高考生物专题课件6：酶与ATP（共66张PPT）

第6讲　酶与ATP
高考生物专题课件
?
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢
细胞中各种①????化学反应????的统称,是细胞生命活动的基础。
2.酶的作用机理
(1)活化能:分子从②????常态????转变为容易发生化学反应的③????活跃????
状态所需要的能量。
(2)作用机理:降低化学反应的④????活化能????。
必备知识
3.酶的作用机理分析
(1)没有酶催化的反应曲线是⑤????a????。
(2)有酶催化的反应曲线是⑥????b????。
(3)AC段的含义是⑦????在无催化剂催化????条件下,反应所需的活化能。
(4)BC段的含义是⑧????酶降低的活化能????。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则B点将向⑨????上????移动。
二、酶的本质和特性
1.酶本质的探索
?
⑩????A—f　B—a　C—c　D—d、e　E—b????
本质
基本单位
合成场所
绝大多数是蛋白质
?????氨基酸????
核糖体
少数是?????RNA????
核糖核苷酸
主要是细胞核
2.酶的本质、基本单位及合成场所
3.酶的特性(连一连)
?
?????A—c　B—a　C—b????
?
巧学妙记????酶的来源与特性
活细胞内来合成,降低化能是本领;
高效专一需温和,催化反应属它行。
三、ATP
　?????
1.写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义
(1)结构简式:?????A—P~P~P????。
(2)A:?????腺苷????;P:?????磷酸基团????。
2.图中a是?????高能磷酸键????,其中?????远离A的高能磷酸键????易形成
和断裂。
3.图中b为?????高能磷酸键水解释放能量????的过程,其作用是?????为各
项生命活动提供能量????。
?
4.写出ATP与ADP相互转化的反应式?????ATP?ADP+Pi+能量????。
巧学妙记　ATP
直接能源ATP,五种元素来组成;
腺苷磷酸高能键,易断重建行功能。
5.ATP的来源
(1)动物和人:?????呼吸作用????。
(2)绿色植物:?????呼吸作用和光合作用????。
?
1.酶由活细胞产生,且只能在活细胞发挥作用。?( ? )
2.体内乙醇浓度越高,与乙醇分解相关的酶促反应速率越快。?( ? )
3.酶通过降低反应活化能来调节细胞代谢。?( ? )
4.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物。?( √ )
5.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。?( ? )
6.同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同。?( ? )
7.能产生酶的细胞一定能产生ATP,能产生ATP的细胞不一定能产生
酶。?( √ )
8.酶制剂适于低温下保存,是因为低温时酶活性很低,但空间结构稳定。
? ( √ )
9.ATP中高能磷酸键水解可释放能量。?( √ )
10.能够直接给细胞生命活动提供能量的只有ATP。?( ? )
11.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP提供能量。?( √ )
12.ATP可为物质跨膜运输提供能量。?( √ )
13.ATP在细胞内大量存储,以保证细胞的能量需要。?( ? )
14.萤火虫尾部发光细胞中含有荧光素酶,可以催化荧光素与氧发生化
学反应。?( √ )
?
突破1　酶的拓展及验证实验
1.酶的特性
(1)高效性
?
深化突破
①与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
②a、b→酶具有高效性;a、c→酶具有催化作用。
(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应,这说明酶的催化作
用具有专一性的特点,酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。如图
所示:
(3)作用条件较温和:低温抑制酶活性,但不破坏酶空间结构;高温、强
酸、强碱会破坏酶空间结构,从而使酶发生不可逆转的变性或失活。
?知能拓展????酶、激素与维生素的比较

酶
激素
维生素
来源
活细胞
由内分泌腺或内分泌细胞分泌
主要从食物中得到
化学本质
绝大多数是蛋白质,极少数是RNA
多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等
小分子有机物
生理功能
催化功能
对新陈代谢、生长发育具调节作用
多是酶的辅助因子
相互关系
?
共性
在生物体内均属于高效能物质,即含量少,作用大,生物代谢不可缺少
2.影响酶促反应的因素曲线分析
(1)温度和pH对酶促反应的影响
??
甲　　　　　　　　 乙　　　　　　　 丙
①分析甲、乙图,在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化
作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,此
时酶空间结构未被破坏,温度升高时可恢复活性。
③从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
　　　甲(在酶量一定情况下)　乙(在底物足量情况下)
①甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随底物浓度增
加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量限制,酶促反应速率不再增加。
②乙图:在其他条件适宜、底物足量情况下,酶促反应速率随酶浓度的增加而加快。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
1.试剂检测法鉴定酶的本质
?
2.“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)
和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线:“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随
自变量的变化而变化。如“上升”“下降”“先升后降”“先升后
稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、
顶点、拐点、交叉点等表示的生物学含义。
(4)判断:“先分后合巧辨析”。对于多条酶促反应曲线图,根据曲线上
不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出),首先对每一条
曲线单独分析,进行比较,判断曲线间有无联系或找出相互关系,然后综
合分析。
?
考向1　以基础判断或模型的形式,考查酶的作用
1.(2018北京顺义期末)下列有关生物体内的酶叙述,正确的是?(　C　)
A.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸
B.酶活性的变化与酶所处的环境的改变无关
C.酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丧失
D.唾液淀粉酶催化反应和保存最适温度均是37 ℃
解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA,所以酶的基本组成单位是氨
基酸或核糖核苷酸,A错误;酶活性受温度、pH的影响,故B错误;酶的空
间结构破坏导致其活性部分或全部丧失,C正确;唾液淀粉酶催化反应的
最适温度为37 ℃,其适合在低温保存,D错误。
2.如图表示某反应进行时,有酶参与和无酶参与的能量变化,则下列叙述
正确的是?(　D　)
?
A.此反应为放能反应
B.曲线Ⅰ表示有酶参与
C.E1为反应前后能量的变化
D.酶参与反应时,所降低的活化能为E4
解析　曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化,其降低的活化能为E4,反应前后能量的变化应为E3,反应产物的能量值比底物的高,此反应为吸能反应。
考向2　以曲线或模型分析的形式,考查影响酶促反应速率的因素
3.(2018北京东城期末)甲图是某类酶发挥催化作用的模型。酶的抑制
剂可以与酶结合并降低其活性,乙、丙两图分别表示两种不同类型抑制
剂的作用原理。相关叙述不正确的是 ?(　　)
?
A.底物与酶活性部位互补时,酶才能发挥作用,因此酶有专一性
B.抑制剂①与底物空间结构相似,竞争酶的活性部位
C.抑制剂②会通过改变酶的结构进而影响酶促反应速率
D.两种抑制剂对酶促反应的影响均可通过提高底物浓度来缓解
答案????D　
解析 由题图可知,底物与酶活性部位互补时,酶才能发挥作用,这
体现了酶的专一性,A正确;抑制剂①与底物结构相似,二者竞争酶的活
性部位,B正确;抑制剂②与酶结合后,使活性部位的形状改变,底物不能
与活性部位结合,造成酶促反应速率下降,C正确;提高底物浓度只能减
弱抑制剂①的作用效果,D错误。
4.将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的
变化曲线。叙述错误的是?(　C　)
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,T2值增大
解析　本题考查酶促反应过程中酶的作用。由图示中A、B物质变
化曲线知,A、B分别为反应物和生成物,酶C的作用是降低A 生成B这一
反应的活化能,A 正确;随反应物浓度降低,该体系中酶促反应速率先快
后慢,B正确;T2后因A浓度降低导致了反应速率下降,从而导致B浓度增
加缓慢,C错误;该图为最适温度下的酶促反应曲线,若适当降低反应温
度,达到反应平衡的时间会延长,T2值会增大,D正确。

ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP+Pi+能量?ATP
ATP?ADP+Pi+能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
突破2　ATP的结构与作用
?
1.ATP和ADP相互转化是不可逆反应
由表可以看出,ATP的合成和ATP的水解所需的酶、能量来源、能量去路都不同,反应场所也不完全相同,因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应。
2.ATP与光合作用及细胞呼吸的关系
(1)与光合作用的关系:
?
(2)与细胞呼吸的关系:
?
3.细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP:细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP:光反应消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体
产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP:自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体
消耗ATP:蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP:DNA复制、转录等
1.ATP产生量与O2供给量之间的关系
?
(1)在无氧条件下,生物细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。
?
?知能拓展????????
(2)随O2供给量增多,有氧呼吸明显加强,ATP产生量随之增加;但当O2供
给量达到一定值后,ATP产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、
有机物、ADP、磷酸等。
(3)当横坐标表示呼吸强度时,ATP产生量曲线应从原点开始。
2.不同物质中“A”代表的含义
?
?
考向1　结合生物体中发生的生理过程,考查ATP的结构与作用
1.(2018北京大兴期末)ATP是生物体内重要的化合物,下列有关说法正
确的是?(　A　)
A.ATP中远离A的高能磷酸键易水解
B.ATP的合成一定伴随着有机物的氧化分解
C.无氧时酵母菌产生ATP的主要场所是线粒体内膜
D.剧烈运动时骨骼肌细胞内ATP的积累量迅速增加
?
解析　ATP中远离A的高能磷酸键易水解,释放大量能量,A正确;光合作用和细胞呼吸都能产生ATP,光合作用中ATP的合成依赖于光能,B错误;无氧呼吸酵母菌在细胞质基质中产生ATP,C错误;剧烈运动时骨骼肌细胞内
ATP与ADP迅速转化,但ATP不能迅速增加,D错误。
2.在下列四种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是
? (　D　)
?
A.①②　　 B.①③　　 C.③④　　 D.⑤⑥
解析　根据题意,“○”中所对应的含义分别为:①一磷酸腺苷(AMP)即
腺嘌呤核糖核苷酸,②腺嘌呤,③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸,④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸,⑤腺苷,⑥腺苷。
考向2　依托反应式或相关图示,考查生物体中ATP与ADP的转化
3.如图是生物体内ATP合成与分解示意图,下列叙述正确的是?(　B　)
?
A.能量1可以来自蛋白质水解为氨基酸的过程
B.能量1可以来自丙酮酸的氧化分解
C.能量2可以用于叶绿体中H2O的光解
D.能量2可以用于光合作用中CO2的固定
解析????能量1为ADP合成ATP时消耗的能量,来自光合作用和呼吸
作用,如呼吸作用第二阶段丙酮酸的氧化分解,A错误,B正确;用于叶绿
体中H2O光解的能量来自光能,C错误;能量2可用于光合作用中C3的还
原,CO2固定不消耗能量,D错误。
4.萤火虫尾部发光器能发光的机理如图所示。ATP快速荧光检测仪中
含有荧光素、荧光素酶等物质,用来快速检测食品表面的微生物。下列
说法正确的是?(　　)
?
A.ATP是细胞中的能量货币,细胞中储存大量ATP为生命活动供能
B.ATP快速荧光检测仪只能检测是否有微生物残留,不能检测数量
C.ATP快速荧光检测仪既可以检测残留的需氧型微生物,也可以检测厌
氧型微生物
D.荧光素酶可以催化荧光素转化为荧光素酰腺苷酸
答案????C　
解析 ATP是细胞中的能量货币,但细胞中储存的ATP较少,A错误;根据图示可知,微生物残留量越多,产生的ATP越多,所发荧光强度越强,B错误;ATP快速荧光检测仪能检测残留的所有能产生ATP的微生物,C正确;荧光素酶可以催化荧光素酰腺苷酸转化为氧合荧光素,D错误。
突破3　实验——探究酶催化的专一性、有效性及影响酶活性的因素
?
1.酶的催化作用及高效性的实验验证
(1)实验原理:水浴加热、Fe3+和肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2
O2分解为H2O和O2的速率。
?
(2)比较过氧化氢在不同条件下的分解
?
(3)变量分析:
2.探究酶的专一性
(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或酶相同但底物
不同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
同种底物(等量)
与酶相对应的底物
另一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶(等量)
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
酶具有专一性
3.梯度法探究酶的最适温度
(1)实验原理
①淀粉?麦芽糖
?　　　　?????
　蓝色　　无蓝色出现
②温度影响淀粉酶活性,从而影响淀粉的分解,滴加碘液后,根据蓝色深
浅来判断淀粉分解状况,进而推断出酶活性变化。
(2)实验探究思路
淀粉t1温度下+淀粉酶t1温度下
淀粉t2温度下+淀粉酶t2温度下
　　?　　　　　?
淀粉tn温度下+淀粉酶tn温度下?检验蓝色的出现及深浅
4.梯度法探究酶的最适pH
(1)实验原理
①2H2O2?2H2O+O2↑
②pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用点燃但无火焰的卫
生香燃烧的情况来检验氧气生成速率。
(2)实验探究思路
??O2的产生速率
?
实验目的
自变量
实验组
对照组
验证酶具有催化作用
相应酶液的有无
底物+相应酶液
底物+等量蒸馏水
验证酶的高效性
催化剂的种类(无机催化剂和酶)
底物+相应酶液
底物+无机催化剂
验证酶的专一性
不同的底物或不同的酶液
底物+相应的酶液
同一底物+另一酶液或另一底物+同一酶液
验证某种酶是蛋白质
待测酶液和标准蛋白质溶液
待测酶液+双缩脲试剂
标准蛋白质溶液+双缩脲试剂
验证某种酶是RNA
待测酶液和标准RNA溶液
待测酶液+吡罗红染液
标准RNA溶液+吡罗红染液
常见的与酶有关的实验设计思路
注:根据实验目的,有些实验需设置相互对照,设两个或两个以上实
验组。如探究酶作用的最适温度(或pH)时,应按一定的自变量梯度设置
多个实验组,通过对比实验结果找出酶的最适温度(或pH)。
?
考向1　以实验分析或探究形式考查酶的催化作用与特性
1.某实验小组利用过氧化氢做了如下实验。则相关说法正确的是????(　　)
步骤
试管编号及组别
a
b
c
d
e
加入试剂
2 mL3%H2O2
2 mL3%H2O2
2 mL3%H2O2
2 mL3%H2O2
2 mLH2O
试剂、剂量以及处理措施
90 ℃水浴加热
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
2滴煮熟的肝脏研磨液
2滴肝脏研磨液
温度

常温
常温
常温
常温
气泡多少
多
较多
最多
无
无
A.能证明酶具有高效性的组别是a组和c组
B.设计e组的目的是排除肝脏研磨液中其他物质对结果的影响
C.将实验中常温改为90 ℃水浴,气泡产生最多的试管是a组
D.实验c组和d组对照不能说明温度对酶活性有影响
答案????B
解析　实验中b组和c组对照说明酶具有高效性,a组和c组对照说明
酶具有催化作用,A错误;实验设计e组的目的是排除肝脏研磨液中除了
过氧化氢酶之外的其他物质对实验的干扰和影响,B正确;若实验温度均
为90 ℃,c组、d组中酶失活,则a组、c组、d组试管中过氧化氢分解产生
较多气泡,b组试管中过氧化氢分解产生更多气泡,C错误;实验c组和d组
对照能说明高温会降低酶活性,D错误。
2.如表是关于酶专一性的实验设计,相关叙述正确的是(多选)?(　　)
　　步骤
编号　????
1
2
3
4
5
注入淀粉溶液
注入蔗糖溶液
注入某种酶溶液
注入斐林试剂并水浴加热
观察现象
试管Ⅰ
2 mL
—
2 mL
2 mL
A
试管Ⅱ
—
2 mL
2 mL
2 mL
B
A.该实验的自变量是酶的种类,无关变量是底物的用量、反应温度等
B.步骤3可以选用新鲜的淀粉酶或蔗糖酶
C.若步骤3选用新鲜的淀粉酶,则现象A是产生砖红色沉淀,B无砖红色
沉淀
D.该实验还可选用碘液作为检测试剂
答案????BC　
解析 本实验用同种酶催化两种不同的物质来研究酶的专一性,
自变量是底物的种类,A错误;酶可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶,B正
确;若选择新鲜的淀粉酶,试管Ⅰ中的淀粉被水解生成还原性糖,所以现
象A是产生砖红色沉淀,试管Ⅱ中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解,蔗糖是
非还原性糖,所以现象B是无砖红色沉淀,C正确;蔗糖及蔗糖水解产物都
不能跟碘液发生颜色反应,故用碘液无法判断蔗糖是否被催化水解,D错
误。
考向2　以实验分析或评价的形式,考查影响酶活性的因素
3.为了探究温度、pH对酶活性的影响,下列实验设计合理的是?(　B　)
A.实验①　 　B.实验②　 　C.实验③　　 D.实验④
实验编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
解析　过氧化氢受热易分解,不宜用过氧化氢及过氧化氢酶探究温
度对酶活性的影响,实验①不合理;蔗糖酶不能催化淀粉水解,实验③不
合理;淀粉在酸性条件下会分解,且斐林试剂呈碱性,能与酸性物质发生
反应,因此淀粉及淀粉酶溶液不适合用于探究pH对酶活性的影响,实验
④不合理。
4.研究小组的同学取若干鸡蛋的蛋清煮熟,切成若干1 cm3的正方体(蛋
白块),进行pH对某种蛋白酶活性的影响实验。他们分别设计了如下实
验步骤:
方案一:取试管→加调节pH的缓冲液→加蛋白酶→加蛋白块→共同置
于适宜温度条件下→一段时间后观察并记录蛋白块消失的时间;
方案二:取试管→加蛋白酶→加蛋白块→加调节pH的缓冲液→共同置
于适宜温度条件下→一段时间后观察并记录蛋白块消失的时间。
以上操作和试剂使用均符合实验要求。
(1)两种方案中合理的是　　　????,简述理由???????　　　　　　　　　????。
(2)根据合理方案实施过程记录数据如下表:
试管编号
A
B
C
D
E
pH
1
2
3
4
5
蛋白块消失的时间(min)
13
9
11
45
>60
根据上述结果,概述pH与该蛋白酶活性的关系:????????????。
(3)除pH外,还可选择　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????
(写出两种)方法使实验能在更短的时间内完成。
答案　(1)方案一　酶具有高效性,酶和底物一旦接触会发生催化作用,
干扰实验结果,应让酶和底物在相应pH环境中接触　(2)在一定范围内
(pH约为1~2时),随pH升高,酶活性逐渐增强,pH=2左右时达到峰值,之后
随pH升高,酶活性逐渐减弱　(3)提高酶的浓度、将蛋白块切得更小些
解析　本题考查影响酶催化效率的实验设计,解答本题时,可根据实验
目的确定实验的自变量,根据酶的高效性分析两种实验方案的科学性。
(1)对于pH对某种蛋白酶活性的影响实验,实验的自变量应是pH。两种
方案中方案一可以控制酶在不同pH下的催化反应,方案二蛋白酶与蛋
白块混合后即高效催化蛋白块的水解,影响实验结果的准确性。(2)蛋
白块消失时间越短,说明蛋白酶的活性越强,根据表中数据可知,在一定
范围内(pH约为1~2时),随pH升高,酶活性逐渐增强,pH=2左右时酶活性
最高,之后随pH升高,酶活性逐渐减弱。
(3)在反应物的量一定的前提下,可以增加酶浓度或将蛋白块切得更小
些,增加酶与反应物的接触面积,从而加快反应速度,使实验在更短的时
间内完成。
网络构建
?
核心构建
填充:①????A—P~P~P????　②????ATP? ADP
+Pi+能量????　③????光合作用????　④????蛋白质????
⑤????RNA????　⑥????高效性????　⑦????专一性????????
⑧????作用条件较温和????　⑨????降低化学反应
的活化能????
要语强记
1.一个本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,
少数酶是RNA。
2.两个必清
(1)ATP是细胞生命活动的直接能源物质。
(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
3.三个特性
(1)专一性:一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)高效性:与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
(3)作用条件较温和:酶能催化的化学反应一般是在比较温和的条件下
进行的。
4.四个条件
(1)低温抑制酶的活性,但不破坏酶的分子结构。
(2)高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。