新教材2024高考生物二轮专题复习专题二生命系统的代谢第1讲细胞内的酶和ATP课件

这是一份新教材2024高考生物二轮专题复习专题二生命系统的代谢第1讲细胞内的酶和ATP课件，共56页。PPT课件主要包含了基础自查·明晰考位，考点梳理·整合突破，模拟预测·题组集训，考题拓展·素养落地，2四不同，活细胞，浆细胞，突触后膜，唾液淀粉酶，不同温度条件下等内容，欢迎下载使用。
聚焦新课标：2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响；2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
纵引横连——建网络提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
各项生命活动的直接能源物质
边角扫描——全面清提醒：判断正误并找到课本原话1．加热能促进过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。(必修1 P78正文)(　　)2．与无机催化剂相比，酶能为反应物提供能量。(必修1 P78正文)(　　)3．1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。(必修1 P79“思考·讨论”)(　　)4．能够促进唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。(必修1 P82“探究·实践”)(　　)
5．过酸、过碱或温度过高、过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(必修1 P84正文)(　　)6．ATP的末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势。(必修1 P86正文)(　　)7．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中不常见。(必修1 P88正文)(　　)8．细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量。(必修1 P88正文)(　　)9．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。(必修1 P89正文)(　　)
整合考点4　“周而复始”的酶和ATP微点1　酶在细胞代谢中的作用任务驱动任务1　辨清酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
任务2　把握与酶有关的三类曲线(1)酶的作用机理曲线：①由图可知，酶的作用机理是__________________。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向________移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
(2)酶特性的相关曲线①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有________。②图2中两曲线比较，表明酶具有________。
(3)影响酶促反应速率因素的相关曲线①分析图1和图2：温度或pH通过影响__________来影响酶促反应的速率。②分析图3：OP段的限制因素是________，P点以后的限制因素则是________。
任务3　关注酶的特性及相关探究实验
【特别提醒】检测试剂的选择(1)若物质反应前后均能与试剂发生反应，例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应，再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应，则此类试剂不能选用。(2)若物质反应前后均不能与试剂反应，例如蔗糖和水解后形成的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用。
过程评价评价1 依托真题归类比较再体验，明考向1.[2023·浙江1月]某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是(　　)A．温度 B．底物C．反应时间 D．酶量
解析：由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12min，所以研究的因素不是反应时间，C错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。
2．[2023·广东卷]中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。
3．[2023·浙江6月]为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是(　　)A．H2O2分解生成O2导致压强改变B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时C．250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
解析：H2O2的分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能4.(必修1 P82“探究·实践”)已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？___________________________________________________________5．(原因分析类)测定蛋白酶活性时不能用双缩脲试剂检验蛋白质是否被蛋白酶水解，原因是______________________________________。
不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
蛋白酶也是蛋白质，可以与双缩脲试剂发生显色反应
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养6.[2023·全国乙卷]某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的，红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的，第1步由酶1催化，第2步由酶2催化，其中酶1的合成由A基因控制，酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子，某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨，得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液，并用这些研磨液进行不同的实验。实验一：探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。②在室温下将两种细胞研磨液充分混合，混合液变成红色。③将两种细胞研磨液先加热煮沸，冷却后再混合，混合液颜色无变化。
实验二：确定甲和乙植株的基因型将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色。回答下列问题。(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是___________________________ (答出3点即可)；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的_________。(2)实验一②中，两种细胞研磨液混合后变成了红色，推测可能的原因是________________________________________________________。(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是________，乙的基因型是________；若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，则混合液呈现的颜色是________。
高效性、专一性、作用条件较温和
一种细胞研磨液中含有酶1及其催化产生的中间产物，另一种细胞研磨液中含有酶2，两者混合后形成红色色素
解析：(1)与无机催化剂相比，酶所具有的特性是高效性、专一性、作用条件较温和。高温破坏了酶的空间结构，导致酶失活而失去催化作用。(2)根据题干可知白花纯合子的基因型可能是AAbb、aaBB或aabb，而甲、乙两者细胞研磨液混合后变成了红色，推测两者基因型不同，一种细胞研磨液中含有酶1及其催化产生的中间产物，另一种细胞研磨液中含有酶2，两者混合后形成红色色素。(3)实验二中，将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色，可知甲并不是提供酶2的一方，而是提供酶1催化产生的中间产物，因此基因型为AAbb，而乙则是提供酶2的一方，基因型为aaBB。若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，由于乙中的酶2失活，无法催化红色色素的形成，因此混合液呈现的颜色是白色。
微点2　能量的“货币”—ATP任务驱动任务1　记牢ATP的结构与能量转化
任务2　理清能量转换过程和ATP的来源与去路
过程评价评价1 依托真题归类比较再体验，明考向1.[2023·天津卷]衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是(　　)A．葡萄糖 B．糖原C．淀粉 D．ATP
解析：细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D正确，A、B、C错误。
2．[2022·浙江卷]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
解析：1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；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，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能3.利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以对食品中细菌的含量进行检测：①将待测样品研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。请分析该实验依据的原理。
答案：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，发光强度与ATP含量成正比，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，根据ATP含量进而测算出细菌数量(每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定)。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养4.[2021·福建卷，节选]大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气CO2浓度(大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC)和磷浓度(低磷浓度LP和高磷浓度HP)的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。
回答下列问题：(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下，_____________________________________________________。(2)ATP水解酶的主要功能是____________。ATP水解酶活性可通过测定________________________________________________________表示。
不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响
单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量
解析：(1)结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。(2)酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。
题组预测一　酶与ATP的基础知识综合考查1．[2023·辽宁省铁岭市高三二次考试]下列有关细胞中酶和ATP的叙述，错误的是(　　)A.动物小肠中蛋白质的消化需要酶和ATP的参与B．酶和ATP的合成均能在线粒体和叶绿体中进行C．所有的酶并不都是在细胞内的核糖体上合成的D．ATP中所有“特殊的化学键”断裂可得到核糖核苷酸
解析：动物小肠中蛋白质的消化需要酶，但不需要ATP的参与，A错误；线粒体和叶绿体中都能合成蛋白质， 酶大多数为蛋白质，少数是RNA，线粒体和叶绿体中也可以合成酶，B正确；酶大多数为蛋白质，少数是RNA，所有的酶并不都是在细胞内的核糖体上合成的，RNA类的酶主要在细胞核内合成，C正确；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，当所有“特殊的化学键”断裂，得到的是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
2．[2023·山东潍坊统考一模](不定项)牛奶中富含蛋白质胶体，新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，使其他蛋白质暴露出来，与某些盐离子相互作用，形成网状的凝胶体，导致牛奶凝固。下列说法错误的是(　　)A．生姜根茎中凝乳酶的合成部位是细胞质基质B．凝乳酶属于外分泌蛋白，只能在细胞外发挥作用C.牛奶的温度过高或过低，与姜末混合后均不易凝固D．可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
解析：凝乳酶是蛋白质，合成部位是核糖体，A错误；新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，说明凝乳酶是胞内酶，在细胞内和细胞外都能发挥作用，B错误；牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性，使反应减慢，不易凝固，C正确；根据不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH，凝固时间短，说明反应快，对应的pH更适宜，D正确。
题组预测二　基于核心素养的科学探究和科学思维的考查3．[2023·广东汕头统考二模]研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。
下列说法错误的是(　　)A．图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能B．ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流C．靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据D．细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤
解析：据图可知，神经细胞释放ATP的方式为胞吐，胞吐过程需要消耗能量，需要相关蛋白质参与，A正确；ATP作为信号分子与P2X和P2Y受体特异性结合，调节细胞的生命活动，可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流，B正确；信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程，故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据，C正确；细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，D错误。
题组预测三　基于学科核心素养的长句应答类专训4．[2023·河南濮阳高三质量检测]枸杞为药食同源的植物，生产枸杞鲜果果汁过程中易发生酶促褐变，影响其外观、风味甚至导致营养损失。多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质。请回答下列问题：(1)为了防止枸杞果汁发生褐变，应________(填“升高”或“降低”)枸杞果实细胞中PPO的活性，酶活性是指____________________。(2)将枸杞鲜果快速研磨，离心后得到多酚氧化酶(PPO)粗提取液，必须在低温下处理和保存的原因是______________________________ __________________________。
酶对化学反应的催化效率
低温下酶的空间结构稳定，酶活性低，
且在适宜温度下酶的活性可恢复
解析：(1)多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质，为了防止枸杞果汁发生褐变，应降低枸杞果实细胞中PPO的活性。(2)PPO的作用条件温和，过高温度能使酶空间结构发生改变导致失活，这种改变一般是不可逆的，低温下酶的空间结构稳定，且在适宜温度下酶的活性可恢复，因此离心后得到PPO粗提取液，必须在低温下处理和保存。
(3)研究小组开展食品添加剂对多酚氧化酶(PPO)活性影响的实验，结果如下图所示。据图可知，两种食品添加剂均可________多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，并选用___________作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
解析：据题意可知，本实验自变量为L-半胱氨酸浓度和柠檬酸浓度，因变量为多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，据表可知添加两种食品添加剂后都比不添加时酶的活性下降，因此两种食品添加剂均可降低多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性；且L-半胱氨酸浓度处理时酶活性下降更多，更不易发生酶促褐变，因此选用L-半胱氨酸浓度作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
(4)短时(3 min)高温处理也可抑制褐变，但高温会破坏果汁中某些营养成分。请你提出一种实验思路，探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度_________________________________________ _________________________________。
设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测
定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量
解析：探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度，本实验自变量为温度，因变量为PPO相对酶活性和某些营养成分的含量，因此该实验思路为设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量。
知识拓展一、常见的酶种类和作用
二、常见能源物质生物体内的各种有机物都可作为能源物质。按作用不同可分为能源物质、直接能源物质、主要能源物质、储能物质、高能化合物等。在动物体内供能的先后顺序是糖类→脂肪→蛋白质。直接能源——ATP：ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动。而其他形式的能源物质中所储存的能量都必须转移到ATP中才能用于各项生命活动。主要能源糖物质——糖类：生命活动所利用的能量约70%是由糖类提供的。
长期储存能量物质——脂肪：脂肪储存能源的效率最高，1 g脂肪所储存的能量是蛋白质和糖类的2倍多，所以在进化过程中，生物体选择脂肪作为长期储存能量的物质。辅助能源——磷酸肌酸：在生物体内的高能磷酸化合物中除了ATP外，还有磷酸肌酸。但是磷酸肌酸中储存的能量并不能直接用于各项生命活动，必须转移到ATP中后才能被生命活动利用(ADP＋磷酸肌酸→ATP＋肌酸)，这个反应进行的速度很快，但不能满足长时间供能。
专项提升1.[2023·山东聊城统考一模]蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述正确的是(　　)A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累C．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生颜色变化D．Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化
解析：伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生的磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，不会有积累，B错误；蛋白质去磷酸化后空间结构发生改变，但肽键并没有断裂，与双缩脲试剂仍然能发生颜色变化，C错误；Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白质变成有活性载体蛋白质，空间结构发生变化，D正确。
2．[2023·山东日照统考一模](不定项)ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质磷酸化，进而参与细胞内各种化学反应，机理如图。下列分析正确的是(　　)A．酶1为蛋白质磷酸化过程提供化学反应的活化能B．磷酸化的蛋白质会通过改变自身的空间构象做功C．ATP的水解和磷酸化的蛋白质做功均为放能反应D．主动运输过程中载体蛋白中的能量先减少后增加