2025届高三生物二轮复习课件：细胞代谢

该高中生物学高考复习课件聚焦“酶、ATP在细胞代谢中的作用”核心考点，依据高考评价体系梳理了ATP结构与功能、酶的本质及特性等考查要求，通过生命观念中的结构与功能观、物质与能量观整合考点，分析近5年真题中酶抑制剂曲线分析、实验变量控制等占比60%的高频题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题情境+科学思维建模+探究实践突破”，如结合2024年河北模拟题解析GTP供能机制（科学思维），通过酶抑制剂v-S曲线建模分析竞争性与非竞争性抑制（科学思维），实验设计中强调“先保温再混合”的变量控制（探究实践），帮助学生掌握答题逻辑，教师可据此精准定位学情，提升复习效率。

专题5细胞代谢 第1讲：酶、ATP在细胞代谢中的作用 1.ATP的结构及与能量代谢的关系 （1）ATP的结构 腺嘌呤 核糖 三个（T）磷酸基团（P） 腺苷(A) 一磷酸腺苷 （RNA的基本组成单位之一） 二磷酸腺苷 三磷酸腺苷 ①结构示意图 ②结构简式 A – P ~ P ~ P A表示：________ P表示：________ ~表示：________ 腺苷 磷酸基团 特殊化学键 （2）ATP的功能 ①ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得这种化学键不稳定,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。 人教版-新教材-必修1-P86 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。 长句表达.(必修1P86正文)ATP中含有3个磷酸基团,磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易断裂的原因是什么？ 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得这种化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解　 教材拓展 科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因是什么？  含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂,释放能量。　 串联整合 明确ATP与核酸的关系 注意：不是唯一的直接能源物质，还有UTP、GTP、CTP、dTTP、dATP 必修1-P88 （2）ATP的功能 ②ATP的供能机制 例、载体蛋白的磷酸化——主动运输中ATP供能的原理 （2）ATP的功能 ②ATP的供能机制 例、载体蛋白的磷酸化——主动运输中ATP供能的原理 由于载体被磷酸化，空间结构改变，实现物质的逆浓度转运。 由于载体去磷酸化，空间结构恢复。 【拓展】载体蛋白的磷酸化与去磷酸化 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与某种化学反应。去磷酸化过程与之相反，但两者不是可逆反应。 如图所示： 磷酸化和去磷酸化可给予或去除某种酶或蛋白质的某种功能，在生物代谢调控过程中有重要作用。 A-P + B A + ATP A-P + ADP A-B + Pi 高能量状态 较高能量状态 较低能量状态 反应物 + ATP 反应物 + ATP 磷酸化反应物 +ADP 磷酸化反应物 产物 + Pi 【小结】ATP作为直接能源物质的机理 分析：ATP从哪里来？ 吸能反应 主动运输 胞吞胞吐 肌肉收缩 生物发光 物质合成 …… 放能反应 ③ATP的水解与合成过程 ①ATP水解需要水解酶的参与 ②ATP合成需要合成酶的参与 细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体 有机物中的化学能 吸能反应总是与____________相联系， 放能反应总是与____________相联系. ATP的水解 ATP的合成 ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内的能量“货币” 【小结】ATP与ADP相互转化的特点 ATP与ADP之间的相互转化十分迅速 特点1： 保证了细胞中少量的ATP，可以实现大量能量的供应。 特点2： ATP 与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的 体现了生物界的统一性，为生物有共同祖先提供了证据。 特点3： ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应 物质可逆，但能量不可逆 ATP合成和ATP水解的酶、场所、能量的来源是不同的 20世纪50年代，研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞质膜上发现了ATP受体，可见ATP 还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 知识拓展：ATP 还是一种能在细胞间传递信息的信号分子 目前，ATP作为药物，主要利用的是其信号分子的作用。 ATP注射液是一种用于心功能不全、脑出血后遗症等疾病的辅助治疗药物 细胞代谢 定义：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 主要场所：细胞质 代谢类型 物质代谢 能量代谢 酶是什么？请总结酶本质的探索历程，从而概述酶的定义？ 离不开酶 酶是什么？ 第二阶段： 发现绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA 阶段一： 发现了酶的存在 1、酶在细胞代谢中的作用 16 2.酶在细胞代谢中的作用 （1）酶的化学本质 RNA 蛋白质 核糖核苷酸 氨基酸 ［易错提醒］ 哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶。 酶是一种生物催化剂，它的作用机理是降低化学反应的活化能。 如果把化学反应比作驾车翻越一座高山，加热加压相当于给汽车加大油门，用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧道。 2.酶在细胞代谢中的作用 （2）酶的作用机理 *活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 能量 反应过程 ① ② ③ ④ 底物 产物 无催化剂 加无机催化剂 加酶 无机催化剂和酶所需的活化能分别是_________ 在图中标出酶降低的活化能 例1、酶催化机理的曲线 ①和② 意义 2.酶在细胞代谢中的作用 （3）酶的特性 ①高效性 ②专一性 ③作用条件较温和 酶与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 保证细胞内及时的物质和能量代谢 ①与②对照说明酶具有高效性 ①与③对照不能说明酶具有高效性 2.酶在细胞代谢中的作用 （3）酶的特性 ①高效性 ②专一性 ③作用条件较温和 酶只能催化一种或一类化学反应 底物的结构与酶的活性中心相吻合 原理 使细胞代谢能够有条不紊的进行 意义 “锁和钥”假说 “诱导契合”假说 整个过程中酶的结构都没有改变 酶与底物结合后，其结构会发生改变，当产物释放后，酶的结构又恢复原状，可重新与新的底物结合(重复利用)。 酶在反应前后结构没有改变 保证了细胞代谢在温和条件下进行 意义 2.酶在细胞代谢中的作用 （3）酶的特性 ③作用条件较温和 过酸 过碱 高温 低温 酶的空间结构破坏 酶失活(不可逆) 酶的空间结构稳定 酶活性抑制(可恢复) 长时间 注：恒温动物体内酶的活性不会随着外界温度变化而变化。 酶在适宜温度和适宜pH下活性最高。 酶制剂在____________________条件下保存。 低温和适宜的pH 时间 时间 产物浓度 底物浓度 ①无催化剂 ②加无机催化剂 ③加酶 ① ② ③ ③ ② ① 时间 产物浓度 ① ② ③ 时间 底物浓度 ③ ② ① ①某种酶(pH=5.0) ②某种酶(pH=8.0) ③某种酶(pH=7.0) 例2、自变量为时间的曲线 底物浓度 酶促 反应速率 ① ② ③ P ①~③：酶数量或酶的活性逐渐增加 例3、自变量为底物浓度的曲线 P点的限制因素： Q Q点的限制因素： 酶的数量和酶的活性 底物的浓度 ① 底物A浓度 酶促 反应速率 ② ①加酶A，②不加酶或加酶B ① ② ③ 底物浓度 酶促 反应速率 ③不加抑制剂(对照组) ①加非竞争性抑制剂 ②加竞争性抑制剂 ③自变量为底物浓度的曲线 底物浓度 酶促 反应速率 ③酶活性正常(对照) ③ ② ① ②加激活剂 ①加抑制剂(非竞争) 拓展·酶的抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂) 【小结】影响酶促反应速率的因素： 实质 1、温度 3、酶的浓度 4、底物浓度 2、pH 5、酶的抑制剂 酶的竞争抑制剂 酶的非竞争性抑制剂 酶、载体、激素、抗体比较 酶 载体 激素 抗体 化学本质 特性 饱和性 —— —— 重复利用 作用 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 蛋白质 蛋白质 胺类 固醇类 蛋白质 高效性 专一性 特异性 高效 特异性 特异性 具有饱和性 具有饱和性 可重复利用 可重复利用 不可重复利用 不可重复利用 与底物结合 进行催化 与物质结合 进行运输 与受体结合 传递信息 与抗原结合 进行免疫 【比较】酶、载体和信息分子 酶 + 底物 底物-酶复合物 酶 + 产物 载体 + 物质 物质-载体复合物 物质 + 载体 信息分子 信息分子-受体复合物 受体 信息分子 灭活 信号转导 细胞核 特定基因表达改变 + 受体 相应的生物学效应 引起 产生 高效性、专一性、可饱和 特异性、可饱和 微量高效、特异性 30 3.相关探究实验 3.相关探究实验 3.相关探究实验 提醒　检验酶的最适作用条件，如温度或最佳剂量，要设置温度梯度或浓度梯度。 保证反应从一开始就是预设的温度。 即：先分别保温，再分别混合 目的 【注意事项】 【易错提示】 ①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 ②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 ③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。 ④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。 提醒　酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。 【归纳拓展】 1.有关酶的验证、探究或评价性实验题解题策略 突破点1 突破点2 突破点3 2.模仿补充实验步骤,分析实验结果 (1)当已给的实验步骤有多个变量时,通过拆分法,减少实验变量,遵循单一变量原则,构建多组实验,模式如图所示。 突破点1 突破点2 突破点3 (2)当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时,再加入某些因素处理进行设计,进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致,模式如图所示。 突破点1 突破点2 突破点3 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 细胞代谢 统称为 离不开 酶 酶的作用 酶的本质 酶的特性 影响因素 绝大多数是蛋白质少数是RNA 催化作用 作用机理 降低化学反应所需的活化能 高效性 专一性 作用条件温和(适宜的温度和pH) 底物 产物 酶 底物浓度 酶的浓度 酶的活性 产物浓度 温度 pH 抑制剂 酶促反应 放能反应 吸能反应 能量+ADP + Pi ATP ADP+Pi+能量 细胞呼吸 光反应 物质合成 主动运输 肌肉收缩 生物发光 暗反应 细胞的能量“货币” 组成 结构简式 供能机制 【归纳总结】 1.(2024·广东湛江二模)盐酸同唾液淀粉酶一样,可以促进淀粉的水解,同时作为胃酸的成分,为胃蛋白酶活性的发挥提供适宜的酸性环境。下列说法错误的是(　　) A.胃蛋白酶的最适pH小于唾液淀粉酶的 B.相比于盐酸,唾液淀粉酶为淀粉的水解提供的活化能更多 C.用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉,可验证酶的专一性 D.在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中,均需要用到囊泡运输 B 2.(2024·浙江温州二模)在研究两种不同来源淀粉酶的催化活性与温度的关系时,根据实验结果绘制如图曲线。 下列相关分析正确的是(　　) A.对温度的适应范围酶1较酶2小 B.降低化学反应活化能的效率酶1较酶2高 C.在T1时酶变性速率酶1较酶2快 D.若两种酶同时使用,则最适温度为T2 A 3.(2024·湖南衡阳二模)酶分子作为高效催化剂,使细胞代谢能在常温、常压等较温和条件下快速地进行。一些吸能反应所需能量并不是由葡萄糖等氧化分解直接提供的,往往要依赖ATP和ADP之间的快速转化这一生物界共有的能量供应机制。下列相关叙述正确的是(　　) A.有酶催化的反应一般不需要ATP供能 B.ATP和某些酶分子具有类似的分子基团 C.相同条件下,酶的催化能力比无机催化剂强 D.ATP水解释放的能量不能用于维持体温 B 4.(2024·河北模拟)GTP结合蛋白是一类参与信号传递的开关蛋白,该类开关蛋白与GTP结合后被激活,输出信号后,开关蛋白具有的GTP水解活性,将与其结合的GTP水解成GDP,使开关处于非活化状态。下列说法错误的是 (　　) A.开关蛋白具有降低化学反应活化能的能力 B.信号输入过程中GDP需结合一个磷酸形成GTP　 C.GDP释放出一个磷酸后的产物可参与形成RNA　 D.活化和非活化的开关蛋白都可与双缩脲试剂 发生紫色反应 B $