统考版2024高考生物二轮专题复习专题二生命系统的代谢第1讲细胞内的酶和ATP课件

这是一份统考版2024高考生物二轮专题复习专题二生命系统的代谢第1讲细胞内的酶和ATP课件，共55页。PPT课件主要包含了基础自查·明晰考位，整合考点4，活细胞，蛋白质或RNA，氨基酸或核糖核苷酸，核糖体或细胞核，催化作用，降低化学反应的活化能，专一性，验证专一性等内容，欢迎下载使用。

聚焦新课标：2.2.1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(如pH和温度等)的影响；2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
纵 引 横 连————建网络
各项生命活动的直接能源物质
边 角 扫 描————全面清提醒：判断正误并找到课本原话1．Fe3＋和过氧化氢酶都能促使H2O2分解，它们不但供给H2O2能量，而且降低了H2O2分解反应的活化能。(P80正文上部)(　　)2．酸既能催化蛋白质水解，又能催化脂肪和淀粉水解。(P83右边学科交叉)(　　)3．建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。原因：温度(高温)本身会影响过氧化氢自然分解的速度；酸本身也可以作为无机催化剂催化淀粉的水解。(P84实验)(　　)4．图5－3，5－4中，只有低温时曲线和横轴不相交，即酶的结构未改变，只是活性降低而已。(P85图)(　　)
5．酶为生活添姿彩(1)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁而抗菌消炎，常与抗生素复合使用。(　　)(2)加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体，而是经过酶工程改造过的，稳定性更强。(P87科学·技术·社会)(　　)6．细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。(P88正文)(　　)7．放能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。(P89正文下部)(　　)8．1分子葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量是1分子ATP水解所释放能量的94倍。(P90思考与讨论)(　　)
整合考点4　“周而复始”的酶和ATP
考点整合 固考基1.比较酶与激素的异同(1)相同点：都具有___________的特点，也都具有一定的特异性。(2)区别
2.把握与酶有关的三类曲线(1)酶的作用原理曲线：
①由图可知，酶的作用原理是___________________。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向____移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
(2)酶特性的相关曲线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________。②图2中两曲线比较，表明酶具有________。
(3)影响酶促反应速率因素的相关曲线①分析图1和图2：温度或pH通过影响________来影响酶促反应速率。②分析图3：OP段的限制因素是________，P点以后的限制因素则是______________。
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通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。
3.关注“两类”实验设计(1)验证酶的本质、作用、特性的实验设计
(2)探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序：
底物与相应温度的酶混合
酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，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。(3)在探究pH对酶活性影响时，“宜”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后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
4.牢记ATP的结构与能量转换
A—P ～ P ～ P
5．记清细胞内产生与消耗ATP的六种结构
6.辨析“四种”化合物结构中的“A”ATP的结构及与核苷酸的关系
(1)ATP：“A”为_______。(2)DNA：“A”为腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)RNA：“A”为__________________。(4)核苷酸：“A”为________。
(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。其供应取决于ATP与ADP之间的快速转化。(3)ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。(4)ATP并非“唯一”的直接能源物质，直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。(5)光合作用的光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应，不能用于其他生命活动。(6)切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速，但其合成也迅速。
类研真题 明考向类型1　全国卷真题体验寻趋势1．[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、D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正确。
2．[2020·全国卷Ⅲ，37节选]水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题：(1)制作果汁时，可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。纤维素酶可以分解植物________(填“细胞膜”或“细胞壁”)中的纤维素。(2)用果胶酶处理果泥时，为了提高出汁率，需要控制反应的温度，原因是___________________________________________________。
温度对果胶酶活性有影响，在最适温度下酶活性最高，出汁率最高
解析：(1)植物细胞壁由纤维素和果胶构成，故可用纤维素酶分解细胞壁。(2)酶发挥催化作用需要适宜的温度和pH条件，在最适温度下，果胶酶的活性最高，出汁率最高。
类型2　地方卷真题体验寻共性3．[2023·广东卷]中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，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，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。
4．[2023·浙江6月]为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是(　　)A．H2O2分解生成O2导致压强改变B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时C．250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
解析：H2O2分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前（200 s）Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组（含过氧化氢酶）相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。
类型2　地方卷真题体验寻共性5．[2022·湖南卷] 洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
解析：由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知，碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活，A正确；由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的 ，B错误；碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶失活，会降低加碱性蛋白酶的洗涤剂去污效果，添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；添加碱性蛋白酶能提高洗涤剂的去污能力，可以减少洗涤剂的用量，从而减少对环境的污染，D正确。
6．[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①、②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正确。
长句专练 强素养1.事实概述类(1)恒温动物能够维持体温相对恒定是因为它们有神经—体液—免疫网络作用下的体温调节机制和相对完善的身体构造，恒温动物保持体温的相对恒定所需的热能主要来自______________。(2)ATP酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧，并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能，ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有的功能是____________。
2．原因分析类(1)研究发现，溶酶体内pH为5.0左右，含有多种酸性水解酶，这些酶合成的场所为__________，若这些水解酶少量进入细胞质基质不会引起细胞损伤，其原因是___________________________________________。(2)如图，接近0 ℃时，A点却不与横轴相交的原因是__________________________________________________________________________________________。
细胞质基质与溶酶体内的pH不同，导致酶活性降低或失活
低温下酶的活性很低，但没有失活(低温没有改变酶的空间结构，只是酶活性降低)
(3)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：_________________________________________________________。
含有两个高能磷酸键，远离鸟苷的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放能量
题组集训 提考能题组预测一　酶与ATP的基础知识综合考查1．[2023·湖北襄阳四中模拟]细胞的能量获取和利用要经历复杂的物质变化，这些变化离不开酶和ATP。有关说法错误的是(　　)A．某些酶的组成元素与ATP的相同，ATP可参与某些酶的合成B．酶在细胞内外都能发挥作用，而ATP只能在细胞内发挥作用C．能合成酶的细胞都能合成ATP，能合成ATP的细胞不一定能合成酶D．细胞内几乎所有化学反应都需要酶，大多数吸能反应需要消耗ATP
解析：少数化学本质为RNA的酶的元素组成是C、H、O、N、P，与ATP的元素组成相同；ATP可作为直接能源物质参与某些酶的合成，A正确；酶和ATP在细胞内和细胞外都可以发挥作用，B错误；能合成酶的细胞一定能合成ATP，但是能合成ATP的细胞不一定能合成酶，如哺乳动物成熟的红细胞，能合成ATP但不能合成酶，C正确；细胞内几乎所有的化学反应都需要酶的催化，大多数吸能反应需要ATP水解提供能量，D正确。
2．[2023·河北唐山二模]某人利用α­淀粉酶与淀粉探究温度对酶活性的影响时，反应完全后使用某种方法检测葡萄糖含量，实验结果(部分数据)如下表所示。下列相关叙述正确的是(　　)A.实验组1和6的葡萄糖相对含量较低，原因是酶的空间结构发生改变B.整个实验有对照，但表中各组均为实验组C.根据表中数据分析，该α­淀粉酶的最适温度在55～70℃D.利用麦芽糖、淀粉和α­淀粉酶的充分反应验证酶的专一性，可用斐林试剂检测
解析：α-淀粉酶的化学本质是蛋白质，实验组1的低温不会使酶的空间结构发生改变，A错误；该实验不同组别之间形成对照，都是实验组，属于相互对照（对比实验），B正确；酶在最适温度时活性最高，低于或高于最适温度其活性都降低。结合表格可知，在实验温度范围内，70℃时葡萄糖的相对含量最高，故该α-淀粉酶的最适温度在55～85℃，C错误；麦芽糖水解后产物是葡萄糖，淀粉水解的产物是麦芽糖和葡萄糖，由于麦芽糖和葡萄糖都是还原糖，因此不能用斐林试剂检测，D错误。
题组预测二　基于核心素养的科学探究和科学思维的考查3．[2023·海南中学校考三模]人工合成DNA常用的原料是dNTP，包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP四种。科学研究常用32P标记DNA分子，现用α、β、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)。下列有关叙述正确的是(　　)A.组成DNA、ATP和dATP的化学元素相同，且五碳糖都是核糖B.以dNTP作为人工合成DNA的原料，需要添加一定量的ATP为合成DNA新链提供能量C.将ATP中“γ”位磷酸基团去掉，所得物质是RNA的单体之一D.制备32P标记的DNA片段，所用dATP的α位磷酸基团必须是32P
解析：组成DNA、ATP和dATP的化学元素相同，都是C、H、O、N、P，且ATP中的五碳糖是核糖，DNA和dATP中的五碳糖是脱氧核糖，A错误；以dNTP作为人工合成DNA的原料，因为dNTP自身含有特殊的化学键，水解后产生能量可以供能，故不需要额外添加ATP，B错误；将ATP中的β、γ磷酸基团去掉，所得物质是合成RNA分子的单体：腺嘌呤核糖核苷酸，C错误；制备DNA片段M时，需要dATP脱掉β磷酸基团和γ磷酸基团，故制备DNA片段M时，所用dATP的α位磷酸基团必须是32P，D正确。
解析：由图像横坐标和各曲线标注可知，淀粉溶液浓度和无机盐种类是本实验的自变量，A正确；根据图示分析可知，Q点和P点的淀粉水解速率相同，但Q点对应的淀粉溶液浓度更大，所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长，B正确；甲组反应速率更快，说明Cl－能提高淀粉酶降低淀粉水解的活化能的效果，C错误；Cu2＋是重金属离子，会使淀粉酶发生空间结构改变而变性，从而降低反应速率，不是通过与淀粉竞争酶分子上的活性中心来降低反应速率，D正确。
5．[2023·海南中学三模]鱼宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解转化成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。某兴趣小组探究影响鱼类鲜味下降的结果如图所示。
下列有关叙述正确的是(　　)A.本实验的自变量为pH和温度，因变量是ACP的相对活性B.不同鱼ACP的最适温度和pH不同，直接原因在于不同鱼体内的ACP基因不同C.放置相同时间，草鱼在pH约5.0、温度约60 ℃条件下ACP相对活性最高D.pH低于4.2，温度超过55 ℃，对鳝鱼ACP活性影响的机理不同
解析：由图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶（ACP）的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于不同鱼体内的ACP基因不同，直接原因在于不同鱼体内的ACP结构不同，B错误；由图可知，放置相同时间，草鱼在pH约5.0、温度约60 ℃条件下酸性磷酸酶（ACP）相对活性最高，C正确；pH低于4.2与温度超过55 ℃，鳝鱼ACP都会因为空间结构的改变而失去活性，影响机理是相同的，D错误。
“四看法”破解酶促反应曲线问题
6.[2023·河南开封一模]某同学将大小相同的滤纸片放在盛有新鲜肝脏研磨液的培养皿中，浸泡1 min后夹起滤纸片，贴靠在培养皿壁上，使多余的研磨液流尽。将滤纸片贴在反应小室的一侧内壁上，再加入10 mL质量分数为3%的过氧化氢溶液，将小室塞紧(图1)。实验时，将反应小室置于水槽中并旋转180°，使过氧化氢溶液接触滤纸片，同时用量筒收集产生的气体(图2)，图3是实验结果。
下列相关叙述正确的是(　　)A．使多余的研磨液流尽，目的是防止过氧化氢酶过多反应，速度过快B．若滤纸片数量由3片增加到6片，则图3中斜率变大，最终高度不变C．若将装置中水温调高至90 ℃，因为H2O2受热分解，反应速率会加快D．如果图3中a点上移，一定是增加了过氧化氢溶液的体积
解析：使多余的研磨液流尽，目的是将过氧化氢酶固定在滤纸上，A错误；若滤纸片数量由3片增加到6片，即增加了过氧化氢酶的含量，反应速率加快，但反应物含量不变，则生成物的含量也不变，则图3中斜率变大，最终高度不变，B正确；若将装置中水温调高至90 ℃，酶会失活，则反应速率会减慢，C错误；如果图3中a点上移，不一定是增加了过氧化氢溶液的体积，可能装置损坏，导致空气中的气体进入，D错误。
题组预测三　基于学科核心素养的长句应答类专训7．[2023·四川成都模拟]胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶的活性进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，科研人员进行了下列实验：在酶量一定且环境适宜的条件下，检测了加入板栗壳黄酮对胰脂肪酶酶促反应速率的影响，结果如图1。请回答下列问题：
(1)据图1曲线可知板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有________(填“促进”或“抑制”)作用。(2)图2中A显示脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时，胰脂肪酶才能发挥作用，因此酶的作用具有________性。图2中的B和C为板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用机理的两种推测的模式图。结合图1曲线分析，板栗壳黄酮的作用机理应为________(填“B”或“C”)。(3)为研究不同pH条件下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3所示。①本实验的自变量有_________________________ (需答出两点)。②由图3可知，加入板栗壳黄酮，胰脂肪酶的最适pH变________。
是否加入板栗壳黄酮和不同pH
解析：（1）分析图1可知：对照组（不加板栗壳黄酮）的反应速率高于加入板栗壳黄酮组，酶活力的大小或活性的高低，可以用在一定条件下，催化某种化学反应的转化速率来表示，说明板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有抑制作用。（2）酶具有专一性，可以催化一种或一类化学反应，图2中A显示脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时，胰脂肪酶才能发挥作用，因此酶的作用具有专一性；分析图2：A表示正常情况下胰脂肪酶催化脂肪的水解；B表示板栗壳黄酮与胰脂肪酶的相应部位结合（非底物的结合位点），导致底物无法与酶结合，无法被水解；C表示板栗壳黄酮与底物脂肪竞争相同的结合位点，影响脂肪正常的水解速率；结合图1曲线：随着底物浓度的增加，加入板栗壳黄酮组的酶促反应速率也无法达到对照组酶促反应速率，说明不属于C类型的与底物争夺相应结合位点，否则可以通过增大底物浓度，增大底物竞争力，最终可达到对照组酶促反应速率的大小，故结合图1曲线分析，板栗壳黄酮的作用机理应为B，与板栗壳黄酮结合的胰脂肪酶无法催化脂肪的水解。