2024屆高三生物一輪復(fù)習(xí)課件：酶和ATP酶和ATP

單元四能量供應(yīng)及利用

（1）酶和ATP2024屆高考生物解鎖大單元一輪復(fù)習(xí)思維導(dǎo)圖考點(diǎn)一：酶一、酶在細(xì)胞代謝中的作用1.

細(xì)胞代謝：（1）概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。（2）條件：需酶的催化。（3）意義：細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。2.

比較過氧化氫在不同條件下的分解：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模酣贡容^過氧化氫在不同條件下的分解速率。ü嘗試探究過氧化氫酶的作用。（2）實(shí)驗(yàn)原理：新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶，它和無機(jī)催化劑Fe3＋都能催化過氧化氫分解為水和氧氣。（3）實(shí)驗(yàn)過程：ü實(shí)驗(yàn)的變量與對(duì)照自變量因變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組2號(hào)：90℃水浴加熱用單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示H2O2分解速率加入H2O2的量；實(shí)驗(yàn)室溫度；FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度1號(hào)試管2、3、4號(hào)試管3號(hào)：加入3.5%FeCl3溶液2滴4號(hào)：加入20%肝臟研磨液2滴ü由上述實(shí)驗(yàn)可以說明：①1、4號(hào)試管對(duì)照?酶具有催化作用。②1、3、4（或3、4）號(hào)試管對(duì)照?與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。3.

酶的作用機(jī)理：（1）活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。（2）酶的作用機(jī)理：通過降低化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能而加快反應(yīng)速率。（3）意義：使細(xì)胞代謝能在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。二、酶的本質(zhì)1.

探索過程：（1）1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”?！熬颇浮本褪乾F(xiàn)在所說的酵母。（2）巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)。（3）爭(zhēng)論：ü巴斯德（法國(guó)）1857年提出：只有活酵母細(xì)胞參與才能進(jìn)行發(fā)酵。ü李比希（德國(guó)）認(rèn)為：酵母細(xì)胞死亡裂解后釋放出某種物質(zhì)，引起發(fā)酵。（4）畢希納（德國(guó)）：獲得不含酵母細(xì)胞的提取液，他將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。但未能分離鑒定出酶。（5）薩姆納（美國(guó)）：1926年用丙酮提取出了刀豆種子中的脲酶，并證明了其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。（6）切赫和奧特曼（美國(guó)）：20世紀(jì)80年代，發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化功能。2.

酶的概念理解：（1）來源：活細(xì)胞產(chǎn)生的。（2）作用：具有催化作用。（3）化學(xué)本質(zhì)：有機(jī)物，絕大部分是蛋白質(zhì)，少部分是RNA。3.酶本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：組別待測(cè)液檢驗(yàn)試劑現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)組唾液淀粉酶雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色對(duì)照組已知蛋白液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)。三、酶的特性ü酶具有高效性1.含義：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107～1013倍。2.意義：使細(xì)胞代謝快速進(jìn)行。3.曲線：加入酶、無機(jī)催化劑和不加催化劑時(shí)，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)所需時(shí)間不同。ü酶具有專一性1.含義：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。2.鎖鑰模型：圖中A表示酶，B表示被酶催化的底物，E和F表示催化后的產(chǎn)物，而C和D則表示不能被該酶催化的物質(zhì)。3.意義：使細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。曲線：分別向蔗糖溶液和麥芽糖溶液中加入麥芽糖酶，底物剩余量不同。3.酶的專一性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)原理（1）淀粉、蔗糖均為非還原糖，不能與斐林試劑共熱產(chǎn)生磚紅色沉淀。（2）淀粉酶可以催化淀粉水解為還原糖，但不能催化蔗糖水解。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時(shí)間現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無顏色變化結(jié)論酶具有專一性實(shí)驗(yàn)分析：（1）自變量：反應(yīng)物的不同。（2）無關(guān)變量：溶液的量、溫度等。（3）因變量：溶液是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。ü酶的作用條件較溫和1.酶活性：可用在一定條件下酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。2.酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。過酸、過堿或溫度過高，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫只能使酶的活性降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會(huì)升高。3.探究不同溫度對(duì)酶活性的影響：（1）實(shí)驗(yàn)原理：淀粉遇碘變藍(lán)，根據(jù)不同溫度下相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)后的溶液是否出現(xiàn)藍(lán)色以及藍(lán)色的深淺可以判斷淀粉被水解的量，從而判斷不同溫度下酶的活性。（2）實(shí)驗(yàn)過程：試管步驟11′22′33′淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL不同溫度下處理5min0℃60℃100℃將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果（現(xiàn)象）變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶的催化作用需要在適宜的溫度下進(jìn)行，溫度過高或過低都會(huì)影響酶的活性。4.探究pH對(duì)酶活性的影響：實(shí)驗(yàn)原理：過氧化氫可在過氧化氫酶的作用下分解產(chǎn)生氧氣和水，根據(jù)不同pH下氣泡產(chǎn)生的快慢可判斷過氧化氫酶的活性。實(shí)驗(yàn)過程：（1）取8支潔凈的試管并編號(hào)，分別加入等量新鮮的肝臟研磨液。（2）用鹽酸或NaOH溶液調(diào)整出不同的pH（如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）。（3）分別滴加等量的過氧化氫溶液并搖勻。（4）用點(diǎn)燃但無火焰的衛(wèi)生香來檢測(cè)氧氣的生成情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶發(fā)揮催化作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會(huì)影響酶的活性。5.溫度和PH共同作用對(duì)酶活性的影響：ü底物濃度和酶濃度影響酶促反應(yīng)的速率1.酶濃度影響酶促反應(yīng)速率：（1）曲線：

（2）要素解讀：在有足夠底物而又不受其他因素影響的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。2.底物濃度影響酶促反應(yīng)速率：（1）曲線：（2）要素解讀：底物濃度較低時(shí)，酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值后，再增加底物濃度，酶促反應(yīng)速率不再增加。1.與溫度和pH有關(guān)的曲線（1）圖甲曲線分析ü在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱甚至失活。酶的催化作用有最適pH，超過或低于此pH，酶的催化作用逐漸減弱。ü過酸、過堿、高溫都會(huì)使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子的結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。（2）圖乙曲線分析ü縱坐標(biāo)為反應(yīng)物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反應(yīng)速率越慢。ü圖示pH=7，反應(yīng)物剩余量最少，應(yīng)為最適pH。反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。2.正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)中的變量并加以控制（1）確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量、無關(guān)變量。實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素稱為變量，其中人為改變的變量稱為自變量。隨自變量而變化的變量稱為因變量。實(shí)驗(yàn)中可能還會(huì)存在一些可變因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。（2）設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，控制自變量，觀察因變量，平衡無關(guān)變量。ü空白對(duì)照：如“唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用”，實(shí)驗(yàn)組中加唾液，對(duì)照組中加等量的清水。ü自身對(duì)照：如“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)”前后對(duì)照。ü相互對(duì)照：如“溫度對(duì)唾液淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)設(shè)置80℃、60℃、37℃、0℃，四組之間相互對(duì)照，得出淀粉糊消化程度最高組的溫度。例題1：洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解（自溶）失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A.堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B.加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的C.添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染【答案】B【解析】本題考查酶、蛋白質(zhì)的變性等。由題意可知，堿性蛋白酶部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并自溶失活，A正確；由題圖可知，加熱可使堿性蛋白酶部分解折疊，空間構(gòu)象發(fā)生改變，降溫后部分解折疊的堿性蛋白酶又可以恢復(fù)天然狀態(tài)的空間構(gòu)象，B錯(cuò)誤；添加酶穩(wěn)定劑對(duì)維持堿性蛋白酶活性有一定作用，因此可以提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果，C正確；堿性蛋白酶能夠催化血漬、奶漬等蛋白類污染物降解，且酶具有高效性，因此添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑用量，減少環(huán)境污染，D正確。例題2：下列關(guān)于研究淀粉酶的催化作用及特性實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是（

）A.低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成，導(dǎo)致酶變性失活B.稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，是因?yàn)槊傅淖饔镁吒咝訡.淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用，酶活性隨pH升高而不斷升高D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，會(huì)加快淀粉的水解速率【答案】B【解析】本題考查酶的催化作用和特性。低溫只能降低酶的催化活性，并不能使酶變性失活，A錯(cuò)誤；酶具有高效性，即使將淀粉酶稀釋100萬倍，其仍有催化能力，B正確；淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用，當(dāng)超過最適pH，酶活性隨pH升高而不斷降低，直至失活，C錯(cuò)誤；淀粉酶屬于蛋白質(zhì)，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，則蛋白酶會(huì)催化淀粉酶水解，從而使淀粉的水解速率降低，D錯(cuò)誤。考點(diǎn)二：ATP1.

中文名稱：腺苷三磷酸。2.

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A－P～P～P。注：A代表腺苷（由腺嘌呤和核糖組成），T代表“三”，P代表磷酸基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A—P～P～P，其中“—”代表普通化學(xué)鍵，“～”代表一種特殊的化學(xué)鍵。3.分子組成：（1）元素組成：ATP是由C、H、O、N、P五種元素組成的，這與核酸的元素組成是相同的。（2）AMP是RNA的基本組成單位。（3）ATP的結(jié)構(gòu)組成可以用“1、2、3”來總結(jié)，“1”表示1個(gè)腺苷，“2”表示兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵，“3”表示3個(gè)磷酸基團(tuán)。3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）不穩(wěn)定：由于兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥等原因，使得“～”這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì)，也就是具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。（2）高能量：1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。4.功能：ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。※生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)（1）能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。（2）主要能源物質(zhì)：糖類。（3）儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉（植物細(xì)胞）、糖原（動(dòng)物細(xì)胞）。（4）主要儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。（5）直接能源物質(zhì)：ATP。最終能量來源：太陽(yáng)能。2.

轉(zhuǎn)化過程中能量來源和去向：üADP合成ATP的能量來源（1）綠色植物，既可來自光能，也可以來自呼吸作用所釋放的能量。（2）動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌，均來自細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用時(shí)有機(jī)物分解所釋放的能量。üATP水解成ADP釋放的能量去向：各項(xiàng)生命活動(dòng)。3.相互轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：（1）ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化是時(shí)刻不停地發(fā)生且處于動(dòng)態(tài)平衡之中的。（2）ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制體現(xiàn)了生物界的共性。三、ATP的利用1.

ATP水解釋放的能量用于各項(xiàng)生命活動(dòng)（1）實(shí)例：細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸、肌細(xì)胞收縮、生物發(fā)電發(fā)光、大腦思考、細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)合成。（2）ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的過程分析üCa2＋主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白也是催化ATP水解的酶，膜內(nèi)側(cè)的Ca2＋與其載體結(jié)合時(shí)激活該酶，將ATP水解。üATP水解時(shí)，脫離下來的磷酸基團(tuán)與載體蛋白結(jié)合即載體蛋白的磷酸化。ü載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。2.ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”（1）吸能反應(yīng)一般與ATP水解相聯(lián)系；放能反應(yīng)一般與ATP合成相聯(lián)系。（2）能量通過ATP在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。※易混淆的2個(gè)與ATP產(chǎn)生量有關(guān)的曲線辨析（1）甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系üA點(diǎn)表示無氧條件下，細(xì)胞可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。üAB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。üBC段表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙圖可表示哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中ATP來自無氧呼吸，與O2無關(guān)。1.ATP的產(chǎn)生和利用（1）ATP的產(chǎn)生：動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的途徑是呼吸作用，涉及的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的途徑是光合作用和呼吸作用，涉及的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是葉綠體，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。（2）ATP的利用üATP中的化學(xué)能是活躍的化學(xué)能，可作為直接能源物質(zhì)。ATP釋放的能量來源于ATP中遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵。其中的能量可以轉(zhuǎn)化成各種形式的能量，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，如：化學(xué)能→電能：用于大腦思考和神經(jīng)傳導(dǎo)；化學(xué)能→化學(xué)能：用于細(xì)胞內(nèi)的各種吸能反應(yīng)（物質(zhì)合成）；化學(xué)能→機(jī)械能：用于肌細(xì)胞收縮；化學(xué)能→電能、光能：用于生物放電、發(fā)光。ü并不是所有的生命活動(dòng)都需要能量，也不是所有的生命活動(dòng)的能量都是由ATP提供的。ü常見的消耗能量的生理過程：主動(dòng)運(yùn)輸、蛋白質(zhì)合成、胞吞、胞吐、細(xì)胞分裂等。ü常見的不消耗能量的生理過程：自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、氣體交換、滲透作用、蒸騰作用等。2.能量的來源和去路（1）光能和有機(jī)物中的化學(xué)能可以分別在光合作用和細(xì)胞呼吸過程中，轉(zhuǎn)化為ATP中的能量。（2）ATP中的能量可以被生物體的各種生命活動(dòng)直接利用。例題1：細(xì)胞內(nèi)有多種高能磷酸化合物，如NTP和dNTP。ATP是NTP家族中的一員，dATP是dNTP家族中的一員。每個(gè)NTP分子失去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的產(chǎn)物是核糖核苷酸，而每個(gè)dNTP分子失去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的產(chǎn)物是脫氧核糖核苷酸。下列相關(guān)敘述不合理的是（

）A.NTP和dNTP都能作為直接能源物質(zhì)B.dNTP徹底水解的產(chǎn)物中可能含尿嘧啶C.ATP失去離腺苷最遠(yuǎn)的磷酸基團(tuán)可得到ADPD.每個(gè)NTP分子中都含有3個(gè)磷酸基團(tuán)【答案】B【解析】NTP和dNTP都是高能磷酸化合物，都可以作為直接能源物質(zhì)，A正確；小NTP徹底水解的產(chǎn)物