文档内容
第 03 讲 ATP 和酶
考试频
核心考点 考题统计 考情分析
次
3 年 7 （2024 安徽卷）载体蛋白磷酸化 该部分内容的命题以选择
ATP的结构和功能
次 （2024甘肃卷）ATP的作用 题为主，也可能在大题中
以实验设计的形式考查。
酶的作用及特性 3 年 9 （2024 广东卷）酶的实验设计（2024河北卷）酶的作用
次
（2023 浙江卷 ）酶的特性 试题情境来源于生活或者最
新研究成果的相关知识，要
求考生在新情境中的迁移应
用核心素养，侧重对科学思
维和科学探究的考查。
预计在 2025年高考中，以
借助马达蛋白考查了ATP的结构和功能，体现了生命观念的核心素养；借助
情境设计 酶的“锁钥”学说与“诱导契合”学说，考查酶的专一性，体现了科学思维
的核心素养。
ATP的结构和利用
备考要点 酶的本质及特性
酶的相关实验设计
核心整合一 ATP 的结构和功能
知识串联1 ATP的结构及拓展
1. ATP的结构
（1） 组成元素：C、H、O、N、P（同样元素组成物质：DNA、RNA、磷脂）（2） 中文名称：腺苷三磷酸
2. ATP作用机制：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生
变化，活性也被改变，因而可以参与某种化学反应。去磷酸化过程与之相反，但两者不是可逆反应。
3. 几种物质的关系
4. 图中“○”中所对应的含义
①：腺嘌呤核糖核苷酸 ②：腺嘌呤 ③：腺嘌呤脱氧核苷酸 ④：腺嘌呤核糖核苷酸
⑤：腺苷 ⑥：腺苷 ⑦：腺嘌呤脱氧核苷酸 ⑧：tRNA中的腺嘌呤
【易错警示】
(1)ATP≠能量。ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。
(2)生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP之间快速转化。
(3)ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物)，ATP水解往
往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。
(4)切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能
较多时ATP水解迅速，但其合成也迅速。
(5)无O 存在时也能合成ATP，无氧呼吸同样可以产生ATP，为生命活动提供能量。
2
【典例1】下图表示 ATP的结构，相关叙述不正确的是（ ）
A．细胞内 ATP的水解往往伴随着吸能反应
B．用γ位³²P标记的 ATP可以合成带有³²P的RNA
C．动植物细胞中合成 ATP 的场所不完全相同D．骨骼肌细胞中 ATP的含量低
知识串联2 ATP的产生与消耗（转化）
转化场所 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、自身DNA复制
线粒体 产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段；消耗ATP：自身DNA复制
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录
【典例2】下列有关ATP的叙述，正确的是
A．线粒体是发菜细胞产生ATP的主要场所
B．ATP分子由1个腺嘌呤核糖核苷酸和3个磷酸基团组成
C．ATP的合成与细胞放能反应相关联
D．植物细胞ATP产生的途径有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用
核心整合二 酶的作用及特性
知识串联1 酶的3类曲线
1. 酶的作用原理
a．表示无酶催化时反应进行所需要的活化能的是AC段。
b．表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。
c．酶降低的活化能是AB段。
d．若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。
2. 酶的作用特性
（1） 专一性
a.一定范围内加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快。
b.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对此化学反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。
（2）高效性
a.催化剂可加快化学反应速率，且与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
b.酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
3. 酶促反应速率影响因素
（1）底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析
a.底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增大而加快。
b.所有的酶都与底物结合后，再增大底物浓度，酶促反应速率不再加快(此时限制酶促反应速率的因
素是酶的数量)。
（2）酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析
在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
（3）温度和pH共同作用对酶活性的影响
a.反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。
b.反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
【易错警示】
(1)适当增大酶的浓度会提高反应速率，但生成物的量不会增加；若适当增大反应物的浓度，则提高反
应速率的同时生成物的量也增加。
(2)不同因素影响酶促反应速率的机理不同
①温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
②底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触来影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。
③抑制剂、激活剂也影响酶的活性。
【典例1】下图表示随着温度的变化（其他条件适宜），H O 在有酶和无酶条件下的分解速率变化曲线
2 2
图。据图分析，下列叙述错误的是（ ）A．图中a曲线对应无酶条件，b曲线对应有酶条件
B．图中a、b曲线对照不能说明该酶具有高效性的特点
C．当温度低于最适温度时，酶的空间结构将被破坏
D．图中M点对应的温度下，不宜长时间保存该酶
知识串联2 酶的抑制剂
1．竞争性抑制剂
（1） 定义：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的
催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用。
（2） 作用特点：a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物
b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同
c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小
2．非竞争性抑制剂
（1） 定义：底物和抑制剂同时和酶结合，两者没有竞争作用。酶与抑制剂结合后，活性部位的
空间结构改变，使之不能与底物结合，酶失去催化作用
（2） 作用特点：a.抑制剂与底物结构并不相似，分别独立地与酶的不同部位相结合
b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响
【典例2】在催化反应中，竞争性抑制剂与底物（S）结构相似，可与S竞争性结合酶（E）的活性部位；
反竞争性抑制剂只能与酶—底物复合物（ES）结合，不能直接与游离酶结合。抑制剂与E或ES结合后，
催化反应无法进行，产物（P）无法形成。下列说法正确的是（ ）
A．酶是多聚体，其基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
B．ES→P+E所需要的活化能与S直接转化为P所需要的活化能相等C．酶量一定的条件下，底物浓度越高，竞争性抑制剂的抑制效率越高
D．反竞争性抑制剂与酶的结合位点可能是底物诱导酶空间结构改变后造成的
知识串联3 与酶有关的实验设计
探究内容 思路 注意问题
高效性 底物分别与无机催化剂和相应酶发生反应 需要无机催化剂作对照
专一性 同一底物不同酶或不同底物同种酶 底物为淀粉和蔗糖时不宜选用碘液
温度对酶活性的影响 底物和酶置于不同温度下反应 底物不能选过氧化氢（受热分解）
底物不宜选用淀粉（酸催化淀粉水
PH对酶活性的影响 底物和酶置于不同PH下反应
解）
【核心归纳】
①检验酶的最适作用条件，如温度或最佳剂量，要配制温度梯度或浓度梯度。
②酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
【典例3】下列有关探究温度或pH对酶活性影响实验的叙述，错误的是（ ）
A．探究酶的最适温度实验中不需要设计空白对照
B．探究pH对酶活性的影响时，底物的量应保持充足
C．探究酶的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组实验
D．探究酶的最适温度时，进行预实验可以为进一步实验摸索条件
知识串联4 酶、激素、抗体与神经递质的比较
均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经
递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
不同之处 化学本质 来源不同 作用机理不同 作用的去向不同
作为催化剂，在发
唯一功能为降低化学反
绝大多数为蛋白质， 几乎所有活细胞 挥作用前后数量及
酶 应的活化能，即催化功
少数为RNA 均产生 其化学性质不变，
能
且可反复多次使用
蛋白质、多肽、类固 一般由内分泌细 改变靶细胞原有的生理
激素 发挥作用后被灭活
醇、氨基酸衍生物等 胞产生 活动，起调节作用
与特定抗原特异性结
合，一般形成沉淀等， 发挥作用后被吞噬
抗体 全为蛋白质 只由浆细胞产生
被某些免疫细胞吞噬消 消化
化
与突触后膜上的特异性
由神经细胞（突
乙酰胆碱、多巴胺、 受体结合，引起突触后 被降解或被突触前
神经递质 触前神经元）产
NO、甘氨酸等 膜膜电位改变（兴奋或 神经元回收
生
抑制）【典例4】下列关于人体中激素、抗体、酶和神经递质的叙述，正确的是（ ）
A．激素都由内分泌腺合成并分泌，随体液运输到特定部位
B．激素和乙酰胆碱都要与特定分子结合后方可传递信息
C．激素和抗体都具有特异性，只能作用于特定的靶细胞
D．激素和酶都具有高效性，能产生酶的细胞都能产生激素
题型1 ATP的结构和利用
1.（2024·浙江·高考真题）植物细胞胞质溶胶中的 、 通过离子通道进入液泡，Na
+
、Ca
2+
逆浓度
梯度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质
溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．液泡通过主动运输方式维持膜内外的H 浓度梯度
+
B． 、 通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能
C．Na 、Ca 进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
+ 2+
D．白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
2．（2022·浙江·高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（ ）
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
【易错提醒】ATP由1分子腺苷和3分子磷酸基团组成，腺苷包括腺嘌呤和核糖。1分子ATP还含有两个
特殊化学键，三个磷酸基团。
题型2 酶的本质及特性
3．（2024·江苏·高考真题）关于人体中肝糖原、脂肪和胃蛋白酶，下列叙述正确的是（ ）
A．三者都含有的元素是C、H、O、N
B．细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质C．肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同
D．胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸
【易错提醒】糖类的组成元素与脂肪相同，均为：C、H、O；蛋白质的组成元素为：C、H、O、N
4．（2024·河北·高考真题）下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B．胃蛋白酶应在酸性、37℃条件下保存
C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
5．（2024·海南·高考真题）在D-甘露糖作用下，玉米细胞的线粒体结构受损，一类蛋白酶家族被激
活，这些蛋白酶可以切割细胞骨架蛋白，并使DNA内切酶的抑制蛋白失活。下列有关叙述错误的是（
）
A．D-甘露糖会影响玉米细胞内ATP的合成
B．D-甘露糖会改变玉米细胞内各种具膜细胞器的分布
C．D-甘露糖会导致玉米细胞内的DNA被酶切成片段
D．D-甘露糖作用后，被激活的蛋白酶家族各个成员所催化的反应底物相同
6．（2024·江西·高考真题）溶酶体膜稳定性下降，可导致溶酶体中酶类物质外溢，引起机体异常，如
类风湿性关节炎等。下列有关溶酶体的说法，错误的是（ ）
A．溶酶体的稳定性依赖其双层膜结构
B．溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成
C．从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶
D．从溶酶体外溢后，大多数酶的活性会降低
7．（2024·浙江·高考真题）溶酶体内含有多种水解酶，是细胞内大分子物质水解的场所。机体休克
时，相关细胞内的溶酶体膜稳定性下降，通透性增高，引发水解酶渗漏到胞质溶胶，造成细胞自溶与机体
损伤。下列叙述错误的是（ ）
A．溶酶体内的水解酶由核糖体合成
B．溶酶体水解产生的物质可被再利用
C．水解酶释放到胞质溶胶会全部失活
D．休克时可用药物稳定溶酶体膜
【易错提醒】
溶酶体中的水解酶本质是蛋白质，由核糖体合成，储存在溶酶体中。酶的活性受到温度、PH等因素的
影响。
题型3 酶的相关实验设计
8．（2024·广东·高考真题）现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接
而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生
物学功能，下列分析错误的是（ ）
纤维素类底物 褐藻酸类底物
肽链
W W S S
1 2 1 2
Ce5-Ay3-Bi- + +++ ++ +++CB
Ce5 + ++ — —
Ay3-Bi-CB — — ++ +++
Ay3 — — +++ ++
Bi — — — —
CB — — — —
注：—表示无活性，+表示有活性，+越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
9．（2024·浙江·高考真题）红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而
促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。
下列叙述错误的是（ ）
A．低温提取以避免PAL 失活 B．30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C．④加H O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
2
【易错提醒】
酶活性是根据单位时间内产物的生成量来计算的
预测1 围绕ATP的结构与功能，考查科学思维能力
1.细胞内有种马达蛋白能够与“货物”(囊泡或细胞器)结合，沿细胞骨架定向“行走”，将“货物”转运
到指定位置，其机理如图所示。下列叙述错误的是( )A.马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质
B.浆细胞中马达蛋白功能异常可能会影响抗体分泌
C.细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料不相同
D.图示转运“货物”的途径广泛存在于真核细胞中
2.除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合
成，GTP用于蛋白质合成等。UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的。物
质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷
酸：ATP＋UDP→ADP＋UTP。下列叙述正确的是( )
A.生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能
B.有氧呼吸也能产生其他核苷三磷酸
C.ATP不能为蛋白质、糖原、脂肪和磷脂的合成提供能量
D.各种物质的吸收均依靠ATP供能
预测2 围绕影响酶活性的因素，考查科学思维能力
3.新鲜菠萝直接食用会“蜇嘴”，而食堂里的菠萝咕噜肉吃起来不会，这与菠萝蛋白酶的活性有关。某生
物兴趣小组通过实验探究温度对菠萝蛋白酶活性的影响，结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.菠萝蛋白酶的活性随温度升高而增强
B.不同温度下菠萝蛋白酶活性可能相同
C.沸水浸泡过的菠萝吃起来不会“蜇嘴”
D.应在40 ℃左右研究pH对菠萝蛋白酶活性的影响
4.嫩肉粉的主要作用是利用其中的蛋白酶对肌肉组织中的蛋白质进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。某小组
在37 ℃下探究pH对嫩肉粉中蛋白酶M和蛋白酶N活性的影响，实验结果如表所示。下列分析正确的是(
)
pH
酶相对活性
酶 3 5 7 9 11
蛋白酶M
0.7 1.0 1.1 1.0 0.6
蛋白酶N 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1A.该实验的自变量是pH，因变量是酶相对活性
B.在pH为7时，蛋白酶M的活性更高，可为化学反应提供更多的活化能
C.该实验中应用两支试管，加底物和蛋白酶后逐渐将pH由3调到11
D.若将pH从11下调到5，蛋白酶N的活性可能不变
情境1：马达蛋白
马达蛋白是依赖于细胞骨架蛋白的，可以通过水解ATP将化学能转变为机械能的一类蛋白质。马达蛋
白具有三个基本的特性：首先，具备细胞骨架结合蛋白的性质，这种结合特性是依赖于核苷酸的；第二，
具备ATP酶的性质，可以水解ATP，它们的酶活性只有在结合相应细胞骨架时才能被激活；第三，可以将
水解的化学能转变为运动的机械能。
典例赏析：下列关于马达蛋白、细胞骨架、ATP的叙述正确的是（ ）
A．马达蛋白的空间结构是有规则的双螺旋结构
B．微丝、微管就是由马达蛋白组成的
C．马达蛋白水解ATP产生能量，也生成ADP和磷酸
D．马达蛋白具有专一性，但不具有高效性
情境2：酶的“锁钥”学说与“诱导契合”学说
“锁钥”学说认为，酶具有与底物相结合的互补结构。“诱导契合”学说认为，酶在与底物结合之前，空间
结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反
应 。为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶(S酶)进行研究。该酶可催化两种结构不同的
底①物CTH和CU水解 ，且与两者结合的催化中心位置相同。科研人员进行了4组实验，绘制出反应曲
线，如图所示。 ②
注：SCTH表示催化CTH反应后的S酶，SCU表示催化CU反应后的S酶。
典例赏析：(1)“诱导契合”学说在“锁钥”学说的基础上提出：酶与底物结合时， 会发
生相应改变。
(2)为更直观地呈现实验过程和结果，科研人员用字母和箭头表示反应简式(P表示反应产物)，则实
验①可以表示为 S 酶＋ CTH→ S CT H ＋ P③。请参照实验①的写法，写出实验③的反应简式：
。(3) 根 据 上 述 学 说 内 容 ， 对 比 ① 和 ② 两 组 实 验 结 果 ， 出 现 该 结 果 的 原 因 可 能 是
，该结果支持“ ”学说。
(4)为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，请设计一
个补充实验，写出实验思路。 。
