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第2讲　生命活动需要酶和能源物质
必修1 分子与细胞
第三单元　细胞代谢
一、酶的作用和本质
1．科学家对酶本质的探索历程
时间或科学家　　　　　主要观点或成就
①巴斯德　　 a．引起发酵的是酵母菌所含的酶
②毕希纳 b．证明脲酶是蛋白质
③萨姆纳 c．发现少数RNA也具有生物催化功能
④1936年 d．证实酒精发酵是由酵母菌引起的
⑤20世纪80年代 e．酶是蛋白质的观念被确立
提示：①—d　②—a　③—b　④—e　⑤—c
2．酶的本质和作用
化学本质 绝大多数是______ 少数是_____
合成原料 ______ __________
合成场所 ______ 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 ________ 蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
催化作用
3．酶作用机理
(1)活化能：在一定温度下，分子从____转变为容易发生化学反应的____态所需要的能量。
(2)作用机理：____________________。
基态
过渡
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。
①无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是_______。
②ca段与ba段的含义分别是______________ ______________________________________。
③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____移动。
②、①
无催化剂的条件
下，反应所需要的活化能、酶降低的活化能
向上
二、酶的特性
1．在____的条件下，酶有很高的________，能使生物体内的化学反应快速进行，即酶的催化作用具有______。
2．一种酶只能催化____或____生化反应，这是酶催化作用的______。
3．酶的催化作用通常是在____、____下进行的。酶是由______产生的，一般在细胞_______均具有催化活性。
适宜
催化效率
高效性
一种
一类
专一性
常温
常压
活细胞
内、外
4．酶活性
(1)含义：指酶催化生化反应的能力。
(2)衡量指标：酶催化生化反应的速率。
(3)影响因素：
①反应体系中的______和________等。
②多种环境因素如____、____等。
酶浓度
底物浓度
温度
pH
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．已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？(必修1　P78“正文信息”)
提示：不能，因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶的活性大大降低甚至失活。
2．利用脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境又使其得到合理利用，这是利用了酶的哪一特性？(必修1　P75“跨学科视角”)
提示：专一性。
3．溶菌酶能够溶解细菌的________________，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。(必修1　P78“放眼社会”)
提示：细胞壁
1．ATP酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧，并催化ATP的形成。右图表示ATP酶复合体的结构和主要功能，ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有的功能是________________。
提示：运输、催化
2．研究发现，溶酶体内pH为5.0左右，含有多种酸性水解酶，这些酶合成的场所为________________，若这些水解酶少量进入细胞质基质不会引起细胞损伤，其原因是___________________________
________________________________________________________。
提示：核糖体　细胞质基质与溶酶体内的pH不同，导致酶活性降低或失活
3．右图中，接近0 ℃时，A点却不与横轴相交的原因是_____________________________________ _________________________________________。
提示：低温条件下酶的活性很低，但没有变性失活(低温没有改变酶的空间结构，只是酶活性降低)
1．酶高效性的曲线分析
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2．酶专一性的曲线分析
(1)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对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．影响酶活性因素的相关曲线分析
甲　　　　　　　　　乙
(1)甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析
甲(在酶量一定的情况下)　乙(在底物足量的情况下)
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，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。
丙
(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。
1．哺乳动物成熟的红细胞和其他体细胞在结构和功能上有明显不同。
(1)该细胞不能产生酶，原因是什么？
(2)该细胞是否含有酶？请说出判断依据。
提示：(1)该细胞没有细胞核和核糖体等细胞器。
(2)含有。哺乳动物成熟红细胞可以进行细胞代谢，细胞中的生化反应需要酶的催化。
2．有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要原因是有机溶剂与重金属离子和蛋白质类酶上的某些化学基团结合使酶的活性完全丧失。当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施就是立刻给病人喝大量牛奶或豆浆。原因是____________________________ __________________________________________________________。
提示：牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机溶剂结合从而降低有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，从而保护了这些酶的活性
考向1考查酶的本质、作用和特性
1．(2022·江苏连云港模拟预测)关于酶下列说法正确的是(　　)
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能
C．胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质是由于酶的专一性
D．细胞内的酶与ATP都为多聚体，且成分中均有单糖
3
4
5
6
1
2
B　[淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖，遇碘液不呈蓝色，蔗糖遇碘液不呈蓝色，结果一样，所以不能检测蔗糖是否分解，A错误；酶是生物催化剂，与无机催化剂的原理是一样的，都是通过降低化学反应的活化能来提高反应速率，B正确；正常情况下，胃液中的胃蛋白酶不能消化胃本身，是因为胃黏膜表面有一层黏膜，其上还有黏液—碳酸氢盐屏障，起到保护作用，而不是由于酶的专一性，C错误；细胞内的酶大多数是蛋白质，少数是RNA，故酶为多聚体，而ATP是由腺苷和磷酸组成的，不是多聚体，D错误。故选B。]
3
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1
2
2．(多选)(2022·江苏南通高三专题练习)细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
3
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5
6
1
2
A．产物B浓度高低变化对酶1活性的调节属于负反馈调节
B．产物B与酶1变构位点的结合是可逆的
C．增加底物的浓度，可解除产物B对酶1活性的影响
D．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性
3
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5
6
1
2
CD　[产物B浓度低时，酶1有活性，将两种底物合成产物A；产物A和另外一种物质在酶2的作用下合成产物B；当产物B浓度过高时，与酶1的变构位点结合，使得酶1失去活性。从而不能生成产物A，进而不能形成产物B，这样使得产物B的含量维持在稳定的水平，这属于一种负反馈调节，A正确。产物B浓度高时，酶1无活性，而当产物B浓度低时，酶1有活性，说明产物B与变构位点的结合是可逆的，B正确。增加底物的浓度，在一定程度上可以增加产物B的量，进而抑制酶1的活性，C错误。酶1只催化两种底物合成产物A的反应，具有专一性，D错误。故选CD。]
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1
2
考向2考查酶作用和特性的坐标曲线分析
3．(2022·江苏南通模拟预测)杂色云芝菌(一种真菌)盛产漆酶(能分解纤维素等)。科研人员将杂色云芝菌的菌丝接种到液体培养基中，适宜条件下培养不同的时间，提取酶并研究pH对酶活性的影响，结果如图。 相关叙述错误的是(　　)
A．漆酶在活细胞中产生，在细胞外发挥作用
B．杂色云芝菌合成的漆酶需要经高尔基体才能转运到细胞外
C．不同培养时间提取的漆酶最适pH都为3左右
D．不同培养时间提取的漆酶空间结构可能不同
3
4
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1
2
C　[酶是由活细胞产生的，因此漆酶在活细胞中产生，由题可知，漆酶能分解纤维素，因此漆酶在细胞外发挥作用，A正确；因为漆酶在胞外发挥作用，即漆酶属于分泌蛋白，因此杂色云芝菌合成的漆酶需要经高尔基体才能转运到细胞外，B正确；根据此图无法确定不同培养时间提取的漆酶的最适pH，C错误；由图可知，在同一pH下，不同培养时间提取的漆酶的酶活性不同，故推测不同培养时间提取的漆酶空间结构可能不同，D正确。故选C。]
3
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1
2
4．(多选)(2022·湖南永州第一中学高三开学考试)已知酶的竞争性抑制剂可以和底物竞争与酶结合的位点，非竞争性抑制剂可以改变酶的空间结构。图乙中的曲线a为无抑制剂时的反应速率。下列叙述错误的是(　　)
3
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1
2
甲　　　　　　　　乙
A．图甲中，影响曲线2和曲线3的因素分别是pH和温度
B．图甲曲线1中，B点时增加底物浓度不会对反应速率产生影响
C．图甲曲线1中，在A点之前加入酶的竞争性抑制剂，会使曲线1变为图乙中的曲线b
D．可以利用图甲曲线2中的C点和曲线3中的F点对应的条件，对酶进行保存
3
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1
2
AD　[高温、过酸、过碱都会使酶因空间结构发生改变而永久失活，低温不会导致酶失活，据此可推知：在图甲中，影响曲线2的因素是温度，影响曲线3的因素是pH，A错误。图甲的曲线1可以表示底物浓度对酶促反应的影响，在B点时限制反应速率的因素是酶的浓度等，所以在B点时增加底物浓度不会对反应速率产生影响，B正确。依题意可知，非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性；竞争性抑制剂可以和底物竞争与酶结合的位点，从而降低酶对底物的催化效应，因此图乙中的曲线
3
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1
2
b表示竞争性抑制剂存在时的作用效果，曲线c表示非竞争性抑制剂对反应速率影响的作用效果。图甲的曲线1中，在A点之前限制反应速率的因素是底物浓度，加入酶的竞争性抑制剂后，会导致与酶分子结合的底物分子的数量减少，酶促反应速率下降，会使曲线1变为图乙中的曲线b，C正确。图甲曲线2中的C点对应的是低温条件，曲线3中的F点对应的pH呈现强酸性、I点对应的pH为最适pH，酶应在最适pH、低温条件下保存，D错误。故选AD。]
3
4
5
6
1
2
“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。
考向3考查酶作用和特性的实验设计和分析
5．米胚芽是天然的脂肪酶抑制剂原料，从中提取的脂肪酶抑制剂可作为一种良好的减肥药物。 为探讨该脂肪酶抑制剂的抑制机理，研究者进行了实验探究：将底物乳液、抑制剂和胰脂肪酶按 3 种顺序加入，反应相同时间后测定和计算对酶促反应的抑制率，结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
顺序1：底物乳液与胰脂肪酶反应
10 min后，加入抑制剂；
顺序2：抑制剂与胰脂肪酶混合预热
10 min后，加入底物乳液进行反应。
A．上述反应应该在温度为 37 ℃、pH 为 7.6 左右的条件下进行
B．顺序3应该是底物乳液与抑制剂混合预热10 min后，加入胰脂肪酶进行反应
C．该脂肪酶抑制剂主要通过与酶结合，阻碍底物-酶的结合达到抑制作用
D．该脂肪酶抑制剂通过抑制脂肪酶发挥作用阻止脂肪的消化，起到减肥作用
3
4
5
6
1
2
C　[本实验的目的是探讨该脂肪酶抑制剂的抑制机理，实验的自变量是抑制剂使用顺序的不同，因变量是抑制率的变化，而温度和pH均为无关变量，实验过程中要求无关变量相同且适宜，因此，该实验需要在 37 ℃、PH 为 7.6 左右的条件下进行，A正确；结合分析可知，该实验的自变量是抑制剂、底物和酶的顺序变化，因此，顺序3应该是底物乳液与抑制剂混合预热10 min后，加入胰脂肪酶进行反应，B正确；根据实验结果可知，顺序3的抑制率最高，这说明该脂肪酶抑制剂主要通过与底物乳液结合，进而阻碍底物-酶的结合来达到抑制作用的，C错误；该脂肪酶抑制剂通过抑制脂肪酶与底物的结合，进而发挥阻止脂肪消化的作用，减少了脂肪分解产物的吸收，因而可起到减肥作用，D正确。故选C。]
3
4
5
6
1
2
6．(2022·江苏扬州中学高三开学考试)植物体中的氧气除了来自光合作用以外，还可以来自H2O2的分解，过氧化氢酶能分解H2O2并产生氧气，氧气能氧化焦性没食子酸呈橙红色，过氧化氢酶在高于60 ℃环境中失活。为探究马铃薯块茎中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表，实验中对无关变量进行了有效控制。下列相关叙述错误的是(　　)
3
4
5
6
1
2
管号 2%H2O2/mL 1%焦性没食子酸/mL 缓冲液/mL 过氧化氢酶溶液/mL 马铃薯块茎提取液/mL 煮沸冷却后马铃薯块茎提取液/mL
1 2 2 2 － － －
2 2 2 － 2 － －
3 2 2 － － 2 －
4 2 2 － － － 2
A．1号管为对照组，其余三个试管是实验组
B．实验中需要控制的无关变量与H2O2的自然分解有关
C．若3号管显橙红色，需对照才能推测马铃薯块茎中存在过氧化物酶
D．无论马铃薯块茎中是否存在过氧化物酶，4号管都不显橙红色
3
4
5
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1
2
A　[由题干信息可知，该实验的自变量为马铃薯块茎提取液，故加入正常马铃薯块茎提取液的3号管为实验组，其他组都为对照组，A错误；该实验的自变量为马铃薯块茎提取液，实验中需要控制的无关变量与H2O2的自然分解有关，B正确；实验设置必须遵循对照原则，3号管与1号管、2号管对照，2号管、3号管显橙红色，1号管不变色，证明马铃薯提取液中存在过氧化物酶，C正确；4号管中加入的是煮沸冷却后马铃薯块茎提取液，即使里面有过氧化氢酶也在煮沸时失活了，因此无论马铃薯块茎中是否存在过氧化物酶，4号管都不显橙红色，D正确。故选A。]
3
4
5
6
1
2
1．实验原理
(1)酶活性：酶对化学反应的________。
(2)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________，滴加碘液，根据____________及__________来判断酶的活性。
催化效率
淀粉水解
是否出现蓝色
蓝色的深浅
(3)探究pH对酶活性的影响
①反应原理：__________________________(反应式)。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响____________，记录滤纸片从进入各烧杯液面到浮出液面这一过程所用的时间(t)，再转化为1/t作为酶促反应速率。
2H2O2 2H2O＋O2
氧气的生成量
2．实验流程与结论
(1)探究温度对酶活性的影响
实验操作 试管编号 变量分析
1 2 3 加入α -淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 无关变量
控制温度 60 ℃水浴 沸水浴 冰水浴 自变量
加入淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 无关变量
一段时间后 混合 混合 混合 无关变量
滴加____ 1滴 1滴 1滴 实验现象 ______ ____ ____ 因变量
实验结论 _________都影响酶的活性 碘液
不变蓝
变蓝
变蓝
高温、低温
(2)探究pH对酶活性的影响
实验 烧杯1 烧杯2 烧杯3 烧杯4
附有过氧化氢酶的滤纸片 一片 一片 一片 一片
烧杯中过氧化氢酶溶液的pH 5 7 9 11
计量滤纸片从各烧杯液面到再浮出液面的时间(t)
1/t转化
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．(2022·江苏响水中学高三开学考试)欲“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”，某同学设计了多组如图甲、乙的装置并进行了实验。下列相关分析错误的是(　　)
甲　　　　　　　　　　乙
A．不同组别甲装置内的缓冲液pH不同，且与过氧化氢溶液混匀后再转动玻璃瓶
B．不同组别乙装置水槽中的清水水温应均相同且适宜，否则会造成实验结果不准确
C．乙装置量筒内出现的气泡是氧气，气泡的产生速率可反映该实验因变量的变化情况
D．各组实验持续反应一段时间后，每组乙装置量筒内收集到的气体体积一定各不相同
D　[本实验的目的是探究pH对过氧化氢酶活性的影响，缓冲液要设置为不同pH，与过氧化氢溶液混匀后再转动玻璃瓶，使酶和底物混合，A正确；乙装置水槽清水的水温应设置相同且适宜，以避免温度对实验结果造成影响，B正确；过氧化氢分解产生氧气，故量筒内收集到的气泡是氧气，气泡的产生速率反映了过氧化氢的分解速率，可反映该实验因变量的变化情况，C正确；酶在两种不同pH的缓冲溶液中的活性可能相同，每组实验经足够时间反应后，有些乙装置中量筒内收集的气体体积可能相同，另外若各组的过氧化氢都彻底分解，则乙装置中量筒内收集到的气体体积应相同，D错误。故选D。]
2．(2022·江苏响水中学高三开学考试)某研究小组利用α-淀粉酶与淀粉溶液探究温度对酶活性的影响时，使用二硝基水杨酸法检测还原糖含量，各组实验结果如下表所示。下列相关叙述正确的是(　　)
组别 1 2 3 4 5 6
温度( ℃) 0 22 35 45 65 85
OD540 nm 0.170 0.849 1.122 1.271 1.383 0.450
注：OD540 nm值代表在波长540 nm的光下测量该酶促反应生成的有色物质的吸光度值。在一定范围内，吸光度值与还原糖的量成正比关系。
A．实验组1和6的OD540 nm值较低，原因是酶的空间结构发生改变
B．检测溶液的OD540 nm值时，实验组的数据需要与空白对照组比较
C．根据表中数据分析，α-淀粉酶的最适温度在35～65 ℃之间
D．为保证淀粉和淀粉酶的充分反应，需在反应液中添加ATP
B　[实验组1的OD540 nm值较低，原因是低温抑制酶的活性，实验组6的OD540 nm值较低，原因是酶的空间结构发生改变，A错误；该实验探究温度对酶活性的影响，根据对照原则，检测溶液的OD540 nm值时，实验组的数据需要与空白对照组比较，B正确；酶在最适温度时活性最高，低于或高于最适温度其活性都降低，由温度影响酶的活性曲线可知，α-淀粉酶的最适温度在45～85 ℃之间，C错误；淀粉酶水解淀粉不需要消耗能量，不需要在反应液中添加ATP，D错误。故选B。]
3．(多选)(2022·江苏盐城三模)某课外兴趣小组用图示实验装置验证酶的高效性。下列有关叙述正确的是(　　)
A．两个装置中的过氧化氢溶液要等量且不宜过多
B．需同时挤捏两支滴管的胶头，让肝脏液和FeCl3溶液同时注入试管中
C．肝脏液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以提高该反应的活化能
D．左边移液管内红色液体上升的速度比右边慢，最终液面比右边低
AB　[过氧化氢的量属于无关变量，无关变量要保持相同且适宜，故两个装置中的过氧化氢要等量且不宜过多，A正确；需同时挤捏两支滴管的胶头，让肝脏液和 FeCl3同时注入试管中的过氧化氢溶液中，保证催化剂同时起作用，B正确；新鲜肝脏中的过氧化氢酶、FeCl3都可以降低该化学反应的活化能，C错误；由于过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3，所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快，由于过氧化氢的量相等，产生的氧气一样多，最终两侧移液管中的液面等高，D错误。故选AB。]
一、ATP的分子结构及特点
1．中文全称
__________。
腺苷三磷酸
2．组成
1分子[b]____
1分子[c]______
3分子[a]____
核糖
腺嘌呤
磷酸
3．结构简式
__________。
4．符号含义
A—P～P～P
A：腺嘌呤核苷
____
______
核糖
腺嘌呤
T：__
P：________
～：______
三
磷酸基团
磷酐键
二、ATP与ADP的相互转化
细胞质基质、线粒体、
叶绿体
光能
化学能
三、ATP是驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币
1．ATP是细胞内绝大多数生命活动能够________的能源物质，可以直接为生物体的大多数________提供能量。在生物体的能量代谢中，能量的____、____、____、____都和ATP密切相关。
2．细胞内许多储能物质氧化分解__________，虽然不能______ __________，但可以用于______________的反应并储存在____中，再通过_______________的反应满足生物体生命活动对__________。
直接利用
需能反应
利用
转化
储存
释放
释放的能量
直接用
于生命活动
ADP转化为ATP
ATP
ATP转化为ADP
能量的需求
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是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少。 ( )
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．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ( )
×
√
×
√
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．写出下图中的“A”的含义：(必修1　P79“图3-1-6”)
①________________；②________________；③________________；④________________。
提示：腺苷　腺嘌呤　腺嘌呤脱氧核苷酸　腺嘌呤核糖核苷酸
2．ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？为什么？(必修1　P80“图3-1-7”)
提示：不是可逆反应，因为从物质方面看是可逆的，从酶、进行的场所、能量来源等方面看是不可逆的。
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“货币”，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．ATP产生量与O2供给量的关系分析
1．科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：___________________________________________ ________________________________________________________。
提示：GTP含有两个磷酐键，远离鸟苷的那个磷酐键容易水解断裂，释放能量
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。
实验步骤：①将____________________________________________ __________________________________________________________
配制成悬浊液；②取两支试管并编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；③向甲试管中加入两滴___________________，向乙试管中加入两滴__________________，在黑暗环境中观察两试管。
实验结果：________________________________________________ _________________________________________________________。
提示：①萤火虫尾部研磨粉用生理盐水　③ATP溶液　葡萄糖溶液　观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光
考向1ATP的结构特点及ATP与ADP的转化
1．(2022·江苏苏州一模)NTP家族由ATP(三磷酸腺苷)、GTP(三磷酸鸟苷)、三磷酸尿苷(UTP)和CTP(三磷酸胞苷)构成。它们的结构只是碱基不同，均为高能磷酸化合物。下列叙述错误的是(　　)
A．许多吸能反应与ATP的水解反应相联系
B．GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C．UTP可为细胞中某些生命活动提供能量
D．CTP中的胞苷(C)由胞嘧啶和脱氧核糖构成
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D　[ATP能为生命活动直接提供能量，因此ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系，A正确；GTP彻底水解可得到磷酸、核糖、鸟嘌呤，共有三种小分子物质，B正确；UTP也含有磷酐键，断裂后可为细胞中某些生命活动提供能量，C正确；CTP中的胞苷(C)由胞嘧啶和核糖构成，D错误。故选D。]
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2．荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化下，荧光素与氧发生化学反应发出荧光。利用上述原理，ATP荧光检测仪可通过测定荧光的强度来估测样品中细菌的含量。下列说法错误的是(　　)
A．ATP水解为荧光素提供能量时，其中远离腺苷的磷酐键断裂
B．荧光检测仪中含有细菌裂解剂，能释放细菌细胞的ATP
C．荧光素氧化发出荧光的过程涉及化学能到光能的能量转换
D．一般情况下，样品中细菌越多，测得的发光值越小
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D　[ATP水解时，远离腺苷的磷酐键比较容易断裂，释放能量，为荧光素提供能量，A正确；正常情况下ATP存在于细胞中，不能为荧光素提供能量，因此荧光检测仪中应含有细菌裂解剂，裂解细菌然后释放细菌细胞的ATP，B正确；荧光素氧化发出荧光的过程涉及ATP水解，ATP中活跃的化学能转换为光能，C正确；生物活细胞中ATP的含量是相对稳定的，荧光的强度反映出细菌的数量，样品中细菌越多，测得的发光值越大，D错误。故选D。]
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考向2考查细胞内ATP的利用
3．(2022·江苏阜宁中学高三阶段练习)ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如下图所示)。下列叙述错误的是(　　)
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A．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP
B．ATP推动蛋白质做功的过程，存在放能反应与吸能反应过程
C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能
D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少
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A　[ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，失去的能量并不能用于再生成ATP，失去的能量主要用于恢复蛋白质形状，A错误；ATP推动细胞做功过程中，ATP的水解是放能反应，蛋白质磷酸化过程是吸能反应，因此该过程存在吸能反应和放能反应，B正确；ATP水解过程中，ATP末端磷酸基团很容易离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能，C正确；主动运输过程中，ATP可将载体蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，这是吸能反应，然后做功，失去能量，载体蛋白恢复原状，这是放能反应，因此主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少，D正确。故选A。]
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4．(多选)(2022·江苏新海高级中学高三阶段练习)睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷合成及转运示意图，ATP运到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞质膜上的A1受体结合，可促进K＋通道开放，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。图2为测定基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化的一种腺苷传感器。下列相关叙述错误的是(　　)
图1
图2
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A．利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂可改善失眠症患者睡眠
B．由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过简单扩散的方式转运至胞外
C．由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度
D．ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去2个磷酸产生腺苷
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BD　[通过图1可知，利用AK活性抑制剂可抑制腺苷转化为AMP，有利于睡眠；同时由题干信息可知，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠，故使用A2激动剂也可改善失眠症患者睡眠，A正确。由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外，B错误。由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度，C正确。ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷，D错误。故选BD。]
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1．核心概念
(1)酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应。
(2)活化能：在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量称为活化能。
(3)酶活性：指酶催化生化反应的能力。
2．结论语句
(1)酶是生物催化剂，其催化作用的实质是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
(3)酶的特性是高效性、专一性和容易受外界环境的影响。
(4)过酸、过碱或温度过高，都会使酶因空间结构破坏而失活。在一定的低温下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。
(5)ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”表示磷酐键。
(6)细胞内ATP和ADP的相互转化，一方面为细胞提供所需的ATP，另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。

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