版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第一讲酶和ATP学案新人教版.docx
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版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第一讲酶和ATP学案新人教版
第一讲 酶和ATP
[考纲展示]
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
授课提示：
对应学生用书第40页
一、酶的本质和作用
1．酶的本质和作用
[巧记助学] 巧记酶的“二、一、一、一”
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1）实验过程
（2）变量分析
二、酶的特性
三、酶本质的探索历程中科学家及其主要贡献
组合顺序：
（1）—e__
（2）—a__（3）—c__（4）—d__（5）—b
四、细胞的能量“通货”——ATP
1．ATP的组成和结构
[巧记助学]
ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。
2．ATP的合成与利用
1．加热使反应物获得了能量，加快反应速率。
2．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
3．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
4．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
5．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
6．高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
7．ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。
8．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
关于酶和ATP的4个易混易错点
（1）酶促反应速率不等同于酶活性。
①温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。
②底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
（2）分析与酶有关曲线时首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到平衡时，影响因素是横坐标所示的因子，曲线达到平衡状态后限制因素是除横坐标因子之外的其他因素。
（3）在探究酶的最适温度（最适pH）时，底物和酶应达到相同温度（pH）后才混合，以使反应一开始便达到预设温度（pH）。
（4）误认为ATP等同于能量：
ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。
授课提示：
对应学生用书第41页
考点一 ATP与细胞代谢
[核心考点通关]
1．ATP与光合作用和细胞呼吸的关系
（1）与光合作用的关系
（2）与细胞呼吸的关系
2．细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所
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
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：
蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：
DNA复制、转录等
3.ATP产生量与O2供给量的关系分析
（1）甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系
①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
（2）乙图可表示哺乳动物成熟红细胞，其ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
[易混易错]
与ATP有关的3个易混易错点
（1）ATP与ADP相互转化不可逆：
ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。
（2）不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速及时。
无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
[易混易错]
（3）误认为ATP转化为ADP不消耗水：
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。
蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。
[题组突破演练]
题组一 ATP的组成和功能
1．（2017·浙江五校联考）下列关于ATP、ADP的说法，错误的是（ ）
A．ATP是生物体生命活动的直接能源物质
B．ATP的A代表腺嘌呤，T代表三个，P代表磷酸基团
C．叶绿体中ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动
D．在有氧呼吸过程的第三阶段，[H]与氧气结合产生水，同时产生大量ATP
解析：
ATP是生物体生命活动的直接能源物质。
ATP的A代表腺苷，腺苷包括腺嘌呤和核糖两部分。
在叶绿体基质中ATP分解产生ADP，ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动参与光反应中ATP的合成。
在有氧呼吸的第三阶段，[H]与氧气结合产生水，同时产生大量ATP。
答案：
B
2．如图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是（ ）
A．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
解析：
ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时，远离A的高能磷酸键④最易断裂；图中酶1为ATP水解酶，图2为ATP合成酶，二者种类不同，但二者的化学本质均为蛋白质；细胞中吸能反应所需的能量由ATP水解提供，而释放能量的反应（放能反应）则与ATP的合成反应相联系；细胞内ATP与ADP间相互转化的能量供应机制是生物界的共性之一，也存在于原核细胞中。
答案：
B
题组二 ATP与ADP的转化
3．（2017·山东莱州检测）下列有关ATP的叙述错误的是（ ）
A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求
B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动
C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成
解析：
细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C正确；ATP由3个磷酸基团和1个腺苷（由腺嘌呤和核糖结合而成）构成，D错误。
答案：
D
4．如图，ATP（甲）是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是（ ）
A．在主动运输过程中，细胞中乙的含量会显著增加
B．甲→乙和乙→丙过程，起催化作用的酶空间结构相同
C．丙中含高能磷酸键，是RNA的基本组成单位之一
D．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
解析：
根据图示甲为ATP，乙为ADP，丙为AMP，丁为腺苷，生物体内ATP与ADP的含量比较少，且处于动态平衡，故ADP不会显著增加，A错误；甲→乙，乙→丙是不同的酶促反应，酶的种类不同，空间结构也不同，B错误；丙中含有一个普通磷酸键，C错误；ATP合成要消耗磷酸基团（戊），D正确。
答案：
D
辨析法区分不同化合物中的“A”
ATP中的A为腺苷（由腺嘌呤和核糖组成），DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，核苷酸中的A为腺嘌呤。
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤。
考点二 酶在代谢中的作用及影响因素探究
[核心考点通关]
1．酶的作用机理
酶能够降低化学反应的活化能。
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，两者的比较如图所示。
图中各字母代表的含义：
a、b、c分别代表无催化剂、使用无机催化剂、使用酶催化的化学反应过程，E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能，ΔE代表使用酶后降低的活化能。
2．酶催化作用的实验验证
（1）实验设计及现象分析
试管号
实验过程
观察指标
实验结果
结果分析
3%的过氧化氢溶液（mL）
控制变量
H2O2分解速率（气泡多少）
用点燃的卫生香检测
1
2
室温
极少
短时间内无助燃性
H2O2自然
分解缓慢
2
2
90℃水浴加热
很少
有助燃性
加热能促进H2O2
分解
3
2
滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴
较多
助燃性较强
Fe3＋能催
化H2O2
分解
4
2
滴加20%肝脏研磨液2滴
很多
助燃性
更强
过氧化氢
酶能催化
H2O2分解，
且效率高
（2）实验过程的理论分析
自变量控制
因变量
无关变量
对照组
实验组
2号：
90℃水浴加热；3号：
加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴；4号：
加20%的肝脏研磨液2滴
H2O2的分解速率（用产生气泡的数目多少表示）
加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度
1号试管
2、3、4号试管
3.探究影响酶活性的因素
（1）用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
①实验原理
a．淀粉
麦芽糖，淀粉＋碘→蓝色。
b．温度影响淀粉酶的活性，从而影响淀粉的分解，滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出酶活性的变化。
②实验步骤
步骤
加入试剂或处理方法
试管
A/a
B/b
C/c
1
可溶性淀粉溶液（A、B、C）
2mL
2mL
2mL
2
新鲜淀粉酶溶液（a、b、c）
1mL
1mL
1mL
3
保温5min
60℃
100℃
0℃
4
将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀
5
保温5min
60℃
100℃
0℃
6
滴入碘液，摇匀
2滴
2滴
2滴
7
观察现象并记录
不变蓝
变蓝
变蓝
结论
温度对酶的活性有影响，60℃时α 淀粉酶的活性较高
注：
市售α 淀粉酶的最适温度约为60℃。
若换用唾液淀粉酶，则其最适温度约为37℃。
（2）用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
①实验原理
H2O2分解产生氧气和水。
过氧化氢酶可加快H2O2的分解，在短时间内产生大量氧气。
②实验步骤
步骤
项目
试管1
试管2
试管3
1
注入过氧化氢酶溶液
1mL
1mL
1mL
2
注入蒸馏水
1mL
——
——
3
注入氢氧化钠
——
1mL
——
4
注入盐酸
——
——
1mL
5
注入H2O2溶液
2mL
2mL
2mL
6
振荡3支试管
7
观察记录气泡数
产生大量气泡
无气泡产生
无气泡产生
结论
pH对酶的活性有影响。
在强酸和强碱中，过氧化氢酶不起作用
[特别提醒]
探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢的酶促反应，用于鉴定的试剂不能用斐林试剂，因为过氧化氢受热易分解，用斐林试剂鉴定时需要加热，加热会改变溶液的温度，两者均会对实验结果产生干扰。
[题组突破演练]
题组一 酶的本质及特性分析
5．（2017·安徽江淮名校联考）下列有关酶的叙述正确的是（ ）
①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞，一般都能产生酶 ④酶都是蛋白质 ⑤有的酶不是蛋白质 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．④⑤⑧
C．③⑤⑧D．①③⑤
解析：
凡是活细胞，一般都能产生酶，①错、③正确；酶只能在细胞内合成，②错；酶的本质绝大部分是蛋白质，少数是RNA，④错、⑤正确；酶在代谢中只起催化作用，⑥⑦错、⑧正确。
答案：
C
6．细胞代谢是细胞内各种化学反应的总称，而细胞内各种化学反应都是在酶的催化作用下完成的。
下列关于酶的叙述，错误的是（ ）
A．分化程度不同的活细胞中可能存在同一种酶
B．正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行
C．由于酶具有专一性，所以蛋白酶可以水解所有的肽键
D．细胞代谢之所以易受环境影响，主要是因为温度能影响与其相关的酶的活性
解析：
选项A正确，有些酶是生命活动所必需的，比如与呼吸作用有关的酶，在分化程度不同的细胞中都存在；选项C不正确，蛋白酶对所作用的反应底物有严格的选择性，蛋白酶能破坏蛋白质的空间结构，一种蛋白酶仅能作用于蛋白质分子中某种特定的肽键，而不能作用于所有的肽键；选项D正确，酶的活性易受温度影响，因此细胞代谢易受环境影响。
答案：
C
题组二 影响酶活性的因素分析
7．下列有关酶的实验中自变量的叙述，不正确的是（ ）
A．鉴定酶的化学本质是蛋白质的实验中，自变量是待测酶溶液和已知蛋白液
B．验证酶的高效性的实验中，自变量是与底物相对应的酶溶液
C．验证酶的专一性的实验中，自变量是不同种类的酶或不同的底物
D．探究酶的最适温度的实验中，自变量是不同温度
解析：
选项A正确，鉴定酶的化学本质是蛋白质可利用双缩脲试剂，该实验的自变量就是待测的酶溶液和已知的蛋白液；选项B不正确，酶的高效性是酶与无机催化剂相比较得出的，因此在验证酶的高效性的实验中，自变量是与底物相对应的酶溶液和无机催化剂；选项C正确，验证酶的专一性，常见的实验设计有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，由此可知该实验的自变量是不同种类的酶或不同的底物；选项D正确，探究酶的最适温度的实验中需要设置一系列不同温度处理的实验组进行相互对照，因此该实验中的自变量是不同的温度。
答案：
B
8．某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素，做了三个实验。
相应的实验结果如下图所示，请分析回答下列问题。
（1）实验1、2、3中的自变量分别为___________________________________________。
（2）实验1的目的是探究____________________________________________________。
（3）实验2探究了过氧化氢溶液的浓度对酶促反应速率的影响，该实验的结果显示________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是_________________________________。
（4）实验3的结果显示，过氧化氢酶的最适pH为________。
实验还证实，当pH小于d或大于f时，过氧化氢酶的活性将永久丧失，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）从三个实验的结果图中可以看出，实验1、2、3的自变量分别是催化剂种类、过氧化氢溶液的浓度、pH。
（2）实验1过氧化氢酶和无机催化剂FeCl3的作用结果进行对照，说明了过氧化氢酶具有高效性。
（3）实验2的结果显示，在ab段对应的浓度范围内，O2产生速率随着过氧化氢溶液浓度的增大而增大，而当过氧化氢溶液达到b对应的浓度以后，O2产生速率不再增加，bc段O2产生速率不再增加的原因最可能是过氧化氢酶的量有限。
（4）在pH为e时，溶液中剩下的过氧化氢的量最少，说明在这一pH下过氧化氢酶的活性最高；过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏，使酶永久失活。
答案：
（1）催化剂种类、过氧化氢溶液的浓度、pH
（2）酶的高效性
（3）在过氧化氢酶量一定时，在一定浓度范围内，过氧化氢溶液的浓度越高，O2产生速率越快，而当过氧化氢溶液的浓度达到一定值后，O2产生速率不再随过氧化氢浓度的增大而增大 过氧化氢酶的量有限
（4）e 过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏
对酶在细胞代谢中作用的理解
（1）作为催化剂，酶具有一般催化剂应具有的特点：
①酶只能催化热力学上允许进行的反应。
②只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的位置。
③在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。
（2）酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥催化作用。
（3）由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
（4）产生激素的细胞一定能产生酶，但产生酶的细胞不一定能产生激素。
考点三 与酶有关的曲线分析
[核心考点通关]
1．表示酶高效性的曲线
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）当底物量一定时，酶只能缩短达到反应平衡所需的时间，不改变产物的最大生成量。
2．表示酶专一性的图像和曲线
（1）图像
①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。
②酶和被其催化的反应物分子都有特定的结构。
（2）曲线
①在底物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物的反应。
②在底物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物的反应。
3．酶促反应与反应时间的关系曲线
（1）甲、乙、丙三图的时间t0、t1和t2是一致的。
（2）随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。
（3）t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率快。
t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较低。
t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。
4．影响酶促反应因素的曲线分析
（1）温度和pH对酶促反应的影响
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，酶分子结构未被破坏。
③从丙图可以看出：
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。
（2）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
②在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底物浓度达到一定值后，受酶数量限制，酶促反应速率不再增加。
[特别提醒]
（1）人在发烧时，不想吃东西，其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。
（2）唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。
原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左右，而胃液的pH在2左右，在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解。
[题组突破演练]
题组一 酶的特性及作用的曲线分析
9．（2017·湖北武汉调研）如图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是（ ）
A．物质A能提高该化学反应的活化能
B．物质B能提高该种酶的催化活性
C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响
D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
解析：
从题图可知，加入酶和物质A后反应速率比只加酶的反应速率大，说明物质A提高了酶的活性，其不会提高化学反应的活化能，A错误。
加入物质B和酶后的反应速率比只加酶的反应速率小，说明物质B降低了酶的活性，B错误。
从题图还可看出，当底物浓度较大时，加入物质B和酶时与只加酶的反应速率一样，说明增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响，D正确。
当底物浓度较小时，加入酶和物质A的反应速率比只加酶的反应速率大，说明减小底物浓度并不能消除物质A对该种酶的影响，C错误。
答案：
D
10．下图甲表示某酶促反应过程，图乙表示该反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线（物质a的起始浓度为10mmol/L）。
下列叙述错误的是（ ）
A．物质a可能是麦芽糖但不可能是蔗糖
B．在该实验条件下物质a在2min内可被完全分解
C．若曲线①②③表示不同温度下的反应速率，则曲线①的温度低于曲线②和③
D．若曲线①②③表示不同酶浓度下的反应速率，则曲线①酶浓度大于曲线②和③
解析：
麦芽糖是由两分子葡萄糖形成的，而蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖形成的，据图可知组成物质a的两个单体是相同的，因此，物质a可能是麦芽糖但不可能是蔗糖；在反应中反应物的浓度会逐渐减小，因此，曲线④表示反应物的浓度变化，据图可知在2min内反应物的浓度降为0，即物质a在2min内可被完全分解；由于低于最适温度和高于最适温度时酶活性都会下降，因此，不能确定曲线①与曲线②和③的温度大小关系；在其他条件相同时，酶的浓度越大，反应速率越快，图中曲线①能更快地达到反应的平衡点，说明曲线①酶浓度最大。
答案：
C
题组二 影响酶促反应因素曲线分析
11．某研究性学习小组为了探究酶的特性，用某种酶进行了以下四组实验，实验结果如图所示，下列相关说法不正确的是（ ）
A．做图1所示的探究实验时不宜使用过氧化氢酶
B．做图2所示的探究实验时不宜用淀粉作为底物
C．四组实验能够证明酶具有专一性、高效性和温和性
D．在pH＝5或温度为20℃的情况下酶活性下降的原因相同
解析：
过氧化氢的分解受温度的影响，所以探究温度对酶活性的影响时不宜使用过氧化氢作为底物；淀粉在酸性条件下也会发生水解，所以图2实验的底物不宜用淀粉；图1和图2实验证明了酶的温和性，图3实验证明了酶的专一性，图4实验证明了酶的高效性，所以A、B、C均正确；20℃时酶活性下降是因为低温抑制了酶的活性，而pH＝5时酶可能变性失活，D错误。
答案：
D
12．如图表示某酶促反应速率在不同条件下的变化曲线，下列叙述错误的是（ ）
A．影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度
B．在BC段加大酶量会使反应速率增大
C．由图可知，该酶促反应的最适温度为37℃
D．该酶促反应速率在一定范围内会随温度的升高而增大
解析：
影响AB段反应速率的主要因素是横坐标表示的因素，即底物浓度，A正确；BC段底物过量，故加大酶量会使反应速率增大，B正确；图中曲线Ⅰ代表的反应速率最大，但小于37℃、大于25℃的反应速率和大于37℃的酶促反应速率在图中没有体现，故不能说明37℃是该酶促反应的最适温度，C错误；由图中三条曲线的变化情况可推知，该酶促反应速率在一定范围内会随温度的升高而增大，D正确。
答案：
C
考点四 有关酶的实验设计方法（实验探究）
[核心考点通关]
一、酶的本质与特性的实验探究方法
1．酶的本质的实验探究方法——试剂检测法
（1）设计思路：
从酶的化学本质上来讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以，对酶本质的验证常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。
因此，使用双缩脲试剂进行鉴定即可。
（2）设计方案
项目
实验组
对照组
材料
待测酶溶液
已知蛋白液（等量）
试剂
分别加入等量的双缩脲试剂
现象
是否呈现紫色
呈现紫色
结论
呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质
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