2023届高考生物二轮复习第4讲酶和ATP课件

这是一份2023届高考生物二轮复习第4讲酶和ATP课件，共35页。PPT课件主要包含了蛋白质，RNA，氨基酸和核糖核苷酸，核糖体和细胞核，不发生，活化能，考查酶活性的影响因素，情境引领，HONP，线粒体等内容，欢迎下载使用。

知识盘点 构建知识导图·形成知识体系
热点突破 突破热点专题·达到知识融通
热点一　酶在细胞代谢中的作用
[情境引领]图甲表示麦芽糖酶催化麦芽糖水解的模型,图乙表示在最适温度下,麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系,据图判断下列叙述正误。
(1)图甲的模型能够解释酶的高效性和专一性。(　 　)提示:分析图甲可知,酶与底物的结合具有特异性,因此该模型可以解释酶的催化作用具有专一性,但该模型不能解释酶的高效性。(2)图甲中的b能降低a参与化学反应的活化能。(　 　)提示:图甲中a表示酶,其可降低物质b水解的活化能。(3)适当升高温度后重新测定,图乙中的f点将上移。(　 　)提示:图乙曲线是最适温度条件下测定的曲线,温度升高或降低,酶的活性都会降低,因此适当升高温度后重新测定,图乙中的f点将下移。(4)图乙中f点以后,限制催化速率的主要因素是酶量。(　 　)(5)酶活性受温度、pH、底物浓度及酶量的影响。(　 　)提示:底物浓度、酶量不影响酶的活性。(6)同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同、代谢不同。(　 　)提示:同一个体各种体细胞中酶的种类不一定相同。
[基础巩固]1. 细胞都能产生酶。绝大多数酶是 ,少数酶是 ,酶合成的原料有 ,酶合成的场所有 。2.酶是生物催化剂,只起 作用,不具有调节功能。3.酶分子在催化反应前后空间结构 改变,仍具有催化作用,而激素、神经递质等信息分子在发挥作用后会失活。4.酶作为催化剂时只是降低化学反应的 ,不提供能量。
5.影响酶促反应的因素及曲线分析
[思维拓展]1.溶菌酶具有抗菌消炎作用,细菌性溶菌酶不能用于治疗真菌感染的原因是什么?提示:溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,起到抗菌消炎的作用。由于真菌和细菌的细胞壁成分不同以及酶具有专一性等原因,细菌性溶菌酶不能用于治疗真菌感染。2.设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质,请说明实验思路。提示:向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂,若都出现紫色反应,则说明脲酶是蛋白质。
围绕酶的本质、特性与功能考查应用能力
1.如图表示某种酶催化作用的图解。下列相关说法错误的是(　 　)A.该酶的基本组成单位是核糖核苷酸B.底物活化所需的能量由酶提供C.高温通过影响酶的空间结构从而影响催化效率D.酶与底物间的碱基配对方式无法体现酶的专一性
解析:该酶的化学本质是RNA,RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,是核苷酸的一种;酶能降低化学反应的活化能,不能为化学反应提供能量;高温、过酸或过碱都会影响酶的空间结构从而影响催化效率;一种酶只能催化一种或一类化学反应,酶与底物间的碱基配对方式不能体现酶的专一性。
2.(2022·山东聊城模拟)氨基酸的化学性质十分稳定且无催化作用,但当某些氨基酸与磷酸作用合成磷酰化氨基酸时就具有了催化剂的功能,称为“微型酶”。“微型酶”与氨基酸结合时,催化形成二肽并释放磷酸;与核苷作用时,催化核苷酸的生成并释放出氨基酸。下列说法错误的是(　 　)A.“微型酶”可与双缩脲试剂发生紫色反应B.“微型酶”不易受到pH、温度的影响而变性失活C.“微型酶”与腺苷作用时生成的AMP可参与RNA的构建D.“微型酶”既可以催化化学反应又可以作为化学反应的反应物
解析:“微型酶”是某些氨基酸与磷酸作用合成的磷酰化氨基酸,其本质是氨基酸的衍生物,不含肽键,故不会与双缩脲试剂反应呈紫色,且不易受到pH、温度的影响而变性失活;“微型酶”与核苷作用时,催化核苷酸的生成,故“微型酶”与腺苷作用时生成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)是RNA的基本组成单位,可参与RNA的构建;由题意可知,“微型酶”具有催化功能,且“微型酶”与氨基酸结合时,催化形成二肽并释放磷酸,与核苷作用时,催化核苷酸的生成并释放出氨基酸,故“微型酶”既可以催化化学反应又可以作为化学反应的反应物。
[技法点拨]辨析酶、激素、神经递质、抗体(1)四者均具特异性(专一性)。(2)激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用,发挥作用后立即被灭活。而酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥作用,且可以多次发挥作用。(3)活细胞都能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞除外),但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。
3.(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是(　 　)
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②组的相关变量分析,自变量为温度C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃、最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析:分析表格可知,降解率越大说明该酶的活性越高,②组酶活性最高,此时pH为9,添加CaCl2,温度为70 ℃,③组没有添加CaCl2,pH为9,温度为70 ℃,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2;分析①②组可知,除了温度以外,pH相同且都添加CaCl2,说明①②组的自变量为温度;②组酶活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,但温度梯度和pH梯度都较大,不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃、最适pH为9;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,若要确定该酶能否水解其他反应物,还需补充实验。
4.(2022·山东日照模拟)固定化酶是指在一定的空间范围内起催化作用,并能反复和连续使用的酶。固定化酶用于生产前,需要获得酶的有关数据。如图曲线①表示相对酶活性,即某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比;曲线②表示残余酶活性,即将该种酶在不同温度下保温足够时间,再在酶活性最高的温度下测得的酶活性。下列分析错误的是(　 　)A.曲线①是在其他条件适宜,不同温度时测得的数据B.由曲线①可知,该酶在温度为80 ℃时的催化效率最高C.曲线②是在其他条件适宜,温度为80 ℃时测得的数据D.若该种酶固定化后用于生产,使用的最佳温度是80 ℃
解析:曲线①表示相对酶活性,即某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比,所以自变量是温度,其他条件属于无关变量,因此是在其他条件适宜,不同温度时测得的数据;由曲线①可知,该酶催化效率最高的温度是80 ℃,此时相对酶活性最高;根据题干信息,曲线②是该种酶在不同温度下保温足够时间,再在酶活性最高的温度下测得的酶活性,根据B项分析,该酶的最适温度是80 ℃,所以曲线②是在其他条件适宜,温度为80 ℃时测得的数据;由曲线②可知,温度超过70 ℃保温足够长时间,在最适宜温度下,酶活性急剧下降,在60～70 ℃条件下保温足够长时间,在最适宜温度下,酶活性较高,因此使用该酶时的最适宜温度范围是60～70 ℃。
考查酶的相关实验设计和分析
5.脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。某兴趣小组以橄榄油为底物,探究不同pH条件下,一定浓度的Mg2+(10-4 ml·L-1)对脂肪酶活性的影响,测得结果如下表:
下列关于实验的分析,错误的是(　 　)A.可用单位时间内脂肪酸的生成量来表示脂肪酶的活性B.实验中应让酶与底物分别达到设定温度再混合C.实验结果说明:Mg2+浓度越大,脂肪酶活性越高D.若要探究该脂肪酶的最适pH,应扩大实验的pH范围
解析:酶的活性可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量表示;需让酶和底物先分别达到设定温度,再将底物与酶混合;本实验中,Mg2+浓度一定,不能得出Mg2+浓度越大,脂肪酶活性越高的结论;分析表中数据,pH为8.0时,酶的活性高于其他pH组,要进一步探究脂肪酶的最适pH,应扩大实验的pH范围。
6.使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。(1)实验设计思路。取　　　 　支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加等量　　　　　　　　　　,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。 
解析:(1)分析题意可知,实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,则实验的自变量为物质甲、乙的有无,因变量为酶A的活性,实验设计应遵循对照原则和单一变量原则,故可设计实验如下:取2支试管各加入等量的酶A溶液,再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液;一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
答案:(1)2　甲物质溶液、乙物质溶液
6.使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。(2)实验预期结果与结论。若出现结果①:  　。 结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②:　 。 结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③:  　。 结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。若出现结果④:  　。 结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
解析:(2)据题意可知,物质甲和物质乙对酶A的活性都有抑制作用,但作用机理未知,且透析前有物质甲和物质乙的作用,透析后无物质甲和物质乙的作用,前后对照可推测两种物质的作用机理,可能的情况有①若甲、乙均为可逆抑制剂,则酶的活性能恢复,故透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂,则两组中酶的活性均不能恢复,故透析前后,两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂,则甲组中活性可以恢复,而乙组不能恢复,故加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂,则甲组中活性不能恢复,而乙组能恢复,故加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析后酶活性比透析前高。
答案:(2)透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高　透析前后,两组的酶活性均不变　加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,透析前后酶活性不变　加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析后酶活性比透析前高
热点二　细胞能量代谢中的ATP
如图表示ATP与ADP相互转化示意图,据图判断下列叙述正误。
(1)酶催化的化学反应都需要ATP。(　 　)提示:酶催化的化学反应不一定需要ATP,如放能反应。(2)图中过程①代表水解,过程②代表合成。ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(　 　)(3)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(　 　)提示:人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量能够达到动态平衡。(4)图中M代表腺苷,N代表核糖。(　 　)提示:图中M代表腺嘌呤,N代表核糖。(5)有氧条件下,植物根尖细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP。(　 　)提示:植物根尖细胞没有叶绿体。(6)生物体进行生命活动只能由ATP直接供能。(　 　)提示:直接能源物质除ATP外,还有GTP、CTP、UTP等。
[基础巩固]1.ATP的组成元素有 。2.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。3.ATP与ADP相互转化过程中, 是可循环利用的, 是不可逆的,动物细胞中合成ATP的场所包括 。4.吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,放能反应一般与ATP的 相联系,释放的能量储存在ATP中。
5.ATP产生速率与O2供给量的关系分析。(1)图甲表示ATP产生速率与O2供给量的关系。①A点表示在无氧条件下,细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生速率随之增加。③BC段表示O2供给量超过一定值后,ATP的产生速率不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)图乙可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系,其ATP来自无氧呼吸,与O2无关。
[思维拓展]1.“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”诗中描述的萤火虫发光的原理是什么?提示:萤火虫尾部细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。2.在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,一段时间后分离出细胞中的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP的末端P已带上放射性标记,分析该现象得到哪些结论?提示:(1)ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;(2)该过程中ATP既有合成又有水解;(3)部分32P标记的ATP是重新合成的。
以ATP的结构与功能为载体考查分析判断能力
1.(2021·北京卷)ATP是细胞的能量“货币”,关于ATP的叙述错误的是(　　)A.含有C、H、O、N、PB.必须在有氧条件下合成C.胞内合成需要酶的催化D.可直接为细胞提供能量
解析:在无氧条件下,无氧呼吸过程也能合成ATP。
2.(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是(　 　)A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析:蛋白质在磷酸化和去磷酸化过程中,通过构象改变发挥相应的功能,能够体现蛋白质结构与功能相适应的观点;这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化,不能参与细胞信号传递;由题图可知,在蛋白质磷酸化过程中,ATP为蛋白质提供磷酸基团,参与了细胞信号传递;蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应,受温度的影响。
[易错提醒] ATP相关的5个易错点(1)ATP只是高能磷酸化合物中的一种,不能将其与能量等同起来。(2)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少,所以能量供应依赖于ATP与ADP间的快速转化。(3)ATP合成时可产生水,ATP水解时需消耗水。(4)合成ATP的能量来源除光能、有机物中化学能之外,硝化细菌等能够进行化能合成作用的细菌可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。(5)ATP的合成与水解不是可逆反应,二者的场所、酶及能量的来源和去向都不同。
以ATP的结构与功能为载体考查科学思维与科学探究能力
3.(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　 　)A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATPB.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
解析:该实验不能说明细胞内ADP都转化成ATP;根据题意“结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致”说明32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性;根据题意可知,放射性几乎只出现在ATP末端磷酸基团中;该实验不能说明转化主要发生在细胞核内。