2025届高三生物一轮复习课件：酶与ATPVIP

细胞的能量供应和利用第三单元一轮总复习第一讲：酶与ATP考点一酶的本质及作用原理酶的本质——探索历程巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希发酵与活细胞有关，是整个细胞在起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，这些物质只有在细胞死亡并裂解后才发挥作用。毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起作用，就像在活酵母细胞中一样。将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶萨姆纳脲酶及后面发现的多种酶都是蛋白质切赫和奥特曼少数RNA也具有催化功能酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物酶的本质与作用化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA元素组成合成原料合成场所来源作用场所生理功能作用原理与无机催化剂相同的性质C、H、O、N（P、S）C、H、O、N、P氨基酸核糖核苷酸①

降低反应的活化能，提高反应速率，但不改变反应的方向和平衡点；②

反应前后，酶的性质和数量不变降低反应的活化能催化作用（与激素相区别）细胞内、外或生物体外均可一般来说，活细胞都能产生酶（哺乳动物成熟的红细胞）核糖体细胞核（真核生物）酶和激素的比较验证酶本质的实验验证酶具有催化作用实验组：底物+

→

；对照组：底物+

→

。自变量：因变量：无关变量：蒸馏水作为

对照，设置目的是：

。相应酶液等量蒸馏水检测底物被分解检测底物不被分解试管等用具的洁净程度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等有无酶液底物是否被分解空白排除酶液中水的干扰酶的作用原理分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能酶的作用原理酶并未供给反应物能量，只是降低了反应物反应的活化能，从而使处于容易发生化学反应的活跃状态的反应物分子增多。①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。③表示酶降低的活化能是

段。ACBCAB高中生物学教材中涉及到的主要酶及作用第一讲：酶与ATP考点二酶的特性、影响酶活性的因素与探究实验酶的特性：（一）专一性只有特定形状的底物才能和酶结合，如：过氧化氢酶、胰蛋白酶等酶的专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应底物浓度反应速率底物A+酶A底物A+酶B只有酶A能催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性酶的特性：（一）专一性酶的特性：（一）专一性具有专一性的物质归纳发挥作用后不会立即被灭活，可以反复利用发挥作用后会立即被灭活mRNA发挥作用后也会立即被分解发挥作用后会立即被灭活酶的特性：（二）高效性bacd反应过程能量初态（反应物）终态（产物）活跃状态E1：无催化剂

E2：无机催化剂E3：有机催化剂（酶）E1E2E3▲：与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能，从而使反应更有效地进行。酶的特性：（二）高效性abc时间产物浓度加酶不加催化剂加无机催化剂酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点还有哪些微量高效的物质？酶、激素、神经递质酶的特性：（三）作用条件温和淀粉酶37℃户外植物中的某种酶最适温度15℃ABCAB：在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快B：在最适温度时，酶促反应速率最快BC：超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。注意：①低温降低酶活性，但不会破坏酶分子结构，温度适宜时，酶的催化作用可以恢复②低温下酶空间结构稳定，所以酶一般在低温条件下保存③在强酸强碱下，都是破坏酶的结构酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。实验（一）：验证酶的高效性①验证酶的高效性

②验证酶的专一性③探究温度对酶活性的影响④探究pH对酶活性的影响

⑥探究底物浓度对酶促反应速率的影响⑦探究酶浓度对酶促反应速率的影响分组编号对照组实验组说明1号2号3号4号相同处理2mL过氧化氢溶液无关变量不同处理常温90℃高温2滴FeCl3溶液2滴肝脏研磨液自变量气泡产生不明显少量较多大量因变量卫生香复燃不复燃不复燃复燃不明显复燃明显实验结论加热可使反应速率有所提高，Fe3+和过氧化氢酶都能明显提高反应速率，酶的催化效果更显著实验（二）：验证酶的专一性方案一酶相同、底物不同①底物1+酶溶液②等量底物2+等量相同酶溶液方案二底物相同、酶不同①底物+酶溶液1②等量相同底物+等量酶溶液2实验步骤一取两支试管，编号1、2二1号试管中加入2mL淀粉溶液2号试管中加入2mL蔗糖溶液三加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的水浴中，反应5min。四加入斐林试剂→振荡→60℃水浴2min实验现象砖红色沉淀无变化结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解实验步骤一取两支试管，编号1、2二向两支试管中各加入2mL淀粉溶液三1号试管加入2滴淀粉酶溶液2号试管加入2滴蔗糖酶溶液四反应5min后，向两支试管中加入等量的碘液实验现象不变蓝变蓝结论淀粉酶能催化淀粉水解，蔗糖酶不能催化淀粉水解不选碘液鉴定的原因是什么？能不能用斐林试剂鉴定？若要验证淀粉酶的专一性应该选择哪个方案？实验（三）：探究温度对酶活性的影响实验步骤一1号2号3号二各加入2mL淀粉溶液三0℃保温60℃保温100℃保温三加入0℃保温的淀粉酶2滴加入60℃保温的淀粉酶2滴加入100℃保温的淀粉酶2滴四在各自的温度条件下反应约5min五各加入两滴碘液→振荡实验现象蓝色不变蓝蓝色结论温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性（1）自变量：

，因变量：

。（2）步骤3和4能否颠倒？（3）能否用斐林试剂检验？（4）底物能否用H2O2？H2O2高温下自动分解反应温度淀粉剩余量酶高效性，常温下已反应，干扰检测不能，水浴会改变实验温度，影响实验结果实验（四）：探究pH对酶活性的影响实验步骤一1号2号3号二各加入肝脏研磨液2滴三加蒸馏水1mL等量的5%HCl等量的5%NaOH三各加入3%过氧化氢2mL四反应约5min，记录气泡产生情况实验现象几乎无气泡较多气泡几乎无气泡结论过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高思考：为什么选肝脏研磨液，而不选淀粉酶？酸性条件下淀粉会分解实验（五）：梯度法探究酶的最适温度或最适pH实验设计思路：底物在T1温度或pH1条件下加入酶，检测T1温度或pH1下底物的分解量或剩余量或产物的生成量。实验流程设计影响酶促反应速率的因素☆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影响酶促反应速率的因素：①酶浓度酶浓度[E]反应速率底物充足在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。a底物有限bcN酶浓度反应速率0ab：b：酶浓度较低，底物没有完全被酶结合底物完全被酶结合ab限制因素：bc的限制因素：酶浓度底物浓度影响酶促反应速率的因素：②底物浓度abcM酶浓度一定底物浓度[S]反应速率Oab：在一定底物浓度范围内（0，M），随底物浓度的增加，反应速率增加b：当底物浓度增大到某一值时（M），反应速率达到最大值，不再增加酶没有完全被底物结合酶完全被底物结合bc限制因素：酶浓度ab限制因素：底物浓度思考：再加入一定量的酶，曲线应该怎么变？影响酶促反应速率的因素：②底物浓度产物浓度③O时间②①曲线②：在①的基础上，酶浓度增加一倍曲线③：在①的基础上，反应物浓度增加一倍影响酶促反应速率的因素：③温度和pH激活剂、金属离子、抑制剂等拓展：酶的激活指有些酶在合成和初分泌时，不表现有催化活性，这种无活性状态的酶的前身物称为酶原。酶原在一定条件下，受某种因素的作用，酶原分子的部分肽键被水解，使分子结构发生改变，形成酶的活性中心，无活性的酶原转化成有活性的酶称酶原的激活。活性中心结合部位：与底物结合，决定酶的专一性催化部位：底物的敏感键在此处断裂而形成新键，决定酶的高效性拓展：酶的抑制有活性无活性①金属离子导致的变性拓展：酶的抑制②竞争性抑制剂/非竞争性抑制剂竞争性抑制剂结合到酶的活性位点，与底物竞争并减少反应速率。非竞争抑制剂与活性位点以外的位点结合，改变酶的形状并降低反应速率。拓展：酶的抑制竞争性抑制剂的作用取决于抑制剂和底物的相对浓度。酶的结构与特性——即学即练例1.温度会影响酶促反应速率，其作用机理可用下图坐标曲线表示。其中a表示底物分子具有的能量，b表示温度对酶空间结构的影响，c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是（）A.随着温度的升高，底物分子具有的活化能增加B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果D.酶适于低温保存，原因是底物分子的能量低C题后总结：①温度升高，反应物分子所具有的能量增加，反应速度加快。②酶分子本身具有热变性，会随温度的升高而发生空间结构的改变。温度升的越高，酶变性的速率越快，升到一定程度，酶将完全失活。③曲线c是曲线a与曲线b的综合酶的结构与特性——即学即练例2.如图为适宜温度下，pH对人体内两种酶作用的影响。下列相关叙述错误的是（）A.pH从2逐步上升到8的过程中，酶Ⅱ活性逐步增强B.不同酶对pH的耐受范围不相同C.酶Ⅰ、酶Ⅱ可以对应人体的胃蛋白酶、胰蛋白酶D.若适当升高温度，图中曲线趋势基本不变A酶的结构与特性——即学即练例3.酶的活性中心是指直接将底物转化为产物的部位，它通常包括两个部分：与底物结合的部分称为结合中心；促进底物发生化学变化的部分称为催化中心。下列有关酶的活性中心的叙述，错误的是（）A.酶的结合中心决定酶的专一性B.酶的高效性与酶的催化中心有关C.低温条件下，酶的催化中心结构不变，而结合中心结构发生了改变D.pH过高或过低可能会破坏酶的结合中心和催化中心的结构C酶的结构与特性——即学即练（1）酶活性易受______和_____等条件的影响，实验中应维持适宜的反应环境。S酶的活性可以用____________________________表示。（2）“诱导契合”学说在“锁钥”学说的基础上提出：酶与底物结合时，

会发生相应改变。温度pH

单位时间内反应产物的生成量（酶的）空间结构例4.[2022·合肥模拟]1894年，科学家提出了“锁钥”学说，认为酶具有与底物相结合的互补结构；1958年，又有科学家提出“诱导契合”学说，认为在与底物结合之前，酶的空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反应。为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶（S酶）进行研究。该酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU，且与两者结合的催化中心位置相同。科研人员进行了4组实验，绘制出反应曲线，如图所示。注：SCTH表示催化CTH反应后的S酶，SCU表示催化CU反应后的S酶。（3）为更直观的呈现实验过程和结果，科研人员用字母和箭头表示反应简式（P表示反应产物），则实验①可以表示为：S酶＋CTH→SCTH＋P。请参照实验①的写法，写出实验③的反应简式：SCU＋CTH→SCU＋P（或SCU＋CTH→SCTH＋P）（4）根据上述学说内容，对比①和②两组实验结果，出现该结果的原因可能是______________________________________________________________________，该结果支持___________学说。S酶的空间结构可以在不同底物的诱导下发生相应改变，适应与不同底物的结合“诱导契合”（5）为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，请设计一个补充实验，写出实验思路。_______________________________________________________________。用SCTH和CTH进行反应（加入CTH），检测反应产物的生成量教材课后习题一、概念检测1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（）A.酶不能脱离生物体起作用 B.酶只有释放到细胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白质 D.酶是具有催化作用的有机物D2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（）A.能为反应物提供能量 B.能降低化学反应的活化能C.能在温和条件下催化化学反应 D.催化化学反应更高效D教材课后习题二、拓展应用1.在本节“探究・实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目是_______________________________________________。可以作为3号试管和4号试管的对照组2.仔细阅读本节的“思考・讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。教材课后习题巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳萨姆纳切赫和奥特曼发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用。引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。酶是蛋白质少数RNA也具有催化功能教材课后习题3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗？请简略写出实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？可将该酶结晶制备成酶溶液，在试管中注入2mL酶溶液，然后向2支试管中各加入2mL双缩脲试剂A液，振荡，再向试管中加入3～4滴双缩脲试剂B液，振荡。如果试管出现紫色则说明酶是蛋白质，如果试管中不出现紫色说明酶不是蛋白质；在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质主，要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。教材课后习题一、概念检测1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩，由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（）A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶D2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（）A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶B3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（）A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性D教材课后习题二、拓展应用1.下图表示的是某种酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能够解释酶的什么特性？123底物用

表示；酶用

表示；产物用

表示。这个模型能解释酶的

特性。BAC、D专一性教材课后习题2.下图表示在最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。（1）请解释A、B、C三点时该化学反应的状况。A点随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时刻达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。（2）如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。

如果A点时温度升高10℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢（如图所示）。（3）如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。B点是酶的数量限制了反应速率的提高,加入少量的酶，酶浓度增加且反应物充足，反应速率加快（如图所示）。第一讲：酶与ATP考点三ATP的结构与功能细胞的能量“货币”——ATPO-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHH腺嘌呤核糖腺苷三个磷酸基团元素组成：C、H、O、N、PATP的全称：腺苷三磷酸结构组成：1分子腺嘌呤+1分子核糖+3分子磷酸结构简式：A—P~P~P细胞的能量“货币”——ATP转移势能末端磷酸基团ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷相互排斥，因此ATP中的

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，即具有较高的

。ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的

挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。特殊化学键~腺嘌呤核糖P普通化学键特殊的化学键（易断裂，易形成）PP~先断裂-C-C-ATP中带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的势能ADP中相互排斥的磷酸基团减少，势能降低。减少的能量被磷酸基团携带着与其他分子结合而转移。细胞的能量“货币”——ATP1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种

化合物。高能磷酸细胞的能量“货币”——ATP高能磷酸化合物：除了ATP，还有ADP、磷酸肌酸（CP）等。ATP与ADP的相互转化在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪儿来？ATP与ADP的相互转化（ATPADP+Pi+能量）虽然细胞中ATP含量很少，但ATP和ADP转化速度快。该转化处于

中，保证了为细胞稳定供能。

动态平衡合成ATP必定伴随着其他放能反应的进行，水解ATP必定伴随着其他吸能反应的进行。绿色植物：光能；呼吸作用释放的能量。动物、人、真菌、大多数细菌：细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。ATP与ADP的相互转化ATP与ADP的相互转化并不是化学上的可逆反应，原因是

。

反应条件不同；反应场所不同；能量来源、去路不同ATP的利用酶活性磷酸化空间结构吸能放能ATP的产生量与O2供给量之间的关系细胞的能量“货币”——ATP：小结细胞的能量“货币”——ATP：思考讨论（1）经测定，正常成年人静止状态下24h将有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2~10mg，为满足能量供应需要，生物体内解决这一矛盾的合理途经应该是怎样的？对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。ATP与ADP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。（2）用32P标记磷酸加入细胞培养液，短时间内快速分离出细胞内的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团却已带上了放射性标记，这说明了什么？说明ATP是重新合成的，同时也说明原有ATP部分被分解了。（3）ATP作为RNA分子的合成原料，将32P标记到新合成的RNA分子上，则带的32P的磷酸基团应在ATP的哪个位置上（与腺苷连接的磷酸为1号位置，中间为2号，远离腺苷的为3号）？ATP的结构式A－P～P～P，AMP的结构式A-P，又称为腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料，因此，标记的32P会出现在A-P～P～P上，故在1号位置上。细胞的能量“货币”——ATP：思考讨论腺苷（腺嘌呤+核糖）腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤比较法辨析ATP、DNA、RNA、核苷酸中“A”的含义教材课后习题一、概念检测1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是（）A.A-P-P~PB.A-P~P~