适用于新高考新教材浙江专版2025届高考生物一轮总复习第2单元细胞的代谢第5讲ATP与酶课件浙科版

第5讲ATP与酶思维导图建体系复习目标举例说明细胞中的能量转化(生命观念、科学思维)解释ATP在细胞生命活动中的作用(科学思维)通过分析小资料,描述酶的发现过程并说明酶的概念(科学思维、科学探究)

通过活动,说明酶的催化功能具有专一性和高效性(科学思维、科学探究)分析酶的催化作用受许多因素的影响(生命观念、科学思维、科学探究)考情分析ATP的功能是命题的热点,通常结合细胞呼吸和光合作用考查,试题比较简单。如2023年6月选考T13B选项考查ATP功能;2023年1月选考T23(2)考查ATP功能与酶有关的实验是高频考点,有时也考查酶的特性和作用机理,通常是选择题,试题难度中等。如2024年浙江1月选考T17考查温度、pH对酶活性的影响,T24(3)涉及温度对酶活性的影响;2023年6月选考T7考查探究酶的催化效率;2023年1月选考T8考查影响酶活性的因素,T7C选项考查酶的作用机理考点一ATP落实主干基础特别提醒细胞内常见的产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP:主动转运、胞吞、胞吐细胞溶胶①产生ATP:细胞呼吸第一阶段②消耗ATP:一些需能反应叶绿体①产生ATP:光反应②消耗ATP:碳反应以及自身DNA的复制和转录、蛋白质的合成等线粒体①产生ATP:需氧呼吸第二、三阶段②消耗ATP:自身DNA的复制和转录、蛋白质的合成等核糖体消耗ATP:蛋白质的合成细胞核消耗ATP:DNA的复制、转录等[练一练]1.判断下列说法正误。(1)ATP中的A为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,DNA片段中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA片段中的A为腺嘌呤核糖核苷酸。(

)(2)ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP。(

)提示

ATP-ADP循环,使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,细胞储存的ATP并不多。(3)质壁分离过程中水分子进出洋葱表皮细胞需消耗ATP。(

)提示

质壁分离过程中,水分子通过渗透进出细胞,不需要消耗能量。√××(4)光合作用的碳反应是吸能反应,伴随着ATP的水解。(

)(5)ATP中含有3个磷酸基团,磷酸基团带有负电荷。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得磷酸键这种化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,因而远离腺苷的那个特殊化学键容易水解。(

)√√2.结合必修1第64页“小资料”思考:萤火虫发光与ATP有何关系?提示

研究萤火虫发光原理时发现,荧光素在接受ATP中的能量时可以被激活,与氧发生化学反应形成氧化荧光素,而荧光则是这些化学反应的副产物。3.长句训练。将装有等量萤火虫发光器粉末的试管编号为A、B,加水后试管发出荧光,15min后荧光消失。随后在试管A中加入ATP溶液,在试管B中加入等量葡萄糖溶液。结果试管A发出荧光,试管B无荧光。这说明

。提示

ATP是直接能源物质,葡萄糖不是直接能源物质突破命题视角考向一

ATP的结构与功能[典例1](2022浙江1月选考)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是(

)A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键C.在水解酶的作用下不断地合成和水解D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带D解析

腺苷三磷酸分子由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成,A项错误;腺苷三磷酸分子中,连接两个磷酸基团的化学键称为高能磷酸键,B项错误;腺苷三磷酸在合成酶和水解酶的作用下不断地合成和水解,C项错误;腺苷三磷酸是细胞中吸能反应和放能反应的纽带,D项正确。总结归纳(1)ATP的结构(2)不同物质中的“A”辨析

[对点练]

1.(2023浙江杭州重点中学一模)细胞内有多种高能磷酸化合物,如NTP和dNTP。ATP是NTP家族中的一员,dATP是dNTP家族中的一员。每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸,而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸。下列相关叙述错误的是(

)A.ATP和dATP的区别只在于五碳糖不同B.dNTP彻底水解的产物中可能含尿嘧啶C.ATP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到ADPD.NTP和dNTP都能作为直接能源物质B解析

NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸,dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸,即ATP和dATP的区别在于五碳糖不同,A项正确;dNTP彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和碱基,该碱基可能是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶,但一定不是尿嘧啶,B项错误;ATP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到ADP和Pi,同时释放大量的能量,C项正确;NTP和dNTP的结构中都含有高能磷酸键,二者均能作为直接能源物质,D项正确。2.(2022浙江绍兴三模)腺苷是一种重要的促眠物质,腺苷与觉醒神经元细胞膜上的受体结合,抑制觉醒神经元的兴奋,促进睡眠。咖啡因与腺苷竞争受体,使觉醒神经元保持兴奋,起提神作用,据此推测,下列说法不合理的是(

)A.腺苷与受体结合后,可能促进了K+通道开放B.咖啡因与腺苷的结构相似,但无腺苷的作用C.腺苷与受体结合后,咖啡因不能起提神作用D.1分子ATP脱去2个磷酸基团后生成腺苷D解析

腺苷与觉醒神经元细胞膜上的受体结合,抑制觉醒神经元的兴奋,促进睡眠,所以腺苷与受体结合后,可能促进了K+通道开放,促进K+外流,A项合理;腺苷与受体结合后促进睡眠,咖啡因与腺苷竞争受体,使神经元兴奋。可见咖啡因与腺苷的结构相似,但无腺苷的作用,B项合理;腺苷与受体结合后,咖啡因不能与受体结合,此时咖啡因不能起提神作用,C项合理;1分子ATP脱去2个磷酸基团后生成的是腺嘌呤核糖核苷酸,1分子ATP脱去3个磷酸基团后生成腺苷,D项不合理。考向二

ATP-ADP循环[典例2](2023浙江精诚联盟模拟)如图表示人体细胞内“ATP-ADP循环”的图解,其中①和②表示过程。下列叙述正确的是(

)A.肌肉做功,ATP通过过程①吸能,使肌肉恢复原状B.过程①进行的场所为细胞溶胶、线粒体、叶绿体C.运输葡萄糖出入肝细胞的载体变形,需过程②供能D.人体参加马拉松长跑时,腿部肌肉细胞中过程①②的速率无显著差异D解析

肌肉收缩是吸能反应,通过过程②吸收ATP水解释放的能量,使肌肉改变形状,A项错误;人体细胞中过程①进行的场所为细胞溶胶、线粒体,B项错误;葡萄糖出入肝细胞的方式是易化扩散,载体变形不消耗能量,C项错误;细胞内ATP的合成和水解保持平衡,D项正确。总结归纳ATP-ADP循环项目ATP的合成ATP的水解图解

反应式ADP+Pi+能量

ATPATPADP+Pi+能量能量来源光能(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溶胶、线粒体、叶绿体生物体的需能部位[对点练]

3.图示为ATP-ADP循环,①②表示过程,下列叙述正确的是(

)A.①的发生伴随吸能反应,②的发生伴随放能反应B.细胞中通过①和②实现储能和放能,从而实现能量的循环利用C.核糖与腺嘌呤结合成腺苷,每个ATP分子中存在两个磷酸键D.细胞中ATP-ADP循环速度很快,使ATP的含量维持相对稳定D解析

①是形成ATP的过程,伴随放能反应,②是ATP水解的过程,伴随吸能反应,A项错误;细胞中通过①和②实现储能和放能,但能量是不能循环利用的,B项错误;核糖与腺嘌呤结合成腺苷,每个ATP分子中存在三个磷酸键,C项错误;细胞中ATP-ADP循环速度很快,使细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平,D项正确。4.(2022浙江Z20名校联盟第三次联考)ATP是细胞中普遍使用的能量载体,是放能反应和吸能反应的纽带,如下图所示。下列叙述正确的是(

)A.图中M表示腺苷,N表示核糖B.光合作用过程中只涉及“ATP充电”C.食物中有机物氧化分解释放的能量可为“ATP充电”D.肝脏中乳酸再生成葡萄糖不需要“ATP放能”C解析

图中M表示腺嘌呤,N表示核糖,A项错误;光合作用的光反应过程合成ATP,碳反应过程中ATP水解,因此光合作用过程中不只涉及“ATP充电”,B项错误;食物中有机物氧化分解释放的能量可用于合成ATP,即为“ATP充电”,C项正确;人体肌肉细胞厌氧呼吸产生的乳酸转变成葡萄糖需要消耗能量,即需要“ATP放能”,D项错误。考点二酶落实主干基础特别提醒

[练一练]1.判断下列说法正误。(1)绝大多数酶是蛋白质,其作用的强弱可用酶活性表示。(

)(2)过氧化氢酶发挥作用时,要形成酶-底物复合物,空间结构会发生改变,但这种改变是不可逆的。(

)提示

酶发挥作用时,空间结构的改变是可逆的。(3)酶可降低反应活化能,催化反应,在反应前后性质和数量不改变。(

)√×√(4)验证酶的专一性时,若底物选择淀粉和蔗糖,酶溶液为淀粉酶,检测底物是否被分解的试剂可选用本尼迪特试剂,也可选用碘液。(

)提示

不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。(5)探究酶的专一性活动中,添加淀粉和蔗糖酶溶液的试管中出现阳性反应也有可能是淀粉中混有葡萄糖引起的。(

)×√2.结合必修1第76页“课外读”思考:诱导契合学说是怎样解释酶的催化功能的?提示

诱导契合学说认为,酶的活性部位不是刚性不变的,其活性部位的形状可在结合底物时有所改变,即底物与酶活性部位结合,会诱导酶发生构象变化,使酶的活性中心变得与底物的结构互补,两者相互契合,从而发挥催化功能。3.长句训练。(1)在探究酶作用的最适温度实验时,酶溶液和反应物混合之前,要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂可选用碘-碘化钾溶液,但不能选用本尼迪特试剂,原因是

。

提示

本尼迪特试剂需热水浴加热才能检测还原糖,而该实验需严格控制温度(2)Cu2+能与α-淀粉酶牢固结合而使酶失活。结合酶的作用机理推测,酶失活的原因可能是

。提示

Cu2+通过与淀粉竞争相同的结合位点使酶失活,或是通过与其他位点结合导致酶空间结构变化而失活

突破命题视角考向一

酶的本质、特性与作用[典例1](2023浙江杭州二中仿真考)在人体内,酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述,正确的是(

)A.核酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B.细胞衰老过程中所有酶的活性降低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.过氧化氢酶能提高过氧化氢的活化能C解析

核酶的化学本质为RNA,A项错误;细胞衰老过程中大部分酶的活性降低,而非所有,B项错误;酶能降低化学反应的活化能,D项错误。总结归纳酶的产生部位、本质、功能及特性等项目内容解释产生部位活细胞由活细胞(除哺乳动物成熟红细胞)产生,在细胞内或细胞外发挥作用酶的本质大多数是蛋白质,少数是RNA合成原料:氨基酸或核糖核苷酸;合成场所:核糖体或细胞核酶的功能生物催化剂反应前后其本身数量和化学性质不变项目内容解释催化机理

酶(图示中字母A)与底物(图示中字母B)结合,形成酶-底物复合物,然后复合物会发生一定的形状变化使底物发生化学变化,并从复合物上脱落,同时酶分子又恢复原状酶的特性具有专一性、高效性等

[对点练]

1.(2022浙江强基联盟统测)如下图所示,底物与酶结合就好比钥匙插到锁眼中,这种“锁”一旦与“钥匙”碰到一起“锁眼”就会发生形变,图中表示“锁眼”的是(

)A.甲B.乙C.丙D.丁B解析

“锁眼”是酶与底物结合的部位,由题图可知,甲是底物,丙是酶,乙是底物与酶结合的部位。2.(2022浙江山水联盟联考)下列有关酶的叙述,正确的是(

)A.是由具有分泌功能的细胞产生的B.有的从食物中获得,有的在体内转化而来C.组成酶的化学元素一定有C、H、O、ND.酶是具有生物催化作用的有机物,在细胞代谢中起调节作用C解析

酶是由活细胞产生的,不能从食物中获得,A、B两项错误;大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N,RNA的组成元素是C、H、O、N、P,因此组成酶的化学元素一定有C、H、O、N,C项正确;酶是具有生物催化作用的有机物,在细胞代谢中起催化作用,起调节作用的是激素,D项错误。考向二

酶的应用及影响酶催化功能的因素[典例2](2023浙江金丽衢十二校第二次联考)酸性磷酸酯酶广泛分布于动植物中,是生物中磷代谢的重要酶类。某实验室对其性质进行研究,结果如下图,

图1图2图3注:OD420是指在波长420

nm时被检测物吸收的光密度,通常OD值越大,酶活力越高。据图分析,下列叙述错误的是(

)A.该实验说明酶促反应速率越大酶活力越高B.重金属离子对酸性磷酸酯酶的活性有抑制作用C.探究温度对酸性磷酸酯酶活性影响的实验中,pH需维持在4.5左右D.据图2推测,45℃以后,适当升高温度可以再次提高该酶活性A解析

题中三个图分别研究pH、温度和重金属离子对酶活力的影响,没有体现酶促反应速率高低,不能说明酶促反应速率越大酶活力越高,A项错误;据图3可知,几种重金属离子处理后,酸性磷酸酯酶活性均下降,推测重金属离子对酸性磷酸酯酶的活性有抑制作用,B项正确;据图1可知,酸性磷酸酯酶的最适pH为4.5左右,探究温度对酸性磷酸酯酶活性影响的实验中,pH属于无关变量,要相同且适宜,因此pH需维持在4.5左右,C项正确;据图2可知,40

℃时酶活力最高,超过40

℃后,酶活力下降,但在45

℃以后,酶活力有所上升,因此45

℃以后,适当升高温度可以再次提高该酶活性,D项正确。总结归纳酶曲线模型分析项目曲线曲线分析酶的催化作用及酶的高效性

①酶比无机催化剂的催化效率更高②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。因此,酶不能改变最终生成物的量酶的专一性

①在底物A中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A能催化该反应②在底物B中加入酶A,反应速率和未加酶时相同,说明酶A不能催化该反应项目曲线曲线分析酶活性影响因素

①分析图A、B可知,在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显降低②分析图C中的曲线可知,反应溶液中pH的变化不会影响酶作用的最适温度酶浓度、底物浓度对反应速率的影响

①在酶量一定时,酶促反应速率随着底物浓度的增大而增大,达到最大值后保持不变②在底物量充足时,随着酶浓度增大,酶促反应速率一直增大[对点练]

3.(2023浙江温州二模)酶在工业生产和生活实践中存在着广泛的应用。下列关于酶应用的叙述,错误的是(

)A.新采摘的玉米经热烫处理2min后能保持甜味,其原理是高温使淀粉酶失活B.果汁制作过程中加入纤维素酶和果胶酶,可使细胞破碎更充分、出汁率更高C.番木瓜提取物制成的嫩肉粉能使肉类快速变得软嫩,推测该提取物是一种蛋白酶制品D.包裹糖衣的“多酶片”含脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶等,咀嚼后吞服将削弱辅助消化的作用A解析

新采摘的玉米经热烫处理2

min后能保持甜味,其原理是降低可溶性糖转化为淀粉所需酶的活性,A项错误;植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,使用纤维素酶和果胶酶可以瓦解植物的细胞壁和胞间层,所以果汁制作过程中加入纤维素酶和果胶酶,可使细胞破碎更充分、出汁率更高,B项正确;肉类的主要成分是蛋白质,蛋白酶可将蛋白质水解为肽或氨基酸,番木瓜提取物制成的嫩肉粉能使肉类快速变得软嫩,推测该提取物是一种蛋白酶制品,C项正确;多数酶的本质为蛋白质,胃液中含有胃蛋白酶,“多酶片”包裹的糖衣可防止胃液消化其内的脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶,所以咀嚼后吞服将削弱辅助消化的作用,D项正确。4.(2023浙江杭州重点中学联考)如图1表示过氧化氢酶活性受pH影响的曲线,图2是在最适温度下pH=b时H2O2分解产生的O2量的变化曲线。若反应过程中改变某一初始条件,以下叙述正确的是(

)

图1图2A.pH=c时,e点下移,d点不动B.pH=a时,e点下移,d点左移C.温度降低时,e点不动,d点右移D.H2O2量增加时,e点上移,d点不动C解析

pH=c时,酶变性失活,但H2O2在常温下也能缓慢分解,所以e点不变,d点右移,A项错误;pH=a时,酶活性下降,酶促反应速率减慢,反应时间延长,d点右移,e点为O2产生量,底物量不变,e点不变,B项错误;图2表示在最适温度下,H2O2分解产生的O2量随时间的变化。温度降低时,酶的活性下降,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡点不变,所以e点不变,d点右移,C项正确;底物(H2O2量)增加时,化学反应的平衡点升高,到达化学反应平衡点所需的时间延长,即e点上移,d点右移,D项错误。考向三

与酶相关的实验设计[典例3](2023浙江嘉兴二模)某学习小组进行酶相关实验。实验分组如下表,所有试管在37℃环境下静置30min后,加还原糖检测试剂热水浴加热,观察结果。试剂试管1试管2试管3试管4试管5试管61%淀粉溶液4mL4mL4mL———蒸馏水——1mL4mL4mL5mL淀粉酶溶液1mL——1mL——唾液—1mL——1mL—下列叙述错误的是(

)A.若3号试管出现弱阳性反应,则可能是淀粉溶液受污染B.若4号试管出现阳性反应,则1号试管的阳性结果不能采信C.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管结果能证明酶具有专一性D.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管中阳性反应程度可能不同C解析

3号试管加入的是1%淀粉溶液和蒸馏水,理论上不会发生淀粉的水解,即加入本尼迪特试剂经热水浴加热是不会出现红黄色沉淀的,若3号试管出现弱阳性反应,则可能是淀粉溶液受污染,A项正确;4号试管加入的是蒸馏水和淀粉酶溶液,1号试管中加入的是1%淀粉溶液和淀粉酶溶液,理论上4号试管没有底物淀粉,无法出现显色反应,若4号试管出现阳性反应,则1号试管的阳性结果不能采信,B项正确;1号试管加入的是1%淀粉溶液和淀粉酶溶液,2号试管加入的是1%淀粉溶液和唾液,唾液中也含有淀粉酶,即1、2号试管的底物和酶均相同,无法证明酶的专一性,C项错误;若3~6号试管皆不出现阳性反应,即排除了无关变量对本实验的影响,由于1、2号试管中加入的物质有所不同:1号加入的是淀粉酶,2号加入的是唾液,二者的有效成分均为淀粉酶,但是含量无法比较,故催化效果也不一定相同,最终加入本尼迪特