2-1 酶和ATP（导学案）-2025年高考生物大一轮复习扫易错攻疑难学案

S2.1酶和ATP★自主复习·精细梳理【要求】1．精读课本，了解知识被发现的情境。2．精细梳理知识，使知识条理化、简约化。3．将重点、错点、疑点用不同的符号标记出来。4．学习小组相互检查任务完成情况，抽查学习效果，签名以示负责。【任务】1．必修1P75～892．学案第7讲【课堂抽测】上课开始时，对自主复习情况进行抽测，以学习小组为单位记分，作为优秀学习小组评选依据。★盲点错点·精准清除【扫盲点】1．（必修1P77探究·实践）比较过氧化氢在不同条件下的分解（1）与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（2）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。（3）3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？4号试管的反应速率比3号试管快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行， 只有酶能够满足这样的要求， 所以说酶对于细胞内化学反应的顺利利行至关重要。（4）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号试管内加人2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？本实验涉及的自变量并非只有一个，而是包括温度和催化剂两个变量，1号试管中仅放置了过氧化氢溶液，可以起到对照作用。2号试管与1号试管的区别在于温度，3号试管和4号试管与1号试管的区别在于多了催化剂，3 号试管与4 号试管之间也可以起相互对照作用。加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的号试管，可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管做对照;同理，加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。2．（必修1P79思考·讨论）关于酶本质的探索（1）巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的;认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的;认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。（2）请你利用酵母细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料，设计一个实验来结束这一争论。将酵母细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质（模拟毕希纳的实验）。（3）从毕希纳的实验可以得出什么结论？毕希纳的实验说明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。3.（必修1P79思考·讨论）美国科学家萨姆纳也认为酶是蛋白质，他以刀豆种子为原料，经历一次又一次的失败，终于在1926年提取了一定纯度的脲酶。然后他又用多种方法证明脲酶是蛋白质。证明脲酶是蛋白质的方法有哪些？（1）试剂检测法项目实验组对照组材料待测酶溶液已知蛋白液（等量）试剂分别加入等量的双缩脲试剂现象是否呈现紫色呈现紫色结论呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质，否则该酶的化学本质不是蛋白质脲酶+蛋白酶（2）酶解法(以脲酶为例)脲酶+蛋白酶脲酶实验组：尿素———————→尿素不分解脲酶对照组：尿素———————→CO2＋NH34．（必修1P86问题探讨）萤火虫（1）萤火虫发光的生物学意义是什么？萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。（2）萤火虫体内有特殊的发光物质吗？萤火虫发光的原理是怎样的？萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。萤火虫发光的原理是荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并发出荧光。（3）在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。（4）荧光树是这样培养出来的？荧光树是将萤火虫的荧光素酶基因导入植物，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光。5.（必修1P89拓展应用）就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。6.（必修1P89拓展应用）在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这对你理解生物的进化有什么启示？植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。【灭错点】1．成年男性体内，精原细胞形成精子的过程中有酶、激素和ATP的参与。2．能合成酶的细胞一定都能合成ATP。3．酶、激素和ATP均可以在细胞内外发挥作用。4．酶的专一性体现在一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应。5．酶与底物结合后，空间结构会发生改变。6．酶能极大降低某些化学反应所需要的条件。7．检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。8．麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高。9．核酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应。10．酶的活性增强，产物的生成量不一定增加。11．蛋白块中的蛋白质分子比蛋清中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解。12．不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性。13．酶制剂适于低温（0-4℃）下保存，是因为低温时酶活性很低，但空间结构稳定。14．探究温度（pH）对酶活性影响的实验设计思路与探究酶的最适温度（pH）基本相同，只是无需设置一系列温度（pH）梯度，而只是设置几组温度（pH）做自变量即可，其他操作过程基本相同。15．不能将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，再在不同温度下处理，应将每组的淀粉溶液和淀粉酶溶液在相应的温度下处理一段时间后，再混合。16．用淀粉酶水解淀粉实验验证温度影响酶活性，不宜用斐林试剂做指示剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色，而该实验需要严格控制不同的温度。17．验证温度影响酶活性，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解实验，因为过氧化氢酶催化的底物在加热的条件下分解也会加快。18．探究pH对酶活性的影响时，必须先调酶溶液的pH，然后再将反应物与酶混合，否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。另外，本实验中也可将过氧化氢酶溶液和过氧化氢溶液分别调至同一pH再混合，以保证反应开始便达到预设pH。19．探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少；也不能用斐林试剂作指示剂，因为斐林试剂会改变溶液的pH；而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。20．21．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。22．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解。23．洋葱鳞片叶表皮细胞中有RNA聚合酶，没有DNA聚合酶。24．ATP中的“A”与DNA和RNA中的“A”不是同一种物质。25．UTP分子水解掉2个磷酸基团后，可作为RNA的基本单位之一。26．细胞中并不是需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量。27．唾液淀粉酶水解淀粉的过程不需要ATP水解提供能量。28．在DNA复制过程中，dATP可为DNA子链的合成提供原料和能量。29．无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。30．ATP与ADP之间的相互转化，时刻不停地发生并处于动态平衡之中。31．细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系。32．ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用。33．ATP不等同于能量，是一种高能磷酸化合物，是一种与能量有关的物质。34．细胞中ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能。★疑点难点·精心突破【解疑点】1．酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？共同点：①化学反应前后其数量和性质不变；②加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点；③二者都能降低化学反应的活化能。催化是酶唯一的功能，它没有调节功能，也不作为能源（或组成）物质。2．酶与动物激素的“一同三不同”是什么？相同都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性不同产生部位几乎所有活细胞都产生酶；而只有内分泌器官或细胞才能产生激素化学本质酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；动物激素的化学本质则为蛋白质和多肽、固醇、氨基酸衍生物等作用机制酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子，在发挥完作用后被灭活3．酶的催化效率是一般无机催化剂的107～1013倍。酶具有高效性的机理是什么？酶与底物结合形成极为活泼的“中间产物”，从而大大降低反应体系的活化能。S+E→ES→E+P。活化能：ad无机催化剂降低的活化能：ab酶降低的活化能：ac4．具有“专一性（特异性）”的物质有哪些？（1）酶：每一种酶只能催化某一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。（2）转运蛋白：某些物质通过细胞膜时需要转运蛋白协助，不同物质所需转运蛋白不同，转运蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。（3）激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。（4）tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。（5）抗体：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。5．温度和pH怎样影响酶促反应速率？（1）分析甲图可知，在最适温度(pH)时，酶促反应速率最快；低于最适温度(pH)，随温度(pH)的升高，酶促反应速率逐渐加快；超过最适温度(pH)，酶促反应速率逐渐减慢；pH过低和过高、温度过高，导致酶失活；低温酶的活性低，但不会失活。（2）温度（pH）与酶促反应的关系曲线和温度（pH）与酶活性的关系曲线一致，说明温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。（3）分析乙图可知，反应溶液温度的变化不改变酶的最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶的最适温度。（4）高温、过酸、过碱等条件下，酶失活后即使给予适宜的条件，活性仍不能够恢复正常，原因是高温、过酸、过碱等条件都会导致酶空间结构被破坏，使酶永久失活。6．底物浓度、酶浓度怎样影响酶促反应速率？（1）甲图：在酶量一定、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。（2）乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。（3）丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移动(对应b点位置)。（4）底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。7．反应时间对酶促反应速率有什么影响？（1）图1、2、3的时间t0、t1和t2是一致的。（2）随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多。（3）t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物也不再增加，此时反应速率为0。8．ATP分子中A、T、P分别表示什么？其中的糖是什么糖？ATP、ADP、AMP有什么关系？请写出ATP的结构简式。腺苷一磷酸腺苷(AMP)二磷酸腺苷(ADP)三磷酸腺苷(ATP)磷酸基团核糖腺嘌呤腺苷一磷酸腺苷(AMP)二磷酸腺苷(ADP)三磷酸腺苷(ATP)磷酸基团核糖腺嘌呤结构简式：A-P～P～P9．ATP是直接能源物质，它供能的原理是怎样的？由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得两个磷酸基团之间的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。10．如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP相当于现金，这种比喻有道理吗？原因是什么？有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。11．细胞内ATP合成和水解的场所有哪些？与哪些生理过程有关？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；消耗ATP：吸能反应叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应（来自光反应产生的ATP）；自身DNA复制、转录、翻译等（来自细胞呼吸产生的ATP）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：蛋白质的合成高尔基体消耗ATP：植物细胞合成果胶形成细胞壁、动物细胞形成分泌物等内质网消耗ATP：有机物的合成、运输等细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等【破难点】一、酶的鉴定〖实例〗现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液（淀粉酶的化学本质是蛋白质，可将淀粉水解成还原糖）各一瓶，用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。（1）用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是双缩脲试剂，其中稀蛋清和淀粉酶溶液将发生紫色反应。（2）用斐林试剂区分不发生显色反应的一组溶液。产生砖红色沉淀现象的溶液为葡萄糖。（3）鉴定发生显色反应一组溶液的方法、结果及结论分别是：方法：将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂在一定条件下分别处理上述两种混合液。结果：其中一组产生了砖红色沉淀，另一组无明显现象。结论：发生显色反应的是淀粉酶溶液，不发生显色反应的是稀蛋清。二、用对比法设计实验证明酶具有高效性1．设计思路通过将不同类型催化剂（酶与无机催化剂）催化同一底物的反应速率进行比较，得出结论。2．实验方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂现象反应速率很快，或反应用时短反应速率缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性3．经典实验——过氧化氢分解实验（1）实验原理（2）实验设计及现象分析对照实验实验组对照组自变量过氧化氢酶Fe3+因变量气泡的数量和产生速度，卫生香燃烧的猛烈程度无关变量过氧化氢溶液的量，实验室温度，FeCl3和肝脏研磨液的体积，肝脏研磨液的新鲜程度等实验现象汽包大、多、快，带火星的卫生香复燃汽包小、少、慢，带火星的卫生香发亮实验结论与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，酶具有高效性4．〖实例〗已知2H2O2=2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速率（即气泡从溶液中释放的速率）来判断H2O2分解反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出实验结论，并回答下列问题：实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。（1）实验步骤：①取3支试管，标号为甲、乙、丙，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间。②分别向甲、乙、丙试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。③在相同且适宜的条件下放置一段时间，观察记录各试管中释放气泡的快慢。（2）实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是丙、乙、甲，由此可得出的结论是过氧化氢酶具有催化作用和高效性。（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速率最快的是乙试管，原因是在此温度下，过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，而FeCl3仍有催化活性。三、用对比法设计实验验证酶的专一性1．设计思路用不同的酶催化同一底物或用同一种酶催化不同的底物，比较底物的反应情况，得出结论。2．实验方案项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料底物相同（等量）与酶相对应的底物另外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3．经典实验——淀粉酶、蔗糖酶水解淀粉或蔗糖实验（1）实验原理（2）实验过程步骤实验操作内容试管1试管21注入可溶性淀粉溶液2mL02注入蔗糖溶液02mL3注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL4将试管放入60℃热水中5min5min5加入斐林试剂2mL2mL6放入盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min1min7观察实验现象砖红色沉淀无砖红色沉淀4．〖实例〗某同学利用下列相应的材料和用具设计验证酶具有催化作用和专一性的实验，请运用你所学的知识，指出该同学实验设计中存在的问题并提出修改方案。备选材料用具：蛋白质块，脂肪块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。实验步骤：①取两支洁净的相同试管，分别编号为甲、乙。②取5mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取等量牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温（37℃）5分钟。④分别加入等体积等质量的蛋白质块，其他条件相同且适宜。⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。上述实验步骤中，有两处明显错误，请找出这两处错误并更正。第一处错误：缺少空白对照组。修订方案：增设一组加5mL蒸馏水和等体积、等质量蛋白质块的试管。第二处错误：不能用双缩脲试剂检测。修订方案：直接观测蛋白质块体积的大小。四、用梯度法设计实验探究温度与酶活性的关系1．设计思路2．实验方案组别编号12…n实验材料等量的同种底物温度T1T2…Tn检测指标相同时间内，各组酶促反应中生成物的增加量，或底物的减少量实验结论生成物的增加量最多的一组，或底物的减少量最多的一组所处温度为该酶的最适温度3．经典实验——淀粉酶水解淀粉实验（1）实验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶活性。（2）实验过程及现象分析试管编号AA′BB′CC′实验步骤12mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min3A与A′试管内液体混合，摇匀B与B′试管内液体混合，摇匀C与C′试管内液体混合，摇匀4在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟5取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性4．〖实例〗为了探究淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤如下：步骤①：取10支试管，均分为五组。每组的两支试管中分别加入1mL淀粉酶溶液和2mL质量分数为5%的淀粉溶液。步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。步骤③：将装有混合溶液的五支试管（编号1、2、3、4、5）分别置于15℃、25℃、35℃、45℃、55℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。回答下列问题：①实验原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。②该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应先将五组试管分别置于15℃、25℃、35℃、45℃、55℃的水浴中保温一段时间。③在本实验中，各组溶液的pH要保证相同且适宜，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？不能，理由是利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变各试管的温度，影响实验结果。④纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示（“＋”表示蓝色程度）。组别12345处理温度（℃）1525354555结果＋＋＋棕黄色＋＋＋分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在25～45℃之间。某同学在进行本实验的过程中发现反应时间过长，为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施：增加淀粉酶的量（或降低底物的浓度）。五、用梯度法设计实验探究p