高考生物二轮复习核心考点冲刺专题03《代谢中的ATP和酶》（含详解）

专题三：代谢中的ATP和酶之核心考点

[重温考纲]　1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。

核心考点1　能量代谢中的ATP

一、要点整合

1．理清ATP结构的组成与特点

(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团。

(2)ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键容易水解与合成。

2．理解ATP与ADP的转化

(1)ATP的产生途径

①光合作用：发生在叶绿体的类囊体的薄膜上的光反应。

光合色素吸收的光能＋ADP＋PiATP

②细胞呼吸：发生在细胞质基质和线粒体中。

细胞呼吸释放的化学能＋ADP＋PiATP

(2)ATP的消耗途径

ATPADP＋Pi＋能量

ATP水解释放的能量用于细胞中的各种耗能反应，如主动运输、物质合成、肌肉收缩等。

(3)ATP与ADP的相互转化。

提醒　(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。其供应依赖于ATP与ADP间快速转化。

(3)ATP合成时可产生水，ATP水解时需耗水。

(4)除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等化能合成作用的细菌可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放能量来合成ATP。

3．ATP与DNA、RNA的联系

ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图所示：

二、考向设计

设计1　围绕ATP的结构与功能考查理解能力

1．(2014·大纲，2)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)

A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用

B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP

C．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质中都能形成ATP

D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于细胞呼吸

【答案】B

2．(清远华侨中学一模)关于ATP的叙述错误的是(　　)

A．ATP的水解需要酶参与

B．酶的合成需要消耗ATP

C．酶促反应都要消耗ATP

D．核糖可作为合成ATP和RNA的原料

【答案】C

设计2　围绕ATP结构与功能考查获取信息的能力

3．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是(　　)

A．正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗

B．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自细胞呼吸

C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样

D．蚜虫ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定

【答案】A

【解析】由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自于类胡萝卜素吸收的光能；蚜虫做同一强度的运动消耗ATP的量是一样的；ATP与ADP的相互转化处于动态平衡中。

4．(全国Ⅰ，29节选)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－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：

(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。

【答案】(1)γ　(2)α

【解析】(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在dATP的α位上。

核心考点2　酶在代谢中的作用

一、要点整合

1．理清酶的作用机理、特性及影响因素的3类曲线

(1)酶的作用原理

①由图可知，酶的作用原理是降低化学反应的活化能。

②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。

(2)酶的特性的曲线

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较表明：酶具有高效性。

②图2中两曲线比较表明：酶具有专一性。

(3)各因素对酶促反应速率的影响曲线

①分析图3和图4：温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。

②分析图5：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素可能是酶浓度。

提醒　(1)反应速率≠化学平衡

酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。

(2)酶促反应速率≠酶活性

温度和pH是通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。

2．走出有关酶的6个误区

(1)误认为“酶的本质是蛋白质”，实际上绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，进而引申为合成的原料是氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所是核糖体或细胞核。

(2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”，实际上，凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶。

(3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能”，实际上酶是生物催化剂，只起催化作用。

(4)误认为“酶只在细胞内起催化作用”，实际上酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。

(5)误认为“低温引起酶变性失活”，实际上低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，且低温处理后再回到最适温度条件下，仍具有高效催化性。

(6)误认为“过氧化氢酶和加热促使过氧化氢分解的机理相同”，实际上过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃态。

二、考向设计

设计1　围绕酶在代谢中的作用考查理解能力

1．(全国Ⅱ，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)

A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶

B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性

C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法

D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃

【答案】C

2．下列关于酶的说法中，正确的是(　　)

A．酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体

B．pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性

C．在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著

D．所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中

【答案】D

【解析】酶大多数是蛋白质，需要在核糖体中合成，少部分酶的本质是RNA，在细胞核中合成，A错误；温度较低时一般会降低酶的活性，但是不会使酶失去活性，而有些酶在pH较低时，活性反而较高，B错误；酶能够降低化学反应的活化能，但是酶的催化作用的发挥需要适宜的条件，所以并不是所有条件下，酶的催化效率都比无机催化剂的高，C错误；所有活细胞都要进行细胞呼吸，所以都有与细胞呼吸有关的酶，其中与无氧呼吸有关的酶分布于细胞质基质中，在原核细胞中有关的酶也都分布于细胞质基质中，D正确。

设计2　围绕酶的功能考查获取信息的能力

3．酶在酶促反应中能催化特定的底物反应，与酶的活性中心有关。酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生。下列与图示反应类型相符的生理过程是(　　)

A．核糖体上多肽链的合成

B．肌细胞中糖原的合成

C．线粒体内[H]的还原

D．肝细胞内过氧化氢的分解

【答案】D

4．把混有反应物的液体，加到捣碎的土豆汁液中(酶液)，在37 ℃下观察到某些反应现象。在这种情况下，学生甲设计的对照实验是用蒸馏水代替反应物，加入酶液中，也可以观察到该反应现象；学生乙设计的对照实验是用蒸馏水代替酶液，加入反应物中，则观察不到该反应现象。下面是对此问题的解释，其中可能性最大的是(　　)

A．由于该酶液中混有与反应物相同的物质

B．由于该酶液中混有催化同一反应的多种酶

C．酶由于被蒸馏水溶解，因而能进行反应

D．酶催化的反应即使完全没有反应物，也可缓慢进行

【答案】A

【解析】甲用蒸馏水代替反应物，加入酶液也可观察到该反应现象，可以说明该酶液中混有与

反应物相同的物质；乙的实验说明，蒸馏水不能起催化作用，故选A。