人教版2024届高考生物一轮复习酶和能量“货币”ATP教学课件

这是一份人教版2024届高考生物一轮复习酶和能量“货币”ATP教学课件，共56页。PPT课件主要包含了②曲线分析，续上表，答案D，答案C，③实验步骤，答案B，ATP的利用等内容，欢迎下载使用。

第7讲　酶和能量“货币”ATP【课标要求】　1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素的影响。2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
考点一　酶的本质、作用、特性及影响因素
1．酶的本质及作用(1)酶的本质。
(2)酶的作用机理：降低化学反应的活化能。
①无酶催化的反应曲线是乙，有酶催化的反应曲线是甲。②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶降低的活化能。③若将酶改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。
提醒：①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。③酶在细胞内、外，生物体内、外都可以发挥作用。
2．酶本质的探索历程(连线)
①巴斯德②李比希③毕希纳④萨姆纳⑤切赫和奥尔特曼
a.提取到了第一种酶(脲酶)，并证明其是蛋白质b.将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶c.发现少数RNA也具有生物催化功能d.酿酒中的发酵是由酵母菌细胞引起的
答案：①－d　②－e　③－b　④－a　⑤－c
3．酶的特性(1)高效性：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。①物理模型——“锁和钥匙学说”。
图中A表示酶；B表示被A催化的底物；E、F表示B被分解后产生的物质；C、D表示不能被A催化的物质。
酶A能催化底物A参与的反应，而酶B不能催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性。(3)酶的作用条件较温和。①酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。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。低温只是抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，温度升高后酶可恢复活性。
1．影响酶促反应速率的因素(1)通过影响酶活性来影响酶促反应速率的因素。
(2)直接影响酶促反应速率的其他因素。①底物浓度对酶促反应速率的影响。
②酶浓度对酶促反应速率的影响。
提醒：①酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。②温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。③同一个体的不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。
2．常考酶的种类和作用
考向1　结合酶的本质、作用与特性，考查科学思维1．(2021·八省联考湖北卷)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述错误的是(　　)A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解
解析：过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质，A项正确；DNA聚合酶能催化脱氧核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键，DNA连接酶催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，B项正确；胰蛋白酶属于分泌蛋白，其合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关，C项正确；淀粉酶和盐酸都是催化剂，可以降低化学反应的活化能，但不能降低反应物的活化能，D项错误。
2．(2022·华中师大附中)幽门螺旋杆菌(Hp)能产生脲酶催化尿素分解形成氨和二氧化碳，因此若要检测某人胃内是否存在Hp，常用14C呼吸实验检测，受检者口服特殊的尿素[14CO(NH2)2]胶囊，根据受检者是否能产生14CO2及含量判断有无Hp感染。下列相关叙述错误的是(　　)A．脲酶是具有催化作用的蛋白质，能够被蛋白酶水解失活B．温度、pH会影响脲酶的活性，而尿素浓度的改变不影响脲酶活性C．一定时间内产生14CO2的量与脲酶含量有关，与口服尿素剂量无关D．外出聚餐可能会增加Hp的传播途径
解析：脲酶的化学本质是蛋白质，能够被蛋白酶水解失活，A项正确；温度、pH会改变蛋白质的结构，从而影响脲酶的活性，而尿素浓度的改变不影响脲酶活性，B项正确；一定时间内产生14CO2的量与脲酶含量有关，与口服尿素含量也有关，尿素浓度不影响酶活性，但可在一定程度上直接影响酶促反应速率，C项错误；外出就餐频率越高，接触到Hp的概率就高，增加了Hp的传播途径，D项正确。
考向2　结合影响酶促反应的因素，考查科学思维3．(2022·湖北宜昌)如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是(　　)
A．影响曲线乙的因素是温度，影响曲线丙的因素是pHB．曲线甲中，a点与b点限制酶促反应速率的因素不相同C．曲线乙中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D．曲线丙中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
解析：分析题图可知，曲线甲表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物浓度达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；曲线乙表示温度对酶活性的影响，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；曲线丙表示pH对酶活性的影响，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。故选C。
考点二　探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的条件
1．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理。
②比较H2O2在Fe3＋、过氧化氢酶等不同条件下气泡产生的速度或使点燃但无火焰的卫生香复燃的程度，了解过氧化氢酶的作用。
(2)实验设计与现象分析。
(3)实验结论：酶具有催化作用和高效性。(4)变量分析。
2．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验步骤。
(2)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。(3)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是：探究同一种酶是否能催化不同底物水解。3．探究影响酶活性的条件(1)探究温度对酶活性的影响。①实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
②实验材料：质量分数为2%的唾液淀粉酶溶液、体积分数为3%的可溶性淀粉溶液、沸水、蒸馏水、冰水、碘液(相关用具省略)。③实验步骤。
④实验结论：温度过高、过低都会影响酶的活性，适宜温度下酶的活性较高。(2)探究pH对酶活性的影响。
pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。②实验材料：质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的HCl溶液、质量分数为5%的NaOH溶液、蒸馏水等(相关用具省略)。
④实验结论：过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性较高
1．实验过程和结果检测的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后，再让反应物与酶接触。(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物是否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。
2．验证酶专一性的实验设计模型
考向1　结合酶的相关实验，考查科学探究1．(2022·广东潮州)为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如下表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 
A．方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
解析：在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A项错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B项正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C项错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D项错误。
考向2　结合酶的活性影响因素，考查科学探究2．(2022·湖南长郡中学)脲酶是一种能使尿素分解成NH3和CO2的蛋白酶。下图表示pH对两种脲酶的相对酶活性的影响。下列叙述错误的是(　　)
A．相对酶活性可通过检测单位时间内反应物的消耗量或生成物的生成量来测定B．该实验中有两个自变量，一个因变量C．在植物刀豆脲酶和海洋细菌脲酶的最适pH条件下，两种酶的相对酶活性均最高D．若将pH从13下降到8，推测海洋细菌脲酶的活性先下降后升高
解析：由图可知，pH为7.4时，刀豆中脲酶的活性最高，pH为8.4时，海洋细菌中脲酶的活性最高。相对酶活性可通过检测单位时间内反应物的消耗量或生成物的生成量来测定，以其反应速率代表其相对活性，A项正确；该实验中的自变量为pH和脲酶种类，因变量为脲酶的相对酶活性，B项正确；在最适pH条件下，两种酶的相对酶活性均最高，C项正确；pH为13时，海洋细菌脲酶已经失活，若将pH从13下降到8，其酶活性不变，D项错误。
考点三　ATP的结构、功能与利用
1．ATP的结构ATP不等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，是一种与能量有关的物质。
(1)ATP的中文名称是腺苷三磷酸，其结构式可以简写为A—P～P～P。(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。(3)ATP的供能原理。
(4)ATP是一种高能磷酸化合物，ATP水解的过程就是释放能量的过程，1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。
2．ATP和ADP的相互转化(1)转化的基础。ADP比ATP稳定，ATP脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸(Pi)。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。(2)ATP的合成与水解。
(3)转化的特点。①这种转化时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中。②ATP与ADP的相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
吸能反应是需要吸收能量的，一般与ATP的水解反应相联系，需要ATP水解提供能量；放能反应是释放能量的，一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存于ATP中，用来为吸能反应直接供能。
1．ATP产生量与O2供给量的关系分析
2．ATP与ADP的相互转化(1)ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用，它们不是可逆反应。(2)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也消耗水。(3)生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，因此只要提供能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要。
3．细胞内ATP产生与消耗的场所及生理过程
考向1　结合ATP的结构和功能，考查生命观念1．(2022·重庆八中模拟)ATP是存在于细胞内的直接能源物质，H＋－ATP酶是存在于生物膜上的一种转运H＋的载体蛋白。如图为某植物细胞膜上H＋－ATP酶转运H＋的过程示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．图示为细胞吸收H＋的过程B．H＋－ATP酶转运H＋过程中，结构不会发生变化C．图示转运过程可使该细胞内的H＋浓度低于细胞外D．图示转运过程说明细胞膜具有催化水解ATP酶的作用
解析：图中ATP存在的部位是细胞内，所以图示为细胞排出H＋的过程，A项错误；载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，所以H＋－ATP酶转运H＋过程中，结构会发生变化，B项错误；分析图可知，细胞在逆浓度梯度运输H＋，该转运过程可使该细胞内的H＋浓度低于细胞外，C项正确；分析图可知，图示转运过程说明细胞膜上的蛋白质具有催化水解ATP酶的作用，D项错误。
2．(2022·贵州贵阳模拟)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)。下列说法错误的是(　　)A．细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的B．一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成C．用32P标记dATP的α位磷酸基团，利用其合成DNA，可将32P标记到新合成的DNA分子上D．用32P标记细胞中染色体的DNA，一次有丝分裂后子细胞中所有染色体都有放射性
解析：一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，B项错误；dA—Pα～Pβ～Pγ脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一，若用32P标记dATP的α位磷酸基团，利用其合成DNA，可将32P标记到新合成的DNA分子上，C项正确；用32P标记细胞中染色体的DNA，依据DNA分子的半保留复制可知，在有丝分裂前的间期DNA完成复制后，每条染色体含有两个DNA分子，分别位于组成该染色体的两条姐妹染色单体上，而且每个双链DNA分子的两条链中只有一条链含有32P标记，因此一次有丝分裂后子细胞中所有染色体都有放射性，D项正确。
考向2　围绕ATP的利用，考查科学思维3．(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析：根据题干可知，某些蛋白质在相关酶的作用下会发生磷酸化和去磷酸化，而发生了磷酸化和去磷酸化的蛋白质结构发生改变，功能有所不同，能够体现蛋白质结构与功能相适应的特点，A项正确；这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化，不能参与细胞信号传递，B项错误；由题图可知，在蛋白质磷酸化过程中，ATP为蛋白质提供磷酸基团，参与了细胞信号传递，C项正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应，受温度的影响，D项正确。
高考真题体验 1.(2021·湖北卷)很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．麦芽含有淀粉酶，不含麦芽糖B．麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C．55～60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D．麦芽中淀粉酶的最适温度比人的唾液淀粉酶低
解析：在麦芽中存在麦芽糖，A项错误；麦芽糖由2分子葡萄糖脱水缩合而成，B项错误；一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦芽中的淀粉酶的最适温度比人的唾液淀粉酶的高，D项错误。
2．(2022·全国乙卷)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
根据实验结果可以得出的结论是(　　)A．酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性B．蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高C．在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性D．在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性
解析：第①组中，酶P在低浓度Mg2＋条件下有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A项错误；第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2＋浓度，无论是高浓度Mg2＋条件下还是低浓度Mg2＋条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，B项、D项错误；第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2＋浓度，第④组在高浓度Mg2＋条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2＋条件下没有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C项正确。
3．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　)
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度C．该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH9D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析：分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A项正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B项正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明最适温度为70℃，最适pH为9，C项错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D项正确。