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2022届高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第1讲 酶和ATP教案 新人教版必修1

2022届高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第1讲 酶和ATP教案 新人教版必修1

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- 22 -

第1讲　酶和ATP
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
1.ATP是生命活动的直接能源物质(生命观念)
2.根据实验总结酶的化学本质与特性(科学思维)
3.探究温度、pH对酶促反应的影响(科学探究)
4.酶在生产和生活中的应用(社会责任)
考点一　酶的本质、作用和特性

1．酶的本质和作用
(1)酶本质的探索历程(连线)
　科学家　　　 主要观点或成就
①巴斯德　　 a．引起发酵的是酵母细胞中的某些
物质，细胞死亡并裂解后才能起作用
②李比希 b．少数RNA也具有生物催化功能
③毕希纳 c．把从酵母细胞中提取出的能引起
发酵的物质叫酿酶
④萨姆纳 d．从刀豆种子中提取出脲酶(第一个)
⑤切赫和奥特曼 e．证明脲酶的化学本质(蛋白质)和作
用(分解尿素)
f．糖类变成酒精必须有酵母活细胞的
参与
提示：①—f　②—a　③—c　④—d、e　⑤—b
(2)酶的本质和作用
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
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
(3)作用机理
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。
②作用机理：降低化学反应的活化能。
③如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。

Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。
Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。
Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。
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

3．酶的特性
(1)高效性：催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。

1．(人教版必修1 P85“文字信息”)唾液淀粉酶随食物进入胃内会失活吗？为什么？
提示：唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，是因为唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH约为1.5。
2．(人教版必修1 P87“科学、技术、社会”)含酶牙膏中添加的是什么酶？该酶的作用是什么？
提示：溶菌酶　溶菌酶能溶解细菌的细胞壁。

1．酶提供了反应过程所必需的活化能。 (×)
提示：酶的作用是降低活化能。
2．酶活性的发挥离不开其特定的结构。 (√)
3．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。 (×)
提示：低温不破坏酶的结构。
4．酶活性最高时的温度适合酶的保存。 (×)
提示：酶适合保存在低温条件下。
5．酶在催化反应完成后立即被分解。 (×)
提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。
6．酶只能在细胞内发挥作用。 (×)
提示：酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。

1．低温与高温、过酸、过碱对酶活性影响的不同是__________________
________________________________________________________________。
提示：低温抑制酶的活性不破坏酶的结构，高温、过酸、过碱破坏酶的结构
2．温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质不同是___________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率，底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率

1．结合图示理解酶的特性
(1)高效性

①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。
②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而酶的催化效率更高。
(2)专一性

①图形分析：
Ⅰ.图中所示的化学反应：BE＋F。
Ⅱ.图中C、D表示不能被该酶催化的物质。
②结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和
①酶活性：酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
②曲线分析：如图为温度、pH对酶活性的影响。

甲　　　　　　　乙
Ⅰ.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH，b点表示最适温度，e点表示最适pH。
Ⅱ.甲图中，温度由a变为b时，酶活性升高；由c变为b时，酶活性不变，原因是高温时酶的空间结构被破坏且不可恢复。
Ⅲ.乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏且不可恢复。
③结论：在适宜的温度、pH条件下，酶的活性最高。
2．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

甲　　　　　　乙
(1)甲图：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增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：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。

1．如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。

(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化？
(2)分析T2后B增加缓慢的原因。
(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？
提示：(1)该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
(2)T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降。
(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。

2．小麦种子中含有α、β两种淀粉酶，某学习小组对这两种淀粉酶活性进行探究实验，步骤如下：
①将等量的α­淀粉酶(70 ℃活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β­淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组；②甲组25 ℃下处理，乙组70 ℃水浴处理15 min后取出，丙组100 ℃下处理15 min后取出；③甲、乙、丙三组分别在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液；④一段时间后，测得甲、乙、丙三组淀粉剩余量分别为a、b、c。请思考回答：
(1)三组淀粉剩余量最多的是哪一组？原因是什么？
(2)利用上述实验结果，如何大致比较25 ℃条件下α­淀粉酶和β­淀粉酶活性的大小？
提示：(1)丙组；两种淀粉酶在100 ℃条件下均失去活性，且降到25 ℃活性不能恢复。
(2)比较b－a(β­淀粉酶的活性)与c－b(α­淀粉酶的活性)数值的大小。

考查酶的本质、作用和特性
1．下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．细胞中所有酶的合成都受基因控制
C．同一生物体内的各种酶的催化反应条件都相同
D．活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
B　[酶是生物催化剂，酶促反应前后酶的数量不变，A项错误；细胞中的酶是蛋白质或RNA，它们的合成都受基因控制，B项正确；同一生物体内的各种酶的催化反应条件可能不同，C项错误；活细胞都能产生酶，酶在细胞内和细胞外都能起催化作用，D项错误。]
2．(2020·张家口检测)生物体的正常生命活动离不开酶的作用。下列叙述中错误的一项是(　　)
A．酶是活细胞合成的有机物，大多数为蛋白质，可在细胞内外发挥作用
B．酶在代谢中起催化作用，能有效降低反应活化能，反应前后数量不变
C．酶受温度、酸碱度、重金属影响易变性，保存时要在低温的缓冲液中
D．在酶促反应中，随着酶浓度或底物浓度的增加，酶活性先升高后降低
D　[酶在细胞中合成，绝大多数酶是蛋白质，胞内酶在细胞内起作用，胞外酶在细胞外起作用，A正确；酶是催化剂，反应前后数量不变，催化反应的原理是有效降低反应的活化能，B正确；酶易变性，受温度、酸碱度和重金属等因素影响，应保存在低温的pH缓冲液中，C正确；酶浓度或底物浓度都会影响反应速率，但不会影响酶的活性，D错误。]
3．(2020·惠州调研)下列有关生物体内酶和激素的叙述，正确的是(　　)
A．所有的酶和激素都是在核糖体中合成的
B．某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的
C．两者都是细胞的结构组成成分，都不能提供能量
D．一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种靶细胞
B　[蛋白质类物质在核糖体上合成，少数酶的化学本质是RNA，部分激素的化学本质是脂质，如性激素，RNA和脂质不是在核糖体中合成的，A错误；某些激素的调节作用可通过激活酶的活性实现，B正确；激素在细胞之间传递信息，胞外酶和激素不是细胞结构的组成部分，C错误；一种酶只催化一种或一类物质的反应，一种激素可作用于多种靶细胞，如胰岛素几乎可作用于全身所有细胞，D错误。]
　与酶相关的常见误区明示
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生部位
一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)
具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体或细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂，只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
在生物体内合成
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活
低温会引起酶变性失活
作用前后
催化反应前后的数量和性质没有变化
发生催化作用后被分解
考查酶促反应的坐标曲线分析
4．(2020·深圳高级中学检测)探究某种酶特性的实验结果如图所示，以下分析正确的是(　　)

图1　　　　　　　　图2

图3
A．本实验是探究蔗糖酶的特性
B．该酶在温度为20 ℃、pH为7时活性最高
C．图1和图2证明酶具有高效性和温和性
D．图3所示的实验结果说明酶具有专一性
D　[本实验是探究麦芽糖酶的专一性，不是探究蔗糖酶的专一性，A项错误；酶在温度为20 ℃时活性较低，B项错误；图1和图2没有证明酶具有高效性，只能证明酶的温和性，C项错误；图3所示的实验结果说明麦芽糖酶具有专一性，D项正确。]
5．(2020·皖南八校联考)已知酶X(蛋白质类酶)可催化物质a分解为小分子物质b。如图实线表示在最适条件下，向一定量物质a溶液中加入一定量的酶X后，物质b的生成量与反应时间的关系。有关分析正确的是(　　)

A．适当升高反应温度可得到③曲线
B．加入少量蛋白酶可能得到①曲线
C．适当增加物质a的量可能得到③曲线
D．适当增加酶X的量可能得到②曲线
B　[适当升高反应温度会使酶促反应的速率减慢，故能得到①曲线，A错误；加入少量蛋白酶，会导致酶量减少，故可能得到①曲线，B正确；底物浓度增加会使生成物量增加，故适当增加物质a的量可能得到②曲线，C错误；增加酶 X的量可使反应速率加快，故适当增加酶 X的量可能得到③曲线，D错误。]
　“四看法”分析酶促反应曲线
一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量间的关系。
二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，曲线未达到平衡时，限制因素是横坐标所表示的因素，当曲线达到平衡状态后限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等，理解特殊点的意义。
四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。
考点二　探究影响酶活性的因素(实验)

1．实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
①反应原理

②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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)探究pH对酶活性的影响
①反应原理：2H2O22H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧情况来检验O2产生量的多少。
2．实验步骤与结论
(1)温度对酶活性的影响
①实验步骤与现象(如表)
试管编号
试管1
试管1′
试管2
试管2′
试管3
试管3′
实验步骤
一
1 mL淀
粉酶溶液
2 mL淀
粉溶液
1 mL淀
粉酶溶液
2 mL淀
粉溶液
1 mL淀
粉酶溶液
2 mL淀
粉溶液
实验步骤
二
放入0 ℃冰水中约5 min
放入60 ℃热水中约5 min
放入100 ℃热水中约5 min
三
将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min
将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min
将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min
四
取出试管各加入两滴碘液，振荡
实验现象
变蓝
不变蓝
变蓝
②实验结论：在最适温度条件下，酶的活性最高，高温、低温都影响酶的活性。
(2)pH对酶活性的影响
①实验步骤与现象(如表)
试管编号
试管1
试管2
试管3
实验步骤
一
2滴过氧化氢酶溶液
二
1 mL
蒸馏水
1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液
1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三
2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
实验
现象
卫生香燃烧猛烈
卫生香燃烧不猛烈
卫生香燃烧不猛烈
②实验结论：在最适pH条件下，酶的活性最高，过酸、过碱都影响酶的活性。

1．实验变量控制的三个原则
实验变量
控制原则
实例
自变量
单一变
量原则
探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量
无关变量
等量适
宜原则
探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量，不但相同，还要适宜
因变量
可观测
性原则
探究温度对酶活性的影响实验中，根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测的反应直观地显现出来，便于实验结果的观测
2.酶相关实验探究的“宜”与“不宜”
(1)探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶做实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(2)探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶做实验材料，因为强酸能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
(3)若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(4)在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成，自变量控制不严格。
(5)在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。

1．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是 (　　)
①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液　②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min　③向各试管中滴一滴碘液　④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中　⑤观察实验现象
A．①②④③⑤ B．①③②④⑤
C．①③④②⑤ D．①④②③⑤
D　[实验设计要排除无关变量，酶和底物保持在相同温度下发生催化反应，才能严格控制温度。]
2．为探究影响酶活性的因素，某班同学设计了如下实验，其中合理的是(　　)
编号
探究课题
选用材料与试剂
A
温度对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液　可溶性淀粉溶液　碘液
B
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液　可溶性淀粉溶液　斐林试剂
C
pH对酶活性的影响
过氧化氢溶液　新鲜的肝脏研磨液
D
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液　可溶性淀粉溶液　碘液
C　[探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，依据酶的专一性，应选择新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，用碘液检测淀粉的剩余量，但不能用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖，因为用斐林试剂检测需水浴(50～65 ℃)加热，对实验产生干扰，A、B错误；探究pH对酶活性的影响，自变量是pH的不同，新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶催化过氧化氢水解产生水和氧气，因此可通过观察单位时间内气泡的产生量来推知过氧化氢酶的活性，C正确；因淀粉及其水解产物都能与碘液发生反应，且淀粉在酸性条件下加热，也会发生自然水解，所以探究pH对酶活性的影响，不能使用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液，D错误。]
3．(2020·衡水金卷)下表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)。请回答下列问题：
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2
加质量分数为5%的盐酸溶液
1 mL
—
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
—
1 mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察相同时间内试管中产生的气泡数量

(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：①_______________，
②______________________________________________________________。
(2)在完成改进方案后，若实验结果为______________________________，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越__________________。
(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”你认为是否合适？________，原因是_____________________________。
[解析]　(1)本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱这三组，并且应该是自变量处理在前。(2)在完成改进方案后，若甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响；若甲、乙、丙3支试管中产生的气泡的情况基本一样，则说明过氧化氢酶的活性不受pH的影响。(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。(4)过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰，因此不能用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响。
[答案]　(1)①操作步骤1、4互换　②增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同　(2)甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡　(3)低　(4)否　 过氧化氢会随着温度的升高分解加快，从而对实验结果造成干扰
考点三　ATP的结构和功能

1．ATP的结构

(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。
(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。
(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。
2．ATP和ADP的相互转化
(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。
(2)转化关系及过程比较：

项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量ATP
ATPADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
3.ATP的功能与动、植物细胞代谢

(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。
(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。

1．1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。 (×)
提示：1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团。
2．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 (√)
3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 (×)
提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 (×)
提示：细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态，保证能量供应。
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 (×)
提示：无氧呼吸也能产生ATP。
6．线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。 (×)
提示：内质网膜上不能产生ATP。

1．人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg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，这一事实说明_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中
2．植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“通货”，由此说明________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源

1．ATP的再生和利用图解

2．细胞内常见产生与消耗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
消耗ATP：一些吸能反应
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．据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？
(3)图示框e中结构的名称是什么？它与RNA有何关系？
提示：(1)图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
(2)图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的化学键最易断裂和重建。
(3)图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一。

2．实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。
思路建模：设置对照→分组编号→控制自变量→检测因变量。
提示：将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管；观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光。

考查ATP的结构及其合成和利用
1．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
B　[分析题图可知，ATP分子水解时，图中所示的化学键④最易断裂，提供能量，A错误；图中酶1和酶2的化学本质相同都是蛋白质，但是二者的种类不同，B正确；细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系，吸能反应一般与ATP的分解反应相联系，C错误；ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内，D错误。]
2．(2020·黄冈质检)如图表示ATP与ADP的相互转化过程，相关叙述错误的是(　　)

A．图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖
B．食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解来自食物中的有机物产能
C．运动时肌肉细胞中ATP的“充电”速率远高于其“放能”速率
D．ATP的“充电”和“放能”所需要的酶不同
C　[根据图示判断：M指的是腺嘌呤，N指的是核糖，A正确；食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，B正确；ATP的合成和分解速率始终处于一种动态平衡状态，C错误；酶有专一性，故ATP的合成和分解所需要的酶不同，D正确。]
ATP的拓展考查
3．(2020·湖北重点中学联考)如图“○”中所对应的含义最接近的是(　　)

A．①和⑥　　B．⑤和⑥　　C．②和③　　D．③和④
B　[①和④表示腺嘌呤核糖核苷酸；②表示腺嘌呤；③表示腺嘌呤脱氧核糖核苷酸； ⑤和⑥表示腺苷。]
4．(2020·永州模拟)三磷酸鸟苷(GTP)、三磷酸尿苷(UTP)和三磷酸胞苷(CTP)，它们与三磷酸腺苷(ATP)一起构成了NTP家族，它们的结构只是碱基不同。下列叙述错误的是(　　)
A．ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系
B．GTP彻底水解可得到5种小分子有机物
C．CTP断裂两个高能磷酸键后可作为转录的原料
D．UTP可为细胞中某些生命活动提供能量
B　[GTP彻底水解可得到鸟嘌呤、核糖2种小分子有机物。]

1．四个角度区别酶和激素

2．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
3．细胞中ATP的含量很少，但是ATP与ADP的相互转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP的含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。
1．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。
2．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。
3．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
4．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
5．高温、过酸、过碱都会导致酶分子空间结构破坏而永久失去活性。
6．ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。
7．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
8．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。
真题体验| 感悟高考　淬炼考能
1．(2020·7月浙江选考)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
C　[该实验中温度是无关变量，应处于适宜状态，A项正确。含有酶的滤纸片的大小和数量为无关变量，要保证各组加入的含有酶的滤纸片大小和数量相同，B项正确。该实验中不直接将过氧化氢溶液加到含酶的滤纸片上，而是将滤纸片粘在反应小室一侧的内壁上，缓冲液和过氧化氢溶液依次加到反应小室下侧，C项错误。该实验的检测指标是单位时间内收集的气体体积，D项正确。]
2．(2019·天津高考)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生长素的极性运输
C．光反应阶段中水在光下分解
D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
B　[唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项错误；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项正确；光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项错误。]
3．(2017·全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度都是37 ℃
C　[本题考查酶的种类、分布、特性与保存。在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参与DNA合成的酶，A错误；由活细胞产生的酶，在生物体外适宜的条件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在适宜条件下可催化试管中的淀粉水解，B错误；盐析可使蛋白质沉淀，但不会破坏蛋白质的空间结构，析出的蛋白质仍可以溶解在水中，其化学性质不会发生改变，C正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但保存时应在低温条件下，D错误。]
4．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C　[在测定酶活力的实验中，酶与底物混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定pH之前酶就发挥了作用，实验结果不准确，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。]
5．(2020·全国卷Ⅲ)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位
(1)______
叶绿体的类囊体膜
线粒体
反应物
葡萄糖
/
丙酮酸等
反应名称
(2)______
光合作用的光反应
有氧呼吸的部分过程
合成ATP的
能量来源
化学能
(3)______
化学能
终产物(除
ATP外)
乙醇、CO2
(4)______
(5)______
[解析]　(1)(2)无氧条件下，某些细胞可以将葡萄糖分解成乙醇和CO2，并释放少量能量，该过程为无氧呼吸，发生在细胞质基质中。(3)(4)在真核细胞中，光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体膜上，叶绿体类囊体膜上的光合色素吸收的光能，有两方面的用途：①将水分解成[H](NADPH)和氧，氧直接以分子的形式释放出去，[H](NADPH)被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂参与到暗反应阶段的化学反应中去；②在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。(5)在线粒体中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H](NADH)，并释放出少量的能量；在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H](NADH)经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。因此丙酮酸等在线粒体内氧化分解的终产物除了ATP外，还有二氧化碳和水。
[答案]　(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能
(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2
6．(2019·江苏高考改编)为了检测玉米子粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米子粒纵切，滴加________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。
(1)上述实验可得出的结论是_____________________________。
(2)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如图所示)，40 ℃温育30 min后，分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热，观察试管内颜色变化。请继续以下分析：

①设置试管1作为对照，其主要目的是______________________________
________________________________________________________________。
②试管2中应加入的X是________的提取液。
③预测试管3中的颜色变化是________。若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可能的原因是________________。
[解析]　(1)淀粉遇碘变蓝色，常用碘液检测生物组织中淀粉的存在。随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小，说明玉米萌发过程中会不断消耗胚乳中储存的淀粉，使胚乳中的淀粉逐渐减少。(2)在验证蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果的实验设计中，要严格遵循对照原则、单一变量原则等。设置1号试管的主要目的是排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖，试管2中应加入发芽前玉米提取液。试管3与试管4对照，预期二者的颜色变化都是蓝色→砖红色，说明发芽玉米提取液中含有淀粉酶并催化淀粉水解成还原糖；如果试管4没有出现砖红色沉淀，最可能的原因是淀粉酶失活。
[答案]　碘液　(1)玉米发芽过程中胚乳中的淀粉逐渐减少　(2)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖　②发芽前玉米　③蓝色→砖红色　淀粉酶已失活