高三生物一轮复习讲义酶和ATP

酶和ATP——2025届高考生物一轮复习【教学目标】1.比较酶与无机催化剂的异同点。2举例说明酶在细胞代谢中的作用。3.获得酶的特性及影响酶活性条件的知识体系。4.联系生活实际，了解酶在生活、生产、医学等方面的应用。5.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。6.依据ATP与ADP的相互转化解释ATP在生命活动中的作用。【核心素养】1.生命观念：通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质。2.科学思维：通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的，伟大的科学家也会有认识上的局限性。3.科学探究：通过相关的实验和探究，认识影响酶活性的因素，尝试控制自变量、观察因变量，设置对照组。4.社会责任：通过小组间的讨论、合作与交流，培养学生的合作互助精神：运用酶的知识解释生活中与酶相关的问题。5.生命观念：通过对ATP结构特点及功能的学习，认识结构与功能观：通过学习ATP与ADP的相互转化过程，建立稳态与平衡观。6.科学思维：对ATP分子结构以及ATP和ADP相互转化进行模型构建，明确ATP分子的结构特点及ATP与ADP相互转化的机制，理解细胞的能量货币是ATP。7.社会责任：关注ATP在生活实践中的应用，向他人宣传有关ATP的科学知识。【典例分析】1.1982年Cech领导的团队首先发现四膜虫核糖体RNA具有自我催化功能，之后Altman实验室也进一步证明了RNA的催化功能。1994年Breaker和Joyce利用SELEX技术合成了一种以单链DNA为基础成分的核酶，它能在Pb2+的辅助下水解RNA特定位置的磷酸二酯键。结合上述信息推测下列有关叙述正确的是()A.酶都是在细胞内发挥作用 B.酶的功能是催化物质的分解C.酶的化学本质是蛋白质或RNA D.DNA核酶是通过人工合成的答案：D解析：A.酶都是在细胞内发挥作用这个选项是不准确的。虽然大多数酶确实在细胞内发挥作用，但酶也可以在细胞外环境中工作。例如，在实验室条件下，我们经常使用酶来催化各种反应，这些反应并不一定在细胞内进行。B.酶的功能是催化物质的分解这个选项也是错误的。酶是一类生物催化剂，它们的作用是加速化学反应的速率，但不仅仅是催化物质的分解。酶可以催化多种类型的反应，包括合成反应、异构化反应、消旋化反应等。C.酶的化学本质是蛋白质或RNA这个选项虽然部分正确，但并不完全。确实，大多数酶是蛋白质，但也有少数酶是RNA（称为核酶）。但题目中特别提到了基于单链DNA的核酶，这超出了传统的酶定义（蛋白质或RNA）。因此，我们不能简单地说酶的化学本质是蛋白质或RNA。D.DNA核酶是通过人工合成的这个选项是正确的。根据题目描述，Brak站和Joyce利用SELEX：技术合成了一种基于单链DNA的核酶。这明确地指出了DNA核酶是通过人工合成的。综上所述，正确答案是D:DNA核酶是通过人工合成的。2.某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验（表中“+”代表添加该物质或能检测到该物质“/”代表不添加该物质或不能检测到该物质）。根据实验结果可以得出的结论是（)实验组别底物+++++RNA组别++/+/蛋白质组别+/+/+低浓度Mg2++++//高浓度Mg2+///++产物+//+/A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性D.酶P能够为化学反应提供能量，从而加快反应速率答案：C解析：由①可知酶P在低浓度Mg条件下具有催化活性，A错误。由③.⑤组对比可知，在低浓度Mg2+条件和高浓度Mg2+条件下，蛋白质组分单独存在时均没有催化活性，B错误。由②、④组对比可知，RNA组分单独存在时在低浓度Mg2+条件下没有催化活性，在高浓度Mg2+条件下有催化活性，C正确。酶的作用是降低化学反应的活化能，从而加快反应速率，而不是为化学反应提供能量，D错误。3.图是两种酶（酶甲和酶乙）在其最适温度下的催化反应曲线。下列叙述正确的是()A.酶甲和酶乙的化学本质一定不相同B.酶甲对底物浓度变化的响应更敏感C.P点时提高温度不会提高酶的活性D.P点增加酶浓度不会提高反应速率答案：C解析：A、由图可知，两种酶能催化同一种底物，二者的化学本质可能相同，A错误；B.由图可知，当底物浓度较低时，酶乙催化的反应速率增加更快，所以酶乙对底物浓度变化的响应更敏感，B错误；C.由题干信息可知，图中是在两种酶（酶甲和酶乙）在其最适温度下催化的反应曲线，所有在P点时提高温度不会提高酶的活性，C正确；D.由图可知，P点后随着底物浓度增加，反应速率不变，此时的限制因素可能是酶的浓度，所以在P点增加酶浓度可能会提高反应速率，D错误。故选C。4.某兴趣小组对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验装置进行改造，如下图。下列相关叙述错误的是()A.注射器同时向试管内注入等量液体，可对比不同催化剂的催化效率B.由于酶降低活化能更显著，所以一开始时1号试管产生的气泡多C.过氧化氢的浓度及所加剂量均为该实验的无关变量D.反应结束后，U形管两侧液面高度为甲侧低于乙侧答案：D解析：A、肝脏研磨液中含有锌，加入等量液体可以酶和Fecl3这两种催化剂的催化效果，加入的液体量要相等是为了排除剂量不同对实验结果造成干扰，A正确。B、催化剂的作用机理就是降低反应活化能，因此酶降低活化能更显著则效果更好，能更快地使过氧化氢分解，快速产生大量气泡，B正确。C、过氧化氢的浓度和剂量都会影响实验结果对比。并不是实验研究的对象，因此属于无关变量，C正确。D、反应加入的过氧化氢的浓度和剂量都一致，因此最终产生的气体总量是一样多的，所以U型管左右两侧的压强相同，液面高度应该一致。D错误。故选D。5.ATP是生命活动的直接能源物质，下列叙述错误的是()A.ATP脱去两个磷酸基团后可作为合成某些酶的原料B.ATP、几丁质、脂质均含有C、H、O元素C.蛙的红细胞、鸡的红细胞、牛的成熟红细胞中均能合成酶和ATPD.某蛋白磷酸化过程伴随着能量的转移，其空间结构也往往发生改变答案：C解析：A、ATP脱去两个磷酸基团后是核糖核苷酸，可作为RNA的原料，而酶的本质少数是RNA，A正确；B.ATP（形成元素为C、H、O、N、P）、几丁质的组成元素为C、H、O、N，脂质的元素组成主要是C、H、O，有的含有P和N，故ATP、几丁质、脂质均含有C、H、O元素，B正确；C.牛的成熟红细胞没有细胞核和任何细胞器，不能合成酶，C错误；D.体蛋白磷酸化过程伴随着ATP水解，即伴随着能量的转移，其空间结构也往往发生改变，D正确。故选C。6.在脂肪酸的代谢反应中，脂肪酸需要先被活化。脂肪酸在线粒体基质中与辅酶A反应生成脂酰辅酶A，并消耗一分子ATP。此时ATP直接水解产生PPi，PPi立即被水解成两分子Pi。下列相关叙述错误的是()A.ATP由腺苷和三个磷酸基团组成，含两个特殊的化学键B.参与脂肪酸活化反应的ATP可产生于线粒体基质和内膜上C.ATP直接水解产生PPi的过程伴随着ADP的生成和能量释放D.Pi还可以参与线粒体中脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的合成答案：C解析：A、ATP由腺苷（腺嘌呤+核糖）和三个磷酸基团组成，含两个特殊的化学键（高能磷酸键），A正确；B.参与脂肪酸活化反应的ATP可产生于线粒体基质（有氧呼吸第二阶段）和内膜上（有氧呼吸第三阶段），B正确；C.ATP直接水解产生PPi的过程伴随着AMP的生成和能量释放，C错误；D.脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸均含有Pi，Pi还可以参与线粒体中脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的合成，D正确。故选C。7.肿瘤微环境ATP浓度高。国家纳米科学中心课题组联合北京大学课题组，利用天然蛋白质复合物，研发出一种天然蛋白质纳米机器，实现在ATP的驱动下可控释放疏水性抗肿瘤药物。下列有关ATP的叙述，正确的是()A.ATP分子中N存在于腺嘌呤、P来自磷酸B.ATP分子的高能键存在于磷酸基和核糖间C.肿瘤微环境的ATP主要在肿瘤组织液合成D.ADP和ATP相互转化是一种可逆生化反应答案：A解析：A、ATP分子由C、H、O、N、P5种元素组成，其中的N存在于腺嘌呤、P来自磷酸，A正确；

B.ATP分子的高能键存在于磷酸基和磷酸基之间，磷酸基和核糖间的化学键是普通键，B错误；

C.肿瘤微环境的ATP是在细胞内合成的，ATP的主要来源是细胞呼吸，C错误；

D.由ADP形成ATP与ATP分解形成ADP，在细胞的发生部位不同，催化进行的酶不同，不是可逆反应，D错误。8.蛋白激酶和蛋白磷酸酶是信号通路的“开关分子”，即蛋白激酶能催化蛋白质的磷酸化过程，蛋白磷酸酶能催化蛋白质的去磷酸化过程，其机理如下图。下列相关叙述正确的是()A.蛋白质的磷酸化属于放能反应，反应过程伴有ATP水解B.蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能C.蛋白质发生磷酸化会导致细胞中ADP大量积累D.载体蛋白磷酸化导致其构象发生不可逆的改变答案：B解析：A、通过图示可知，蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP，与ATP的水解相联系，属于吸能反应，A错误；B、酶的作用机理是降低反应所需的活化能，因此图中蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能，B正确；C、细胞中ATP的含量较少但是相对稳定，是因为ATP与ADP相互转化处于动态平衡之中，因此蛋白质发生磷酸化不会导致细胞中ADP大量积累，C错误；D、蛋白激酶作用于载体蛋白后，催化载体蛋白的磷酸化，ATP末端的磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，导致其空间结构发生了改变，将它所结合的离子或分子从细胞膜的一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状，因此载体蛋白磷酸化导致其构象发生的是可逆的改变，D错误。故选B。9.ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理（如图所示）设计的仪器，它可以通过快速检测ATP的含量以确定样品中微生物的数量，用于判断卫生状况。下列有关说法正确的是()A.该检测仪的使用原理体现了生物界的统一性B.荧光素转变为荧光素酰腺苷酸是一个放能反应C.检测结果中荧光的强度很高说明该微生物细胞中一直存在大量ATPD.反应过程中形成的AMP是一种高能磷酸化合物答案：A解析：A、该检测仪的使用原理中运用了ATP的合成水解过程，所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性，A正确；B.荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程需要消耗ATP，是一个吸能反应，B错误；C.细胞内储存的ATP很少，C错误；D.ATP是一种高能磷酸化合物，是脱掉两个磷酸基团后的产物AMP，AMP不含有高能磷酸键（特殊化学键），不是高能磷酸化合物，D错误。故选A。10.在苹果汁的加工过程中，褐变现象严重影响果汁的色泽和口感。研究表明，苹果汁褐变是由于苹果细胞中的多酚氧化酶（PPO，一种蛋白质）催化无色多酚物质氧化为醌类物质，然后醌类物质聚合产生色素导致的。寻找抗褐变剂以防止果汁加工过程中发生褐变已成为目前研究的热点。请回答下列相关问题：（1）PPO在苹果细胞内的合成场所是_______________，提取出的PPO通常要在0℃左右的低温条件下保存，原因是_____________。（2）已知L半胱氨酸和柠檬酸是两种抗褐变剂。科研人员将不同浓度的上述两种物质分别加入到PPO提取液中，30℃水浴恒温后，测定并得到PPO相对酶活性，结果如图。该实验的自变量是______________________________。据图分析，在苹果汁加工过程中，选用______________作为抗褐变剂效果可能更好。（3）已知短时（3min）高温处理可抑制褐变，但高温也可能破坏苹果汁中的营养成分。请设计实验探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳高温温度，实验思路为设置一系列__________________，分别处理等量苹果汁相同时间后，分别测定________。答案：（1）①.核糖体；②.低温条件下酶的空间结构稳定（2）①.褐变剂的种类和浓度；②.L半胱氨酸（3）①.高温的温度梯度；②.PPO相对酶活性和某些营养成分的含量解析：（1）多酚氧化