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[高中生物一轮复习教学讲义 必修1]
第 7 讲 酶和 ATP
考点一 酶在代谢中的作用
1．酶的本质和作用
内容 解释
除哺乳动物成熟红细胞外，其他细胞都能产生
产生部位 活细胞内产生
酶
可在细胞内、细胞外、 可在生物体外发挥作用，但不能来自于体外，
作用场所
生物体外发挥作用 只能由细胞合成
大多数酶是蛋白质，少
酶的本质 合成原料是氨基酸或核糖核苷酸
数是RNA
酶只起催化功能，且反应前后酶的数量和化学
酶的功能 生物催化剂
性质不变
作用机理 降低化学反应的活化能 酶不能提供能量
①相对于无机催化剂而言，酶的催化效率非常
①高效性
高
酶的特性 ②专一性
②一种酶只能催化一种或一类化学反应
③作用条件较温和
③高温、强酸、强碱都会使酶发生变性失活
知识拓展：(1)典型酶的种类和作用
酶的名称 酶的作用
淀粉酶 催化淀粉水解为麦芽糖
麦芽糖酶 催化麦芽糖分解为葡萄糖
蛋白酶 催化蛋白质水解为多肽
脂肪酶 催化脂肪水解为脂肪酸和甘油
DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸
RNA酶 催化RNA水解为核糖核苷酸
DNA聚合酶 催化DNA复制产生子代DNA
RNA聚合酶 催化DNA转录产生RNA
ATP合成酶 能连接远离腺苷的高能磷酸键。
ATP水解酶 能打开远离腺苷的高能磷酸键
纤维素酶 分解纤维素
果胶酶 分解果胶
逆转录酶 催化RNA形成DNA单链
DNA连接酶 将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来
限制酶 识别DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯键断裂
酪氨酸酶 催化酪氨酸合成黑色素
解旋酶 催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂
肽基转移酶 蛋白质合成过程中，它催化核糖体A位tRNA上末端
氨基酸的氨基与P位肽酰-tRNA上氨基酸的羧基间形
成肽键。它是构成核糖体的RNA，是一种核酶。
(2)具有专一性的五类物质
①酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特
定的切点上切割DNA分子。
②载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择
透过性的基础。
③激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性
结合的受体。
④tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
⑤抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
注意说明：比较酶与激素
产生 化学本质 作用机制
内分泌细 蛋白质、多肽、固 作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作
激素
胞 醇、单胺等 用后被灭活
几乎所有 绝大多数为蛋白质， 作为催化剂降低反应的活化能，在化学反应的前
酶
的活细胞 少数为RNA 后，其质量与化学性质均不发生改变
①均具有微量、高效性
②均具一定的特异性
共性
考点二 酶特性的实验探究
1．实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解
①实验原理：FeCl 溶液中的Fe3+是一种无机催化剂，它可以使过氧化氢分解为HO和O ，新鲜的肝
3 2 2
脏中含有的过氧化氢酶具有相同的作用，但催化效率不同。(每滴FeCl 溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨
3
液中过氧化氢酶分子数的25万倍)
②实验过程示意图
③实验设计及现象
试管 点燃卫生
第一步 第二步 观察现象 结果分析
编号 香检测
1 ———— 几乎无气泡 无变化 HO 自然分解缓慢
2 2
2 每支试管加入 90℃水浴加热 很少气泡 微亮 解热能促使HO 分解
2 2
2 mL体积分 滴加质量分数为3.5%
3 较多气泡 明亮 Fe3+能催化HO 分解
数为3%的过 的FeCl ，溶液2滴 2 2
3
氧化氢溶液 滴加质量分数为20% 过氧化氢酶有催化HO
4 很多气泡 复燃 2 2
的肝脏研磨液2滴 分解的作用，且效率高
④实验结论：同无机催化剂相比，酶的催化效率要高得多。实验注意事项
a．肝脏要新鲜，因为新鲜的肝脏中过氧化氢酶的含量较多，且活性较高。
b．将肝脏研磨成液，目的是使细胞内的过氧化氢酶充分释放出来，增大它与HO 的接触面积。
2 2
(2)验证酶的专一性
①设计思路
验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，
最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
②设计方案
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 底物相同(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)发生反应不发生反应
现象 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 酶具有专一性
③实验操作
2．探究影响酶活性的因素
(1)用α-淀粉酶探究温度对酶活性的影响
①实验原理：淀粉 麦芽糖，淀粉+碘→蓝色。；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
试管
步骤 加入试剂或处理方法
A/a B/b C/c
可溶性淀粉溶液(A、B、
1 2 mL 2 mL 2 mL
C)
2 新鲜淀粉酶溶液(a、b、c) 1 mL 1 mL 1 mL
3 保温5 min 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5 min 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
实验注意说明
(1)探究温度对酶活性的影响
①实验室使用的α－淀粉酶最适温度为60℃。
②本实验不宜选用HO 酶，因为HO 本身在不同的温度下的分解速度不同。
2 2 2 2③在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为
利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。
④设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已
发生作用。
⑤验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较
某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。
(2)用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
①实验原理：HO 分解产生氧气和水。过氧化氢酶可加快HO 的分解，在短时间内产生大量氧气。
2 2 2 2
②实验步骤
序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL5%的HCl 1 mL 5%的NaOH
3 注入等量的3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生
5 将点燃的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱
注意说明
(1)探究pH对酶活性的影响
①实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。
②本实验中也可将过氧化氢酶和HO 分别调至同一pH再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。
2 2
③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
④验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某
种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH约为1.5。
3．与酶有关的曲线和图形分析
(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，这说明酶具有高效性的特点。
酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故如图曲线中只有曲线a、b相比较才可说明酶催化的高效性，
a、c曲线的对比只可说明酶具有催化作用。
(2)酶专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①图形
图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物
质。酶和被催化的物质都有特定的空间结构。
②曲线加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶 B不能催化该反应。而加入酶A的反应速
率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A能催化该反应。
(3)作用条件较温和：绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能导致蛋白质分子空间结构被破坏，
从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活；但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。
(4)影响酶促反应的因素曲线分析
①温度和pH对酶促反应的影响
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。从丙图可以看出：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速率的影响
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，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
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。
考点三 ATP的结构功能及其相互转化
1．ATP的结构：可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”。2．ATP的形成途径
3．ATP与ADP的相互转化
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量――→ATP ATP――→ADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
光能(光合作用)，化学能(细胞
能量来源 储存在高能磷酸键中的能量
呼吸)
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
由上表可看出：ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应
场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。
知识延伸：(1)几种化合物中“A”的含义的区别
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但表示的含义不同，如图所示：
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，由一分子腺嘌呤、
一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖
和一分子磷酸组成；核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
(2)细胞中生命活动所需的绝大多数能量都是由ATP直接提供的。细胞中ATP含量少、转化快，转化总
量多。
(3)ATP并非新陈代谢唯一的直接能源物质，其他核苷酸的三磷酸酯(如CTP、GTP等)也可以直接为生
命活动供能。
(4)与生命活动有关的几种能源物质：①直接能源物质—ATP；②最终能源—太阳能；③储备能源物质
—脂肪、淀粉、糖原；④主要能源物质—葡萄糖。
(5)ATP产生速率与O 供给量之间的关系
2
①A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O 供应量增多，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
2
的产生速率随之增加。
③BC段表示O 供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、
2
ADP、磷酸等。1．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．两者都是细胞结构的组成成分，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
2．在大肠杆菌中发现的RNase P是一种由蛋白质和RNA组成的复合体(一种酶，可催化tRNA加工过程)，
某实验小组提取其核心组件M1(RNA或蛋白质，可单独催化tRNA加工过程)，发现经蛋白酶处理的M1仍
然具有催化功能，而经RNA水解酶处理的M1不再具有催化功能。下列说法正确的是( )
A．可用双缩脲试剂检测核心组件M1
B．M1能为tRNA的加工过程提供活化能
C．大肠杆菌中M1功能丧失主要影响基因表达中的转录过程
D．核心组件M1也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点
3．科学研究发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称为抗体酶。如图表示某抗体酶的结构，据图判
断下列叙述错误的是( )
A．抗体酶溶液能与双缩脲试剂发生紫色反应
B．一种抗体酶只能与一种抗原结合
C．抗体酶与底物结合后，提供了反应过程的活化能，从而提高了化学反应速率
D．利用抗体酶能特异性识别抗原和催化无活性药物分子前体的转化，可靶向治疗特定疾病
4．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．探究酶的高效性实验，实验组加酶液、对照组加等量蒸馏水
B．探究pH对酶活性的影响实验，一般不选择淀粉酶为实验对象
C．探究温度对酶活性的影响实验，底物与酶混合后再调节温度
D．呼吸作用相关酶基因是否表达，是判断细胞是否分化的依据之一
5．最适温度下将一定量的蛋白质A与蛋白质B在a时刻混合，之后发现蛋白质A的浓度不断降低，在b
时刻浓度降为0，而蛋白质B的浓度不变。下列叙述正确的是( )
A．蛋白质B可能是一种酶，其能为蛋白质A发生水解反应提供能量
B．实验开始时若适当提高该反应体系的温度，则蛋白质A浓度降为0所需的时间将延长
C．实验中蛋白质A水解的速率不断降低，表明酶的活性降低
D．向反应体系中加入双缩脲试剂可检测蛋白质A的浓度为0
6．为探究物质a对淀粉酶活性的影响，研究者向A、B两支试管中分别加入了等量的淀粉和淀粉酶溶液，当反应进行到t 时，A组实验加入物质a，两组实验继续在最适条件下进行反应直到终止，结果如图所示，
1
下列分析错误的是( )
A．适当改变反应温度或pH，t 将右移
2
B．t 时刻适当增加底物后B组反应速率将加快
1
C．物质a可能与淀粉酶结合改变了酶的空间结构
D．物质a对酶活性的影响一定可通过提高底物浓度来缓解
7．某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制
如下曲线图。下列相关叙述正确的是( )
A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同
8．将A、B两种物质混合，T 时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是(
1
)
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T 后B增加缓慢是酶活性降低导致的
2
D．适当降低反应温度，T 值增大
2
9．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误
的是( )
A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，A点与B点时限制酶促反应速率的因素不同
C．乙曲线中，D点与F点酶空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点时的
10．下列有关ATP的叙述，错误的有( )
①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP
②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质④质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP
⑤ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
⑥人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
A．3项 B．2项 C．1项 D．0项
11．下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A．植物叶肉细胞产生ATP的过程中并不都伴随着[H]的生成
B．植物保卫细胞产生ATP的过程均在生物膜上进行
C．酵母菌中组成RNA的单体可来源于ATP的水解
D．细胞分裂时ATP水解速率和合成速率都加快
12．(2016·新课标全国卷)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或
dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—P ～P －P 或dA—P ～P ～P)。回答下列问题：
α β γ α β γ
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记
到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P
的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养
基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链 DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的
噬菌体所占比例为2/n，原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
