資源簡介

第五章 細胞的能量供應與利用（一）
第一節 降低化學反應活化能的酶
考點 1:酶的作用和本質
1. 細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著 ，統稱為細胞代謝，包括 代謝和
代謝。
2.酶在細胞代謝中的作用
（1）作用： 。
（2）作用機理： 。
（3）意義：正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進行。
【探究實踐】比較過氧化氫在不同條件下的分解
1 2 3 4 3 4
實驗討論：
①1.2 號管現象與 1 號管不同，說明了什么？
【答案】 ；
②2.3 號和 4 號管并未加熱，也有大量氣泡產生，說明什么？
【答案】 ；
③3 號試管 Fe3+數比 4 號試管 H2O2 酶高 25 萬倍，但 4 號反應速率更快,這說明什么？
【答案】 。
④2 號、 3 號、 4 號試管相比，哪支試管最終產生的氧氣最多,為什么？
【答案】 。
實驗結論：
（1）水浴加熱、 FeCl3、過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。
（2）與無機催化劑 FeCl3 相比，過氧化氫酶的催化效率要高得多。
（3）過氧化氫酶在細胞外（或體外）也能發揮作用。
3.酶的作用機理
（1）在常態下，幾乎所有 H2O2 分子都不易分解，為什么加熱后， 一小部分則可以分解。
【答案】 。
活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需的能量。
（2）無機催化劑和酶是通過怎樣的途徑加快化學反應速率的？
【答案】
（3）為什么酶的催化效率比無機催化劑快？
【答案】
（4）為什么說酶對于細胞代謝的順利進行至關重要？
【答案】細胞的正常代謝需要在 條件下快速進行化學反應，而酶滿足以上要求。
4.分析酶的作用機理曲線
①表示無酶催化時反應進行所需要的活 化能是 段。 ②表示有酶催化時反應進行所需要的活 化能是 段。 ③表示酶降低的活化能是 段。
5. 酶的本質
（1）本質：絕大多數是 ，少數是 。
（2）合成原料： 、 。
（3）合成場所： 等。
（4）來源：大多數活細胞。
（5）功能：具有 作用。
(
酶活性
)【注意】反應前后，酶的化學性質和數量保持不變。
【拓展】鑒定酶本質的實驗原理和方法
例題：某科研小組經研究得知 X 酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須 保持正常的結構才能發揮催化作用，請利用這一原理設計實驗，探究 X 酶的化學本質究竟
是蛋白質還是 RNA。簡要寫出實驗思路，并預期實驗結果及結論(要求：實驗包含可相互印
證的甲、乙兩個組)。
A.酶解法
B.試劑檢測法
(
甲酶
乙酶
)
時間
用蛋白酶處理甲酶和乙酶
從酶的化學本質上來講，絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是 RNA。因此可利用雙縮
脲試劑與蛋白質作用產生紫色反應， RNA 與吡羅紅染液作用顯紅色的原理。
考點 2:酶的特性
1. 酶具有
（1）含義：與無機催化劑相比，酶的催化效率是無機催化劑的 107～103 倍。
（2）圖解：
（3）分析：
①酶比無機催化劑的催化效率更 ；
②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變 。
③酶不能改變最終 。
2. 酶具有專一性
（1）含義：每一種酶只能催化 化學反應。
（2）圖解：
加入酶 B 的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶 B 對此反應無催化作用。
而加入酶 A 的反應速率明顯較快，說明酶 A 可催化該反應，即酶具有 。
（3）圖解酶的專一性
如圖表示酶促反應的過程, 圖中 A 表示酶,B 表示被催化的 ,C、D 表示 ,
酶在反應前后的性質和數量均不發生變化。
3.酶的作用條件較溫和
（1）含義：酶所催化的化學反應一般是在比較 條件下進行的。
（2）圖解：
①在 條件下，酶的活性最高，溫度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都會 。
②過酸、過堿或溫度過高，會使酶的 遭到破壞，使酶永久失活。
考點 3:影響酶促反應速率的因素
1.酶促反應速率:在酶的催化作用下化學反應進行的速率稱為酶促反應速率,一般用單位時間
內底物的 或產物的 來表示。
2.酶活性:可用在一定條件下酶催化某一化學反應的速率表示。
3.影響酶促反應速率的因素可分為影響酶活性的因素和不影響酶活性的因素,前者通過影響
酶的 影響酶活性,包括 、 、抑制劑、激活劑、重金屬等;后者包括
、 。
4.影響酶促反應的因素曲線分析
(1)溫度和 pH 對酶促反應的影響
①在一定溫度(pH)范圍內,隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用 ,超過這一范圍,酶的催化
作用逐漸 。
②過酸、過堿、高溫會使酶的 遭到破壞而永久失活;低溫只是會影響酶促反應速率,
但不會破壞酶的空間結構,在適宜升高溫度的情況下,酶促反應速率會逐步提高。
③在 0 ℃左右時,酶促反應速率很低,但酶的空間結構穩定, 因此酶制劑適宜在 保存。
④從下圖可以看出:反應溶液 pH 的變化不影響酶作用的最適溫度。
(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響
甲 乙
a. 甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應速率隨底物濃度的增加而加快,但當底
物達到一定濃度后,受 的限制,酶促反應速率不再增加。
b. 乙圖:在其他條件適宜、底物充足的情況下,酶促反應速率與 成正比。
第二節
考點 1:ATP 的分子結構與功能
1.組成元素： 。
細胞的能量“貨幣”ATP
2.名稱： 。
3.化學組成： 。
4.結構簡式： 。
ATP 中，A 代表 ，由 和 構成；T 代表三，P 代表磷酸基團；
一代表普通化學鍵，～代表一種 。
5.特點
（1）ATP 是一種高能磷酸化合物，含有 2 個“~”。
（2）由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥，使得“ ～”不穩定，末端磷酸基團有 一種離開 ATP 而與其他分子結合的趨勢， 也就是具有較高的轉移勢能。當 ATP 在酶的作用
下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化。
（6）功能： ATP 是驅動細胞生命活動的 。
【注意】生物體內的能源物質總結
(1)能源物質： 。
(2)主要能源物質： 。
(3)儲能物質： 、 (植物細胞) 、 (動物細胞)。
(4)主要儲能物質： 。
(5)直接能源物質： 。
(6)最終能量來源： 。
考點 2:ATP 與 ADP 可以相互轉化
1. 轉化原因
ATP 中遠離腺苷的“～”既容易水解，也容易形成，伴隨著“～”的水解實現 ATP 到 ADP
的轉化，而“～”的形成與 ADP 到 ATP 的轉化相伴隨。
2. ATP 與 ADP 可以相互轉化
(
P
) (
P
) (
P
) (
水解
) (
能量
) (
Pi
) (
P
) (
P
)
能量
Pi
(
合成
)
3. ATP 與 ADP 的相互轉化分析
項目 ATP 的合成 ATP 的水解
反應式
能量來源
能量去路 形成特殊的化學鍵 用于各項生命活動
反應場所
聯系 （1）ATP 在生物體內含量少， 但轉化十分迅速，從而使細胞中的 ATP 和 ADP 總是處于一種動態平衡 （2）ATP 與 ADP 的相互轉化不是可逆反應。因為轉化過程中所需的酶、能量 的來源和去路及反應場所不完全相同 （3）合成 ATP 的過程中有水生成，水解 ATP 的過程中有水消耗
4. 意義
（1）保證細胞內有一個相對穩定的能量供應庫。
（2）ATP 在能源物質供能過程中處于核心地位， 絕大多數能源物質中的能量只有先轉移到
ATP 中才能為生命活動供能。在生命活動中， ATP 中的能量可以轉化為不同形式的能量。
（3）能量通過 ATP 分子在吸能反應和放能反應之間流通。因此，可以形象地把 ATP 比喻
成細胞內流通的能量“貨幣”。
考點 3:ATP 的利用
1.ATP 的利用形式
ATP 中的能量可以直接轉化成其他各種形式的能量，用于各項生命活動，這些能量主
要有以下 6 種形式。滲透能、 、電能、 、光能、 。
2.ATP 為主動運輸供能
（1）參與 Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化 的酶。當膜內側的與其相應位點
結合時，其酶活性就被激活了。
（2）在載體蛋白這種酶的作用下， ATP 分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合， 這
一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的 。
（3）載體蛋白磷酸化導致其 發生變化， 使 Ca2+ 的結合位點轉向膜外側， 將 Ca2+釋
放到膜外。
考點 4:細胞中的吸能和放能反應
1 ．概念：吸能反應中產物分子中的勢能比反應物分子中的勢能高；放能反應中產物分子中
的勢能比反應物分子中的勢能低。
2 ．吸能、放能反應與 ATP 的關系
ATP 是吸能反應與放能反應之間的紐帶，ATP 水解產生的能量用于吸能反應，ATP 合
成的能量來自細胞中的放能反應。
綠色植物細胞中最重要的吸能反應是光合作用， 所有細胞中最重要的放能反應是細胞呼
吸。
3.如果一個反應發生時釋放 ATP，則這個反應為放能反應；相反，則為吸能反應。
疑難 1：酶與無機催化劑的共同點
1 ．降低化學反應的活化能，使化學反應速率加快，但不改變生成物的量。
2 ．只改變化學反應速率，不為化學反應提供物質和能量，本身不被消耗，反應前后性質不
變。
3 ．縮短達到平衡的時間，但不改變化學反應的方向和平衡點。
疑難 2:驗證酶的作用及特性的實驗設計與分析
實驗目的 實驗組 對照組 實驗組衡量標準 自變量
驗證酶具有催 化作用 底物+相應 酶液 底物+等量蒸餾水 等 底物是否被分解或 底物分解速率 酶溶液的有無
驗證酶的專一 性 底物+相應 酶液 另一底物+等量同 種酶液 底物是否被分解 不同底物
底物+相應 酶液 相同底物+等量另 一種酶液 不同酶溶液
驗證酶具有高 效性 底物+相應 酶液 底物+等量無機催 化劑 底物分解速率或產 物生成速率 無機催化劑和 酶溶液
【拓展】（1）探究溫度對酶活性的影響時，一定要讓底物和酶在所需的溫度下保溫一段時
間，再進行混合。
（2）若選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度，檢測的試劑不可用斐林試劑代替碘液。因 為斐林試劑需在水浴加熱條件下才會與還原糖發生特定的顏色反應， 而該實驗中需嚴格控制
溫度。
（3）探究溫度對酶活性的影響時，不適宜用 H2O2 為底物，因為高溫條件下 H2O2 會分解。
疑難 3:影響酶活性的抑制劑和激活劑
1.抑制劑
(
底物
) (
酶
) (
抑制劑
)（1）競爭性抑制劑：抑制劑與底物競爭酶。
①第一類競爭性抑制劑：抑制劑的結構與酶的活性中心相似，當抑制抑制與酶結合時，就阻
止了底物與酶結合，如果底物與酶結合也會阻止抑制與酶結構。
(
底物
)
(
抑制劑
)
酶
底物
抑制劑
酶
②第二類競爭性抑制劑：抑制劑與酶的活性中心以外的部位結合，從而使酶的活性中心結構 改變， 阻止了酶與底物結合。如果酶與活性中心結合， 使抑制劑結合部位的空間結構發生改
變，從而阻止抑制與酶結合。
(
底物
)
(
酶
)
（2）非競爭性抑制劑：抑制劑與底物不存在競爭關系。
如圖， 抑制劑與酶的活性中心以外的部位結合， 但是不會使酶活性中心的結構改變， 因 此， 不影響酶與底物的結合， 這樣就形成了底物-酶-抑制劑的三元復合物， 但是底物不會被
酶催化為產物，從而達到抑制的作用。
抑制劑
(
底物
)
(
酶
)
底物
酶
×
疑難 4:辨析下列物質中 A 的含義
1.ATP 與核苷酸的關系
(
P
)組成 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 個磷酸
基團后剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），是 RNA 的基本組成單位之一。
2.不同物質結構中“A”的含義不同
（1）ATP 中的 A 為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。
（2）DNA 分子中的 A 為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子
磷酸組成。
（3）RNA 分子中的 A 為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸
組成。
（4）核苷酸中的 A 為腺嘌呤。
（5）聯系：它們的共同點是都含有腺嘌呤。其中， AMP（腺苷一磷酸，又名腺嘌呤核糖核
苷酸）是 RNA 的基本組成單位之一。
疑難 5:ATP 是驅動細胞生命活動的直接能源物質的實驗驗證(拓展)
1.實驗證據
離體螢火蟲發光器一段
時間內繼續發出熒光
一段時間后
▼
熒光消失
加一定量ATP溶液
立即發出熒光
b
加等量葡萄糖溶液
一段時間后發出熒光
研磨液
b
2.應用： ATP 熒光檢測儀
ATP 熒光檢測儀基于螢火蟲發光原理， 利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸
腺苷（ATP）。由于所有生物活細胞中含有恒量的 ATP，所以 ATP 含量可以清晰地表明樣
品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛生狀況。
熒光素+O2+ATP→氧化熒光素(發出熒光)
熒光強度越強→ATP 含量越多→微生物數量越多
疑難 6:ATP 拓展
ATP 不是唯一的直接能源物質， 除 ATP 外， 還有 UTP、GTP 和 CTP。UTP 是由一個尿 嘧啶、一個核糖、三個磷酸連接而成的；GTP 是由一個鳥嘌呤、一個核糖、三個磷酸連接 而成的；CTP 是由一個胞嘧啶、一個核糖、三個磷酸連接而成的。每個分子去掉兩個磷酸
基團后都是構成 RNA 的基本單位，它們的關系如下圖所示：
這四種物質中，ATP 是生物體的直接能源物質，當人體在運動、吸收氨基酸、葡萄糖 等營養物質時都會消耗 ATP ，ATP 是能量“貨幣” 。GTP 可用于合成蛋白質，CTP 可用于合 成脂質，UTP 可用于合成多糖。另外，ATP 中的核糖若改變為脫氧核糖，就轉變為 dATP(
脫氧腺苷三磷酸)。
疑難 7:ATP 與 ADP 的相互轉化不是可逆反應
1.從反應條件上看，ATP 的水解屬于水解反應，催化該反應的酶屬于水解酶。而 ATP 的合 成是一種合成反應， 催化該反應的酶屬于合成酶。由于酶具有專一性， 因此， 兩者反應條件
有所不同。
2.從反應場所上看，ATP 合成的場所為細胞質基質、線粒體和葉綠體；而 ATP 水解的場所
較多。因此， ATP 的合成場所與水解場所不完全相同。
3.從能量來源上看， ATP 水解釋放的能量來源于儲存在特殊化學鍵中的化學能；而合成 ATP
的能量主要來源于化學能和光能，即兩者的能量來源不同。
1. 酶
該考點基礎層級訓練內容為酶的作用、本質和作用機理,重難、綜合層級多結合代謝知
識考查酶的特性、影響酶活性的因素及相關實驗。
2. ATP
該考點基礎層級訓練內容為 ATP 的結構和功能、 ATP 與 ADP 的相互轉化,重難、綜合
層級多結合光合作用和呼吸作用來考查 ATP 的形成和利用。
【真題再現】
1 ．（2023·浙江 · 統考高考真題）某同學研究某因素對酶活性的影響，實驗處理及結果如下： 己糖激酶溶液置于 45℃水浴 12min，酶活性喪失 50%；己糖激酶溶液中加入過量底物后置
于 45℃水浴 12min，酶活性僅喪失 3%。該同學研究的因素是( )
A ．溫度 B ．底物 C ．反應時間 D ．酶量
2 ．（2022 秋 ·福建泉州 · 高一福建省南安市僑光中學校聯考階段練習）頭孢拉定是一種常見 的醫用口服抗生素， 某人因長期服用頭孢拉定， 醫生在其腸道中發現某種大腸桿菌的數量顯
著增加，下列分析正確的是( )
A ．該菌經化學成分分析，其含量最多的化合物是以碳鏈為骨架的生物大分子
B ．該菌含有的多種抗性基因都分布于細胞核中
C ．該菌中核糖體上合成的、能降解抗生素的酶活性比普通細菌中的強
D ．頭孢拉定是一種蛋白質，強酸性環境會改變頭孢拉定的空間結構，抑制其殺菌效果
3 ．（2023 春 · 北京大興 · 高一統考期末）下列關于 ATP 的敘述，正確的是( )
A ．ATP 由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成
B ．ADP 轉化成 ATP 所需能量均來自光能
C ．酶催化的生化反應必須由 ATP 提供能量
D ．ATP 中的“A”與 DNA 中的堿基“A”含義不同
4 ．（2023 春 · 云南紅河 · 高一校考開學考試） 如圖所示為 ATP 的結構及 ATP 與 ADP 之間的
相互轉化過程，下列說法正確的是( )
A ．圖一中的 a 代表腺苷， A 代表的是腺嘌呤
B ．ATP 生成 ADP 時圖一中的 c 鍵斷裂釋放的能量伴隨著細胞內許多的吸能反應
C ．ATP 與 ADP 相互轉化過程中物質和能量是可循環利用的
D ．酶 1 和酶 2 若為蛋白質，從功能上屬于調節蛋白
5 ．（2023 春 · 云南紅河 · 高一校考開學考試）生態酶制劑是一種無毒、無殘留、無污染的微 生物制劑， 它能提高飼料營養成分的利用率， 使質量差的飼料和優質飼料具有同樣的飼喂效
果，從而提高了飼料行業和養殖行業的經濟效益。下列有關敘述錯誤的是( )
A ．組成酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸
B ．低溫條件有利于生態酶的保存
C ．酶具有高效性是因為其能降低化學反應活化能
D ．生態酶的使用需要適宜的溫度和 pH 條件
6 ．（2023 春 · 北京東城 · 高一統考期末）為研究板栗殼黃酮對胰脂肪酶活性的影響，科研人
員進行了相關實驗，結果如圖。下列敘述錯誤的是( )
A ．胰脂肪酶為脂肪的水解反應提供活化能
B ．酶促反應速率可用脂肪的水解速率表示
C ．實驗需要酶量充足且溫度適宜的條件
D ．板栗殼黃酮具有抑制胰脂肪酶的作用第五章 細胞的能量供應與利用（一）
第一節 降低化學反應活化能的酶
考點 1:酶的作用和本質
1.細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統稱為細胞代謝，包括 分解代謝和合
成代謝。
2.酶在細胞代謝中的作用
（1）作用： 酶在細胞代謝中具有催化作用。
（2）作用機理： 降低化學反應的活化能。
（3）意義：正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進行。
【探究實踐】比較過氧化氫在不同條件下的分解
1 2 3 4 3 4
實驗討論：
①1.2 號管現象與 1 號管不同，說明了什么？
【答案】 加熱能促進 H2O2 的分解,提高反應速率；
②2.3 號和 4 號管并未加熱，也有大量氣泡產生，說明什么？
【答案】 FeCl3 中的 Fe3+ 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。 ③3 號試管 Fe3+數比 4 號試管 H2O2 酶高 25 萬倍，但 4 號反應速率更快,這說明什么？
【答案】 過氧化氫酶比 Fe3+ 的催化效率高得多。
④2 號、 3 號、 4 號試管相比，哪支試管最終產生的氧氣最多,為什么？
【答案】 一樣多，幾支試管的 H2O2 溶液的體積和濃度都相同。
實驗結論：
（1）水浴加熱、 FeCl3、過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。
（2）與無機催化劑 FeCl3 相比，過氧化氫酶的催化效率要高得多。
（3）過氧化氫酶在細胞外（或體外）也能發揮作用。
3.酶的作用機理
（1）在常態下，幾乎所有 H2O2 分子都不易分解，為什么加熱后， 一小部分則可以分解。
【答案】 因為加熱使 H2O2 分子獲得了能量。
活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需的能量。
（2）無機催化劑和酶是通過怎樣的途徑加快化學反應速率的？
【答案】 降低化學反應所需要的活化能，使活躍態的分子增多。
（3）為什么酶的催化效率比無機催化劑快？
【答案】 酶更顯著地降低了化學反應所需要的活化能。
（4）為什么說酶對于細胞代謝的順利進行至關重要？
【答案】細胞的正常代謝需要在 溫和的條件下快速進行化學反應，而酶滿足以上要求。
4.分析酶的作用機理曲線
①表示無酶催化時反應進行所需要的活 化能是 AC 段。 ②表示有酶催化時反應進行所需要的活 化能是 BC 段。 ③表示酶降低的活化能是 AB 段。
5. 酶的本質
（1）本質：絕大多數是蛋白質，少數是 RNA。
（2）合成原料： 氨基酸、核酸核苷酸。
（3）合成場所： 核糖體、細胞核等。
（4）來源：大多數活細胞。
（5）功能：具有催化作用。
(
酶活性
)【注意】反應前后，酶的化學性質和數量保持不變。
【拓展】鑒定酶本質的實驗原理和方法
例題：某科研小組經研究得知 X 酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須 保持正常的結構才能發揮催化作用，請利用這一原理設計實驗，探究 X 酶的化學本質究竟
是蛋白質還是 RNA。簡要寫出實驗思路，并預期實驗結果及結論(要求：實驗包含可相互印
證的甲、乙兩個組)。
A.酶解法
B.試劑檢測法
(
甲酶
乙酶
)
時間
用蛋白酶處理甲酶和乙酶
從酶的化學本質上來講，絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是 RNA。因此可利用雙縮
脲試劑與蛋白質作用產生紫色反應， RNA 與吡羅紅染液作用顯紅色的原理。
考點 2:酶的特性
1. 酶具有高效性
（1）含義：與無機催化劑相比，酶的催化效率是無機催化劑的 107～103 倍。
（2）圖解：
（3）分析：
①酶比無機催化劑的催化效率更高；
②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。
③酶不能改變最終生成物的量。
2. 酶具有專一性
（1）含義：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
（2）圖解：
加入酶 B 的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶 B 對此反應無催化作用。
而加入酶 A 的反應速率明顯較快，說明酶 A 可催化該反應，即酶具有專一性。
（3）圖解酶的專一性
如圖表示酶促反應的過程, 圖中 A 表示酶,B 表示被催化的反應物,C、D 表示生成物,酶在
反應前后的性質和數量均不發生變化。
3.酶的作用條件較溫和
（1）含義：酶所催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的。
（2）圖解：
①在最適溫度和 pH條件下，酶的活性最高，溫度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都會降低。
②過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。
考點 3:影響酶促反應速率的因素
1.酶促反應速率:在酶的催化作用下化學反應進行的速率稱為酶促反應速率,一般用單位時間
內底物的減少量或產物的增加量來表示。
2.酶活性:可用在一定條件下酶催化某一化學反應的速率表示。
3.影響酶促反應速率的因素可分為影響酶活性的因素和不影響酶活性的因素,前者通過影響 酶的空間結構影響酶活性,包括溫度、pH、抑制劑、激活劑、重金屬等;后者包括底物濃度、
酶濃度。
4.影響酶促反應的因素曲線分析
(1)溫度和 pH 對酶促反應的影響
①在一定溫度(pH)范圍內,隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強,超過這一范圍,酶的催化作用
逐漸減弱。
②過酸、過堿、高溫會使酶的空間結構遭到破壞而永久失活;低溫只是會影響酶促反應速率,
但不會破壞酶的空間結構,在適宜升高溫度的情況下,酶促反應速率會逐步提高。
③在 0 ℃左右時,酶促反應速率很低,但酶的空間結構穩定, 因此酶制劑適宜在低溫保存。
④從下圖可以看出:反應溶液 pH 的變化不影響酶作用的最適溫度。
(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響
甲 乙
a. 甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應速率隨底物濃度的增加而加快,但當底
物達到一定濃度后,受酶量的限制,酶促反應速率不再增加。
b. 乙圖:在其他條件適宜、底物充足的情況下,酶促反應速率與酶濃度成正比。
第二節 細胞的能量“ 貨幣”ATP
考點 1:ATP 的分子結構與功能
1.組成元素： C 、H 、O 、N 、P。
2.名稱： 腺苷三磷酸。
3.化學組成： 1 分子腺苷和 3 分子磷酸基團。
4.結構簡式： A-P~P~P。
ATP 中， A 代表腺苷，由腺嘌呤和核糖構成；T 代表三， P 代表磷酸基團；一代表普通
化學鍵，～代表一種特殊的化學鍵。
5.特點
（1）ATP 是一種高能磷酸化合物，含有 2 個“~”。
（2）由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥，使得“ ～”不穩定，末端磷酸基團有 一種離開 ATP 而與其他分子結合的趨勢， 也就是具有較高的轉移勢能。當 ATP 在酶的作用
下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化。
（6）功能： ATP 是驅動細胞生命活動的直接能源物質。
【注意】生物體內的能源物質總結
(1)能源物質： 糖類、脂肪、蛋白質、 ATP。
(2)主要能源物質： 糖類。
(3)儲能物質： 脂肪、淀粉(植物細胞) 、糖原(動物細胞)。
(4)主要儲能物質： 脂肪。
(5)直接能源物質： ATP。
(6)最終能量來源： 太陽能。
考點 2:ATP 與 ADP 可以相互轉化
1. 轉化原因
ATP 中遠離腺苷的“～”既容易水解，也容易形成，伴隨著“～”的水解實現 ATP 到 ADP
的轉化，而“～”的形成與 ADP 到 ATP 的轉化相伴隨。
2. ATP 與 ADP 可以相互轉化
(
P
) (
P
) (
P
) (
水解
) (
能量
) (
Pi
) (
P
) (
P
)
能量
Pi
(
合成
)
3. ATP 與 ADP 的相互轉化分析
項目 ATP 的合成 ATP 的水解
反應式 ADP+Pi+能量→ATP ATP→ADP+Pi+能量
能量來源 光能（光合作用） 、化學能（細胞呼吸） 儲存在特殊化學鍵中的能量
能量去路 形成特殊的化學鍵 用于各項生命活動
反應場所 細胞質基質、線粒體、葉綠體 生物體的需能部位
聯系 （1）ATP 在生物體內含量少， 但轉化十分迅速，從而使細胞中的 ATP 和 ADP 總是處于一種動態平衡 （2）ATP 與 ADP 的相互轉化不是可逆反應。因為轉化過程中所需的酶、能量 的來源和去路及反應場所不完全相同 （3）合成 ATP 的過程中有水生成，水解 ATP 的過程中有水消耗
4. 意義
（1）保證細胞內有一個相對穩定的能量供應庫。
（2）ATP 在能源物質供能過程中處于核心地位， 絕大多數能源物質中的能量只有先轉移到
ATP 中才能為生命活動供能。在生命活動中， ATP 中的能量可以轉化為不同形式的能量。
（3）能量通過 ATP 分子在吸能反應和放能反應之間流通。因此，可以形象地把 ATP 比喻
成細胞內流通的能量“貨幣”。
考點 3:ATP 的利用
1.ATP 的利用形式
ATP 中的能量可以直接轉化成其他各種形式的能量，用于各項生命活動，這些能量主
要有以下 6 種形式。滲透能、 機械能、電能、 化學能、光能、 熱能。
2.ATP 為主動運輸供能
（1）參與 Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化 ATP 水解的酶。當膜內側的與其相應位點
結合時，其酶活性就被激活了。
（2）在載體蛋白這種酶的作用下， ATP 分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合， 這
一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。
（3）載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化， 使 Ca2+ 的結合位點轉向膜外側， 將 Ca2+釋
放到膜外。
考點 4:細胞中的吸能和放能反應
1 ．概念：吸能反應中產物分子中的勢能比反應物分子中的勢能高；放能反應中產物分子中
的勢能比反應物分子中的勢能低。
2 ．吸能、放能反應與 ATP 的關系
ATP 是吸能反應與放能反應之間的紐帶，ATP 水解產生的能量用于吸能反應，ATP 合
成的能量來自細胞中的放能反應。
綠色植物細胞中最重要的吸能反應是光合作用， 所有細胞中最重要的放能反應是細胞呼
吸。
3.如果一個反應發生時釋放 ATP，則這個反應為放能反應；相反，則為吸能反應。
疑難 1：酶與無機催化劑的共同點
1 ．降低化學反應的活化能，使化學反應速率加快，但不改變生成物的量。
2 ．只改變化學反應速率，不為化學反應提供物質和能量，本身不被消耗，反應前后性質不
變。
3 ．縮短達到平衡的時間，但不改變化學反應的方向和平衡點。
疑難 2:驗證酶的作用及特性的實驗設計與分析
實驗目的 實驗組 對照組 實驗組衡量標準 自變量
驗證酶具有催 化作用 底物+相應 酶液 底物+等量蒸餾水 等 底物是否被分解或 底物分解速率 酶溶液的有無
驗證酶的專一 性 底物+相應 酶液 另一底物+等量同 種酶液 底物是否被分解 不同底物
底物+相應 酶液 相同底物+等量另 一種酶液 不同酶溶液
驗證酶具有高 效性 底物+相應 酶液 底物+等量無機催 化劑 底物分解速率或產 物生成速率 無機催化劑和 酶溶液
【拓展】（1）探究溫度對酶活性的影響時，一定要讓底物和酶在所需的溫度下保溫一段時
間，再進行混合。
（2）若選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度，檢測的試劑不可用斐林試劑代替碘液。因 為斐林試劑需在水浴加熱條件下才會與還原糖發生特定的顏色反應， 而該實驗中需嚴格控制
溫度。
（3）探究溫度對酶活性的影響時，不適宜用 H2O2 為底物，因為高溫條件下 H2O2 會分解。
疑難 3:影響酶活性的抑制劑和激活劑
1.抑制劑
(
底物
) (
酶
) (
抑制劑
)（1）競爭性抑制劑：抑制劑與底物競爭酶。
①第一類競爭性抑制劑：抑制劑的結構與酶的活性中心相似，當抑制抑制與酶結合時，就阻
止了底物與酶結合，如果底物與酶結合也會阻止抑制與酶結構。
(
底物
)
(
抑制劑
)
酶
底物
抑制劑
酶
②第二類競爭性抑制劑：抑制劑與酶的活性中心以外的部位結合，從而使酶的活性中心結構 改變， 阻止了酶與底物結合。如果酶與活性中心結合， 使抑制劑結合部位的空間結構發生改
變，從而阻止抑制與酶結合。
(
底物
)
(
酶
)
（2）非競爭性抑制劑：抑制劑與底物不存在競爭關系。
如圖， 抑制劑與酶的活性中心以外的部位結合， 但是不會使酶活性中心的結構改變， 因 此， 不影響酶與底物的結合， 這樣就形成了底物-酶-抑制劑的三元復合物， 但是底物不會被
酶催化為產物，從而達到抑制的作用。
抑制劑
\
(
底物
)
(
酶
)
底物
酶
×
疑難 4:辨析下列物質中 A 的含義
1.ATP 與核苷酸的關系
(
P
)組成 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 個磷酸
基團后剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），是 RNA 的基本組成單位之一。
2.不同物質結構中“A”的含義不同
（1）ATP 中的 A 為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。
（2）DNA 分子中的 A 為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子
磷酸組成。
（3）RNA 分子中的 A 為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸
組成。
（4）核苷酸中的 A 為腺嘌呤。
（5）聯系：它們的共同點是都含有腺嘌呤。其中， AMP（腺苷一磷酸，又名腺嘌呤核糖核
苷酸）是 RNA 的基本組成單位之一。
疑難 5:ATP 是驅動細胞生命活動的直接能源物質的實驗驗證(拓展)
1.實驗證據
離體螢火蟲發光器一段
時間內繼續發出熒光
一段時間后
▼
熒光消失
加一定量ATP溶液
立即發出熒光
b
加等量葡萄糖溶液
一段時間后發出熒光
研磨液
b
2.應用： ATP 熒光檢測儀
ATP 熒光檢測儀基于螢火蟲發光原理， 利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸
腺苷（ATP）。由于所有生物活細胞中含有恒量的 ATP，所以 ATP 含量可以清晰地表明樣
品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛生狀況。
熒光素+O2+ATP→氧化熒光素(發出熒光)
熒光強度越強→ATP 含量越多→微生物數量越多
疑難 6:ATP 拓展
ATP 不是唯一的直接能源物質， 除 ATP 外， 還有 UTP、GTP 和 CTP。UTP 是由一個尿 嘧啶、一個核糖、三個磷酸連接而成的；GTP 是由一個鳥嘌呤、一個核糖、三個磷酸連接 而成的；CTP 是由一個胞嘧啶、一個核糖、三個磷酸連接而成的。每個分子去掉兩個磷酸
基團后都是構成 RNA 的基本單位，它們的關系如下圖所示：
這四種物質中，ATP 是生物體的直接能源物質，當人體在運動、吸收氨基酸、葡萄糖 等營養物質時都會消耗 ATP ，ATP 是能量“貨幣” 。GTP 可用于合成蛋白質，CTP 可用于合 成脂質，UTP 可用于合成多糖。另外，ATP 中的核糖若改變為脫氧核糖，就轉變為 dATP(
脫氧腺苷三磷酸)。
疑難 7:ATP 與 ADP 的相互轉化不是可逆反應
1.從反應條件上看，ATP 的水解屬于水解反應，催化該反應的酶屬于水解酶。而 ATP 的合 成是一種合成反應， 催化該反應的酶屬于合成酶。由于酶具有專一性， 因此， 兩者反應條件
有所不同。
2.從反應場所上看，ATP 合成的場所為細胞質基質、線粒體和葉綠體；而 ATP 水解的場所
較多。因此， ATP 的合成場所與水解場所不完全相同。
3.從能量來源上看， ATP 水解釋放的能量來源于儲存在特殊化學鍵中的化學能；而合成 ATP
的能量主要來源于化學能和光能，即兩者的能量來源不同。
1. 酶
該考點基礎層級訓練內容為酶的作用、本質和作用機理,重難、綜合層級多結合代謝知
識考查酶的特性、影響酶活性的因素及相關實驗。
2. ATP
該考點基礎層級訓練內容為 ATP 的結構和功能、 ATP 與 ADP 的相互轉化,重難、綜合
層級多結合光合作用和呼吸作用來考查 ATP 的形成和利用。
【真題再現】
1 ．（2023·浙江 · 統考高考真題）某同學研究某因素對酶活性的影響，實驗處理及結果如下： 己糖激酶溶液置于 45℃水浴 12min，酶活性喪失 50%；己糖激酶溶液中加入過量底物后置
于 45℃水浴 12min，酶活性僅喪失 3%。該同學研究的因素是( )
A ．溫度 B ．底物 C ．反應時間 D ．酶量
(
【答案】
B
【分析】影響酶活性的因素有溫度、
PH
、抑制劑和激活劑。由題干分析，己糖激酶溶液置
于
45℃
水浴
12min
，酶活性喪失
50%
；己糖激酶溶液中加入過量底物后置于
45℃
水浴
12min
，酶活性僅喪失
3%
。這兩組實驗的不同條件在于是
否加入底物。
【詳解】
A
、由題干可知，兩組實驗的溫度都為
45℃
,所以研究的因素不是溫度，
A
錯誤；
B
、由題干分析，
己糖激酶溶液置于
45℃
水浴
12min
，酶活性喪失
50%
；己糖激酶溶液中加
入過量底物后置于
45℃
水浴
12min
，酶活性僅喪失
3%
。這兩組實驗的不同條件在于是否加
入底物。所以研究的因素是底物，
B
正確；
C
、由題干可知，
兩組實驗的反應時間均為
12min
，所以研究的因素不是反應時間
，
C
錯誤；
D
、由題干可知，兩組實驗的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，
D
錯誤。
故選
B
。
)
2 ．（2022 秋 ·福建泉州 · 高一福建省南安市僑光中學校聯考階段練習）頭孢拉定是一種常見 的醫用口服抗生素， 某人因長期服用頭孢拉定， 醫生在其腸道中發現某種大腸桿菌的數量顯
著增加，下列分析正確的是( )
A ．該菌經化學成分分析，其含量最多的化合物是以碳鏈為骨架的生物大分子
B ．該菌含有的多種抗性基因都分布于細胞核中
C ．該菌中核糖體上合成的、能降解抗生素的酶活性比普通細菌中的強
D ．頭孢拉定是一種蛋白質，強酸性環境會改變頭孢拉定的空間結構，抑制其殺菌效果
(
【答案】
C
【分析】原核細胞與真核細胞共有的特征是均有細胞膜、細胞質， 均有核糖體這一種細胞
器，
均以
DNA
作為遺傳物質，
原核細胞與真核細胞最明顯的差異是有無核膜包被的成形的細胞
核。
【詳解】
A
、大腸桿菌細胞內含量最多的化合物是水， 水不屬于以碳鏈為骨架的生物大分子，
A
錯誤；
B
、大腸桿菌屬于原核生物，沒有細胞核，
B
錯誤；
C
、某人因長期服用頭孢拉定，
醫生在其腸道中發現某種大腸桿菌的數量顯著增加，
說明該
大腸桿菌中核糖體上合成的酶降解抗生素的能力比普通細菌的強，
C
正確；
D
、頭孢拉定是一種常見的醫用口服抗生素，屬于
小分子有機物，不是蛋白質，
D
錯誤。
故選
C
。
)
3 ．（2023 春 · 北京大興 · 高一統考期末）下列關于 ATP 的敘述，正確的是( )
A ．ATP 由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成
B ．ADP 轉化成 ATP 所需能量均來自光能
C ．酶催化的生化反應必須由 ATP 提供能量
D ．ATP 中的“A”與 DNA 中的堿基“A”含義不同
(
【答案】
D
【分析】
ATP
的結構式可簡寫成
A-P
～
P
～
P
，式中
A
代表腺苷，
T
代表
3
個，
P
代表磷酸基
團
，～
代表特殊的化學鍵。
【詳解】
A
、
ATP
由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，
A
錯誤；
B
、
ADP
轉化成
ATP
所需能量不都來自光能，還來自有機物中
的化學能，
B
錯誤；
C
、酶催化的生化反應不一定需要
ATP
提供能量，
C
錯誤；
D
、
ATP
中的
“A”
為腺苷，與
DNA
中的堿基
“A”—
腺嘌呤，含義不同，
D
正確。
故選
D
。
)
4 ．（2023 春 · 云南紅河 · 高一校考開學考試） 如圖所示為 ATP 的結構及 ATP 與 ADP 之間的
相互轉化過程，下列說法正確的是( )
A ．圖一中的 a 代表腺苷， A 代表的是腺嘌呤
B ．ATP 生成 ADP 時圖一中的 c 鍵斷裂釋放的能量伴隨著細胞內許多的吸能反應
C ．ATP 與 ADP 相互轉化過程中物質和能量是可循環利用的
D ．酶 1 和酶 2 若為蛋白質，從功能上屬于調節蛋白
(
【答案】
B
【分析】據圖一分析，
a
表示腺嘌呤核糖核苷酸，
bc
表示特殊化學鍵；圖二
ATP
的水解釋
放能量供給細胞內吸能反應，以及生命活動的能量消耗，
ATP
的合成所需能量主要來自細
胞呼吸，綠色植物還可來自光合作用。
【詳解】
A
、圖一中的
a
代表腺嘌呤核糖核苷酸，不是腺苷，
A
錯誤；
B
、
ATP
生成
ADP
為
ATP
的水解過程，圖一中的
c
鍵不穩定，容易斷裂水解并釋放能量，
所釋放的能量常用于吸能反應，
B
正確；
C
、
ATP
與
ADP
相互轉化過程中，物質
是可循環利用的，能量是不可逆的，
ATP
水解釋放
能量供給細胞內吸能反應，以及生命活動的能量消耗，
ATP
合成所需能量
主要來自細胞呼
吸，綠色植物還可來自光合作用。
C
錯誤；
D
、酶
1
和酶
2
若為蛋白質，從功能上屬
于催化作用，
D
錯誤。
故選
B
。
)
5 ．（2023 春 · 云南紅河 · 高一校考開學考試）生態酶制劑是一種無毒、無殘留、無污染的微 生物制劑， 它能提高飼料營養成分的利用率， 使質量差的飼料和優質飼料具有同樣的飼喂效
果，從而提高了飼料行業和養殖行業的經濟效益。下列有關敘述錯誤的是( )
A ．組成酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸
B ．低溫條件有利于生態酶的保存
C ．酶具有高效性是因為其能降低化學反應活化能
D ．生態酶的使用需要適宜的溫度和 pH 條件
(
【答案】
C
【分析】
1
、酶是由活細胞產生的具有催化作用
的有機物，絕大多數酶是蛋白質，極少數酶
是
RNA
。
2
、酶的特性：高效性、專一性和作用條件溫和的特性。
)
(
3
、影響酶活性的因素主要是溫度和
pH
，在
最適溫度（
pH
）前，隨著溫度（
pH
）的升高，
酶活性增強；到達最適溫度（
pH
）時，酶活性最強；超過最適溫度
H
）后，隨著溫度（
pH
）
的升高， 酶活性降低。另外低溫酶不會變性失活，
但高溫、
pH
過高或過低都會使酶變性失
活。
【詳解】
A
、酶的本質是蛋白質或
RNA
，因此酶的基本組成單位可能是氨基酸或核糖核苷
酸，
A
正確；
B
、低溫不會使酶變性失活，只能抑制酶的活性，有利于酶的保存，
B
正確；
C
、與無機催化劑相比，酶降低化學反應活化能的作用更顯著，具有高效性，
C
錯誤；
D
、酶的作用需要適宜的條件，所以生態酶的使用需要適宜的溫度和
pH
條件，
D
正確。
故選
C
。
)
6 ．（2023 春 · 北京東城 · 高一統考期末）為研究板栗殼黃酮對胰脂肪酶活性的影響，科研人
員進行了相關實驗，結果如圖。下列敘述錯誤的是( )
A ．胰脂肪酶為脂肪的水解反應提供活化能
B ．酶促反應速率可用脂肪的水解速率表示
C ．實驗需要酶量充足且溫度適宜的條件
D ．板栗殼黃酮具有抑制胰脂肪酶的作用
(
【答案】
A
【分析】題圖分析：圖中橫坐標是底物（脂肪）濃度，縱坐
標是酶促反應速率，由于酶量有
限酶已全部投入使用，因此對照組酶促反應速率不再上升；加入板栗殼黃酮的酶活性明顯低
于對照組，說明板栗殼黃酮對酶有抑制作用。
【詳解】
A
、胰脂肪酶能降低脂肪水解反應
的活化能，
不能為化學反應提供活化能，
A
錯誤；
B
、胰脂肪酶能催化脂肪水解，因此酶促反應速率可用脂肪的水解速率表示，
B
正確；
C
、本實驗目的是研究板栗殼黃酮對胰脂肪酶活性的影響， 其他的無關變量要求相同且適宜，
如實驗需要酶量充足且溫度適宜，
C
正確；
D
、由曲線可知，
加入板栗殼黃酮的酶活性明顯低于對照組，
說明板栗殼黃酮對酶有抑制作
)
(
用，
D
正確。
故選
A
。
)

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