2025年高考一轮总复习课件 第三单元　第7课　酶和ATP

第7课酶和ATP·学业质量水平要求·1.能够运用物质与能量观、结构与功能观阐释酶的本质和作用、ATP的结构与功能。2.运用模型与建模的方法分析影响酶活性的因素，进而理解酶的特性。3.通过设计实验方案探究酶的特性，提升控制实验变量、设计实验方案的科学探究能力。酶的本质、作用和特性1．酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢①概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。②主要场所：细胞质基质。(2)酶的作用①活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。②酶的作用：催化作用。③作用机理分析2．酶的本质(1)酶本质的探索(连线)(2)酶的本质及来源化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核(真核细胞)来源一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶3．酶的特性(连线)1．酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用。(√)2．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的反应物。(√)3．高温和酶都能提供活化能进而加快化学反应。(×)4．酶活性的发挥离不开其特定的结构。(√)5．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(×)6．酶分子在催化反应完成后立即被降解。(×)1．(必修1P79思考·讨论)巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞引起的，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些化学物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。结束这一争论的实验思路是将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质。2．(必修1P79思考·讨论)验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质的实验思路及结果是向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，结果均出现紫色反应。3．(必修1P82探究·实践)已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后不能(填“能”或“不能”)发挥作用，原因是因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。4．(必修1P85科学·技术·社会)溶菌酶具有抗菌消炎的作用，原因是溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，起到抗菌消炎的作用。细菌性溶菌酶不能(填“能”或“不能”)用于真菌感染，原因是真菌和细菌细胞壁的成分不同和酶具有专一性等，所以细菌性溶菌酶不能用于真菌感染。考向1|酶的作用和本质1．(2024·山东菏泽模拟)我国生物学家在某些细胞中发现了一种新的丝状结构——细胞蛇。细胞蛇只由蛋白质形成，用以催化细胞中重要物质的合成。这种新发现的细胞结构的形态和数量在细胞中是不恒定的，在相关物质合成迅速时，细胞蛇也变得更为发达。以下说法错误的是()A．细胞蛇形态和数量变化与功能相适应B．细胞蛇可以降低化学反应的活化能C．细胞蛇的发现揭示了细胞的统一性D．细胞蛇彻底水解后的产物只有氨基酸C解析：细胞蛇的形态和数量在细胞中是不恒定的，在相关物质合成迅速时，细胞蛇也变得更为发达，体现了细胞蛇形态与数量变化与功能相适应，A正确；细胞蛇可以催化细胞中重要物质的合成，降低化学反应的活化能，B正确；细胞蛇是某些细胞中的一种细胞结构，并非所有细胞都存在，不能揭示细胞的统一性，C错误；细胞蛇只由蛋白质形成，彻底水解后的产物只有氨基酸，D正确。2．(2024·广东惠州模拟)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，在细胞代谢中起着重要作用，在食品生产中，酶的应用非常广泛，下列说法错误的是()A．溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎作用B．酶都需在核糖体中才能合成，且只能在胞内起作用C．果胶酶能分解果胶，提高果汁产量和澄清度D．工业化生产啤酒时，α-淀粉酶可以增强糖化作用B解析：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用，A正确。绝大多数酶是蛋白质，需在核糖体中才能合成，少数是RNA，其合成场所不是核糖体；酶发挥作用的场所可以是细胞内、细胞外甚至是体外，B错误。果胶酶可将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，因此生产果汁时，加入果胶酶可以提高果汁产量，还能提高果汁的澄清度，C正确。工业化生产啤酒时，α-淀粉酶可以增强糖化作用，D正确。考向2|酶的特性3．(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是()A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质C解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；酶的活性受温度等条件影响，因此发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构因被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。4．酶A、酶B与酶C是分别从三种生物中纯化出的ATP水解酶。研究人员分别测量其对不同浓度的ATP的水解反应速率，实验结果如图。下列叙述错误的是()A．随ATP浓度相对值增大，三种酶催化的反应速率均增大B．达到最大反应速率一半时，三种酶所需要的最低ATP浓度相同C．酶A通过降低ATP水解所需活化能以提高反应速率D．当反应速率相对值达到400时，三种酶中酶A所需要的ATP浓度最低A解析：当ATP浓度相对值在0到50时，随ATP浓度相对值增大，三种酶催化的反应速率均增大；当ATP浓度相对值大于50时，随ATP浓度相对值增大，三种酶催化的反应速率均不变，A错误。据图可知，酶A、酶B和酶C的最大反应速率相对值分别是1200、800和400，各曲线达到最大反应速率一半时，三种酶需要的ATP浓度相对值分别是10、10和10，三者相同，B正确；酶的作用机理是降低化学反应所需活化能以提高反应速率，故酶A通过降低ATP水解所需活化能以提高反应速率，C正确；当反应速率相对值达到400时，酶A、酶B和酶C所需要的ATP浓度依次增加，即酶A所需要的ATP浓度最低，D正确。5．酶的活性部位是酶分子中同底物特异性结合而起催化作用的区域，有些抑制剂可与酶的此部位发生化学反应。下图是某种酶活性部位的形成过程。下列叙述错误的是()A．酶分子的合成过程中可能有氢键形成B．酶的催化作用发生在酶的活性部位C．为保证酶的活性部位正常发挥作用，需要在最适温度和pH条件下保存D．抑制剂与酶的活性部位发生化学反应会降低酶促反应速率C解析：酶的本质是蛋白质或RNA，蛋白质合成时需要先转录再翻译，转录和翻译过程中都会发生碱基互补配对，都会形成氢键，因此在酶分子的合成过程中可能有氢键形成，A正确；酶的活性部位是酶分子中同底物特异性结合而起催化作用的区域，因此酶的催化作用只在酶的活性部位发生，B正确；为保证酶的活性部位正常发挥作用，需要在最适pH、低温条件下保存，C错误；抑制剂与酶的活性部位发生化学反应，导致酶的活性部位发生变化，会降低酶促反应速率，D正确。模型法分析酶的特性(1)酶的高效性①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。②酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡点所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。(2)酶的专一性①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。②加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。(3)影响酶活性的因素图甲曲线分析：①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。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。图乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示最适温度、pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(探究·实践)探究酶的特性1．比较过氧化氢在不同条件下的分解——探究酶的高效性(1)实验过程与现象组别1234相同处理向4支试管中分别加入2mL过氧化氢溶液不同处理不处理90℃左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液现象气泡基本无少较多很多带火星卫生香无复燃有复燃复燃性较强复燃性很强(2)对实验变量分析及总结对照实验1与21与31与43与4实验目的比较常温和高温对过氧化氢水解的影响研究Fe3+对过氧化氢水解的影响研究过氧化氢酶对过氧化氢水解的影响比较无机催化剂和酶对过氧化氢水解的影响自变量常温和高温有无Fe3+有无过氧化氢酶催化剂的种类无关变量反应物浓度、反应时间等反应物浓度、反应时间、温度等因变量反应物(过氧化氢)的分解速率，可用单位时间内产生气泡的多少表示结论高温加快过氧化氢水解Fe3+催化过氧化氢水解过氧化氢酶催化过氧化氢水解与无机催化剂相比，酶的催化效率更高2．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——探究酶的专一性(1)实验原理①淀粉酶能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解。②淀粉和蔗糖都是非还原糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖。③斐林试剂能鉴定溶液中有无还原糖。(2)实验步骤序号操作步骤试管1试管21注入可溶性淀粉溶液2mL—2注入蔗糖溶液—2mL3注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL4振荡混匀，将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min5取出试管，各加入2mL斐林试剂，振荡摇匀6将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，煮沸1min，观察颜色变化砖红色沉淀淡蓝色(3)实验结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。这说明酶具有专一性。3．探究温度对酶活性的影响(1)实验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)实验步骤步骤试管编号123456加入淀粉溶液/mL2—2—2—加淀粉酶溶液/mL—1—1—1控制不同温度条件5min冰水60℃左右的热水沸水酶与反应物混合将相同温度下的两支试管内溶液混合并继续在原温度条件下，保温一段时间加碘液2滴2滴2滴实验现象变蓝不变蓝变蓝(3)实验结论：温度过高、过低都会影响酶的活性，适宜温度下酶的活性最高。4．探究pH对酶活性的影响(1)实验原理：2H2O2__eq__\o(→,\s\up7(过氧化氢酶),\s\do5(____))2H2O＋O2。pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。(2)实验步骤实验操作试管1试管2试管3加入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴加入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL0.01mol/L的HCl溶液1mL0.01mol/L的NaOH溶液加入等量的体积分数为3%的过氧化氢溶液2mL2mL2mL观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生将带火星的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈不燃烧不燃烧(3)实验结论：过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性最高。1．比较过氧化氢在加了新鲜肝脏研磨液和加热时的分解速率，可验证酶具有高效性。(×)2．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用，用碘液检测两种底物的分解情况。(×)3．可利用过氧化氢和新鲜肝脏研磨液探究温度对酶活性的影响。(×)4．将酶和底物在室温下混合，再进行不同保温处理，可探究温度对酶活性的影响。(×)5．利用胰蛋白酶、蛋清和pH分别为3、8、11的缓冲液探究pH对酶活性的影响。(√)1．(必修1P84正文)酶制剂适于在低温(0～4℃)下保存的原因是在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高，因此酶制剂适于在低温(0～4℃)下保存。2．(必修1P85科学·技术·社会)利用加酶洗衣粉洗涤衣服时，丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤，原因是丝绸和毛皮类衣物的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中的蛋白酶会损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质。加酶洗衣粉使用的水温一般在50℃以下，切记不能用沸水，否则酶会失去活性。考向1|探究酶的高效性和专一性1．(2024·山东济南模拟)下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验内容的相关表述中，正确的是()A．该实验中新鲜肝脏研磨液是促进过氧化氢快速分解的催化剂B．实验中温度、催化剂和反应物的浓度是自变量，过氧化氢分解速率是因变量C．将2号试管放在60℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况D．设置空白对照组的目的是表明在该实验条件下过氧化氢不容易分解A解析：该实验中新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶是促进过氧化氢快速分解的生物催化剂，A正确；“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，自变量是反应条件，因此温度、催化剂种类是自变量，而反应物的浓度是无关变量，B错误；为使实验效果明显，应将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，C错误；设置空白对照组的目的是表明在该实验条件下过氧化氢容易分解，D错误。2．(2024·重庆渝北模拟)淀粉和蔗糖都是非还原糖，在酶的催化作用下都能水解成还原糖。为探究淀粉酶的催化作用，某同学做了如下实验。下列分析错误的是()步骤操作试管①试管②1注入可溶性淀粉溶液2mL－注入蔗糖溶液－2mL2注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL360℃水浴5min5min4注入斐林试剂2mL2mL5沸水浴1min1minA．该实验的自变量是反应底物的种类B．该实验中试管②是作为空白对照组C．该实验的因变量是两支试管内的颜色变化D．该实验可以证明淀粉酶催化作用的专一性B解析：根据表格可知，该实验有两个实验组，自变量是反应底物的种类，该实验是为探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用，即探究酶的专一性，A正确；该实验中试管②也是实验组，不是空白对照组，B错误；还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下，会生成砖红色沉淀，故该实验的因变量是两支试管内的颜色变化，C正确；该实验的预期结果是试管①出现砖红色沉淀，试管②没有砖红色沉淀，说明淀粉酶可以催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，体现酶的专一性，D正确。考向2|探究影响酶活性因素的基础实验分析3．(2024·吉林、黑龙江1月适应性测试)植物体内的多聚半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸，能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性，进行以下4组实验，条件及结果如下表。下列叙述错误的是()条件及产物组别①②③④果胶＋＋＋＋多聚半乳糖醛酸酶＋＋＋＋Ca2+－＋－－Mn2+－－＋－55℃－－－＋半乳糖醛酸＋－＋＋＋＋＋注：“＋”表示存在和量的多少，“－”表示无。①～③组在常温下实验。A．由①④组可知，自变量为温度，因变量为半乳糖醛酸的量B．由①②③组可知，多聚半乳糖醛酸酶的活性受离子影响C．该实验说明，喷施Mn2+制剂可缩短果实成熟期D．该实验证明，多聚半乳糖醛酸酶不具有专一性D解析：由①④组可知，只有温度不同，自变量为温度，因变量为多聚半乳糖醛酸酶的活性，检测指标为半乳糖醛酸的量，A正确；①②③组对照，加入的离子不同，因变量为半乳糖醛酸的量，表明多聚半乳糖醛酸酶的活性受离子影响，B正确；喷施Mn2+制剂，半乳糖醛酸增多，进而促进果实的软化和成熟脱落，缩短果实成熟期，C正确；多聚半乳糖醛酸酶具有专一性，D错误。4．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是()组别pHCaCl2温度/℃降解率/%①9＋9038②9＋7088③9－700④7＋7058⑤5＋4030注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。A．该酶的催化活性依赖于CaCl2B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度C．该酶催化反应的最适温度为70℃，最适pH为9D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物C解析：分析②③组可知，③组没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90℃、70℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明该酶的最适温度为70℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。归纳法分析探究影响酶活性的条件中的“三宜”“五不宜”考向3|实验的拓展和应用5．(2024·广东茂名一模)抗坏血酸氧化酶(AAO)是紫花苜蓿重要的抗氧化剂之一，能清除由于低温等胁迫而产生的大量活性氧，保证植物正常的代谢。为研究低温胁迫对紫花苜蓿AAO活性的影响，某科研团队分别在4℃处理0h(CK)、24h(T1)、48h(T2)、72h(T3)后测定不同品种紫花苜蓿的AAO活性，结果如表。下列分析错误的是()紫花苜蓿不同品种AAO活性/(mg·g-1·min-1FW)CKT1T2T3WL2320.070.110.130.19甘农3号0.030.060.110.09青大1号0.080.110.150.31中兰2号0.070.070.120.10A．紫花苜蓿通过提高AAO的活性来对抗低温伤害B．紫花苜蓿抗氧化能力与处理时间不完全表现为正相关C．中兰2号的CK组与T1组能产生等量的活性氧D．青大1号比WL232更适合种植在低温寒冷地区C解析：由表格数据可知，与CK相比，随处理时间的延长，不同品种紫花苜蓿的AAO活性变大，据此推测紫花苜蓿通过提高AAO的活性来对抗低温伤害，A正确；紫花苜蓿抗氧化能力与处理时间不完全表现为正相关：如甘农3号的T3组AAO活性小于T2组，B正确；据表格数据可知，中兰2号的CK与T1组的AAO活性相同，但不能据此推测中兰2号的CK组与T1组能产生等量的活性氧，C错误；整体而言，相同处理时间下，青大1号比WL232的AAO活性更高，故更适合种植在低温寒冷地区，D正确。6．(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。(1)实验设计思路取________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量____________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)实验预期结果与结论若出现结果①：________________________________________________________。结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：________________________________________________________。结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③：________________________________________________________。结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。若出现结果④：________________________________________________________。结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。解析：(1)由题可知，实验目的是探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则。故可设计实验：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和对照原则)；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理；透析后，从透析袋中取出酶液，测定各自的酶活性。(2)由题可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：①甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中酶活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高；加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中酶活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变；加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。答案：(1)2甲物质溶液、乙物质溶液(2)透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高透析前后，两组的酶活性均不变加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高；加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变；加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高细胞的能量“货币”ATP1．ATP的结构2．ATP与ADP的相互转化(1)转化基础ATP的化学性质不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。(2)ATP和ADP的相互转化过程比较比较内容ATP水解ATP合成反应式ATP酶ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量__eq__\o(→,\s\up7(酶))ATP酶ATP水解酶ATP合成酶场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体(植物细胞)能量来源ATP的水解呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中3.ATP的利用1．1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。(×)2．ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(×)3．腺苷一磷酸可为人体细胞DNA的自我复制提供原料。(×)4．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。(×)5．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)6．人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP。(×)1．(必修1P87正文)人体内，在剧烈运动时，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，原因是ATP与ADP时刻不停地快速地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。2．(必修1P89小字)萤火虫发光的原理是萤火虫尾部细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素而发光。3．(必修1P89拓展应用)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。考向1|ATP的结构和功能1．(2022·浙江1月选考改编)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是()A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊化学键C．在水解酶的作用下不断地合成和水解D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带D解析：1分子的ATP是由1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团组成的，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；在水解酶的作用下ATP水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。2．ATP生物荧光检测仪广泛应用于物品表面清洁度测评。原理是利用荧光素酶测定环境物体表面ATP的含量，再通过检测仪器上的荧光强度反映环境中微生物的数量。下列说法错误的是()A．萤火虫发光的原理是荧光素接受ATP提供的能量被激活被氧化而发光B．荧光素的激活属于吸能反应过程，与ATP水解相关联C．ATP生物荧光检测仪的发光值大反映出微生物菌体储存大量ATPD．ATP生物荧光检测仪的发光值与物体表面的污染程度呈正相关性C解析：萤火虫发光的原理是荧光素接受ATP水解时释放的能量使荧光素被氧化而发光，A正确；荧光素的激活与ATP水解相关联，属于吸能反应过程，B正确；ATP生物荧光检测仪的发光值越大，反映出微生物越多，C错误；微生物越多，提供的ATP就越多，荧光强度越强，所以检测时荧光强度与物体表面微生物污染程度呈正相关，D正确。3．(2024·广东深圳一模)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为细胞的能量“货币”。下列相关叙述错误的是()A．ATP作为细胞的能量“货币”体现了生物界具有统一性B．ATP水解释放的能量可以降低细胞内化学反应所需的活化能C．ATP中两个“～”断裂后形成的物质可作为合成某些酶的单体D．某蛋白磷酸化过程伴随着能量的转移，且其空间结构改变B解析：根据题干信息“在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为细胞的能量‘货币’”，ATP作为细胞的能量“货币”体现了生物界具有统一性，A正确；ATP水解可释放能量，而降低细胞内化学反应活化能的物质是酶，B错误；ATP中两个“～”断裂后形成腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，酶的化学本质是蛋白质或RNA，C正确；在酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与某蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，造成该蛋白的磷酸化，且其空间结构改变，D正确。考向2|ATP与ADP的相互转化4．(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是()A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATPB．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内B解析：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；腺苷不含P元素，故没有放射性，B正确；放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团中，则32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。5．睡眠是动物界普遍存在的现象，腺苷是一种重要的促眠物质。下图1为腺苷合成及转运示意图，为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化，研究者设计了一种腺苷传感器，并使之表达在BF区的细胞膜上，其工作原理如下图2所示。下列说法正确的是()A．储存在囊泡中的ATP通过主动运输转运至胞外B．ATP可被膜上的水解酶水解，脱去2个磷酸产生腺苷C．腺苷与相应受体结合改变其空间结构，从而使绿色荧光蛋白发出荧光D．满足实验要求的传感器数量随着睡眠—觉醒周期而变化C解析：由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐方式转运至胞外，A错误；ATP的结构简式为A—P～P～P，A为腺苷，所以ATP需要被膜外或膜内的水解酶水解，脱去3个磷酸才能产生腺苷，B错误；由图2可知，腺苷与相应受体结合改变其空间结构，从而使绿色荧光蛋白发出荧光，C正确；腺苷是一种重要的促眠物质，腺苷传感器能记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑胞外腺苷水平的变化，所以，胞外腺苷水平的变化随着睡眠—觉醒周期而变化，而不是传感器数量随着睡眠—觉醒周期而变化，D错误。6．(2024·广东广州模拟)蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如图所示。下列有关叙述正确的是()A．蛋白质磷酸化的过程是一个放能反应B．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生显色反应C．蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程属于可逆反应D．Ca2+载体蛋白的磷酸化需要蛋白激酶的作用，其空间结构发生变化D解析：分析题图可知，蛋白质磷酸化过程中伴随着ATP的水解，因此是一个吸能反应，A错误；蛋白质去磷酸化后肽键并没有断裂，仍然可以与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；蛋白质的磷酸化过程需要蛋白激酶，去磷酸化过程需要蛋白磷酸酶，因此蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应，C错误；分析题图可知，蛋白激酶可催化ATP水解，ATP水解后释放的磷酸基团与Ca2+载体蛋白结合后使其空间结构发生变化，D正确。细胞内产生与消耗ATP的生理过程场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段消耗ATP：细胞内消耗能量的生命活动，如物质运输叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等核糖体消耗ATP：蛋白质合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等课时质量评价(七)(建议用时：40分钟)一、选择题1．多酶片具有糖衣与肠溶衣双层包衣，外层含胃蛋白酶，内层含胰酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶，可用于治疗消化不良、食欲不振等。下列叙述错误的是()A．多酶片咀嚼服用较整颗服用药效低B．双层包衣的作用是防止胃蛋白酶被胰酶催化水解C．多酶片发挥作用的原理是降低食物水解所需的活化能D．双层包衣和酶的分层设计，可使不同的酶在不同部位释放并发挥作用B解析：包衣可以保护酶不被破坏，胃蛋白酶在胃中起作用，胰酶(含脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶)在小肠中起作用，双层包衣和酶的分层设计，以便不同的酶在不同部位释放并发挥作用，而咀嚼服用可能会影响酶的活性，A正确；双层包衣有利于不同的酶在相应的场所起作用，胃蛋白酶起作用的部位在胃内，而胰蛋白酶起作用的部位在小肠，B错误；多酶片中的酶具有催化作用，其催化作用的原理是降低食物水解所需的活化能，C正确；双层包衣和酶的分层设计，可使不同的酶在不同部位释放并发挥作用，进而使酶充分发挥催化作用，D正确。2．(2024·广东肇庆模拟)普洱茶含有脂肪酶，可促进脂肪分解，达到减肥的效果。普洱茶的制作工艺流程一般为采摘→萎凋→杀青→揉捻→解块、晾晒→发酵→干燥、筛分、存储。下列说法错误的是()A．萎凋的目的是使脂肪酶活化，发挥其降低化学反应活化能的作用B．干燥过程中的高温使酶失活，冷却降温后酶的活性恢复正常C．酶的活性受温度等因素的影响，因此在发酵过程中需控制好发酵温度D．喝普洱茶可以减肥，说明酶可以在生物体外起作用B解析：萎凋的目的是减少水分，使脂肪酶活化，发挥其降低化学反应活化能的作用，A正确；高温使酶变性失活，冷却降温后活性不能恢复，B错误；温度等因素会影响酶的活性，因此在发酵过程中需控制好发酵温度，C正确；喝普洱茶可以减肥，说明脂肪酶在普洱茶以外发挥了作用，说明酶可以在生物体外起作用，D正确。3．(2024·广东佛山一模)牛胰核糖核酸酶A(RNaseA)由124个氨基酸脱水缩合形成的一条肽链构成，在特定条件下其空间结构能够发生如图所示变化。下列叙述正确的是()A．RNaseA在上述条件下的变性是不可逆的B．RNaseA的活性与其空间结构有关C．变性的RNaseA与双缩脲试剂不发生紫色反应D．RNaseA适合保存在低温、低pH条件下B解析：由题图可知，通过去除尿素和β-巯基乙醇，在空气中氧化，RNaseA可以恢复活性，A错误；生物分子结构与功能相适应，RNaseA的活性与其空间结构有关，B正确；变性的RNaseA含有肽键，可以与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；RNaseA适合保存在低温、适宜pH条件下，低pH可能导致酶变性失活，D错误。4．(2024·浙江温州模拟)下图是肌肉收缩过程的示意图。下列叙述正确的是()A．ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多3个磷酸基团B．图中蛋白质的磷酸化过程需要ATP合成酶催化C．图中肌肉做功过程属于放能反应D．肌细胞中合成ATP所需的能量来自化学能和光能C解析：ATP含有3个磷酸基团，腺嘌呤核糖核苷酸有1个磷酸基团，因此ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多2个磷酸基团，A错误；图中蛋白质的磷酸化过程中ATP水解生成ADP和磷酸，所以需要ATP水解酶催化，B错误；在肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，这是放能反应，C正确；肌细胞中合成ATP所需的能量主要靠呼吸作用，利用的是化学能，植物可以靠光合作用利用光能合成ATP，D错误。5．某同学在酶量和反应时间相同的情况下进行了甲、乙、丙三组实验并得到相应的三条曲线(如图)，甲是反应速率随反应物浓度变化的曲线；乙是一定量的物质W1存在时反应速率随反应物浓度变化的曲线；丙是一定量的物质W2存在时反应速率随反应物浓度变化的曲线。下列分析错误的是()A．甲、丙组反应速率均不再增加可能受酶浓度的限制B．适当增加酶浓度，乙曲线最终可能会与甲曲线重合C．增大反应物的浓度可以减弱W2对反应速率的影响D．W1和W2均通过改变酶的空间结构来抑制酶的活性D解析：当底物浓度不再是限制因素时，甲、丙组反应速率均不再增加的原因可能是受到酶浓度的限制，A正确；乙是一定量的物质W1存在时反应速率随反应物浓度变化的曲线，说明W1是非竞争性抑制剂，可能降低了酶的活性，若适当增加酶浓度，则可能提高反应速率，乙曲线最终可能会与甲曲线重合，B正确；丙是一定量的物质W2存在时反应速率随反应物浓度变化的曲线，说明W2是竞争性抑制剂，增大反应物的浓度，增加底物对抑制剂的竞争，可以减弱W2对反应速率的影响，C正确；W1通过改变酶的空间结构来抑制酶的活性，W2通过与底物竞争与酶结合的机会，酶的活性并未改变，D错误。6．(2024·河北唐山模拟)“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验材料——肝脏研磨液具有不易保存、腥味重等缺点。某生物学习小组探究不同植物材料中过氧化氢酶活性，及在实验室条件下材料的最佳使用浓度，以获取肝脏研磨液的替代材料，实验结果如图、表所示。下列有关叙述正确的是()带火星卫生香复燃情况杏鲍菇上清液质量分数/%2.55.07.510.012.515.0第1次－－＋＋★★第2次－－＋＋★★第3次－－＋＋★★注：“－”表示带火星卫生香不复燃，“＋”表示带火星卫生香复燃，“★”表示带火星卫生香复燃并伴随气泡炸裂声。A．杏鲍菇中过氧化氢酶活性最强，为过氧化氢分解提供的能量最多B．若以杏鲍菇研磨液为实验材料，则实验室条件下比较适宜的使用浓度为7.5%C．12.5%与15.0%杏鲍菇上清液组的实验结果说明酶具有高效性D．实验的自变量是植物材料的种类B解析：据图可知，杏鲍菇中过氧化氢酶活性最强，酶的作用是降低化学反应的活化能，不是为反应提供能量，A错误；据表格可知，若以杏鲍菇研磨液为实验材料，则实验室条件下，使用浓度为7.5%杏鲍菇上清液是使带火星卫生香复燃的最低浓度，因此实验室条件下比较适宜的使用浓度为7.5%，B正确；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶催化效率更高，因此12.5%与15.0%杏鲍菇上清液组的实验结果不能说明酶具有高效性，C错误；据题意可知，本实验要探究不同植物材料中过氧化氢酶活性，及在实验室条件下材料的最佳使用浓度，自变量为植物材料的种类和材料的使用浓度，D错误。二、非选择题7．(2024·河南郑州模拟)胰脂肪酶和α-淀粉酶是影响脂肪和淀粉消化、吸收的关键酶，控制其活性可以有效减少糖类、脂质的吸收。花椒和辣椒是传统的调味香辛料，某研究小组制备了花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物，研究两者对脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制功能。回答下列问题：(1)测定α-淀粉酶活性时，分别将α-淀粉酶、α-淀粉酶＋提取物溶解于缓冲液中，各组实验在适宜温度下预处理10min后加入1%的可溶性________溶液，继续保温10min，加入DNS试剂，沸水浴终止反应，定量检测________的生成量，计算α-淀粉酶活性的抑制率。沸水浴用于终止反应的原理是________________________。(2)研究小组研究了等浓度的两种提取物对脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制效果，结果如图所示。奥利司他和阿卡波糖分别是脂肪酶和α-淀粉酶的抑制剂，设置这两个处理组的作用及目的是________________________。实验结果说明______________________________。解析：(1)酶具有专一性，一种酶能催化一种或一类化学反应，故测定α-淀粉酶活性时，分别将α-淀粉酶、α-淀粉酶＋提取物溶解于缓冲液中，需要加入底物淀粉；酶的活性可用单位时间生成物的量进行测定，故沸水浴终止反应后，定量测定还原糖(麦芽糖)的生成量；α-淀粉酶的本质是蛋白质，蛋白质在高温下变性失活，故沸水浴用于终止反应的原理是高温使酶变性失活。(2)本实验的目的是研究花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物对脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制作用，而奥利司他和阿卡波糖分别是脂肪酶和α-淀粉酶的抑制剂，故设置这两个处理组的作用及目的是作为对照，进一步探究ZBM和CAL的抑制作用。据图可知，ZBM和奥利司他对脂肪酶的抑制效果基本相同，而ZBM和阿波卡糖对α-淀粉酶的抑制效果也较为接近，而CAL不具有该功能，故实验结果说明ZBM对于脂肪酶和α-淀粉酶活性具有较为显著的抑制作用，而CAL无此功能。答案：(1)(等量)淀粉还原糖(麦芽糖)高温使酶失活(2)作为对照，进一步探究ZBM和CAL的抑制作用ZBM对于脂肪酶和α-淀粉酶活性具有较为显著的抑制作用，而CAL无此功能8．ATP广泛存在于微生物细胞中，且在一定生理时期内含量较为稳定，因此利用ATP生物荧光检测技术能快速检测生活饮用水中的细菌数量，其原理如下图所示。请回答下列相关问题：(1)荧光素被氧化的过程是____________(填“吸能”或“放能”)反应；荧光检测仪测得的荧光值越大，说明取样水中的细菌数量__________(填“越多”或“越少”)。(2)研究者发现，荧光素被氧化的过程中，Mg2+能提高ATP与荧光素酶的结合能力，促进荧光的形成。为确定Mg2+的最适浓度，研究者进行了相关实验，请简要写出实验思路：__