（3）酶与ATP——高考生物学一轮复习 易混易错学案（含解析）

（3）酶与ATP
——2025高考生物学一轮复习易混易错专项复习
易混易错梳理
1.酶的化学本质：蛋白质或RNA
2.酶在细胞代谢中的作用：酶可以降低化学反应所需的活化能
3.酶只能在细胞内发生催化作用吗？
提示：酶虽然是活细胞产生的，一般情况下都是在生物体内发挥催化作用但在体外适宜的条件下也具有催化作用
4.酶促反应速率不同于酶活性
（1）温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
（2）底物浓度或酶浓度也能影响酶促反应速率。当底物浓度相同在一定范围内，随着酶浓度的增大，酶促反应速率增大当酶浓度相同时，在一定范围内，随着底物浓度的增大，酶促反应速率增大。但底物浓度或酶浓度没有改变酶活性。
5.不同酶的最适pH不同
动物体内的酶最适pH大多在6.5-80之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH大多在4.5~6.5之间。
6.ATP与ADP的转化并不是完全可逆的
ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶进行的场所、能量方面来看是不可逆的，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。
7.误认为ATP等同于能量
ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A-P~P~P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
8.ATP转化为ADP也需要消耗水
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物（如蛋白质、脂肪、淀粉等）的水解都需要消耗水。
易混易错通关
1.在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如图所示，将该实验装置放入恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液处理该琼脂块，观察实验结果。下列分析错误的是（ ）
A.1组和2组呈蓝色，原因都是相关酶的空间结构被破坏
B.3组呈蓝色，4组呈棕色，原因是只有4组中才有分解淀粉的酶
C.2组煮沸的唾液若冷却后使用，实验结果为呈棕色
D.1组和4组可形成对照组，自变量为是否酸处理
2.如表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。甲做了1～3组，乙做了4～6组。单位：mL
组别 1 2 3 4 5 6
1%淀粉溶液 3 3 3
2%蔗糖溶液 3 3 3
新鲜唾液 1 1
蔗糖酶溶液 1 1
本尼迪特试剂 2 2 2 2 2 2
下列叙述错误的是（ ）
A.甲同学实验的检测试剂可换成碘-碘化钾溶液
B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性
C.若组4出现阳性反应，则乙同学的实验无法证明酶的专一性
D.若组3出现了阳性反应，则原因不一定是蔗糖酶溶液中混有淀粉酶
3.如图是温度对酶活性的影响曲线图，下列相关叙述错误的是（ ）
A.温度是影响酶促反应速率的重要因素，酶促反应都有一个最适温度
B.随着温度升高，反应物分子具有的能量增加，酶的活性也随之增加
C.酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变，导致热变性
D.低温会使酶的活性降低，但不会破坏酶的分子结构，酶一般在较低温度下保存
4.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（ ）
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.生物体内ATP与ADP的相互转化体现了生物界的统一性
5.为研究酶的特性，进行了实验探究，基本过程及实验结果如表所示，据此分析，下列叙述正确的是（ ）
试管 反应物 加入物质 反应条件 气泡产生速率（气泡数/30s）
1 2%H2O23mL 不加 室温 +
2 2%H2O23mL NaCL 室温 +
3 2%H2O23mL 新鲜鸡肝匀浆 室温 ++++++
4 2%H2O23mL 人新鲜唾液 室温 +
A.等量H2O2在有酶催化下分解放能比无酶催化下分解放能多
B.本实验证明了酶的催化作用具有高效性和专一性
C.若延长检测时间，试管3的气泡产生速率也将变慢，原因是酶活性降低
D.若将反应条件改为沸水浴，则4组试管气泡的产生速率基本相同
6.如图为β-淀粉酶在不同条件下热稳定性测定的实验结果。酶的相对活性可以用处理组酶活性/对照组酶活性×100%表示，下列叙述错误的是（ ）
A.β-淀粉酶在50℃下活性逐渐降低是酶空间结构逐渐改变的结果
B.实验开始时，需迅速将各组同时放入50℃水浴锅中
C.2%淀粉处理可提高β-淀粉酶的活性
D.最有利于长时间维持β-淀粉酶稳定性的是Ca2+2%淀粉处理
7.鸟嘌呤（G）和腺嘌呤（A）一样可以形成三磷酸化核苷，简称为GTP。GTP和ATP都属于细胞内的高能磷酸化合物，结构和功能也类似。在GTP酶的催化作用下，GTP会转化为GDP，并释放能量。下列推测正确的是（ ）
A.每个GTP由1个脱氧核糖、1个鸟嘌呤和3个磷酸基团组成
B.GTP所有的磷酸基团脱落后是RNA的基本单位之一
C.GTP在细胞内的含量很多，且易于合成和水解
D.ATP和GTP可能分工不同，用于不同的吸能反应
8.运动员在比赛中，其骨骼肌细胞中ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给，该过程肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.一个ATP分子由一个核糖核苷酸与三个磷酸基团组成
B.运动员在短跑时所需要的能量主要由ATP直接提供
C.ab段ATP含量下降可能是因为肌细胞中没有ATP的合成
D.bc段只有ATP的合成，没有ATP的分解
9.一个成年人一天在安静状态下所消耗的ATP为48kg，在剧烈运动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min；人体在安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩l~2s所需的能量。以下是ATP结构示意图和ATP与ADP转化示意图，下列相关叙述正确的是（ ）
A.①表示腺苷，②表示核糖
B.③和④都容易断裂和形成
C.乙过程释放的能量用于生命活动，不能用于合成ATP
D.人体内甲过程的能量来源可以是细胞呼吸释放的化学能，也可以是太阳能
10.峨眉山文化底蕴深厚，佛教、道教、武术、山茶文化在峨眉山蓬勃发展。峨眉山茶主要是绿茶，制作流程与红茶有所区别；红茶是新鲜茶叶经脱水、揉捻、发酵等工序制成。在处理红茶的过程中，植物细胞中的多酚氧化酶（PPO）能催化无色的多酚类物质生成褐色醌类物质。多酚含量高会使茶鲜度差、味苦，氨基酸含量高可提高茶汤的鲜爽度。为提升茶的品质，科研人员就生物酶对茶叶加工的影响开展了相关研究，得出了不同浓度酶制剂、不同揉捻时间对茶汤中氨基酸含量的影响，结果如图所示。请据图回答相关问题：
（1）酶的化学本质是______，其具有高效性、专一性、______等特性。
（2）在未加工之前，茶叶都是绿色的，茶叶需要经揉捻、发酵等工序才变红。据此推测多酚氧化酶与多酚类物质位于细胞的______（填“相同”或“不同”）结构中。揉捻后，还需将茶叶保持在30~40℃发酵一段时间，目的是______，从而生成更多褐色物质。
（3）据图可知，在酶浓度约为______条件下，揉捻25min，蛋白酶的处理方式效果最好；在酶液浓度大于0.75%条件下，使用纤维素酶的效果反而更好，原因可能是______。
（4）峨眉山竹叶青是一种绿茶，绿茶要保持鲜绿，与红茶的制备不同，采摘后的茶叶要先进行______处理，目的是______。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A、过酸、过碱、高温都时酶的空间结构被破坏，1组和2组中的唾液淀粉酶已经失活，淀粉不会被分解，用碘液处理后，1组和2组呈蓝色，A正确；B、酶具有专性，蔗糖酶不能使淀粉水解，3组中的淀粉不会被分解，用碘液处理后，3组呈蓝色；4组唾液中的淀粉酶可以使淀粉水解，淀粉被分解，用碘液处理后，4细组呈棕色，B正确；C、2组煮沸后唾液淀粉酶变形失活，冷却后不能恢复，淀粉不会被分解，用碘液处理后，呈蓝色，C错误；D、1组和变量为是否酸处理，故1组和4组可形成对照组，自变量为是否酸处理，D正确。
2.答案：B
解析：A、碘碘化钾溶液与淀粉变蓝，甲同学实验的检测试剂换成碘碘化钾溶液来检测淀粉是否被完全分解，从而检测唾液淀粉酶和蔗糖酶的专性，A正确；B、淀粉和蔗糖是非还原性糖，不与本尼迪特试剂反应。淀粉和蔗糖水解后产生还原性糖与本尼迪特试剂在沸水加热后产生红黄色沉淀，甲、乙同学单独做的实验都能探究酶的专一性；C、若组4出现阳性反应，可能的原因是蔗糖中含有还原糖。即使淀粉酶不能分解蔗糖，也会出现产物中具有还原糖的假象，不能证明酶的专一性。C正确；D、若组出现了阳性反应，原因也可能是1%淀粉溶液中含有蔗糖，D正确；故选B。
3.答案：B
解析：绝大多数酶是蛋白质，温度能影响蛋白质的空间结构而影响酶的活性，温度是影响酶促反应速率的重要因素，酶促反应都有一个最适温度，A正确；当温度超过最适温度，酶的空间结构受到影响，活性降低酶促反应速率减慢，B错误；酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变，导致热变性，导致酶失去活性，C正确；低温会使酶的活性降低，但不会破坏酶的分子结构，且低温时大部分酶比较稳定，酶一般在较低温度下保存，D正确。
4.答案：A
解析：A、题图显示，磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于各种生命活动，如肌肉的运动，A错误； B、ATP推动蛋白质做功的过程中既有ATP的水解也有ATP的合成，ATP的水解与吸能反应有关，ATP的合成与放能反应有关，B正确；
C、ATP水解过程中，远离腺苷的特殊化学键容易断裂，磷酸游离出来，释放大量能量，C正确；
D、生物体内ATP与ADP的相互转化的供能模式在生物界普遍存在，体现了生物界的统一性，D正确。
故选A。
5.答案：D
解析：酶的催化可降低化学反应的活化能，让化学反应更容易发生，酶本身不提供能量，所以等量的H2O2在有酶催化下分解放能和无酶催化下分解放能一样多，A错误；本实验能说明酶具有专一性，但不能说明酶具有高效性，要证明酶具有高效性，必须设置加酶的一组和加无机催化剂的一组进行比较，B错误；若延长检测时间，试管3的气泡产生速率也将逐渐变慢，原因是随着反应的进行，底物H2O2浓度逐渐降低，C错误；若将反应条件改为沸水浴，则第3组中的过氧化氢酶会变性失活，结果是4组试管中气泡的产生速率基本相同，D正确。
6.答案：C
解析：50℃下酶空间结构逐渐被破坏，从而影响酶的功能，A正确；该实验的自变量是处理试剂的种类，温度是无关变量，所以实验开始时，需迅速将各组同时放入50℃水溶锅中，B正确；据题图可知，2%淀粉处理可提高β-淀粉酶的热稳定性，随着时间延长，酶的活性降低。C错误；据题图可知，在120min内，Ca2+2%淀粉处理组的酶活性相对较高，维持时间最长，所以最有利于提高酶的稳定性，D正确。
7.答案：D
解析：A、分析题意，GTP的结构与ATP类似，故每个GTP由1个核糖，1个鸟嘌呤和3个磷酸基团组成，A错误；
B、GTP的磷酸基团脱落两个后是鸟嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，B错误；
C、GTP在细胞内的含量很少，但与GTP和GDP的转化迅速，能够满足生命活动所需，C错误；
D、GTP和ATP都属于细胞内的高能磷酸化合物，ATP和GTP可能分工不同，用于不同的吸能反应，D正确。
故选D。
8.答案：B
解析：一个ATP分子由一个腺苷与三个磷酸基团组成，或者由一个腺嘌呤核糖核苷酸与两个磷酸基团组成，A错误；ATP是各项生命活动的直接能源物质，运动员短跑时所需能量主要由ATP直接提供，B正确；图中ab段ATP含量下降，可能是由于肌肉收缩剧烈，消耗的能量增多，ATP被大量水解，其合成速率暂时小于水解速率，C错误；细胞内ATP的合成与分解时刻不停地发生且处于动态平衡，图中无论哪一段，都既有ATP的合成，又有ATP的分解，D错误。
9.答案：C
解析：乙过程释放的能量可用于各项生命活动，由于能量不能重复利用，所以不能用于合成ATP，C正确；人体内甲过程的能量来源是细胞呼吸释放的化学能，人体细胞不能利用太阳能合成ATP，D错误。
10.答案：（1）蛋白质或RNA；作用条件温和
（2）不同；使多酚氧化酶保持最大活性
（3）0.5%；植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶可以破坏植物细胞壁，有助于细胞内部氨基酸浸出
（4）高温干燥（或加热、脱水烘干等）；使多酚氧化酶失活，防止多酚被氧化生成褐色物质
解析：（1）酶大部分是蛋白质，少部分是RNA，具有高效性、专一性和作用条件温和的特性。
（2）茶叶中本来就含有多酚氧化酶和多酚物质，经过揉捻后，细胞结构被破坏，多酚氧化酶、多酚类物质和氧气共同接触时，才发生酶促褐变，所以它们分布在细胞的不同结构中；发酵过程就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的褐色物质。
（3）从图中看出，在蛋白酶浓度约为0.5%的条件下，氨基酸含量最高，处理效果最好；植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶可以破坏植物细胞壁，有助于细胞内部氨基酸浸出，故在酶液浓度大于0.75%条件下，使用纤维素酶的效果反而更好。
（4）刚采摘的新鲜茶叶，经过揉捻的操作，细胞破碎，释放的多酚氧化酶（PPO）能催化无色的多酚类物质生成褐色醌类物质，使茶叶变成红色。若用其制作绿茶而不是红茶，采摘的新鲜茶叶需经高温干燥（或加热、脱水烘干等）处理，以使多酚氧化酶失活，防止多酚被氧化生成褐色物质，保持茶叶鲜绿的颜色。