专题05酶和ATP讲（原卷版）

专题05酶和ATP（讲）讲考纲考情讲考纲考情1.最新考纲（（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2.最近考情2020全国卷Ⅲ(29)、2019全国卷Ⅱ(2)2018全国卷Ⅰ(1、6)、2018全国卷Ⅲ(5、30)2017全国卷Ⅱ(3)讲核心素养讲核心素养1.生命观念——物质与能量观：ATP是生命活动的能源物质2.科学思维——归纳与演绎：根据实验总结酶的化学本质与特性；比较酶、激素等物质的异同，以及ATP的合成、利用过程模型与建模：构建酶的特性的物理模型和数学模型3.科学探究——实验设计与结果分析：探究酶的高效性、专一性及温度、PH对酶促反应的影响4.社会责任——社会应用：酶在生产和生活中的应用构思维导图构思维导图考点一：探究实验核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2021·湖北襄阳四中高三模拟）对照原则是设计生物学实验的重要原则之一，以下有关对照实验的分析正确的是（）A.探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验时，需要设置空白对照组B.观察植物细胞质壁分离及复原时，只需观察蔗糖溶液处理前后的细胞即可C.比较H2O2在不同条件下的分解的实验中，需设置对H2O2不作任何处理的对照组D.研究温度对酶活性的影响时，分别在酸性和碱性条件下进行知识总结知识总结（一）基本原则【科学探究】1.对照原则：有组和组实验组：探究对象，接受实验的组，结果；对照组：下或影响因素所造成的结果的一组，包括空白、标准、相互（）、自身、条件对照等。（目的：）2.单一变量原则：只能有实验变量（自变量）（若实验中设置了多个变量，则需）3.平行重复原则：为排除实验的性，应多次重复实验，并。（二）实验变量【科学探究】自变量：人为的条件和因子。（探究的对象）因变量：随着的变化而变化的变量。（常表现为结果，需要透过现象看本质）无关变量：研究结果，但各组中设置的变量。（三）实验步骤【科学探究】分组并编号设置自变量（要求：）实验并观察（无关变量要：）要领：控制，形成对照，观察分析，得出结果和结论，无关变量要。【变式训练】（2021·重庆八中高三三模）通过设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。对比实验和对照实验都是科学探究中常用的方法。下列关于生物科学实验的叙述，正确的是（）A.对比实验的各个组都是实验组，需要再设置一组空白对照组B.比较过氧化氢在不同条件下分解的实验中加酶的组为实验组，其余均为对照组C.鲁宾和卡门设计对比实验证明了光合作用释放的氧气来自水D.探究紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的吸水和失水实验属于对比实验考点二：酶的本质和作用机理核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2021·安徽省涡阳第一中学月考）20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，则留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明（）A.该RNA具有生物催化作用 B.酶是由RNA和蛋白质组成的C.酶的化学本质是蛋白质 D.绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA知识总结知识总结（一）酶的本质【科学思维】1.概念：酶是产生的具有作用的有机物，其中绝大多数酶是，少数是。酶的本质绝大多数是蛋白质少数是RNA试剂检测合成原料合成场所作用作用作用特性高效性、性、作用机理降低化学反应的作用场所均可发挥作用产生场所细胞（除）2.酶本质的探索【知识拓展】课本聚焦1.试剂检测法鉴定酶的本质（P82）2.失活时蛋白质类酶的遭到破坏，会改变其，但不会破坏。因此失活后的酶依旧能与试剂反应，产生紫色。【变式训练】（2021·衡水第一中学高三三模）下列关于生物体内的酶的叙述，错误的是（）A.过氧化氢酶、脲酶的化学本质都是蛋白质，都可以与双缩脲试剂发生紫色反应B.RNA聚合酶、DNA连接酶和DNA聚合酶都能与核酸结合形成蛋白质核酸复合体C.用胰蛋白酶处理生物膜，生物膜的组成成分及通透性都会发生改变D.淀粉酶和盐酸都能催化淀粉水解；淀粉分支酶缺乏会导致细胞内淀粉含量降低（二）作用机理【科学思维】1.作用机理：显著降低化学反应的。（活化能：分子从转变为容易发生化学反应的状态所需要的能量。）2.曲线（1）AC表示的条件下，反应所需的活化能。（2）AB表示的条件下，反应所需的活化能。（3）BC表示。【变式训练】（2021·浙江温州市高三三模）如图为蔗糖酶作用机理示意图，甲表示蔗糖，乙表示麦芽糖。下列叙述正确的是（）A.丙是果糖，丁是葡萄糖B.图示过程能说明酶具有专一性和高效性C.与甲结合的酶形状发生改变形成酶底物复合物D.1g蔗糖酶使多少克蔗糖水解代表该酶活性的多少【知识拓展】（一）课本聚焦1.酶在细胞代谢中的意义？（P80）正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在下快速进行。2.若将酶变为无机催化剂，则曲线中的B点在纵轴上应向移动。（二）酶与激素的比较酶激素产生部位活细胞作用部位细胞内外化学本质蛋白质（或少数RNA）生物功能催化作用作用后性质和数量均不改变共性①在生物体内均属高效能物质，即含量、作用、生物代谢不可缺少；②都具有性，作用于特定的物质、结构或细胞，且与相应物质后才能发挥效效应。提醒：能产生激素的细胞能产生酶；但能产生酶的细胞能产生激素。（三）混淆的酶名称作用部位作用底物形成产物限制酶DNA分子末端或平末端DNA连接酶磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸解旋酶单链DNA分子RNA聚合酶磷酸二酯键rRNA【变式训练】（2020·海南高考真题）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脲试剂发生作用，产生紫色反应考点三：酶的特性核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2021·湖北武汉市高三模拟）相较于无机催化剂，酶具有很多特性。下列关于酶的特性的实验设计方案，合理的是（）A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液，验证酶的专一性B.利用过氧化氢、过氧化氢酶和蒸馏水，验证酶的高效性C.利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂，探究温度对酶活性的影响D.利用过氧化氢、过氧化氢酶，探究PH对酶活性的影响知识总结知识总结酶的特性【科学探究、科学思维】高效性：降低活化能的作用更，是无机催化剂的107~1013倍；专一性：每一种酶只能催化化学反应；①过酸、过碱、高温会使酶的遭到破坏，使作用条件较温和酶；（不可逆）②低温、温度和PH偏高、偏低会酶的活性，但不会破坏它的空间结构，（可逆）（一）高效性【科学探究、科学思维】1.实验（原理：2H2O2→2H2O+O2↑）2.分析1号：2mlH2O2→气泡，卫生香2号：2mlH2O2气泡，卫生香3号：2mlH2O2+2滴FeCl3→气泡，卫生香4号：2mlH2O2+2滴肝脏研磨液→气泡，卫生香自变量：（1、2号）、（1、3、4号）因变量：3.结论1号与2号比较：加热可以；1号与3、4号比较：酶具有作用，催化剂可在常温下加快反应速率，且酶的催化效率。4.曲线a与c比较：酶具有催化作用，但酶只能缩短达到化学平衡所需的，不能改变化学反应的；a与b比较：与无机催化剂相比，酶的。【变式训练】（2021·河北保定市高三二模）酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，下列有关酶的叙述正确的是（）A.H2O2受热分解加快和加入肝脏研磨液H2O2分解反应原理相同B.两种酶催化的反应速率不同，反应速率高的酶有高效性C.酶促反应过程中不一定需要ATP，但ATP合成一定需要酶D.酶的高效性保证了细胞内各种代谢有条不紊的进行（二）专一性【科学探究、科学思维】1.实验（原理：淀粉）（1）方案一：不同底物，相同酶步

骤1号（实验组）2号（对照组）一底物2ml可溶性淀粉溶液2ml蔗糖溶液二淀粉酶溶液1ml三60℃水浴加热5min四斐林试剂2ml五50℃—65℃水浴加热2min现

象砖红色沉淀砖红色沉淀自变量：因变量：（观察是否产生砖红色沉淀）提醒：此实验一般不用碘液检验。因为：。（2）方案二：相同底物，不同酶步

骤1号（实验组）2号（对照组）一底物2ml二淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液1ml蔗糖酶溶液三60℃水浴加热5min四斐林试剂2ml五50℃—65℃水浴加热2min现

象砖红色沉淀砖红色沉淀自变量：因变量：（观察是否产生砖红色沉淀）提醒：此实验可用碘液检验。若淀粉水解，则；若淀粉没有水解，则。2.结论：每一种酶只能催化化学反应，这就是酶的专一性。3.物理模型——“锁和钥匙学说”BE+F（其中A代表酶）4.曲线加入酶A后反应速率，而酶B与无酶的现象相同，说明酶B对此反应，进一步说明酶具有专一性。【知识拓展】课本聚焦1.具有专一性的物质有：2.酶与无机催化剂在催化范围上的比较（P83、85）酶：，只催化一种或一类化学反应无机催化剂：（例如：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解制备葡萄糖）【变式训练】（2021·辽宁铁岭市高三一模）为探究影响酶活性的因素，验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是（）方案催化剂底物pH温度①胃蛋白酶蛋白块不同pH值适宜②淀粉酶淀粉、蔗糖适宜适宜③蛋白酶蛋白质适宜不同温度④过氧化氢酶、氯化铁溶液过氧化氢强酸性室温A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量pH可设置为3、7、9B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测D.方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多（三）作用条件较温和【科学探究】1.温度对酶活性的影响步

骤11’22’33’一可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml二淀粉酶溶液1ml1ml1ml三分别在不同条件下放置5min60℃水浴加热（对照组）煮沸（实验组）加冰块（实验组）四混合1与1’混合2与2’混合3与3’混合五原处理温度条件下恒温5min六加碘液2滴现

象自变量：因变量：（用单位时间内表示）结论：酶所催化的化学反应需要在条件下进行。提醒：①检测试剂不能用斐林试剂；（）②底物不宜选用H2O2；（）③实验时，应先，再让。（所以实验中步骤三和四不能颠倒。）【变式训练】（2021·福建省连城县第一中学高三模拟）如图表示酶的浓度一定时某酶促反应速率和温度的关系。某兴趣小组据图探究经过t4条件处理的该酶，当温度降低到t3时，其活性是否可以恢复到较高水平。下列错误的是（）A.图中酶促反应速率可以用产物的生成速率或反应物的消耗速率表示B.图中t1和t5对应的酶促反应速率都为0的原因相同C.该探究实验应该设置分别在t3和t4温度下进行保温处理的两对照组D.该探究实验实验组的处理应该先在t4温度下保温处理，再在t3温度下保温处理2.PH对酶活性的影响步

骤123一将3滴新鲜肝脏研磨液（H2O2酶）放入不同PH条件处理备用2mlNaOH溶液（组）2mlHCl溶液（组）2ml蒸馏水（组）二加入H2O22ml三反应时间5min四卫生香点燃现象气泡燃烧气泡燃烧气泡燃烧自变量：因变量：（用单位时间内产物的生成量或底物的消耗量表示）结论：酶所催化的化学反应需要在条件下进行。提醒：①底物不宜选用淀粉；（）②实验时，应先控制好变量，再让底物与酶混合反应。【变式训练】（2020·浙江高考真题）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究PH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是（）A.反应小室应保持在适宜水温的托盘中B.加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致C.将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入PH缓冲液D.比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜PH范围3.探究酶的最适温度或PH若要研究最适温度和最适PH，我们可以通过，先在一定范围内设置，然后以效果最佳的一组为中心，前推一组后推一组，缩小，并减小，重做实验。【知识拓展】（一）酶相关的知识网络图【变式训练】（2021·山东泰安市高三其他模拟）从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为了探究该酶的最适温度进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时变化的曲线。下列分析不正确的是（）A.由图甲可知，该种微生物适合在较高的温度环境中生存B.增加每组实验的组数，可使得到的最适温度范围更精准C.图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高D.图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变（二）酶的抑制剂1.竞争性抑制剂抑制剂与底物竞争酶分子的同一结合位点，当抑制剂与酶结合后，就阻止了底物与酶的结合。所以竞争性抑制可以随着逐渐恢复最大反应速率。（见曲线）2.非竞争性抑制剂抑制剂与酶分子上另外一些位点结合，导致从而不能与底物结合。所以，非竞争性抑制不可以通过增加底物浓度使反应速率恢复到最大速率，因为一部分酶已经被破坏了。参看上图中的曲线3，由曲线3与曲线1的关系可知，加入非竞争性抑制剂相当于。（见曲线c）（三）酶在生活中的实例1.人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致，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，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。3.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，。【变式训练】（2021·山东淄博市·高三二模）抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，下图为两种抑制剂的作用机理模型。相关叙述错误的是（）A.由模型A可知，酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础B.由模型B可知，竞争性抑制剂通过竞争酶与底物的结合位点而影响酶活性C.由模型C推测，可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制D.非竞争性抑制剂与底物结合位点以外的位点结合，通过改变酶构象影响酶活性考点四：影响酶促反应的因素核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2020·北京高考真题）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（）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知识总结知识总结（一）温度和PH【科学思维】1.单因子因素的影响（影响酶活性）（1）在一定范围内，随温度（PH）的升高，酶的催化作用，超过这一范围，催化作用逐渐；（2）低温只会酶的活性，不改变酶的空间结构；高温、强酸、强碱会使酶，改变其空间结构。2.多因子因素的影响（影响酶活性）（1）自变量是，因变量是；（2）A图中PH的变化影响酶作用的最适温度；B图中温度的变化影响酶作用的最适温度；（3）此图得出PH=7为最适PH，也得出温度=30℃为最适温度，只能说酶活性在此条件下，PH=7，温度=30℃时。（二）底物浓度和酶浓度【科学思维】1.甲图表示：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而；但当底物达到一定浓度后，受限制，酶促反应速率不再增加。2.乙图表示：在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成。【变式训练】（2021·浙江金华市高三一模）下图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析错误的是（）A.增大pH后重复该实验，A、B点位置均会降低B.降低酶浓度后重复该实验，反应速率可用曲线a表示C.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素D.若B点后升高温度，将呈现曲线c所示变化考点五：ATP核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2021·浙江宁波市镇海中学高三模拟）下图是ATP的结构示意图，其中①、②、③表示化学键。下列叙述正确的是（）A.ATP使肌肉中的能量增加，改变形状，这是放能反应B.根尖细胞形成③所需的能量来源于光能也可来源于化学能C.细胞内的吸能反应所需能量都是由③断裂后直接提供D.②和③都断裂后所形成的产物中有RNA的基本组成单位知识总结知识总结（一）基础概念【生命观念】1.概述：ATP的中文名称是；结构简式为；1个ATP分子中含1个，2个，3个。2.物理特性：白色粉末，溶于水，可口服3.功能：化合物，是细胞生命活动所需能量的来源。（直接能源物质）4.结构简式与结构简图【知识拓展】（一）课本聚焦1.ATP是能量吗？（P88）ATP不是能量，而是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。它是一种高能磷酸化合物，需要水解才能释放能量。2.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？（P88）因为ATP的一个高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol，所以说它是细胞内的一种高能磷酸化合物。3.细胞中含有大量ATP吗？新陈代谢旺盛的细胞中是否ATP含量较多？（P89）不可误认为细胞中含有大量ATP。事实上，细胞中ATP含量很少,但ATP与ADP转化非常迅速、及时。无论饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。新陈代谢旺盛的细胞中，ATP含量并没有增加，只是ATP与ADP的相互转化更迅速。4.ATP中的化学能可以转化成热能吗？（ P94计算）人、鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸释放的能量。该过程中葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来，大都转化为热能，可以直接用于维持体温；少数合成ATP，ATP水解释放的能量，也能转化成热能，用于维持体温恒定。5.ATP是唯一的直接能源物质吗？ATP不是唯一的高能磷酸化合物，也不是唯一的直接能源物质，例如：GTP、CTP、UTP等，它只是最主要的。（二）易混结构（下图中的A代表的含义）【变式训练】（2021·普宁市第二中学高三三模）dATP是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其结构式可简写成dAP～P～P（该结构式中的dA表示脱氧腺苷）。下列分析正确的是（）A.dATP与ATP