第4講ATP與酶知識內容展示核心素養對接（1）細胞內的吸能反應和放能反應（2）ATP的化學組成和特點（3）ATP在能量代謝中的作用（4）酶的發現過程（5）酶的本質、特性及其在細胞代謝中的作用（6）影響酶作用的因素（7）活動：探究酶的專一性（8）活動：探究pH對過氧化氫酶的影響生命觀念通過酶和ATP的學習，建立起結構與功能的觀念理性思維通過分析與酶有關的曲線，ATP的生理作用，培養分析與綜合、歸納與總結的能力科學探究通過與酶有關的實驗設計與分析，培養處理實驗變量的能力，分析和解釋實驗現象和結果、及對實驗方案的評價能力社會責任通過分析酶在生產、生活中的應用實例，讓學生關注科學、技術和社會發展考點一細胞與能量1.（2018·浙江4月選考）ATP是細胞中的能量通貨。下列敘述正確的是（） A.ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量 B.ATP—ADP循環使得細胞儲存了大量的ATP C.ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團 D.ATP分子中的2個高能磷酸鍵不易斷裂水解

解析光合作用的光反應階段和細胞呼吸均可以產生ATP，A錯誤；ATP在細胞中易于再生，ATP—ADP循環不會使得細胞儲存大量的ATP，B錯誤；ATP水解形成ADP和磷酸基團，同時釋放能量，C正確；ATP中的2個高能磷酸鍵比較不穩定，易斷裂水解，D錯誤。

答案

C2.（2017·浙江4月選考）下列關于細胞中吸能反應和放能反應的敘述，錯誤的是（） A.糖的氧化反應是放能反應 B.光合作用的碳反應是吸能反應 C.ATP是吸能反應和放能反應的紐帶 D.氨基酸合成蛋白質的過程是放能反應

解析

氨基酸合成蛋白質的過程是小分子變為大分子，所以是吸能反應，故選D。

答案

D

本題組對應必修一P48～51細胞和能量，主要考查吸能反應和放能反應的實例、ATP的結構和功能。1.吸能反應和放能反應高光合作用太陽光（3）吸能反應和放能反應的紐帶是

。低氧化ATP2.ATP的結構與水解C、H、O、N、P腺苷磷酸基團A—P~P~P3.ATP是能量通貨細胞溶膠線粒體葉綠體細胞溶膠線粒體光能放能碳反應ATP與DNA、RNA、核苷酸的結構中都含有“A”，在不同物質中表示的含義差別較大，結合下圖作簡要分析：（1）ATP中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。（2）DNA中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成。（3）RNA中的A為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成。（4）核苷酸中的A為腺嘌呤。角度1結合吸能反應與放能反應考查物質和能量觀1.（2018·溫州市六校協作體聯考）下列關于吸能反應和放能反應的敘述，正確的是（） A.吸能反應所需的能量都來自放能反應 B.細胞內的吸能反應一般和ATP的合成有關 C.放能反應釋放的能量少部分轉移到儲能物質ATP中 D.在肌肉收縮過程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改變形狀，這是吸能反應解析光合作用過程吸收光能，屬于吸能反應，該反應需要的能量不是來自放能反應，而是來自光能，A錯誤；吸能反應一般與ATP的水解相聯系，由ATP水解提供能量，B錯誤；

放能反應不一定合成ATP，如肌肉收縮過程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改變形狀，這是吸能反應.然后肌肉做功，失去能量，恢復原狀，這是放能反應，這個放能反應中沒有ATP的產生，C錯誤。答案

D2.（2018·名校高考聯盟聯考）下列關于吸能反應和放能反應的敘述，正確的是（） A.所有細胞中最重要的放能反應是糖的氧化 B.吸能反應所需要的能量全部來自于放能反應 C.在肌肉收縮過程中，肌肉做功，失去能量，恢復原狀，是吸能反應 D.因為ATP所含能量較多，所以能作為細胞中普遍使用的能量載體

解析最重要的放能反應是細胞呼吸，糖的氧化分解，A正確；吸能反應所需要的能量一般來自放能反應，B錯誤；肌肉收縮過程中需消耗能量，屬于吸能反應，肌肉做功，失去能量，恢復原狀，屬于放能反應，C錯誤；ATP在細胞中易于再生，ATP所含能量較少，D錯誤。

答案

A角度2

ATP的結構、功能及與ADP的相互轉化3.（2016·全國卷Ⅰ，29）在有關DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個磷酸基團所處的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。回答下列問題：（1）某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應在ATP的

填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應在dATP的

（填“α”、“β”或“γ”）位上。解析（1）ATP水解生成ADP的過程中，斷裂的是遠離腺苷A的那個高能磷酸鍵即β位和γ位之間的高能磷酸鍵，即γ位磷酸基團轉移到DNA末端。要將32P標記到DNA上，帶有32P的磷酸基團應在γ位上。（2）dATP脫去β位和γ位的磷酸基團后為腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，即DNA的基本組成單位之一，用dATP為原料合成DNA時，要將32P標記到新合成的DNA上，則32P應在α位。答案（1）γ（2）α4.（2018·浙江杭州質量檢測）ATP的結構示意圖如下，①③表示組成ATP的物質或基團，②④表示化學鍵。下列有關敘述正確的是（）A.物質①表示鳥嘌呤B.化學鍵②斷裂的化學反應屬于吸能反應C.在ATP—ADP循環中③可重復利用D.若化學鍵④斷裂，則左邊的化合物是ADP解析分析ATP的結構示意圖，其中①為腺嘌呤，②為遠離腺苷的高能磷酸鍵，③為磷酸基團，④也為高能磷酸鍵。根據前面的分析可知，①為腺嘌呤，A錯誤；②為高能磷酸鍵，其水解斷裂會釋放能量，屬于放能反應，B錯誤；在ATP與ADP的循環中，物質都是可逆的，只是能量不可逆且酶不同，所以③是可以重復利用的，C正確；若④高能磷酸鍵斷裂，ATP水解后只剩下腺嘌呤、核糖和1分子磷酸基團組成，該化合物稱為腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），D錯誤。

答案

C5.如圖為ATP的結構和ATP與ADP相互轉化的關系式。有關說法錯誤的是（）

A.圖甲中的A代表腺苷，c為高能磷酸鍵 B.圖乙中進行①過程時，圖甲中的c鍵斷裂 C.ATP與ADP快速轉化依賴于酶催化作用具有高效性 D.綠色植物夜間有O2存在時，圖乙中過程②主要發生在線粒體解析圖甲為ATP的結構簡式，其中A代表腺嘌呤，A與核糖組成腺苷，A錯誤；圖乙中反應向右進行時為ATP的水解，遠離腺苷的高能磷酸鍵斷裂并釋放能量，B正確；ATP與ADP的快速轉化依賴于酶催化作用的高效性，C正確；綠色植物夜間有O2存在時，進行需氧呼吸，故在有氧的條件下，形成ATP主要發生在線粒體中，D正確。答案A規

避ATP認識的4個誤區（1）ATP與ADP相互轉化不可逆：ATP與ADP的相互轉化，從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。（2）ATP是與能量有關的一種物質，不可等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30.54kJ/mol的能量。（3）不可誤認為細胞中含有大量ATP，事實上，細胞中ATP含量很少，只是ATP與ADP轉化非常迅速及時。無論是飽食還是饑餓，ATP與ADP含量都保持動態平衡。（4）誤認為ATP轉化為ADP不消耗水：ATP轉化為ADP又稱為“ATP的水解反應”，這一過程需ATP水解酶的催化，同時也需要消耗水。蛋白質、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。

考點二酶的本質、作用和特性1.（2017·浙江11月選考）為驗證酶的特性，進行了實驗，基本過程如下表所示。單位：mL試管號123456本尼迪特試劑2222221%淀粉溶液3

3

3

2%蔗糖溶液

3

3

3稀釋的人新鮮唾液

11

蔗糖酶溶液

11據此分析，下列敘述正確的是（）A.試管1和試管2的作用是檢測淀粉和蔗糖中是否含有還原糖B.試管3～6需在沸水浴中保溫2～3min以利于酶的催化作用C.試管3和6的實驗結果說明酶的作用具有專一性D.若試管5中出現陽性反應說明蔗糖酶也能分解淀粉解析試管1和2作為對照組，其作用是檢測淀粉和蔗糖中是否含有能與本尼迪特試劑反應的還原糖，A正確；沸水浴時酶已失活不利于酶的催化作用，B錯誤；試管3和4對比或試管5和6對比說明酶具有專一性，C錯誤；試管5中出現陽性反應還需與對照組1進行對照，若1也出現陽性反應，可能是實驗誤差導致，D錯誤。答案

A2.（2016·浙江10月選考）某同學進行有關酶的實驗：

組1：1%淀粉溶液＋新鮮唾液＋本尼迪特試劑→紅黃色沉淀

組2：2%蔗糖溶液＋新鮮唾液＋本尼迪特試劑→無紅黃色沉淀

組3：2%蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋本尼迪特試劑→

下列敘述錯誤的是（） A.自變量是底物和酶 B.組3的結果是紅黃色沉淀 C.指示劑可用碘—碘化鉀溶液替代 D.實驗結果證明酶有專一性解析三組實驗中，不同之處是酶的底物或酶的種類，所以該實驗的自變量是底物種類和酶種類，A正確；由于蔗糖酶可以將蔗糖水解成還原糖，所以第三組的結果是產生紅黃色沉淀，B正確；碘—碘化鉀溶液無法檢測蔗糖是否分解，所以本實驗不能用碘—碘化鉀溶液替代本尼迪特試劑，C錯誤；本實驗組1、組2和組2、組3對照可以說明酶具有專一性，D正確。答案

C

本題組對應必修一P60－65酶的本質，以及酶的特性，主要考查“探究酶的專一性”實驗。1.活動：探究酶的專一性實驗（1）實驗原理（2）實驗成功關鍵點：若選擇淀粉、蔗糖、淀粉酶做酶的專一性實驗，最好選用

檢測底物是否被分解，一般不選用

溶液，因為碘—碘化鉀溶液無法檢測蔗糖是否被分解。（3）“變量分析”①自變量：

；②因變量：

或有無產物生成；③無關變量：試劑量、反應溫度、pH等。本尼迪特試劑碘—碘化鉀不同底物底物是否被分解（4）酶的專一性的實驗設計思路①設計思路：②結果分析：根據底物性質選用相應試劑檢測，若實驗組底物被分解，對照組底物不被分解，則證明酶具專一性。2.活動：酶的高效性實驗（1）酶與無機催化劑相比，說明酶具有

。（2）本實驗用

的肝臟或生馬鈴薯塊勻漿，因為所含的酶

。（3）實驗材料制成勻漿的目的是

。高效性新鮮活性高增加酶與底物的接觸面積1.酶的作用與本質活細胞催化蛋白質RNA氨基酸核糖體2.酶是生物催化劑（1）絕大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA。（2）酶的催化機理

①酶之所以能在常溫下催化底物分子發生反應，是因為酶分子有一定的形狀，恰好能和底物分子結合。

②酶與底物結合，形成酶—底物復合物，然后這個復合物發生一定的形狀變化，使底物變成產物，并從復合物上脫落，同時酶又恢復原狀。角度1結合酶的本質考查科學思維的能力1.（2018·浙江11月選考）酶是生物催化劑，其作用受pH等因素的影響。下列敘述錯誤的是（） A.酶分子有一定的形狀，其形狀與底物的結合無關 B.絕大多數酶是蛋白質，其作用的強弱可用酶活性表示 C.麥芽糖酶能催化麥芽糖的水解，不能催化蔗糖的水解 D.將胃蛋白酶加入到pH10的溶液中，其空間結構會改變解析酶之所以能在室溫下催化底物分子發生反應，是因為酶分子具有一定的形狀，恰好能和底物分子結合，A錯誤；絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA，其作用的強弱可用酶活性表示，B正確；酶具有專一性，因此麥芽糖酶能催化麥芽糖水解，卻不能催化蔗糖水解，C正確；過酸過堿會導致酶分子因空間結構的改變而失活，D正確。答案

A2.（2017·全國卷Ⅱ，3）下列關于生物體中酶的敘述，正確的是（） A.在細胞中，核外沒有參與DNA合成的酶 B.由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性 C.從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法 D.唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃

解析

DNA的合成主要發生在細胞核中，此外在線粒體和葉綠體中也能合成，因此細胞核、線粒體和葉綠體中都有參與DNA合成的酶，A錯誤；只要給予適宜的溫度、pH等條件，由活細胞產生的酶在生物體外也具有催化活性，B錯誤；鹽析可使蛋白質在水溶液中的溶解度降低，但不影響蛋白質的活性。而胃蛋白酶的化學本質是蛋白質，因此從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法，C正確；唾液淀粉酶催化反應最適溫度是37℃，但是37℃不是保存該酶的最適溫度，酶應該在低溫條件下保存，D錯誤。

答案

C角度2結合酶的高效性、專一性實驗考查科學探究能力3.（2016·浙江4月選考）為研究酶的特性，進行了實驗，基本過程及結果如下表所示。步驟基本過程試管A試管B1加入淀粉溶液3mL－2加入蔗糖溶液－3mL3加入新鮮唾液1mL1mL437℃保溫15min，加本尼迪特試劑2mL2mL5沸水浴2～3min，觀察紅黃色沉淀無紅黃色沉淀據此分析，下列敘述錯誤的是（）A.實驗的自變量是底物B.檢測指標是顏色的變化C.酶的作用具有高效性D.37℃是該酶作用的最適溫度解析實驗結果說明唾液淀粉酶可以催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，所以可以得出酶具有專一性的結論。而要證明酶具有高效性，應該與無機催化劑做對照，C錯誤。答案C4.（2018·嘉興3月選考）為了驗證酶的高效性及發揮作用需要溫和的條件，某實驗小組設計了如下的實驗方案，其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而釋放O2。下列敘述錯誤的是（）試管編號加入材料氣泡15mL3%H2O20.5mL蒸餾水

25mL3%H2O20.5mL新鮮豬肝勻漿

35mL3%H2O20.5mL3.5%FeCl3溶液

45mL3%H2O20.5mL100℃處理過的豬肝勻漿

A.新鮮豬肝勻漿含有過氧化氫酶是實驗原理之一B.2號與4號試管在相同的溫度條件下進行實驗C.2號試管在初期產生氣泡最多則實驗目的達成D.1、2和3號試管間的比較也可驗證酶的專一性答案

D5.如圖是某種酶催化底物發生反應的過程示意圖，下列敘述錯誤的是（）

A.圖示反應過程還有水的產生 B.該圖能體現酶催化作用的專一性 C.底物與酶能否結合與酶的結構有關 D.酶在催化過程中的形狀改變是不可逆的靖宸解析氨基酸需要脫水縮合形成二肽，因此該過程中會產生水，A正確；圖中酶和底物特異性結合，能體現酶催化作用的專一性，B正確；圖中底物與酶能否結合與酶的結構有關，C正確；圖中看出，酶在催化過程中的形狀改變是可逆的，D錯誤。答案D1.探究酶作用特性實驗中自變量的處理（1）在探究酶作用的最適溫度實驗中，酶溶液和反應物混合之前，要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。若選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度，檢測的試劑宜選用碘—碘化鉀溶液，不應該選用本尼迪特試劑。因選用本尼迪特試劑需熱水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。（2）在探究酶作用的最適pH時，實驗操作時必須先將酶置于不同環境條件下（加清水、加氫氧化鈉、加鹽酸），然后再加入反應物。不能把酶加入反應物中后，再加入鹽酸或氫氧化鈉，以防止反應物在酶的作用下先發生水解。2.酶的實驗探究中的“變量分析”項目實驗變量分析酶的專一性①自變量：不同底物或不同酶液；②因變量：底物是否被分解或有無產物生成；③無關變量：試劑量、反應溫度、pH等酶的溫和性溫度①自變量：一系列溫度梯度（至少三組）；②因變量：底物的分解速度或剩余量（產物的生成速度或產生量）；③無關變量：底物濃度、試劑量、酶濃度、pH等pH①自變量：一系列pH梯度（至少三組）；②因變量：底物的分解速度或剩余量（產物的生成速度或產生量）；③無關變量：底物濃度、試劑量、酶濃度、溫度等（2015·浙江10月選考）溫度對甲、乙兩種酶活性的影響如圖所示。下列敘述正確的是（）A.甲酶保持活性的溫度范圍大于乙酶B.甲酶的活性始終高于乙酶C.乙酶在55℃后完全失去活性D.乙酶的最適溫度高于甲酶考點三影響酶作用的因素及相關曲線分析解析甲酶保持活性的溫度范圍小于乙酶；低于45℃時甲酶活性高，高于45℃時乙酶活性高；55～70℃時，乙酶并沒有完全喪失活性；甲酶的最適溫度約為40℃，乙酶的最適溫度約為55℃。答案D

本題對應教材必修一P65～68酶的作用受許多因素的影響，圖文結合是解決本題的關鍵。酶促反應都有一個最適溫度，在此溫度以上或以下酶活性均要

（如下圖）。（1）酶所催化的反應都是化學反應，化學反應的特點是溫度升高，反應速度

；（2）酶分子本身會隨溫度的

而發生熱變性，溫度升得越高，酶變性的速率也

，升到一定溫度，酶將完全

。這兩個作用疊加在一起，便使得酶所催化的反應表現出

。大約在0～40℃的范圍內，一般酶的活性隨溫度的升高而升高。下降加快升高越快失去活性最適溫度1.活動：探究pH對過氧化氫酶的影響（1）實驗原理②pH影響酶的活性，從而影響O2的生成量，可用倒置量筒中的氣體量來測量。（2）實驗裝置（3）實驗成功關鍵點①進行本實驗時，應將底物溶液調節pH后再與酶溶液混合，不可將酶溶液和底物混合后再調節pH，以免調節pH前酶已發揮作用。②實驗中所設置的溶液pH應有一定的酸堿梯度，以便從實驗結果中發現pH對酶活性的影響規律。③本實驗不宜選用淀粉酶催化淀粉水解，因為淀粉酶作用的底物淀粉在酸性環境條件下也會發生水解反應。2.影響酶促反應速率的因素分析成正比加快最大不發生會會角度1結合影響酶活性的曲線分析考查模型與建模的能力1.為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組（20℃）、B組（40℃）和C組（60℃），測定各組在不同反應時間內的產物濃度（其他條件相同），結果如圖。回答下列問題：（1）三個溫度條件下，該酶活性最高的是

組。（2）在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會

。（3）如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產物總量

，原因是__________________________。（4）生物體內酶的化學本質是

，其特性有_______________________________________________________________________________________________（答出兩點即可）。[慧眼識圖]答案（1）B（2）加快（3）不變60℃條件下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應產物總量也不會增加（4）蛋白質或RNA高效性、專一性“四看法”分析酶促反應曲線2.（2018·紹興市3月選考適應）下圖是在適宜溫度下pH對某種過氧化氫酶活性影響的曲線，下列敘述錯誤的是（）

A.該酶的最適pH范圍比較寬 B.過酸或過堿條件下該酶都可能失去活性 C.該酶的活性可達到100%，可以說明酶具有高效性 D.若升高溫度，該酶的最高活性會降低解析分析題圖，從6到11都是該酶的最適pH，A正確；pH小于4或大于13，該酶的活性喪失，B正確；酶的高效性是酶與無機催化劑比較得出的，C錯誤；因題目條件為最適溫度，若升高溫度，該酶的最高活性會降低，D正確。答案

C3.右圖是在最適的溫度和pH條件下，人體內某種酶的酶促反應速率隨底物濃度變化的示意圖。下列有關敘述錯誤的是（） A.底物濃度為a時，再增加底物濃度，反應速率加快 B.底物濃度為b時，再增加酶的濃度，反應速率加快 C.底物濃度為a時，適當提高溫度，反應速率會加快 D.底物濃度為b時，適當提高pH，反應速率會減慢解析據圖分析，a點時，增加底物濃度，反應速率加快，A正確；b點時，