高中生物学考复习专题突破3细胞中的ATP与酶课件

这是一份高中生物学考复习专题突破3细胞中的ATP与酶课件，共54页。PPT课件主要包含了ATP的特点，酶的发现历程，②实验步骤，℃恒温水浴箱，多少克的蛋白质水解，整片吞服，变式训练，给酶提供适宜的温度，空间结构，酶具有催化作用等内容，欢迎下载使用。

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.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
考点1 组成细胞的无机物
1.糖类和ATP都是细胞中的直接能源物质。 (　　)2.细胞质和细胞核中都有ATP的分布。(　　)3.腺嘌呤是一种含氮碱基,能与核糖和1个磷酸基团形成腺苷。(　　)4.ADP转化为ATP所需能量都来自细胞呼吸释放的能量。(　　)
提示 ATP都是细胞中的“能量通货”,糖类需要氧化分解后释放能量。
提示 腺嘌呤与核糖形成腺苷。
提示 ADP转化为ATP所需能量来自细胞呼吸释放的能量或光能等。
5.人体中产生ATP的场所为线粒体。(　　)6.ATP合成所需的能量一般来自吸能反应,ATP分解所释放的能量一般会用于放能反应。 (　　)7.安静状态下和运动状态下ATP的消耗量不同,说明在运动状态下ATP更容易变性。(　　)
提示 人体产生ATP的方式为细胞呼吸,场所为细胞溶胶和线粒体。
提示 ATP合成所需的能量一般来自放能反应,ATP分解所释放的能量一般会用于吸能反应。
提示 人在安静或运动状态下,ATP与ADP的相互转化均处于动态平衡中。
一、ATP的结构与功能1.ATP分子的结构模型分析
3.ATP的功能ATP能够直接为生命活动提供能量,是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
二、ATP和ADP之间的相互转化
考向1　 ATP的结构与功能
典例1(2022浙江7月学考)细胞的生存需要能量和营养物质,其中驱动细胞生命活动的直接能源物质是(　　)A.H2O+D.Ca2+
解析 ATP是细胞生命活动的直接能源物质,为细胞中的“能量通货”。
典例2(2023浙江杭州期中)下图为ATP的结构示意图。下列有关叙述错误的是(　　)A.放能反应常伴随ATP的水解,吸能反应常伴随ATP的合成B.①②组成腺苷C.该物质中④最容易断裂D.一分子该物质中有三个磷酸基团和两个高能磷酸键
解析 细胞中的吸能反应常伴随ATP的水解,放能反应常伴随ATP的合成,A项错误;①腺嘌呤和②核糖组成腺苷,B项正确;该物质中④是末端的那个特殊的化学键,最容易水解断裂释放出能量,C项正确;一分子ATP中有三个磷酸基团和两个特殊的化学键(高能磷酸键),D项正确。
考向2　 ATP-ADP循环
典例3(2021浙江1月学考)下图是细胞中ATP与ADP的转化示意图。下列叙述错误的是(　　)A.ATP和ADP分子中都含有腺嘌呤和核糖B.原核细胞和真核细胞内都可以发生甲、乙过程C.能量①可来自放能反应,能量②可用于吸能反应D.肌肉收缩过程中发生过程甲,不发生过程乙
解析 ATP和ADP分子中都含有腺嘌呤、核糖和磷酸,A项正确;原核细胞和真核细胞内都可以发生ATP的合成(甲)和ATP的水解(乙)过程,B项正确;合成ATP所需要的能量可来自放能反应,ATP水解释放的能量可用于吸能反应,C项正确;肌肉收缩过程中,ATP先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应,然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,所以过程甲和乙都会发生,D项错误。
典例4(2021浙江7月学考)荧光素酶催化荧光素与氧发生反应形成氧化荧光素并发出荧光,该过程需ATP供能。基于上述原理发明的手持ATP测定仪,可用于测定食品表面的细菌数。测定时,细菌被裂解,ATP释放到胞外作用于测定仪中的“荧光素酶-荧光素体系”并发出荧光,依据荧光强度得出细菌数。下列叙述错误的是(　　)A.荧光素与氧发生反应的过程,需要吸收ATP释放的能量B.荧光强度与ATP消耗量呈正相关,与细菌数呈负相关C.细菌体内的ATP含量基本恒定,是该测定方法的重要依据D.ATP是细菌生命活动的直接能源物质,也可在体外水解放能
解析 ATP释放的能量为荧光素酶催化荧光素发出荧光提供能量,A项正确;细菌数量越多,ATP含量越多,荧光强度越强,呈正相关,B项错误;细菌菌体内ATP的含量基本恒定,C项正确;ATP可在细胞内供能,也可在细胞外供能,D项正确。
考点2 酶的本质、催化特点及影响因素
1.酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 ( 　　)2.保存酶一般在酶的最适温度下保存。 ( 　　)3.温度、pH、底物浓度和酶的浓度都可影响酶的活性。(　　)4.酶分子与底物的结合与其空间结构有关,体现酶的专一性。(　　)
提示 大多数酶是蛋白质,少部分酶为RNA。
提示 保存酶一般在低温下保存。
提示 酶的活性受到温度和pH的影响,底物浓度和酶的浓度可以影响反应的速率但是对酶的活性没有影响。
5.酶催化作用的实质是通过提高化学反应的活化能,促使化学反应顺利进行。(　　)6.温度越高,酶变性的速率越快,升到一定温度酶的活性完全丧失。(　　)7.同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同。(　　)8.探究某种酶的最适pH的实验中,第一步应将酶与底物进行混合。(　　)
提示 酶催化作用的实质是酶与底物结合,形成酶-底物复合物,降低化学反应的活化能。
提示 不同细胞内,部分酶的种类相同,如RNA聚合酶、呼吸酶等。
提示 探究某种酶的最适pH的实验中,第一步要设置不同的pH,而不能先将酶和底物混合。
2.酶的本质及催化机理(1)酶的本质酶是由活细胞产生的一类生物催化剂,大多数酶是蛋白质,少部分酶是RNA。(2)酶的催化机理①图示如下
②图示分析A(酶)与B(底物)结合形成M(酶-底物复合物),然后这个复合物会发生一定的形状变化使底物变成C和D(产物),并从复合物上脱落,同时酶分子又恢复原状。(3)酶活性:一般指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。
3.与酶的特性有关的实验探究(1)实验的变量和对照实验①自变量:人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。②因变量:因自变量改变而变化的变量叫作因变量。③无关变量:除自变量外,实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素,叫作无关变量。④对照实验:除作为自变量的因素外,其余因素(无关变量)都保持一致,并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
(2)探究酶催化的高效性①实验原理:过氧化氢在MnO2和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。②实验步骤和实验现象
③实验结论:酶具有催化作用,同无机催化剂相比,催化效率更高。
(3)探究酶的专一性①实验原理淀粉(非还原糖) 麦芽糖(还原糖);
蔗糖(非还原糖) 葡萄糖(还原糖)+果糖(还原糖);还原糖+本尼迪特试剂 红黄色沉淀。②实验步骤方案一:用同一种酶催化两种不同底物
b.用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后,再用本尼迪特试剂鉴定,根据是否有红黄色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探索酶的专一性。方案二:用两种不同的酶催化同一种底物
b.分别用淀粉酶和蔗糖酶作用于淀粉后,再用本尼迪特试剂鉴定,根据是否有红黄色沉淀生成来判断哪一种酶能将淀粉催化水解为还原糖,从而探索酶的专一性。
4.酶的催化功能受多种条件的影响(1)pH对酶活性的影响
在一定pH范围内,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强,酶促反应速率逐渐加快;在最适pH时,酶的活性最大,酶促反应速率最快;超过最适pH,随着pH的升高,酶的活性逐渐减弱,酶促反应速率逐渐减慢。(2)温度对酶活性的影响
①酶促反应都有一个最适温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。②酶所催化的反应都是化学反应,在一定温度范围内,温度升高,反应速率加快。③超过一定温度范围,酶分子会随温度升高而发生热变性,温度升得越高,酶变性的速率也越快,升到一定温度,酶将完全失去活性。(3)其他影响因素有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。
(4)活动:探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响①实验原理
a.过氧化氢酶能够催化过氧化氢的分解:2H2O2 2H2O+O2。b.pH影响酶的活性,从而影响一定时间内的氧气的生成量,可用倒置量筒中的气体量来测量。
③实验结论在适宜pH下,过氧化氢酶的催化效率最高,单位时间内释放的气体量最多。
考向1　 酶的本质及催化特点
典例1(2021浙江1月学考)MnO2和细胞内合成的过氧化氢酶均可催化H2O2分解成为H2O和O2。下列叙述错误的是 (　　)A.过氧化氢酶具有专一性B.过氧化氢酶在体外不具有催化作用C.过氧化氢酶的活性受温度和pH的影响D.与MnO2相比,过氧化氢酶的催化效率更高
解析 过氧化氢酶具有专一性,A项正确;只要条件适宜,过氧化氢酶在体外也具有催化作用,B项错误;过氧化氢酶的活性受温度和pH的影响,C项正确;与MnO2相比,过氧化氢酶的催化效率更高,D项正确。
考向2　 影响酶活性的相关因素及曲线解读
典例2(2023浙江湖州期末)科学家研究温度对两种纤维素酶活性的影响,结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　)A.该实验的自变量是温度B.两种纤维素酶长期保存的适宜温度是50 ℃C.20 ℃至65 ℃范围内A酶提供的活化能更多D.温度为80 ℃时两种酶的空间结构发生改变
解析 据图分析可知,该实验的自变量为温度和酶的种类,A项错误;酶的保存条件是低温和适宜pH,B项错误;酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能,酶本身不提供能量,C项错误;由图可知,80 ℃时两种酶的活性几乎为零,说明温度过高使酶的空间结构发生改变,D项正确。
考向3　 与酶相关实验的探究分析
典例3(2023浙江金华一中期中)为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如下表所示。据此分析,下列叙述正确的是(　　)
A.本实验的自变量是酶的种类B.可用产生气泡的速率作检测指标C.试管A和C的实验结果能说明酶的作用具有高效性D.试管A中不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
解析 本实验的自变量是有无催化剂、催化剂的种类,A项错误;本实验的因变量是过氧化氢的分解速率,可用产生气泡的速率作检测指标,B项正确;试管A和B的变量是催化剂的种类,实验结果能说明酶的作用具有高效性,C项错误;鸡肝匀浆内含过氧化氢酶,试管A中能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验,D项错误。
与酶相关的实验设计分析1.验证酶的高效性(1)设计思路验证酶高效性的方法是“对比法”,即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物的反应速率进行比较,得出结论。(2)设计方案
2.验证酶的专一性(1)设计思路验证酶专一性的方法也是“对比法”,常见的有两种方案,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案
3.探究酶的最适温度和最适pH
命题方向预测　基于酶的特性进行的实验设计与探究
思维点拨(1)具备基本的实验思维:分析此类题目,需要明确实验设计的基本原则,如单一变量原则、等量原则、对照原则等。(2)熟悉、内化酶“催化特性”的本质。①酶的催化具有高效性。“高效性”的本质是酶作为催化剂,与无机催化剂相比,催化效率比较高。②酶的催化具有温和性。“温和性”的本质是酶促反应的外界条件相对温和,一般不需要高温、高压的环境,正因如此,酶分子进行催化时,需要特定的温度、pH条件。③酶的催化具有专一性。“专一性”的本质是一种酶催化一种或一类相似底物的反应,这主要与酶分子的空间结构有关。
典例(2023浙江杭州六县九校联盟期中)“多酶片”是经特殊工艺制成的双层药片,内层是肠溶衣(不易溶于胃液,可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶,外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同学为了验证多酶片中胃蛋白酶的作用,设计了以下实验。(1)实验材料:多酶片,蛋白块,pH 1.5的缓冲溶液,pH 7.0的缓冲溶液,蒸馏水,恒温水浴箱,试管,烧杯等。(2)实验步骤
①制备胃蛋白酶溶液:取多酶片放入盛有pH为_____的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后糖衣溶解,取上层溶液备用; ②取试管A加入适量胃蛋白酶溶液,试管B加入__________________作为对照; ③分别加入大小相同的蛋白块,在________________中保温30 min。 
等量pH 1.5的缓冲液
(4)分析、讨论A.本实验中胃蛋白酶的活性可以用1 g胃蛋白酶在1 min内使___________________来表示; B.多酶片可用于治疗消化不良。为充分发挥多酶片的作用,使用时应_________ (填“整片吞服”或“嚼碎服用”),理由是___________________ _____________________________________________________。
解析 (2)①由于胃蛋白酶的适宜pH为1.5~2.0,所以制备胃蛋白酶溶液时,取多酶片放入盛有pH 1.5的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后糖衣溶解,取上层溶液备用;②为了控制无关变量,遵循单一变量原则,试管A加入适量胃蛋白酶溶液,试管B加入等量pH 1.5的缓冲溶液作为对照;③分别加入大小相同的蛋白块,在37 ℃恒温水浴箱中保温30 min。(3)由于酶具有催化作用,所以可预测结果为A试管的蛋白块体积变小,B试管蛋白块体积无明显变化;由此可得出结论:多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(4)本实验中胃蛋白酶的活性可以用1 g胃蛋白酶在1 min内使多少克的蛋白质水解来表示。整片吞服使肠溶衣在胃液中不被破坏,确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用,而嚼碎服用时,肠溶衣包裹的酶释放后会在酸性的胃液中失去活性,无法发挥作用,所以为充分发挥多酶片的作用,使用时应整片吞服。
(2023浙江湖州期中)在淀粉-琼脂块上的5个圆点位置(如下图)分别用蘸有不同液体的棉签涂抹,然后将其放入37 ℃恒温箱中保温。2 h后取出该淀粉-琼脂块,加入碘液处理1 min,然后用清水冲洗掉碘液,观察圆点的颜色变化。五种处理的结果记录如下表。分析现象并回答问题。
(1)上述实验装置要放入37 ℃恒温箱中进行保温处理的原因是控制无关变量和___________________。 (2)表格显示,圆点②和圆点③的颜色反应结果相同,是因为圆点②③中唾液中酶的_________发生不可逆的改变,变性的蛋白质______ (填“可以”或“不可以”)与双缩脲试剂发生反应。 (3)圆点①和圆点④的颜色反应结果不同,说明_________________。若圆点④接种面包霉后,颜色也显红棕色,说明_________________________。 (4)圆点⑤的颜色反应结果应是_______,理由是_____________________ _________________________。 
面包霉能分泌水解淀粉的酶
只能水解蔗糖,不能水解淀粉
酶具有专一性或蔗糖酶
解析 (1)题述实验自变量为酶的有无及酶的种类,处理需要在37 ℃恒温箱里进行保温处理的原因主要有两个:一是控制无关变量,二是给酶提供适宜的温度。(2)碘液与淀粉反应呈蓝黑色,圆点②呈蓝黑色是因为高温使酶失活,圆点③呈蓝黑色是因为强酸使酶失活,酶失活酶的空间结构发生不可逆的改变,变性的蛋白质空间结构发生改变,肽键并没有被破坏,可以与双缩脲试剂发生反应。(3)圆点①和圆点④的颜色反应结果不同,说明酶具有催化作用,淀粉酶能将淀粉水解;若圆点④接种面包霉后,颜色也显红棕色,说明面包霉能分泌水解淀粉的酶,将淀粉水解。(4)酶具有专一性,蔗糖只能水解蔗糖,不能水解淀粉,因此圆点⑤的颜色反应结果应是蓝黑色。
重难微专题1　探究性实验设计的拓展分析
突破1　 依据实验目的和要求确定实验的变量
能力强化根据实验目的和要求,确定好三个变量即自变量、因变量、无关变量三者之间的关系。变量按性质不同,通常可分为以下两类共3种变量。(1)自变量与因变量:自变量指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件,因变量指实验中由自变量引起的变化和结果。通常,自变量是原因,因变量是结果,二者具有因果关系。实验的目的即在于解释这种前因后果。例如,在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中,所给定的低温(冰块)、适温(37 ℃)、高温(沸水浴)就是自变量。而由于低温、适温、高温条件变化,唾液淀粉酶水解淀粉的反应也随之变化,这就是因变量,该实验即在于解释温度变化(自变量)与酶的活性(因变量)的因果关系及其经验事实。
(2)无关变量:实验中除自变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。例如,上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外,试管洁净程度、唾液新鲜程度和稀释浓度、可溶性淀粉溶液浓度、试剂溶液的剂量和浓度、实验操作程序、保温处理的时间长短等等,均属于无关变量。实验设计成功的关键之一在于控制无关变量。
典例1(2023浙江1月选考)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 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,其他选项所示因素为无关变量。
突破2　 基于实验材料选择合适的指示剂
能力强化设计实验探究或验证酶的特性时,除了遵循实验设计的单一变量原则,更需要关注的是实验设计原理、实验设计操作及检测是否可行,如探究温度对酶活性的影响,不能用本尼迪特试剂进行检测,否则会引入检测温度的无关变量;若探究酶的专一性时,检测试剂到底能不能用碘-碘化钾溶液作为指示试剂,需要看底物是否均为淀粉,如果存在不是以淀粉为底物的组别,则不可使用碘-碘化钾溶液作为指示试剂。
典例2(2023浙江台州模拟)某兴趣小组探究不同温度条件下两种淀粉酶的活性,结果如下图所示。下列叙述正确的是 (　　)A.本实验的自变量是温度B.酶A的最适温度低于酶BC.测量相对值可以是淀粉的剩余量D.本实验所用的检测试剂是本尼迪特试剂
解析 本实验的自变量是温度和酶的种类,因变量为两种淀粉酶的活性,A项错误;随着温度的升高,酶活性增强,底物(淀粉)的剩余量减少,超过最适温度后,随着温度的升高,酶活性降低,底物(淀粉)的剩余量增多,故底物(淀粉)的剩余量先降低后升高,与图示相符,故测量相对值可以是淀粉的剩余量,由图示可以看出,在40 ℃时,酶B淀粉的剩余量减少,故酶B的最适温度是40 ℃左右,通过本实验无法判断酶A最适温度,B项错误,C项正确;用本尼迪特试剂检测需要加热,会改变实验的温度,故本实验所用的检测试剂不能是本尼迪特试剂,D项错误。
突破3　 基于实验数据合理分析实验结果得出结论
能力强化合理区分实验结果与实验结论,前者是通过实验得出的第一手资料,主要指实验数据,后者则指对实验现象和实验结果进行概括、分析、推导得出的一个普遍事实或规律。例如,必修1教材第71页活动“探究酶的专一性”,实验结果是不同组别指示剂所展示的颜色;实验结论则是唾液淀粉酶和蔗糖酶的催化具有专一性。
典例3(2023浙江杭州淳安期中)为验证酶的特性,进行了相关实验,分组设置如下表所示:据表分析,下列叙述错误的是(　　)A.本实验中的本尼迪特试剂不可以换成碘-碘化钾溶液B.若1号和5号试管中都出现红黄色沉淀,则淀粉溶液中可能含有还原糖C.对照2号、4号、6号三支试管的结果,可以得出唾液淀粉酶具有专一性的结论D.本实验的自变量是酶的种类和底物种类