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专题04 细胞代谢中的酶和ATP
目录
1.命题趋势：明考情知方向
2.重难诠释：知重难、攻薄弱（核心背记+长难句作答）
3.创新情境练：知情境、练突破（10min 限时练)
4.限时提升练：综合能力提升（30min 限时练）
考点
三年考情分析
2025 考向预测
酶在代谢中
的作用
2024 广东卷 酶的实验设计
2024 河北卷 酶的作用
2023 浙江卷 酶的特性
2023 全国乙T32(1),
2023 广东T1, 2022 全国乙T4,
2022 广东T13,2021 山东T16
1.考点预测：考查酶和ATP 主要结合呼吸作用,结
合其他涉及能量的知识进行考查;结合核酸的组成
和能量代谢考查ATP 的结构、产生和作用。
2.考法预测：该部分内容的命题以选择题为主，
也可能在大题中以实验设计的形式考查。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，以选择题的形式进行考
查。借助与生活、健康相关的问题的为依托，将
相关的知识点以实验设计的方式综合考查。
ATP 在 能 量 代
谢 中 的 作用
2024 安徽卷 载体蛋白磷酸化
2024 甘肃卷 ATP 的作用
2023 全国甲T1,2022 山东T3
重难点核心背记
1．酶的相关辨析
(1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。
(2)辨析酶、激素、神经递质、抗体
①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。
②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，
也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。
③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神
经递质、抗体。
1
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(3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应
速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性，但是酶促反应速率并不等于酶活性，如高温使过氧化氢
酶活性为零时(不起催化作用)，过氧化氢的分解速率并不为零。
2．ATP 的四个易错点
(1)ATP 的产生场所
①绿色植物叶肉细胞中产生ATP 的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。
②动物及其他真核生物产生ATP 的场所为细胞质基质和线粒体。
③原核细胞产生ATP 的场所为细胞质基质和细胞膜。
(2)ATP≠能量
ATP 是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解
有机物，也能合成有机物(ATP)。
(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP 含量很少，只是转化非常迅速及时。
(4)不可认为ATP 分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP 与ADP 的相互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。
3．调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化
类型
蛋白质的磷酸化
蛋白质的去磷酸化
概念
在蛋白激酶催化下，将ATP 末端的磷酸基团转移
并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在
信号作用下结合GTP 的过程
在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白
质上的磷酸基团脱落的过程
图示
过程
意义
磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷
酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白
磷酸酶去磷酸化才可以激活
（建议用时：10 分钟）
创新情境 联系生活
1．（荧光素）ATP 荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量，该技术原理是：荧光素接受ATP 提供
2
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的能量后被激活，在荧光素酶的催化下，与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并发出荧光，检测荧光值
大小可反映微生物含量。下列说法正确的是（ ）
A．ATP 的元素组成和脂肪的相同
B．ATP 荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量
C．微生物代谢旺盛时，ATP 合成速率约等于ATP 水解速率
D．微生物的ATP 主要产生在线粒体中
2．（泛素-蛋白酶体系统）泛素（Ub）是广泛存在于真核细胞中的一类小分子蛋白质。研究发现，在真核
细胞中存在一种由Ub 介导的异常蛋白降解途径——泛素-蛋白酶体系统（UPS）。Ub 依次经E1、E2和E3转
交给异常蛋白，完成对异常蛋白的泛素化修饰，最终由蛋白酶体降解，过程如下图所示。下列说法错误的
是（ ）
A．真核细胞中蛋白质的水解可发生在UPS 和溶酶体中
B．由泛素化过程可推测Ub 中含有可被蛋白酶体识别的结构
C．蛋白质泛素化降解过程属于放能反应，而蛋白质的合成属于吸能反应
D．泛素化的过程相当于给相应物质打上“分子标签”，有助于对它们的分类和识别
3．（酶抑制剂）酶抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种类型，作用机理如甲图所示。叶酸是某
些细菌生长所必需的物质，由叶酸合成酶催化对氨基苯甲酸转化而来，磺胺类药物作为酶抑制剂可结合叶
酸合成酶，抑制叶酸的合成（乙图），起到杀菌的作用。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温抑制酶活性的机理相同
B．根据甲图可知，竞争性抑制剂与底物结构相似，竞争酶的活性位点
C．磺胺类药物最可能是叶酸合成酶的非竞争性抑制剂
D．促进细菌吸收对氨基苯甲酸，可增强磺胺类药物的杀菌作用
3
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4．（酶探究实验）普洱茶需经高温杀青后进行发酵，发酵时茶叶中的蛋白质被黑曲霉蛋白酶降解，形成
普洱茶独特的风味。为研究杀青温度和时长对黑曲霉蛋白酶的影响，在不同的温度条件下，分别对黑曲霉
蛋白酶处理10min、60min、90min 后，测定酶活力，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．处理温度于45
~70
℃
℃时，酶活力随处理时间的延长降低
B．该酶在70℃下处理10min 后，下调温度至60℃时酶活力增大
C．据图分析，适宜的杀青条件为时长10min、温度约60℃
D．40℃时不同时长的处理，酶活力变化不大，40℃为该酶最适储存温度
（建议用时：30 分钟）
一、单选题
1．（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
2．（2024·安徽·高考真题）在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共
同决定的某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是（ ）
4
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A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体
B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用
C．ATP 水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性
D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化
3．（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（ ）
肽链
纤维素类底物
褐藻酸类底物
W1
W2
S1
S2
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
4．（2024·宁夏四川·高考真题）ATP 可为代谢提供能量，也参与RNA 的合成，ATP 结构如图所示，图中～
表示高能磷酸键，下列叙述错误的是（ ）
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A．ATP 转化为ADP 可为离子的主动运输提供能量
B．用α 位
32P 标记的ATP 可以合成带有
32P 的RNA
C．β 和γ 位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β 和γ 位磷酸基团之间的高能磷酸键
5．（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H2O 补齐反应体系体积
D．⑤加入HCl 溶液是为了终止酶促反应
6．（2024·四川达州·一模）“诱导契合学说”认为：在与底物结合之前，酶的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完全互补的空间结构，继而完成酶促反应。为验证该学说，科研人
员利用枯草杆菌蛋白酶（S 酶）进行研究。S 酶可催化两种结构不同的底物CTH 和CU，且与两者结合的催
化中心位置相同。下列说法不正确的是（ ）
注：SCU为S 酶催化CU 反应后的构象，SCTH为S 酶催化CTH 反应后的构象。
A．S 酶催化CTH 或CU 后的构象不同，但S 酶仍具有专一性
B．实验②的反应简式可表示为SCU+CTH→SCTH+反应产物
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C．实验④几乎没有反应，原因是SCTH不能为反应提供活化能
D．实验④的结果表明，SCTH构象的酶可能不能再被CU 诱导
7．（2024·全国·模拟预测）图1 表示酶量一定、条件适宜的情况下底物浓度对酶促反应速率的影响曲线，
其中“Vmax”表示该条件下最大反应速率，“Km”表示在该条件下达到1/2 Vmax时的底物浓度。图2 为酶的作
用机理及两种抑制剂影响酶活性的示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
A．底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率的原理不相同
B．Km的大小可体现酶与底物结合能力的强弱
C．若升高反应体系的温度，则图1 中的M 点将向左下方移动
D．在反应体系中分别加入适量上述两种抑制剂，Vmax都会下降
8．（2024·湖北·一模）在淀粉一琼脂块上分别用蘸有不同液体的棉签涂抹五个圆点：①无菌水，②新鲜唾
液，③与pH1.5 的盐酸混合的新鲜唾液，④煮沸的新鲜唾液，⑤3%的蔗糖酶溶液，然后将其放入37℃恒
温箱中保温，2h 后取出该淀粉一琼脂块，加入碘液（红棕色）处理1min，洗掉碘液后，观察圆点的颜色
变化。下列叙述错误的是（ ）
A．圆点①和②颜色不同，说明唾液中淀粉酶具有高效性
B．圆点②和④颜色不同，说明酶在高温下容易失去活性
C．圆点②和⑤颜色不同，说明酶具有专一性
D．圆点③和④颜色都为蓝色，但引起酶失活的原因不相同
9．（2024·山东青岛·模拟预测）淀粉酶有多种类型，α-淀粉酶是一种内切酶，可使淀粉内部随机水解，β-
淀粉酶是一种外切酶，可使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。对这两种淀粉酶进行的相关实验结果
如图1 和图2 所示。下列说法正确的是（ ）
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A．淀粉经α-淀粉酶和β-淀粉酶分别水解后的产物都能被人体直接吸收
B．
、淀粉与淀粉酶共存时，更有利于较长时间维持β-淀粉酶的热稳定性
C．β-淀粉酶在50℃条件下处理1 小时后，用双缩脲试剂检测不能呈现紫色
D．β-淀粉酶的最适pH 值低于α-淀粉酶，在人胃内β-淀粉酶的活性高于α-淀粉酶
10．（2025·河北邯郸·模拟预测）啤酒生产时，麦芽中多酚氧化酶PPO 的作用会降低啤酒质量，因此，制
备麦芽的过程中需降低其活性。如下图为不同pH 和温度对PPO 活性影响的曲线。下列叙述正确的是（
）
A．本实验的自变量是pH，温度是无关变量
B．相同pH 条件下时，随着温度升高，酶促反应产物越多
C．把制备麦芽的反应条件控制在温度80℃、pH8.4 是制备啤酒最佳条件
D．低温不能破坏PPO 的空间结构，高温能够破坏PPO 的空间结构
二、非选择题
11．（24-25 高三上·广东·阶段练习）研究人员对β-葡萄糖苷酶的催化活性进行研究，得到结果如图。回答
下列问题：
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(1)据图分析，该实验的自变量是 。随着反应时间的延长，反应60min 和120min 对应的酶活性最高
时的温度为 。该实验结果说明该酶的最适温度并非固定值，而是 。产生这种现象的原因是温
度在影响分子热运动和 两个层面综合影响酶的催化活性。
(2)为了验证上述变量之间的关系，研究人员对常温储存的β-葡萄糖苷酶的活性进行了如下表中的3 组实验，
完成下列表格。
实验材
料
实验组：常温储存的β-葡萄糖苷酶；阳性对照组： ；阴性对照
组
实验条
件
置于 ℃水浴以确保酶促反应高效进行
结果测
量
每分钟取适量溶液测定结果，连续测量至第15min
(3)加酶洗衣粉的最适温度为40℃～50℃，为提高加酶洗衣粉的冷水洗涤效率，请简要阐述改造酶制剂可行
的设计思路： 。
12．（2024·甘肃平凉·模拟预测）细胞代谢过程中会产生一些对细胞有害的代谢废物，如
。过氧化氢
酶（CAT）是一种广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，能将
分解为
和
。回答
下列问题：
(1)为验证酶的特性，某实验小组在30℃条件下进行了如表所示的实验。通过对比实验 ，可验证酶的
高效性；对比实验 ，可验证酶的专一性。
组别
加入物质
实验现象
实验1
2mLH2O2+2 滴FeCl3
放出少量气泡
实验2
2mLH2O2+2 滴新鲜肝脏研磨液
放出大量气泡
实验3
2mLH2O2+2 滴新鲜唾液
无气泡产生
(2)该实验小组将新鲜肝脏研磨液煮沸后冷却至30℃，然后将其与
混合，发现试管中无气泡产生，原
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因是 。
(3)调控CAT 的生物合成对机体具有十分重要的意义。该实验小组在黑曲霉发酵培养过程中分别加入不同的
金属离子（浓度均为：2g·mL-1）培养结束后检测不同金属离子对菌体干重和CAT 活力的影响，部分实验结
果如图所示。
①该实验的自变量是 。
②据图分析，各金属离子中对黑曲霉生长的抑制作用最明显的是 。若要促进黑曲霉生长，减少生长
过程中的代谢废物，最好选择金属离子 。
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