第五章 细胞的能量供应与利用（一）
第一节 降低化学反应活化能的酶
考点 1:酶的作用和本质
1. 细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着 ，统称为细胞代谢，包括 代谢和
代谢。
2.酶在细胞代谢中的作用
（1）作用： 。
（2）作用机理： 。
（3）意义：正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
【探究实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解
1 2 3 4 3 4
实验讨论：
①1.2 号管现象与 1 号管不同，说明了什么？
【答案】 ；
②2.3 号和 4 号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？
【答案】 ；
③3 号试管 Fe3+数比 4 号试管 H2O2 酶高 25 万倍，但 4 号反应速率更快,这说明什么？
【答案】 。
④2 号、 3 号、 4 号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？
【答案】 。
实验结论：
（1）水浴加热、 FeCl3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
（2）与无机催化剂 FeCl3 相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。
（3）过氧化氢酶在细胞外（或体外）也能发挥作用。
3.酶的作用机理
（1）在常态下，几乎所有 H2O2 分子都不易分解，为什么加热后， 一小部分则可以分解。
【答案】 。
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
（2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
【答案】
（3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
【答案】
（4）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？
【答案】细胞的正常代谢需要在 条件下快速进行化学反应，而酶满足以上要求。
4.分析酶的作用机理曲线
①表示无酶催化时反应进行所需要的活 化能是 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活 化能是 段。 ③表示酶降低的活化能是 段。
5. 酶的本质
（1）本质：绝大多数是 ，少数是 。
（2）合成原料： 、 。
（3）合成场所： 等。
（4）来源：大多数活细胞。
（5）功能：具有 作用。
(
酶活性
)【注意】反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。
【拓展】鉴定酶本质的实验原理和方法
例题：某科研小组经研究得知 X 酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须 保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究 X 酶的化学本质究竟
是蛋白质还是 RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印
证的甲、乙两个组)。
A.酶解法
B.试剂检测法
(
甲酶
乙酶
)
时间
用蛋白酶处理甲酶和乙酶
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是 RNA。因此可利用双缩
脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应， RNA 与吡罗红染液作用显红色的原理。
考点 2:酶的特性
1. 酶具有
（1）含义：与无机催化剂相比，酶的催化效率是无机催化剂的 107～103 倍。
（2）图解：
（3）分析：
①酶比无机催化剂的催化效率更 ；
②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变 。
③酶不能改变最终 。
2. 酶具有专一性
（1）含义：每一种酶只能催化 化学反应。
（2）图解：
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。
而加入酶 A 的反应速率明显较快，说明酶 A 可催化该反应，即酶具有 。
（3）图解酶的专一性
如图表示酶促反应的过程, 图中 A 表示酶,B 表示被催化的 ,C、D 表示 ,
酶在反应前后的性质和数量均不发生变化。
3.酶的作用条件较温和
（1）含义：酶所催化的化学反应一般是在比较 条件下进行的。
（2）图解：
①在 条件下，酶的活性最高，温度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都会 。
②过酸、过碱或温度过高，会使酶的 遭到破坏，使酶永久失活。
考点 3:影响酶促反应速率的因素
1.酶促反应速率:在酶的催化作用下化学反应进行的速率称为酶促反应速率,一般用单位时间
内底物的 或产物的 来表示。
2.酶活性:可用在一定条件下酶催化某一化学反应的速率表示。
3.影响酶促反应速率的因素可分为影响酶活性的因素和不影响酶活性的因素,前者通过影响
酶的 影响酶活性,包括 、 、抑制剂、激活剂、重金属等;后者包括
、 。
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
①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用 ,超过这一范围,酶的催化
作用逐渐 。
②过酸、过碱、高温会使酶的 遭到破坏而永久失活;低温只是会影响酶促反应速率,
但不会破坏酶的空间结构,在适宜升高温度的情况下,酶促反应速率会逐步提高。
③在 0 ℃左右时,酶促反应速率很低,但酶的空间结构稳定, 因此酶制剂适宜在 保存。
④从下图可以看出: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的影响
甲 乙
a. 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的增加而加快,但当底
物达到一定浓度后,受 的限制,酶促反应速率不再增加。
b. 乙图:在其他条件适宜、底物充足的情况下,酶促反应速率与 成正比。
第二节
考点 1:ATP 的分子结构与功能
1.组成元素： 。
细胞的能量“货币”ATP
2.名称： 。
3.化学组成： 。
4.结构简式： 。
ATP 中，A 代表 ，由 和 构成；T 代表三，P 代表磷酸基团；
一代表普通化学键，～代表一种 。
5.特点
（1）ATP 是一种高能磷酸化合物，含有 2 个“~”。
（2）由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得“ ～”不稳定，末端磷酸基团有 一种离开 ATP 而与其他分子结合的趋势， 也就是具有较高的转移势能。当 ATP 在酶的作用
下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
（6）功能： ATP 是驱动细胞生命活动的 。
【注意】生物体内的能源物质总结
(1)能源物质： 。
(2)主要能源物质： 。
(3)储能物质： 、 (植物细胞) 、 (动物细胞)。
(4)主要储能物质： 。
(5)直接能源物质： 。
(6)最终能量来源： 。
考点 2:ATP 与 ADP 可以相互转化
1. 转化原因
ATP 中远离腺苷的“～”既容易水解，也容易形成，伴随着“～”的水解实现 ATP 到 ADP
的转化，而“～”的形成与 ADP 到 ATP 的转化相伴随。
2. ATP 与 ADP 可以相互转化
(
P
) (
P
) (
P
) (
水解
) (
能量
) (
Pi
) (
P
) (
P
)
能量
Pi
(
合成
)
3. ATP 与 ADP 的相互转化分析
项目 ATP 的合成 ATP 的水解
反应式
能量来源
能量去路 形成特殊的化学键 用于各项生命活动
反应场所
联系 （1）ATP 在生物体内含量少， 但转化十分迅速，从而使细胞中的 ATP 和 ADP 总是处于一种动态平衡 （2）ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中所需的酶、能量 的来源和去路及反应场所不完全相同 （3）合成 ATP 的过程中有水生成，水解 ATP 的过程中有水消耗
4. 意义
（1）保证细胞内有一个相对稳定的能量供应库。
（2）ATP 在能源物质供能过程中处于核心地位， 绝大多数能源物质中的能量只有先转移到
ATP 中才能为生命活动供能。在生命活动中， ATP 中的能量可以转化为不同形式的能量。
（3）能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把 ATP 比喻
成细胞内流通的能量“货币”。
考点 3:ATP 的利用
1.ATP 的利用形式
ATP 中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动，这些能量主
要有以下 6 种形式。渗透能、 、电能、 、光能、 。
2.ATP 为主动运输供能
（1）参与 Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化 的酶。当膜内侧的与其相应位点
结合时，其酶活性就被激活了。
（2）在载体蛋白这种酶的作用下， ATP 分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合， 这
一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的 。
（3）载体蛋白磷酸化导致其 发生变化， 使 Ca2+ 的结合位点转向膜外侧， 将 Ca2+释
放到膜外。
考点 4:细胞中的吸能和放能反应
1 ．概念：吸能反应中产物分子中的势能比反应物分子中的势能高；放能反应中产物分子中
的势能比反应物分子中的势能低。
2 ．吸能、放能反应与 ATP 的关系
ATP 是吸能反应与放能反应之间的纽带，ATP 水解产生的能量用于吸能反应，ATP 合
成的能量来自细胞中的放能反应。
绿色植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用， 所有细胞中最重要的放能反应是细胞呼
吸。
3.如果一个反应发生时释放 ATP，则这个反应为放能反应；相反，则为吸能反应。
疑难 1：酶与无机催化剂的共同点
1 ．降低化学反应的活化能，使化学反应速率加快，但不改变生成物的量。
2 ．只改变化学反应速率，不为化学反应提供物质和能量，本身不被消耗，反应前后性质不
变。
3 ．缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应的方向和平衡点。
疑难 2:验证酶的作用及特性的实验设计与分析
实验目的 实验组 对照组 实验组衡量标准 自变量
验证酶具有催 化作用 底物+相应 酶液 底物+等量蒸馏水 等 底物是否被分解或 底物分解速率 酶溶液的有无
验证酶的专一 性 底物+相应 酶液 另一底物+等量同 种酶液 底物是否被分解 不同底物
底物+相应 酶液 相同底物+等量另 一种酶液 不同酶溶液
验证酶具有高 效性 底物+相应 酶液 底物+等量无机催 化剂 底物分解速率或产 物生成速率 无机催化剂和 酶溶液
【拓展】（1）探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在所需的温度下保温一段时
间，再进行混合。
（2）若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因 为斐林试剂需在水浴加热条件下才会与还原糖发生特定的颜色反应， 而该实验中需严格控制
温度。
（3）探究温度对酶活性的影响时，不适宜用 H2O2 为底物，因为高温条件下 H2O2 会分解。
疑难 3:影响酶活性的抑制剂和激活剂
1.抑制剂
(
底物
) (
酶
) (
抑制剂
)（1）竞争性抑制剂：抑制剂与底物竞争酶。
①第一类竞争性抑制剂：抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻
止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。
(
底物
)
(
抑制剂
)
酶
底物
抑制剂
酶
②第二类竞争性抑制剂：抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，从而使酶的活性中心结构 改变， 阻止了酶与底物结合。如果酶与活性中心结合， 使抑制剂结合部位的空间结构发生改
变，从而阻止抑制与酶结合。
(
底物
)
(
酶
)
（2）非竞争性抑制剂：抑制剂与底物不存在竞争关系。
如图， 抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合， 但是不会使酶活性中心的结构改变， 因 此， 不影响酶与底物的结合， 这样就形成了底物-酶-抑制剂的三元复合物， 但是底物不会被
酶催化为产物，从而达到抑制的作用。
抑制剂
(
底物
)
(
酶
)
底物
酶
×
疑难 4:辨析下列物质中 A 的含义
1.ATP 与核苷酸的关系
(
P
)组成 ATP 和核苷酸的元素是相同的，都是 C 、H 、O 、N 、P 。ATP 分子去掉 2 个磷酸
基团后剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），是 RNA 的基本组成单位之一。
2.不同物质结构中“A”的含义不同
（1）ATP 中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
（2）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。
（3）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。
（4）核苷酸中的 A 为腺嘌呤。
（5）联系：它们的共同点是都含有腺嘌呤。其中， AMP（腺苷一磷酸，又名腺嘌呤核糖核
苷酸）是 RNA 的基本组成单位之一。
疑难 5:ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质的实验验证(拓展)
1.实验证据
离体萤火虫发光器一段
时间内继续发出荧光
一段时间后
▼
荧光消失
加一定量ATP溶液
立即发出荧光
b
加等量葡萄糖溶液
一段时间后发出荧光
研磨液
b
2.应用： ATP 荧光检测仪
ATP 荧光检测仪基于萤火虫发光原理， 利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸
腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的 ATP，所以 ATP 含量可以清晰地表明样
品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
荧光素+O2+ATP→氧化荧光素(发出荧光)
荧光强度越强→ATP 含量越多→微生物数量越多
疑难 6:ATP 拓展
ATP 不是唯一的直接能源物质， 除 ATP 外， 还有 UTP、GTP 和 CTP。UTP 是由一个尿 嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP 是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接 而成的；CTP 是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸
基团后都是构成 RNA 的基本单位，它们的关系如下图所示：
这四种物质中，ATP 是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖 等营养物质时都会消耗 ATP ，ATP 是能量“货币” 。GTP 可用于合成蛋白质，CTP 可用于合 成脂质，UTP 可用于合成多糖。另外，ATP 中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为 dATP(
脱氧腺苷三磷酸)。
疑难 7:ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应
1.从反应条件上看，ATP 的水解属于水解反应，催化该反应的酶属于水解酶。而 ATP 的合 成是一种合成反应， 催化该反应的酶属于合成酶。由于酶具有专一性， 因此， 两者反应条件
有所不同。
2.从反应场所上看，ATP 合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而 ATP 水解的场所
较多。因此， ATP 的合成场所与水解场所不完全相同。
3.从能量来源上看， ATP 水解释放的能量来源于储存在特殊化学键中的化学能；而合成 ATP
的能量主要来源于化学能和光能，即两者的能量来源不同。
1. 酶
该考点基础层级训练内容为酶的作用、本质和作用机理,重难、综合层级多结合代谢知
识考查酶的特性、影响酶活性的因素及相关实验。
2. ATP
该考点基础层级训练内容为 ATP 的结构和功能、 ATP 与 ADP 的相互转化,重难、综合
层级多结合光合作用和呼吸作用来考查 ATP 的形成和利用。
【真题再现】
1 ．（2023·浙江 · 统考高考真题）某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下： 己糖激酶溶液置于 45℃水浴 12min，酶活性丧失 50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置
于 45℃水浴 12min，酶活性仅丧失 3%。该同学研究的因素是( )
A ．温度 B ．底物 C ．反应时间 D ．酶量
2 ．（2022 秋 ·福建泉州 · 高一福建省南安市侨光中学校联考阶段练习）头孢拉定是一种常见 的医用口服抗生素， 某人因长期服用头孢拉定， 医生在其肠道中发现某种大肠杆菌的数量显
著增加，下列分析正确的是( )
A ．该菌经化学成分分析，其含量最多的化合物是以碳链为骨架的生物大分子
B ．该菌含有的多种抗性基因都分布于细胞核中
C ．该菌中核糖体上合成的、能降解抗生素的酶活性比普通细菌中的强
D ．头孢拉定是一种蛋白质，强酸性环境会改变头孢拉定的空间结构，抑制其杀菌效果
3 ．（2023 春 · 北京大兴 · 高一统考期末）下列关于 ATP 的叙述，正确的是( )
A ．ATP 由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
B ．ADP 转化成 ATP 所需能量均来自光能
C ．酶催化的生化反应必须由 ATP 提供能量
D ．ATP 中的“A”与 DNA 中的碱基“A”含义不同
4 ．（2023 春 · 云南红河 · 高一校考开学考试） 如图所示为 ATP 的结构及 ATP 与 ADP 之间的
相互转化过程，下列说法正确的是( )
A ．图一中的 a 代表腺苷， A 代表的是腺嘌呤
B ．ATP 生成 ADP 时图一中的 c 键断裂释放的能量伴随着细胞内许多的吸能反应
C ．ATP 与 ADP 相互转化过程中物质和能量是可循环利用的
D ．酶 1 和酶 2 若为蛋白质，从功能上属于调节蛋白
5 ．（2023 春 · 云南红河 · 高一校考开学考试）生态酶制剂是一种无毒、无残留、无污染的微 生物制剂， 它能提高饲料营养成分的利用率， 使质量差的饲料和优质饲料具有同样的饲喂效
果，从而提高了饲料行业和养殖行业的经济效益。下列有关叙述错误的是( )
A ．组成酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸
B ．低温条件有利于生态酶的保存
C ．酶具有高效性是因为其能降低化学反应活化能
D ．生态酶的使用需要适宜的温度和 pH 条件
6 ．（2023 春 · 北京东城 · 高一统考期末）为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，科研人
员进行了相关实验，结果如图。下列叙述错误的是( )
A ．胰脂肪酶为脂肪的水解反应提供活化能
B ．酶促反应速率可用脂肪的水解速率表示
C ．实验需要酶量充足且温度适宜的条件
D ．板栗壳黄酮具有抑制胰脂肪酶的作用第五章 细胞的能量供应与利用（一）
第一节 降低化学反应活化能的酶
考点 1:酶的作用和本质
1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，包括 分解代谢和合
成代谢。
2.酶在细胞代谢中的作用
（1）作用： 酶在细胞代谢中具有催化作用。
（2）作用机理： 降低化学反应的活化能。
（3）意义：正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
【探究实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解
1 2 3 4 3 4
实验讨论：
①1.2 号管现象与 1 号管不同，说明了什么？
【答案】 加热能促进 H2O2 的分解,提高反应速率；
②2.3 号和 4 号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？
【答案】 FeCl3 中的 Fe3+ 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。 ③3 号试管 Fe3+数比 4 号试管 H2O2 酶高 25 万倍，但 4 号反应速率更快,这说明什么？
【答案】 过氧化氢酶比 Fe3+ 的催化效率高得多。
④2 号、 3 号、 4 号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？
【答案】 一样多，几支试管的 H2O2 溶液的体积和浓度都相同。
实验结论：
（1）水浴加热、 FeCl3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
（2）与无机催化剂 FeCl3 相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。
（3）过氧化氢酶在细胞外（或体外）也能发挥作用。
3.酶的作用机理
（1）在常态下，几乎所有 H2O2 分子都不易分解，为什么加热后， 一小部分则可以分解。
【答案】 因为加热使 H2O2 分子获得了能量。
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
（2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
【答案】 降低化学反应所需要的活化能，使活跃态的分子增多。
（3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
【答案】 酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
（4）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？
【答案】细胞的正常代谢需要在 温和的条件下快速进行化学反应，而酶满足以上要求。
4.分析酶的作用机理曲线
①表示无酶催化时反应进行所需要的活 化能是 AC 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活 化能是 BC 段。 ③表示酶降低的活化能是 AB 段。
5. 酶的本质
（1）本质：绝大多数是蛋白质，少数是 RNA。
（2）合成原料： 氨基酸、核酸核苷酸。
（3）合成场所： 核糖体、细胞核等。
（4）来源：大多数活细胞。
（5）功能：具有催化作用。
(
酶活性
)【注意】反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。
【拓展】鉴定酶本质的实验原理和方法
例题：某科研小组经研究得知 X 酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须 保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究 X 酶的化学本质究竟
是蛋白质还是 RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印
证的甲、乙两个组)。
A.酶解法
B.试剂检测法
(
甲酶
乙酶
)
时间
用蛋白酶处理甲酶和乙酶
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是 RNA。因此可利用双缩
脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应， RNA 与吡罗红染液作用显红色的原理。
考点 2:酶的特性
1. 酶具有高效性
（1）含义：与无机催化剂相比，酶的催化效率是无机催化剂的 107～103 倍。
（2）图解：
（3）分析：
①酶比无机催化剂的催化效率更高；
②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
③酶不能改变最终生成物的量。
2. 酶具有专一性
（1）含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（2）图解：
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。
而加入酶 A 的反应速率明显较快，说明酶 A 可催化该反应，即酶具有专一性。
（3）图解酶的专一性
如图表示酶促反应的过程, 图中 A 表示酶,B 表示被催化的反应物,C、D 表示生成物,酶在
反应前后的性质和数量均不发生变化。
3.酶的作用条件较温和
（1）含义：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
（2）图解：
①在最适温度和 pH条件下，酶的活性最高，温度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都会降低。
②过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
考点 3:影响酶促反应速率的因素
1.酶促反应速率:在酶的催化作用下化学反应进行的速率称为酶促反应速率,一般用单位时间
内底物的减少量或产物的增加量来表示。
2.酶活性:可用在一定条件下酶催化某一化学反应的速率表示。
3.影响酶促反应速率的因素可分为影响酶活性的因素和不影响酶活性的因素,前者通过影响 酶的空间结构影响酶活性,包括温度、pH、抑制剂、激活剂、重金属等;后者包括底物浓度、
酶浓度。
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
①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。
②过酸、过碱、高温会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活;低温只是会影响酶促反应速率,
但不会破坏酶的空间结构,在适宜升高温度的情况下,酶促反应速率会逐步提高。
③在 0 ℃左右时,酶促反应速率很低,但酶的空间结构稳定, 因此酶制剂适宜在低温保存。
④从下图可以看出: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的影响
甲 乙
a. 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的增加而加快,但当底
物达到一定浓度后,受酶量的限制,酶促反应速率不再增加。
b. 乙图:在其他条件适宜、底物充足的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。
第二节 细胞的能量“ 货币”ATP
考点 1:ATP 的分子结构与功能
1.组成元素： C 、H 、O 、N 、P。
2.名称： 腺苷三磷酸。
3.化学组成： 1 分子腺苷和 3 分子磷酸基团。
4.结构简式： A-P~P~P。
ATP 中， A 代表腺苷，由腺嘌呤和核糖构成；T 代表三， P 代表磷酸基团；一代表普通
化学键，～代表一种特殊的化学键。
5.特点
（1）ATP 是一种高能磷酸化合物，含有 2 个“~”。
（2）由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得“ ～”不稳定，末端磷酸基团有 一种离开 ATP 而与其他分子结合的趋势， 也就是具有较高的转移势能。当 ATP 在酶的作用
下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
（6）功能： ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
【注意】生物体内的能源物质总结
(1)能源物质： 糖类、脂肪、蛋白质、 ATP。
(2)主要能源物质： 糖类。
(3)储能物质： 脂肪、淀粉(植物细胞) 、糖原(动物细胞)。
(4)主要储能物质： 脂肪。
(5)直接能源物质： ATP。
(6)最终能量来源： 太阳能。
考点 2:ATP 与 ADP 可以相互转化
1. 转化原因
ATP 中远离腺苷的“～”既容易水解，也容易形成，伴随着“～”的水解实现 ATP 到 ADP
的转化，而“～”的形成与 ADP 到 ATP 的转化相伴随。
2. ATP 与 ADP 可以相互转化
(
P
) (
P
) (
P
) (
水解
) (
能量
) (
Pi
) (
P
) (
P
)
能量
Pi
(
合成
)
3. ATP 与 ADP 的相互转化分析
项目 ATP 的合成 ATP 的水解
反应式 ADP+Pi+能量→ATP ATP→ADP+Pi+能量
能量来源 光能（光合作用） 、化学能（细胞呼吸） 储存在特殊化学键中的能量
能量去路 形成特殊的化学键 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
联系 （1）ATP 在生物体内含量少， 但转化十分迅速，从而使细胞中的 ATP 和 ADP 总是处于一种动态平衡 （2）ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中所需的酶、能量 的来源和去路及反应场所不完全相同 （3）合成 ATP 的过程中有水生成，水解 ATP 的过程中有水消耗
4. 意义
（1）保证细胞内有一个相对稳定的能量供应库。
（2）ATP 在能源物质供能过程中处于核心地位， 绝大多数能源物质中的能量只有先转移到
ATP 中才能为生命活动供能。在生命活动中， ATP 中的能量可以转化为不同形式的能量。
（3）能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把 ATP 比喻
成细胞内流通的能量“货币”。
考点 3:ATP 的利用
1.ATP 的利用形式
ATP 中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动，这些能量主
要有以下 6 种形式。渗透能、 机械能、电能、 化学能、光能、 热能。
2.ATP 为主动运输供能
（1）参与 Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化 ATP 水解的酶。当膜内侧的与其相应位点
结合时，其酶活性就被激活了。
（2）在载体蛋白这种酶的作用下， ATP 分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合， 这
一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。
（3）载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化， 使 Ca2+ 的结合位点转向膜外侧， 将 Ca2+释
放到膜外。
考点 4:细胞中的吸能和放能反应
1 ．概念：吸能反应中产物分子中的势能比反应物分子中的势能高；放能反应中产物分子中
的势能比反应物分子中的势能低。
2 ．吸能、放能反应与 ATP 的关系
ATP 是吸能反应与放能反应之间的纽带，ATP 水解产生的能量用于吸能反应，ATP 合
成的能量来自细胞中的放能反应。
绿色植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用， 所有细胞中最重要的放能反应是细胞呼
吸。
3.如果一个反应发生时释放 ATP，则这个反应为放能反应；相反，则为吸能反应。
疑难 1：酶与无机催化剂的共同点
1 ．降低化学反应的活化能，使化学反应速率加快，但不改变生成物的量。
2 ．只改变化学反应速率，不为化学反应提供物质和能量，本身不被消耗，反应前后性质不
变。
3 ．缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应的方向和平衡点。
疑难 2:验证酶的作用及特性的实验设计与分析
实验目的 实验组 对照组 实验组衡量标准 自变量
验证酶具有催 化作用 底物+相应 酶液 底物+等量蒸馏水 等 底物是否被分解或 底物分解速率 酶溶液的有无
验证酶的专一 性 底物+相应 酶液 另一底物+等量同 种酶液 底物是否被分解 不同底物
底物+相应 酶液 相同底物+等量另 一种酶液 不同酶溶液
验证酶具有高 效性 底物+相应 酶液 底物+等量无机催 化剂 底物分解速率或产 物生成速率 无机催化剂和 酶溶液
【拓展】（1）探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在所需的温度下保温一段时
间，再进行混合。
（2）若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因 为斐林试剂需在水浴加热条件下才会与还原糖发生特定的颜色反应， 而该实验中需严格控制
温度。
（3）探究温度对酶活性的影响时，不适宜用 H2O2 为底物，因为高温条件下 H2O2 会分解。
疑难 3:影响酶活性的抑制剂和激活剂
1.抑制剂
(
底物
) (
酶
) (
抑制剂
)（1）竞争性抑制剂：抑制剂与底物竞争酶。
①第一类竞争性抑制剂：抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻
止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。
(
底物
)
(
抑制剂
)
酶
底物
抑制剂
酶
②第二类竞争性抑制剂：抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，从而使酶的活性中心结构 改变， 阻止了酶与底物结合。如果酶与活性中心结合， 使抑制剂结合部位的空间结构发生改
变，从而阻止抑制与酶结合。
(
底物
)
(
酶
)
（2）非竞争性抑制剂：抑制剂与底物不存在竞争关系。
如图， 抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合， 但是不会使酶活性中心的结构改变， 因 此， 不影响酶与底物的结合， 这样就形成了底物-酶-抑制剂的三元复合物， 但是底物不会被
酶催化为产物，从而达到抑制的作用。
抑制剂
\
(
底物
)
(
酶
)
底物
酶
×
疑难 4:辨析下列物质中 A 的含义
1.ATP 与核苷酸的关系
(
P
)组成 ATP 和核苷酸的元素是相同的，都是 C 、H 、O 、N 、P 。ATP 分子去掉 2 个磷酸
基团后剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），是 RNA 的基本组成单位之一。
2.不同物质结构中“A”的含义不同
（1）ATP 中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
（2）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。
（3）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。
（4）核苷酸中的 A 为腺嘌呤。
（5）联系：它们的共同点是都含有腺嘌呤。其中， AMP（腺苷一磷酸，又名腺嘌呤核糖核
苷酸）是 RNA 的基本组成单位之一。
疑难 5:ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质的实验验证(拓展)
1.实验证据
离体萤火虫发光器一段
时间内继续发出荧光
一段时间后
▼
荧光消失
加一定量ATP溶液
立即发出荧光
b
加等量葡萄糖溶液
一段时间后发出荧光
研磨液
b
2.应用： ATP 荧光检测仪
ATP 荧光检测仪基于萤火虫发光原理， 利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸
腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的 ATP，所以 ATP 含量可以清晰地表明样
品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
荧光素+O2+ATP→氧化荧光素(发出荧光)
荧光强度越强→ATP 含量越多→微生物数量越多
疑难 6:ATP 拓展
ATP 不是唯一的直接能源物质， 除 ATP 外， 还有 UTP、GTP 和 CTP。UTP 是由一个尿 嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP 是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接 而成的；CTP 是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸
基团后都是构成 RNA 的基本单位，它们的关系如下图所示：
这四种物质中，ATP 是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖 等营养物质时都会消耗 ATP ，ATP 是能量“货币” 。GTP 可用于合成蛋白质，CTP 可用于合 成脂质，UTP 可用于合成多糖。另外，ATP 中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为 dATP(
脱氧腺苷三磷酸)。
疑难 7:ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应
1.从反应条件上看，ATP 的水解属于水解反应，催化该反应的酶属于水解酶。而 ATP 的合 成是一种合成反应， 催化该反应的酶属于合成酶。由于酶具有专一性， 因此， 两者反应条件
有所不同。
2.从反应场所上看，ATP 合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而 ATP 水解的场所
较多。因此， ATP 的合成场所与水解场所不完全相同。
3.从能量来源上看， ATP 水解释放的能量来源于储存在特殊化学键中的化学能；而合成 ATP
的能量主要来源于化学能和光能，即两者的能量来源不同。
1. 酶
该考点基础层级训练内容为酶的作用、本质和作用机理,重难、综合层级多结合代谢知
识考查酶的特性、影响酶活性的因素及相关实验。
2. ATP
该考点基础层级训练内容为 ATP 的结构和功能、 ATP 与 ADP 的相互转化,重难、综合
层级多结合光合作用和呼吸作用来考查 ATP 的形成和利用。
【真题再现】
1 ．（2023·浙江 · 统考高考真题）某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下： 己糖激酶溶液置于 45℃水浴 12min，酶活性丧失 50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置
于 45℃水浴 12min，酶活性仅丧失 3%。该同学研究的因素是( )
A ．温度 B ．底物 C ．反应时间 D ．酶量
(
【答案】
B
【分析】影响酶活性的因素有温度、
PH
、抑制剂和激活剂。由题干分析，己糖激酶溶液置
于
45℃
水浴
12min
，酶活性丧失
50%
；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于
45℃
水浴
12min
，酶活性仅丧失
3%
。这两组实验的不同条件在于是
否加入底物。
【详解】
A
、由题干可知，两组实验的温度都为
45℃
,所以研究的因素不是温度，
A
错误；
B
、由题干分析，
己糖激酶溶液置于
45℃
水浴
12min
，酶活性丧失
50%
；己糖激酶溶液中加
入过量底物后置于
45℃
水浴
12min
，酶活性仅丧失
3%
。这两组实验的不同条件在于是否加
入底物。所以研究的因素是底物，
B
正确；
C
、由题干可知，
两组实验的反应时间均为
12min
，所以研究的因素不是反应时间
，
C
错误；
D
、由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，
D
错误。
故选
B
。
)
2 ．（2022 秋 ·福建泉州 · 高一福建省南安市侨光中学校联考阶段练习）头孢拉定是一种常见 的医用口服抗生素， 某人因长期服用头孢拉定， 医生在其肠道中发现某种大肠杆菌的数量显
著增加，下列分析正确的是( )
A ．该菌经化学成分分析，其含量最多的化合物是以碳链为骨架的生物大分子
B ．该菌含有的多种抗性基因都分布于细胞核中
C ．该菌中核糖体上合成的、能降解抗生素的酶活性比普通细菌中的强
D ．头孢拉定是一种蛋白质，强酸性环境会改变头孢拉定的空间结构，抑制其杀菌效果
(
【答案】
C
【分析】原核细胞与真核细胞共有的特征是均有细胞膜、细胞质， 均有核糖体这一种细胞
器，
均以
DNA
作为遗传物质，
原核细胞与真核细胞最明显的差异是有无核膜包被的成形的细胞
核。
【详解】
A
、大肠杆菌细胞内含量最多的化合物是水， 水不属于以碳链为骨架的生物大分子，
A
错误；
B
、大肠杆菌属于原核生物，没有细胞核，
B
错误；
C
、某人因长期服用头孢拉定，
医生在其肠道中发现某种大肠杆菌的数量显著增加，
说明该
大肠杆菌中核糖体上合成的酶降解抗生素的能力比普通细菌的强，
C
正确；
D
、头孢拉定是一种常见的医用口服抗生素，属于
小分子有机物，不是蛋白质，
D
错误。
故选
C
。
)
3 ．（2023 春 · 北京大兴 · 高一统考期末）下列关于 ATP 的叙述，正确的是( )
A ．ATP 由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
B ．ADP 转化成 ATP 所需能量均来自光能
C ．酶催化的生化反应必须由 ATP 提供能量
D ．ATP 中的“A”与 DNA 中的碱基“A”含义不同
(
【答案】
D
【分析】
ATP
的结构式可简写成
A-P
～
P
～
P
，式中
A
代表腺苷，
T
代表
3
个，
P
代表磷酸基
团
，～
代表特殊的化学键。
【详解】
A
、
ATP
由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，
A
错误；
B
、
ADP
转化成
ATP
所需能量不都来自光能，还来自有机物中
的化学能，
B
错误；
C
、酶催化的生化反应不一定需要
ATP
提供能量，
C
错误；
D
、
ATP
中的
“A”
为腺苷，与
DNA
中的碱基
“A”—
腺嘌呤，含义不同，
D
正确。
故选
D
。
)
4 ．（2023 春 · 云南红河 · 高一校考开学考试） 如图所示为 ATP 的结构及 ATP 与 ADP 之间的
相互转化过程，下列说法正确的是( )
A ．图一中的 a 代表腺苷， A 代表的是腺嘌呤
B ．ATP 生成 ADP 时图一中的 c 键断裂释放的能量伴随着细胞内许多的吸能反应
C ．ATP 与 ADP 相互转化过程中物质和能量是可循环利用的
D ．酶 1 和酶 2 若为蛋白质，从功能上属于调节蛋白
(
【答案】
B
【分析】据图一分析，
a
表示腺嘌呤核糖核苷酸，
bc
表示特殊化学键；图二
ATP
的水解释
放能量供给细胞内吸能反应，以及生命活动的能量消耗，
ATP
的合成所需能量主要来自细
胞呼吸，绿色植物还可来自光合作用。
【详解】
A
、图一中的
a
代表腺嘌呤核糖核苷酸，不是腺苷，
A
错误；
B
、
ATP
生成
ADP
为
ATP
的水解过程，图一中的
c
键不稳定，容易断裂水解并释放能量，
所释放的能量常用于吸能反应，
B
正确；
C
、
ATP
与
ADP
相互转化过程中，物质
是可循环利用的，能量是不可逆的，
ATP
水解释放
能量供给细胞内吸能反应，以及生命活动的能量消耗，
ATP
合成所需能量
主要来自细胞呼
吸，绿色植物还可来自光合作用。
C
错误；
D
、酶
1
和酶
2
若为蛋白质，从功能上属
于催化作用，
D
错误。
故选
B
。
)
5 ．（2023 春 · 云南红河 · 高一校考开学考试）生态酶制剂是一种无毒、无残留、无污染的微 生物制剂， 它能提高饲料营养成分的利用率， 使质量差的饲料和优质饲料具有同样的饲喂效
果，从而提高了饲料行业和养殖行业的经济效益。下列有关叙述错误的是( )
A ．组成酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸
B ．低温条件有利于生态酶的保存
C ．酶具有高效性是因为其能降低化学反应活化能
D ．生态酶的使用需要适宜的温度和 pH 条件
(
【答案】
C
【分析】
1
、酶是由活细胞产生的具有催化作用
的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶
是
RNA
。
2
、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性。
)
(
3
、影响酶活性的因素主要是温度和
pH
，在
最适温度（
pH
）前，随着温度（
pH
）的升高，
酶活性增强；到达最适温度（
pH
）时，酶活性最强；超过最适温度
H
）后，随着温度（
pH
）
的升高， 酶活性降低。另外低温酶不会变性失活，
但高温、
pH
过高或过低都会使酶变性失
活。
【详解】
A
、酶的本质是蛋白质或
RNA
，因此酶的基本组成单位可能是氨基酸或核糖核苷
酸，
A
正确；
B
、低温不会使酶变性失活，只能抑制酶的活性，有利于酶的保存，
B
正确；
C
、与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，具有高效性，
C
错误；
D
、酶的作用需要适宜的条件，所以生态酶的使用需要适宜的温度和
pH
条件，
D
正确。
故选
C
。
)
6 ．（2023 春 · 北京东城 · 高一统考期末）为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，科研人
员进行了相关实验，结果如图。下列叙述错误的是( )
A ．胰脂肪酶为脂肪的水解反应提供活化能
B ．酶促反应速率可用脂肪的水解速率表示
C ．实验需要酶量充足且温度适宜的条件
D ．板栗壳黄酮具有抑制胰脂肪酶的作用
(
【答案】
A
【分析】题图分析：图中横坐标是底物（脂肪）浓度，纵坐
标是酶促反应速率，由于酶量有
限酶已全部投入使用，因此对照组酶促反应速率不再上升；加入板栗壳黄酮的酶活性明显低
于对照组，说明板栗壳黄酮对酶有抑制作用。
【详解】
A
、胰脂肪酶能降低脂肪水解反应
的活化能，
不能为化学反应提供活化能，
A
错误；
B
、胰脂肪酶能催化脂肪水解，因此酶促反应速率可用脂肪的水解速率表示，
B
正确；
C
、本实验目的是研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响， 其他的无关变量要求相同且适宜，
如实验需要酶量充足且温度适宜，
C
正确；
D
、由曲线可知，
加入板栗壳黄酮的酶活性明显低于对照组，
说明板栗壳黄酮对酶有抑制作
)
(
用，
D
正确。
故选
A
。
)
