因是

（2）三组淀粉剩余量最多的