2023版高考生物一轮总复习第5章第12节降低化学反应活化能的酶细胞的能量“货币”ATP课件

这是一份2023版高考生物一轮总复习第5章第12节降低化学反应活化能的酶细胞的能量“货币”ATP课件，共60页。PPT课件主要包含了考情分析，思维网络，酶的化学本质，蛋白质，RNA，氨基酸，1有关酶的知识，核糖核苷酸，核糖体，活细胞等内容，欢迎下载使用。

降低化学反应活化能的酶、
细胞的能量“货币”ATP
考点一 酶在代谢中的作用及探索历程
(2)活化能：分子从常态转变为____________________活跃状态所需要的能量称为活化能。(3)酶催化作用的原理：_________________________。(4)意义：使细胞代谢能在________条件下快速有序地
(1)表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是____
(2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是____
(3)酶降低的活化能是____段。
(4)若将酶变为无机催化剂，则 B 点在纵轴上应向上移
(1)1716 年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释
为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。
(2)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。(3)酶本质的探究历程(连线)
答案：①—e ②—a ③—c ④—d ⑤—b
考点二 酶的特性及相关实验1.酶具有高效性：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(1)每一种酶只能催化____________化学反应。(2)物理模型——“钥锁学说”。图中 A 表示酶，B 表示被 A 催化的底物，E、F 表示 B被分解后产生的物质，C、D 表示不能被 A 催化的物质。
3.酶的作用条件“较温和”
(1)在最适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。温
度和 pH 偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
(2)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
4.影响酶促反应速率的因素
(1)温度和 pH 对酶促反应速率的影响。①在最适宜的温度(B)和 pH(E)条件下，酶的活性_____。温度和 pH 偏高(BC 和 EF)或偏低(AB 和 DE)，酶活性都会
__________。
②过酸(D)、过碱(F)或温度过高(C)，都会使____________________，使酶_________；而在低温(A)下，酶的活性明显______，但酶的__________稳定，在适宜的温度下酶的活性可以_______。因此，酶可以在_______(0～4 ℃)
③最适温度：一般来说，动物体内的酶最适温度在_________；植物体内的酶最适温度在___________；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可达
④最适 pH：动物体内酶的最适 pH 大多在________，但也有例外，如胃蛋白酶最适 pH 为________；植物体内
的酶最适 pH 大多在__________。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响。①甲图，在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而________，但当底物达到一定浓度后，受________限制，酶促反应速率不再增加。②乙图，在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促
反应速率与酶浓度成______。
图中显示：不同 pH 条件下，酶最适温度不变；不同温度下，酶最适 pH 也不变。即反应溶液 pH(温度)的变化______(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度(pH)。
考点三 ATP 的结构与功能
ATP 是______________的英文名称缩写，是一种高能磷酸化合物，其结构式可以简写为 A—P～P～P，其中 A代表_____，P 代表___________，～代表_____________。
不同化合物中“A”的辨析
2.ATP 与 ADP 的相互转化及意义
3.ATP 的主要功能
(1)ATP 是细胞内的一种________________，是细胞生
命活动所需能量的________。
(2)ATP 是细胞内流通的能量“货币”：吸能反应一般与 ATP_____的反应相联系，由 ATP 水解提供能量。放能反
应一般与 ATP 的______相联系。
(3)ATP 供能机制。
①机制：ATP 水解释放的__________使蛋白质等分子__________，这些分子被磷酸化后，__________发生变化，_________也被改变，因而可以参与各种化学反应。
②ATP 为主动运输提供能量的过程。
细胞内产生与消耗 ATP 的常见生理过程
【基础测评】1.易错诊断
(1)淀粉水解成葡萄糖时伴随有 ATP 的生成。(
(2)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能
(3)人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖
生成 ATP 的量与安静时相等。(
(4)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜
结构中都能合成 ATP。(
(5)产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.为使反应物 A→产物 P，采取了酶催化(最适温度和pH)和无机催化剂催化两种催化方法，其能量变化过程用图 1 中两条曲线表示；图 2 为某酶促反应过程的示意图。
下列有关分析不合理的是(图 1
A.距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低
B.适当升高温度，酶催化的曲线Ⅱ对应的距离 a 将
C.图 2 中②可代表蔗糖，那么③④可代表葡萄糖和
D.图 2 中若①代表胰蛋白酶，当 pH 稍低于最适值时，
③④的生成速率也会下降
3.下列关于酶的叙述，正确的是(
A.酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关C.酶可以在最适温度及最适 pH 条件下长期保存D.可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响答案：B
4.如图表示在 20 ℃、不同 pH 条件下，向等量的反应物中加入等量的某种酶后，生成物的量与时间的关系曲线，
A.此实验中，不同 pH 为自变量，生成物的量为因变量，20 ℃为无关变量B. pH 从 5 升高到 7，酶的活性逐渐降低C.该酶的最适 pH 为 5D.若将温度改为 15 ℃，酶的最适 pH 不会发生改变答案：C
5.下列有关 ATP 的叙述，正确的是(
A.图中的 a 是构成 DNA 的基本单位之一B.图中的 A 代表腺苷，b、c 为特殊化学键C.“ATP”中的“A”与构成 RNA 中的碱基“A”表示的不是同一种物质D.血浆中的葡萄糖进入血浆细胞、肾小管对葡萄糖的重吸收会消耗 ATP答案：C
考向 1 酶的概述[典例 1](2021 年湖南高考)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
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响
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：通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A 正确。如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B 错误。根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而 ATP 为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C 正确。温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D 正确。
【考向集训】1.(2020 年山东青岛三模)细胞中几乎所有的代谢都需
要酶的催化，下列关于酶的叙述，错误的是(
A.在动植物细胞的细胞质基质中都存在着大量的分解葡萄糖的酶B.激素都是通过影响细胞内酶活性来调节细胞的代谢活动C.探究 pH 对酶活性的影响时，酶与底物混合前要调节 pHD.在真核细胞中，核外也有 DNA 聚合酶与 RNA 聚合酶分布
解析：细胞质基质中可以发生将葡萄糖分解成丙酮酸的反应，所以存在大量分解葡萄糖的酶，A 正确。激素可能通过影响细胞内酶活性来调节细胞代谢，也可能通过影响相关基因表达来调节细胞代谢，B 错误。探究 pH 对酶活性的影响时，底物与酶混合前要调节 pH，C 正确。在真核细胞中，细胞质中的叶绿体和线粒体内也存在 DNA分子，可以进行 DNA 的复制和转录，所以核外也有 DNA聚合酶与 RNA 聚合酶分布，D 正确。
2.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所
示，下列有关叙述不正确的是(
A.酶 1 与产物 B 结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定B.酶 1 有两种底物且能与产物 B 结合，因此酶 1 不具有专一性
C.酶 1 的变构位点和活性位点的结构取决于特定的基
D.酶 1 与产物 B 的相互作用可以防止细胞产生过多的
解析：酶 1 与产物 B 结合后失活，与有活性时相比结构发生了变化，说明酶的功能由其空间结构决定，A 正确。酶 1 只催化两种底物合成产物 A 的反应，具有专一性，B错误。由图知酶 1 属于蛋白质，蛋白质的结构与功能由控制其合成的基因决定，C 正确。酶 1 与产物 B 结合使酶 1无活性，合成产物 A 的反应会中断，这样可以防止细胞产生过多的产物 A，D 正确。
考向 2 影响酶促反应的相关曲线[典例 2](2020 年广东汕头一模)甲、乙两图是温度、pH
对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是(
A.甲、乙两图中 B 对应的温度和 pH 分别是酶的最适
B.甲、乙两图中 A 点对应的温度和 pH 对酶活性的影
C.甲、乙两图中 C 点对应的温度和 pH 对酶活性的影
D.保存酶制品最好选择两图中 B 点对应的温度和 pH
解析：甲、乙两图中，在 B 点对应的温度和 pH 条件下，酶促反应速率最大，分别表示酶的最适温度和最适pH，低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，保存酶制品最好在低温条件下保存，A 正确，D 错误。低温时酶的活性受抑制，高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶失活，B、C 正确。
【考向集训】3.(2021 年江苏新高考适应性考试)真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同 pH 条件下活性的差异进行研
究，结果如图。相关叙述不正确的是(
A.植酸酶只能在活细胞中产生，可在细胞外发挥作用B.真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与，才能转运
C.植酸酶 A 的最适 pH 为 2 或 6，植酸酶 B 的最适 pH
D.两种酶相比，植酸酶 A 更适合添加在家畜饲料中
解析：植酸酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，可在细胞内或细胞外发挥作用，A 正确。植酸酶为分泌蛋白，真菌合成的植酸酶需要经高尔基体对其进行加工和转运，才能分泌到细胞外，B 正确。在 pH 为 2 时，植酸酶 A 的相对活性较高，但不是其最适 pH，植酸酶 A 和B 在 pH 为 6 时活性均最高，故植酸酶 A 和植酸酶 B 的最适 pH 均为 6，C 错误。因为胃液的 pH 较低，在此条件下植酸酶 A 的相对活性较高，故更适合添加在家畜饲料中， D 正确。
4.(2021 年湖南湘潭模拟)某小组为了解某种加酶洗衣粉对蛋白质的水解作用，将完全相同的蛋白块置于等量适宜浓度的该洗衣粉溶液中，蛋白块消失所需的时间与温度
的关系如图所示。下列有关叙述正确的是(
A.该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是 45 ℃B.B、C 两点催化效率相同且均低于 A 点的原理相同C.若改变该洗衣粉溶液的 pH，则 A点会向左或向右移动D.若减小该洗衣粉溶液的浓度，A、B、C 三点均向上移动
解析：分析题图可知，该洗衣粉中的蛋白酶水解蛋白质的最适温度是 45 ℃，由于实验没有涉及温度对该洗衣粉中脂肪酶活性的影响，无法得出该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是 45 ℃，A 错误。B、C 两点催化效率相同，但低于 A 点的原理不同，30 ℃时蛋白酶的活性受到抑制，酶的空间结构没有发生不可逆变化，而 60 ℃时蛋白酶的空间结构发生不可逆改变，B 错误。在不同 pH 条件下，酶的最适温度不变，即改变该洗衣粉溶液的 pH，A 点不会向左或向右移动，C 错误。减小该洗衣粉溶液的浓度，相当于减小其中的酶浓度，催化一定量的底物时，酶浓度越小，反应速率越慢，蛋白块消失所需的时间越长，故 A、B、C三点均向上移动，D 正确。
考向 3 ATP 的概述
[典例 3](2021 年全国卷Ⅱ)用一段由放射性同位素标记的 DNA 片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P 标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了 DNA 片段甲(单链)，对 W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
(1)该研究人员在制备 32P 标记的 DNA 片段甲时，所用dATP 的α位磷酸基团中的磷必须是 32P，原因是_____________________________________。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的 RNA 分子，去除 RNA 分子的目的是___________________________________________。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的 W 基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA__________。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的 mRNA 进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的 DNA，这种酶是__________。
解析：(1) dA－Pα～Pβ～Pγ 脱去 β、γ 位上的两个磷酸团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成 DNA 的原料之一。因此研究人员在制备32P 标记的DNA 片段甲时，所用 dATP的α位磷酸基团中的 P 必须是32P。(2)RNA 分子也可以与染色体 DNA 进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32P标记的 DNA 片段甲与染色体 DNA 杂交，故去除 RNA
分子，可以防止 RNA 分子与染色体 DNA 的 W 基因片段发生杂交。(3)DNA 分子解旋后的单链片段才能与 32P 标记的 DNA 片段甲进行碱基互补配对，故需要使样品中的染色体 DNA 解旋。(4)DNA 酶可以水解 DNA 分子从而去除样品中的 DNA。答案：(1)dATP 脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成 DNA 的原料之一 (2)防止
RNA 分子与染色体 DNA 的 W 基因片段发生杂交
【考向集训】5.(2020 年天津实验中学一模) 如图是生物界中能量
“货币”ATP 的循环示意图。下列相关叙述正确的是(
A.图中的 M 指的是腺苷，N 指的是核糖B.食物为 ATP“充电”指的是呼吸作用分解食物中的有机物产能C.图中不同来源的 ATP 均可用于胞吞和胞吐D.ATP 的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要
解析：图中的 M 指的是腺嘌呤，N 指的是核糖，A 错误。食物为 ATP“充电”指的是通过呼吸作用分解有机物产生能量并储存在 ATP 中，B 正确。光合作用产生的 ATP用于暗反应，不能用于胞吞和胞吐，C 错误。ATP 的“充电”需要酶的催化，而“放能”同样需要酶的催化，D 错误。
6.(2021 年广东深圳调研改编)如图是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团，已知该化合物可直接为肌肉收缩供能，下列有
A.①②中储存有大量的化学能，①水解时可为放能反应提供能量
B.④代表的化学基团是—H，⑤是一种含氮的碱基C.该化合物可以在人体内成熟的红细胞中提取到D.细胞中需要能量的生命活动都是由该物质直接提供
解析：①②中储存有大量的化学能，①水解时可为吸能反应提供能量，A 错误。④应是—OH，因为 ATP 中的五碳糖是核糖，B 错误。ATP 不是唯一的直接能源物质，还有 GTP、CTP 等，D 错误。
(1)定义：酶催化特定化学反应的能力。
(2)表示方法：可用在一定条件下酶所催化某一化学反
2.探究温度对酶活性的影响(1)反应原理。
(2)鉴定原理：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的活性。
①材料：宜选用淀粉与淀粉酶探究温度对酶活性的影响。因为过氧化氢在不同温度下有不同的分解速率(高温下自身分解)，给实验引入额外的变量。
②实验设计思路(包括自变量、如何控制自变量、因变量、如何检测因变量、怎样对无关变量进行控制、对照实验)。
(4)进行实验(以唾液淀粉酶的催化作用为例)。
(5)实验结果：沸水和冰浴的两组实验结果呈现蓝色；
37 ℃的水浴组实验结果无明显颜色反应。
(6)实验结论：酶的作用需要适宜的温度，温度偏高或
偏低都会影响酶的活性，使酶活性降低。
3.探究 pH 对酶活性的影响(1)反应原理(用反应式表示)。
(2)鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验 O2 的生成速率。(3)设计实验。①材料：宜选用过氧化氢和肝脏研磨液探究 pH 对酶活性的影响，而不选用淀粉和淀粉酶。因为调节 pH 值所
营造的酸性环境会干扰斐林试剂( 碱性) 对淀粉水解的检测，且酸性环境下，淀粉还会水解，碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应。
(5)实验结果：氢氧化钠和盐酸两组无明显气泡产生(或卫生香不复燃)，pH＝7 的缓冲液组有大量气泡产生(或卫生香复燃)。
(6)实验结论：酶的作用需要适宜的 pH，pH 偏高或偏
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压下就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(2)在探究 pH 对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。
(3)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
[典例](2021 年浙江高考)下列关于酶的特性及其影响
因素相关实验的叙述，正确的是(
A.“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同B.“探究 pH 对过氧化氧酶的影响”实验中，分别加入不同 pH 的缓冲液后再加入底物C.“探究酶的专一性”实验中，设置 1、2 号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖D.设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应产物
解析：熟马铃薯块茎中酶已经失活，用其代替生马铃薯块茎，实验结果不相同，A 错误。“探究 pH 对过氧化氧酶的影响”实验中，不同 pH 为自变量，在酶溶液中分别加入不同 pH 的缓冲液后，再与底物混合，以保证反应pH 为预设 pH，B 正确。“探究酶的专一性”实验中，设置 1、2 号试管的目的是检验淀粉溶液和蔗糖溶液中是否混有还原糖，C 错误。探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，产物为氨基酸，而本尼迪特试剂为斐林试剂的改良试剂，用于检验还原糖，故不能选择本尼迪特试剂检测反应产物，D 错误。
(2021 年山东烟台高三上学期期中)利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案，并回答相关问题。
实验目的：比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。实验材料和试剂：纤维素悬浮液、pH＝7.5 的缓冲液、蒸馏水、三种微生物(A～C)培养物的纤维素酶提取液(提取液中酶蛋白浓度相同)、斐林试剂。
(1)取四支试管，分别编号 1、2、3、4。向四支试管均加入 0.2 mL pH＝7.5 的缓冲液、0.3 mL 纤维素悬浮液，______________________，向 2、3、4 三支试管均加入 1.4 mL蒸馏水以及分别加入 0.1 mL 的微生物 A 提取液、微生物 B提取液、微生物 C 提取液。
(2)将上述四支试管放入 37 ℃的水浴锅中，保温 1 小
时。该实验中的对照组是________号试管。
(3)在上述四支试管中分别加入斐林试剂，摇匀后，进行________________处理。观察比较 4 支试管的颜色及其深浅。该实验的实验原理是_________________________________________________(答出两点)。
(4)上述结果表明：_____________________________。若不考虑酶的最适 pH 和最适温度的差异，其可能原因是____________________。从解决能源问题的角度分析，开发这种纤维素酶的用途在于__________________________
__________________________________________________
_________________________________________________。
解析：(1)(2)根据实验的单一变量原则和对照性原则分析，已知向 2、3、4 三支试管均加入 1.4 mL 蒸馏水以及分别加入 0.1 mL 的微生物 A 提取液、微生物 B 提取液、微生物 C 提取液，则 1 号试管是对照组，应该加入 1.5 mL蒸馏水。(3)斐林试剂鉴定还原糖时需要水浴加热，即加入斐林试剂摇匀后进行 50～65 ℃水浴加热处理。