【本讲教育信息】
一、教学内容
高考第一轮复习——ATP和酶
【重点导学】
ATP的全称及简式，ATP与ADP的相互转变，酶的概念、特性、作用机理，相关实验
【全面突破】
知识点1：ATP
1. 全称：腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）
2. 分子结构简式：A-P～P～P
注意简式中各字母的含义。
3. 结构特点：远离腺苷的高能磷酸键容易断裂也容易形成。
4. 功能：生命活动的直接能源物质
5. ATP与ADP的相互转变
ATP
ADP+Pi+能量
生命活动
特别提醒：ATP与ADP的转变，实际上是表示细胞内ATP与ADP的一种循环，构成了生物体内部稳定的供能系统，但并不表示可逆反应。这是因为：
①反应条件不同，ATP的合成与分解分别由合成酶与水解酶催化完成；
②反应场所不完全相同，ATP的合成发生在细胞质的基质、叶绿体和线粒体，而分解发生在细胞质膜、叶绿体的基质、细胞质的基质、细胞核等等；
③ATP合成所需的能量与ATP水解释放出的能量形式不同。
【典型例题】
例1、根据ATP与ADP相互转化的示意图，回答以下问题：
（1）当反应从下向上进行时，能量从哪里来？有什么用途？
（2）当反应从上向下进行时，能量从哪里来，有什么用处？
解析：本题考查ATP与ADP相互转化过程中的能量来源以及去路。
答案：（1）远离腺苷的高能磷酸键断裂释放的能量 直接用于生命活动
（2）植物光合作用光反应转化的太阳光能、生物呼吸作用分解有机物释放的化学能用于合成ATP
例2、与生命活动有关的各种能源物质之间的关系图，请据图回答下列问题：
（1）①、②表示 作用，其中①表示 ，②表示 ，③表示 。
（2）图中④表示的过程，在高等动物体内，主要在 （器官）和 中进行。
（3）从图中可知生物体形成ATP时，所需要的能量来源于①
，③表示 。
（4）写出ADP与ATP互相转变的反应式： 。
（5）图中⑥包括 。
解析：本题考查ADP与ATP的互相转变的相关知识。
答案：（1）光合 光反应 暗反应 呼吸作用 （2）肝脏 骨骼肌 （3）光合作用固定的太阳光能 有机物氧化分解释放的化学能 （4）（略） （5）肌肉收缩、神经传导、生物发光、吸收和分泌等
知识点2：酶
1. 酶的概念
2. 酶和一般催化剂的比较
（1）共性
①用量少而催化效率高
酶与一般催化剂一样，虽然在细胞中的相对含量很低，却能使一个慢速反应变为快速反应。
②反应前后酶的性质和数量均没有变化
和一般催化剂一样，酶仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后不发生变化。
③可降低反应的活化能
在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物（s）分子的平均能量水平较低，为“常态”。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比常态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活化能，使这些分子进入“活化态”（过渡态），这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质——产物（P），即s变为P。这些具有较高能量、处于活化态的分子称为活化分子；反应物中这种活化分子愈多，反应速度就愈大。活化能的定义是在一定温度下
催化剂包括酶在内，能降低化学反应的活化能，如下图所示，由于在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”，所以和非催化反应相比，活化分子的数量大大增加，从而加快了反应速度。
（2）酶作为生物催化剂的特性
①催化效率高，即高效性；
②高度的专一性；
③酶的作用条件较温和。
一般催化剂在一定条件下会因变性而失去催化能力，而酶较其他催化剂更加脆弱，更易失去活性。强酸、强碱、高温等条件都能使酶被破坏从而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。
3. 影响酶催化作用的因素及其规律
（1）酶催化速率的表示方法：单位时间内底物的减少量或产物的生成量。
（2）影响酶促反应的因素的研究方法：以所要研究的因素为自变量，其余因素为无关变量，严格控制后者不变，操纵前者并观察结果（因变量），此即单因子变量原则，如研究温度对酶活性的影响时，除温度为自变量外，其他实验因素都为无关变量，实验过程中，对无关变量都应控制相同。
另外，在设计实验研究影响酶活性的因素时，还应设计对照实验。
（3）影响酶催化速率的因素
①酶浓度的影响：在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，则酶促反应速率与酶浓度成正比，如下图。
②底物浓度的影响：当酶浓度、温度和pH恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度几乎成正比；当底物浓度达到一定限度时，所有的酶全部与底物结合，反应速率达到最大，此时，即使再增加底物也不能使反应速率再增加，如下图：
③温度的影响：酶促反应在一定温度范围内，反应速率随温度升高而升高，其中反应速率最快时的温度，即为该种酶的最适温度。若超过最适温度，酶促反应速率即逐渐下降，甚至停止（此时酶已变性失活），如下图：
④pH的影响：每种酶只能在一定限度的pH范围内表现出活性，其中酶活性最强时的pH，即为该酶的最适pH，如下图。
（4）酶的组成
在反应中，酶作为蛋白质，其分子比大多数底物要大得多，反应过程中酶与底物的接触只限于酶分子的少数基团或较小部位。酶分子中直接与底物结合并与酶催化作用直接有关的部位称为活性中心。一般认为，酶的活性中心有两个功能部位：结合部位和催化部位。与作用物结合的部位称为结合部位，它决定酶的专一性；促进作用物发生化学变化的部位称为催化部位，它决定酶的催化能力。
（5）酶的催化作用的机理
一个化学反应的发生，其反应物分子首先要获得足够的能量变到激活状态。这样的分子称为活化分子，其所需要的能量称为活化能。增加活化分子的数目就能加快反应的速度。酶的催化作用就是降低化学反应的活化能，从而提高了活化分子的数量，加快了反应速度。
4. 关于酶具有催化作用的实验：
用蒸馏水和酵母菌溶液对照，比较两试管中过氧化氢的分解速度。
加入酵母菌的试管内，过氧化氢分解速度快，说明酵母菌体内含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解，说明酶具有催化作用。
5. 探究酶的高效性实验：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中选用新鲜的肝脏研磨液的原因
酶的催化效率不仅受温度和pH的影响，还要受到反应物浓度、反应接触面积、反应时间等因素的影响。实验中，我们选用新鲜的肝脏，是因为新鲜肝脏中过氧化氢酶的活性高；将新鲜肝脏制备成研磨液有助于增大过氧化氢酶与过氧化氢的反应接触面积。这样能够较为真实地体现出过氧化氢酶在生物体内的催化效率，而且能够在短时间内得到明显的实验效果。
6. 探究酶的专一性实验：
①制备的可溶性淀粉溶液一定要冷却后才能使用，如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，就会因温度过高而破坏淀粉酶的活性。②淀粉酶的来源不同，其最适温度也不一定相同，在保温时必须加以考虑。市售的淀粉酶的最适温度一般在
7. 在探究“影响酶活性的条件”的实验中的注意事项
在探究温度（pH）对酶活性的影响时，对照组加入等量的反应物如2 mL可溶性淀粉后，要先放入特定温度（pH）环境中5 min，使反应物达到所处特定温度（pH），然后再加入特定温度处理的新鲜的酶液，确保酶促反应前后温度（pH）保持一致，避免影响实验结果，其他无关变量确保相同且适宜。
【典型例题】
例1. 下列有关酶的叙述，正确的是
A. 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B. 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C. 细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
D. 细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
解析：本题考查酶的相关知识。
答案：C
例2. 嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是
A. 炒肉的过程中加入
B. 肉炒熟后起锅前加入
C. 先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟
D. 室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟
解析：本题考查酶的催化作用需要的条件。
答案：D
例3. 请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉四种溶液，斐林试剂、试管、
（1）若“+”代表加入适量的溶液，“—”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
|
试管 |
蔗糖溶液 |
淀粉溶液 |
蔗糖酶溶液 |
唾液淀粉酶溶液 |
|
甲 |
+ |
— |
+ |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
（2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②
。
③
。
④
。
（3）结果预测：____________________________。
（4）结论：__________________________________。
（5）在上述试验中，如果仅将
。
解析：本题考查酶的专一性实验的相关内容。
答案：
|
试管 |
蔗糖溶液 |
淀粉溶液 |
蔗糖酶溶液 |
唾液淀粉酶溶液 |
|
甲 |
+ |
— |
+ |
— |
|
乙 |
— |
+ |
+ |
— |
|
丙 |
+ |
— |
— |
+ |
|
丁 |
— |
+ |
— |
+ |
（2）②混匀，
（3）含有蔗糖和淀粉酶溶液的试管（试管甲），以及含有淀粉和淀粉酶溶液的试管（试管乙）中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀；（4）（哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶）酶的催化作用具有专一性；（5）
本讲小结：
ATP和酶
超前思维
下一讲我们将学习光合作用与呼吸作用。
【重点导学】
1. 研究光合作用的极为重要的科学家：海尔蒙特、普利斯特莱、英根豪斯、萨克斯、恩吉尔曼、鲁宾和卡门、卡尔文，他们的实验结论分别是什么？
2. 叶绿体中的色素包括
和
两类，利用它们
的特点，可以用 提取叶绿体中的色素，并用 方法使色素分离。
3. 叶绿素能吸收 光，类胡萝卜素能吸收 光。
4. 说出光合作用光反应和暗反应过程中的物质变化和能量变化。
5. 提高农作物产量的途径有哪些？
6. 概念辨析：有氧呼吸和无氧呼吸
7. 有氧呼吸的三个阶段分别发生了哪些物质变化和能量变化？
8. 无氧呼吸的场所在 中，其产物不同的原因是 ；其释放的能量大大少于有氧呼吸的原因是 。
9. 有氧呼吸和无氧呼吸过程的相同点是 。
10. 影响呼吸作用的因素包括哪些？试从呼吸作用的反应式分析说明。
11. 举例说明细胞呼吸在生产生活中的应用。
12. 光合作用和呼吸作用是可逆的两个生理过程吗？试说明。
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一、选择题
1. 80年代，美国生物学家奥尔特曼与切赫研究和发现了RNA的催化功能，并由此获得1989年度的诺贝尔化学奖。以下叙述中正确的是： （ ）
A. 酶的化学本质不一定都是蛋白质
B. RNA虽具有催化功能但不能叫做酶
C. RNA催化功能的发现说明酶不具有专一性
D. 酶都是在细胞中的核糖体上合成的
2. 对酶的叙述，正确的是： （ ）
A. 酶和激素的化学本质相同
B. 酶的合成不受基因控制
C. 遗传信息的传递与表达都需要酶催化
D. 光反应不受酶影响
3. 常温常压下，要使过氧化氢溶液迅速放出大量的氧气，应投入 （ ）
A. 新鲜的猪肝 B. 煮熟的猪肝 C. 冰冻的猪肝 D. 生锈的铁钉
4. 在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适用于去除细胞壁 （ ）
A. 蛋白酶 B. 纤维素酶 C. 淀粉酶 D. 盐酸
5. 下列关于人体细胞内ATP的叙述，正确的是 （ ）
A. 人体细胞内贮有大量ATP，以备生理活动的需要
B. ATP水解成ＡＤＰ的反应是不可逆的
C. ATP只能在线粒体中生成
D. ATP中含有一个在一定条件下很容易水解和重新生成的化学键
6. 影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。下图表示在最适温度下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。有关说法正确的是 （ ）
A. 若在B点增加酶的浓度，反应速率会减慢
B. 若在A点提高反应温度，反应速率会加快
C. 若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快
D. 若在A点增加反应物的浓度，反应速率将加快
7. 酶是一种生物催化剂，它与无机催化剂相比较具有专一性、高效性和反应条件比较温和的特点，下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果，其中最能说明酶具有高效性的是 （ ）
8. 下面关于酶的论述正确的是 （ ）
①对底物有严格的选择性 ②酶在生物体内不能更新
③温度越高酶的活性越大 ④酶制剂通常在低温下保存
⑤酶能降低化学反应的活化能 ⑥酶只能在细胞内发挥催化作用
⑦酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
A. ①④⑤⑦ B. ②④⑤⑦ C. ②③④⑥ D. ①②⑥⑦
9. 当条件满足时，20个腺苷和80个磷酸最多可以构成的ATP分子和ATP分子中所含的高能磷酸键有（ ）
A. 20个，30个 B. 20个，40个 C. 40个，40个 D. 40个，60个
10. 将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会
A. 提高淀粉酶的活性 B.
改变可溶性糖分子的结构
C. 防止玉米粒发芽 D.
破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
11. 正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的
A. 乙醇 B.
ATP C.
胰岛素 D. 淀粉
12. 水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质
A. 在
C. 也能催化淀粉合成 D.
含有羧基
13. 下列关于ATP的叙述，错误的是 （ ）
A. 细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B. ATP合成所需要的能量由磷酸提供
C. ATP可以水解为一个核糖核苷酸和两个磷酸
D. 正常细胞中的ATP与ADP的比值在一定范围内变化
14. 下列生命活动现象中不伴有ATP消耗的是 （ ）
A. 神经冲动的传导
B. 含羞草受到刺激小叶合拢
C. 葡萄糖在小肠中被吸收
D. 根尖分生区细胞分裂
15. 下列能正确表示ATP分子结构简式的是（ ）
A. A-P-P～P B. A～P～P～P C. A-P～P～P D. A-P-P-P
二、非选择题
*16. 过氧化氢酶存在于动、植物细胞中，过氧化氢是细胞中的有害物质。过氧化氢酶可使过氧化氢分解为水和氧气。一个学生做如下实验，判定动、植物细胞中是否有等量的过氧化氢酶。她利用猪肝和马铃薯组织作为实验材料，步骤如下：
①在两支洁净的试管上贴标签1和2；
②在每支试管中倒入浓度为1％的过氧化氢溶液10mL；
③放一点猪肝研磨液在试管1中；
④放一点马铃薯研浆在试管2中；
⑤在25秒内收集每支试管中释放的氧气；
⑥每5秒测量并记录下每支试管中氧气的体积；测量结果如图。请分析：
（1）过氧化氢酶的化学本质是
（2）下列哪个因素在实验中没有控制？（ ）
A. 氧气的释放时间 B. 过氧化氢溶液的体积
C. 所使用试管的体积 D. 使用的猪肝和马铃薯组织的大小
（3）该实验能否得出猪肝中的过氧化氢酶比马铃薯中的含量高？
（4）该学生又做了一个实验. 她将猪肝煮熟后加入过氧化氢溶液中，她发现几乎没有氧气释放。请解释原因
*17. 已知2H2O2=2H2O+O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，
（1）实验步骤：①
；②
；③
。
（2）实验结果预测及结论：
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是
。
由此得出的结论是
。
（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为
。
*18. 将一个土豆（含有过氧化氢酶）切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中（如下图所示），以探究酶促反应的相关问题。根据实验现象与数据分析答题。
（1）若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据，根据数据绘制出如下曲线图。20分钟后，气体量不再增加的原因是 。
（2）若土豆片为8片时，和上述实验所得的曲线（实线）相比，实验结果的曲线最可能是下列 图中的虚线。如果要获得更多的气体，在不改变溶液体积的条件下，可采取的方法是 ，其结果可用 图中的虚线表示。
（3）为保证上述实验的科学性，需要控制的其他外界因素有 。
19. ATP（三磷酸腺苷）是生物体内生命活动所需能量的直接来源，故称之为“能量分子”。发现“能量分子”形成过程的科学家获得了1997年度的诺贝尔化学奖，ATP的结构如下图：
（1）ATP的分子结构式为 。
（2）ATP分子中含有两个P～0高能磷酸键，设水解断开一个P～O键，反应可释放约30. 5 kJ能量。高能磷酸键的断开与形成过程即是传递能量的过程，转化关系为：
其中ATP与ADP，ADP与AMP的相对分子质量均相差80，则反应④为 。
A. 释能反应 B. 吸能反应 C. 水解反应 D. 磷酸化反应
【试题答案】
1. A 2. C 3. A 4. B 5. D 6. D 7. A 8. A 9. B 10. D 11. B 12. D 13. B
14. B 15. C
16.（1）蛋白质 （2）D （3）不能 （4）过氧化氢酶在高温下失活。
17. （1）①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入
（2）加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管，酶具有催化作用和高效性
（3）加FeCl3溶液的试管 在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
18. （1）过氧化氢的量有限 （2）c 增加过氧化氢的浓度
a （3）温度（或光照或气压等）
19. （1）A-P～P～P （2）BD