2026届高三二轮复习生物：酶和ATP（第二课时 ATP）课件

酶和ATP（第二课时） 第三单元 细胞的能量供应和利用 必修一 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 01 ATP的结构和功能 课标 要求 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 pH和温度的影响 2. 探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素 3. 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 考点 由高考知核心知识点 预测 细胞的能量“货币” ATP （2024·广东）ATP的功能 （2024·全国卷）ATP与ADP的相互转化 本专题知识内容常结合动物生命活动的调节、细胞代谢综合、酶的特性及相关的变量分析考查。另外一般会结合光合作用和呼吸作用一起来考查 考情分析 3 1.ATP的结构和功能 （1）ATP的中文名称？组成元素？结构简式？A、T、P、—、～分别代表什么？ （2）ATP为什么不稳定？为什么说ATP是高能磷酸化合物？ （3）ATP的A具体指什么结构？包含哪几部分？跟我们以前学过的A有什么区别？ （4）ATP功能是什么？如何设计实验探究ATP的功能？为何说ATP是直接的能源物质？ATP是唯一的直接能源物质吗？如果不是请举例。ATP能否口服？ATP与能量有什么关系？ 2.ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 （1）ATP与ADP的相互转化是怎样的？是否是可逆反应？ （2）ATP水解与ATP合成的酶是同一种吗？ATP含量很少为什么能及时而持续供能？ （3）ATP与ADP相互转化的能量供应机制是真核生物特有的吗？在ATP转化成ADP的过程中，所产生的能量来源于哪里？用于哪些生命活动？在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量来源于哪里？用于哪里？ （4）吸能反应和放能反应与ATP水解和ATP合成的联系是怎样的？ 自主梳理课本（必修一）5.2 1.细胞中的能源物质 能源物质 生物体主要的能源物质 细胞生命活动主要能源物质 生物体内良好的储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能源来源 直接能源物质 ATP 葡萄糖 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 糖类 判断：ATP是细胞可以直接利用的能量 （ ） × 注意：ATP≠能量， ATP是直接能源物质！ 一、ATP的结构和功能 知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物 1.ATP的中文名称： 2.ATP的元素组成： 3.一分子ATP的化学组成：一分子_______，一分子_______和三分子___________。 4.ATP的结构简式：______________。 腺苷三磷酸 C、H、O、N、P 腺嘌呤 核糖 磷酸基团 A-P～P～P RNA 腺苷(A) AMP（腺苷一磷酸） ADP（腺苷二磷酸） 腺嘌呤 核糖 腺苷 特殊的化学键（2个） 磷酸基团 普通化学键（1个） 两个相邻磷酸都带负电相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能，容易断裂。每1mol水解释放的能量多达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物 含量特点：在细胞中含量少，ATP与ADP的转化快，处于动态平衡 一、ATP的结构和功能 知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物 腺苷一磷酸 （腺嘌呤核糖核苷酸） 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷 腺苷 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤 【归纳总结】辨析下列物质结构中“A”的含义 一、ATP的结构和功能 7 思考：ATP是细胞唯一的直接能源物质吗？ 细胞的直接能源物质： NTP ：包括ATP、UTP、CTP、GTP dNTP：包括dATP、dTTP、dCTP、dGTP 细胞中绝大多数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的 一、ATP的结构和功能 知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物 注意：NTP与dNTP 均是高能磷酸化合物，可用作 RNA 或 DNA 的合成原料，合成过程中会脱去两个磷酸基团，并释放出大量的能量。在PCR反应中既可以提供能量，又能为反应提供原料，所以PCR不需要加入ATP 1.有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ） （1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上 （2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”） 位上 γ α 即时训练 2.将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是（ ） A.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 C.ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记， 但是ATP的含量基本不变 D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的 速率加快 ①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的 ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变 细胞癌变后细胞代谢增强， ATP和ADP的转化加快 A 即时训练 ADP ATP 1.ATP与ADP的相互转化 光合作用 呼吸作用 细胞质基质、 线粒体、叶绿体 反应场所 用于各项生命活动， 如主动运输、肌肉收缩、发光、发电、物质合成等 生物体的需能部位 合成酶 ATP 水解酶 ADP +Pi +能量 对细胞的正常生活来说， ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并处于动态平衡之中 思考：ATP与ADP的相互转化是可逆反应？ 需要吸收能量，由ATP水解提供能量 吸能反应 放能反应 释放能量，储存在ATP中 ATP水解伴随细胞发生吸能反应 ATP合成伴随细胞发生放能反应 二、ATP和ADP的相互转化 知识点2 ATP的合成和利用 2.放能反应与吸能反应： (1)吸能反应总是与_____________相联系，由ATP水解提供能量 放能反应总是与_____________相联系，释放的能量贮存在ATP中 (2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通 糖类、脂肪等有机物 储存有大量的能量， 但不能被直接利用。 ATP储存的能量相对较少，但能被直接利用。 释放 储存 ATP的水解 ATP的合成 ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 ATP是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求 注意：不是可逆反应，物质可逆，但所需的酶、场所、能量的来源是不同的 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 1.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.暗反应中ATP用于固定CO2和还原C3 C.ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要 D.食物为ATP“充电”指的是有机物经过氧化分解，释放能量并生成ATP M指的是腺嘌呤、N为核糖 如果ATP来自光反应，则这部分ATP只能用于暗反应中还原C3，固定CO2不需要消耗能量 ATP的合成和分解均需要酶的催化 食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成 D 即时训练 图示 类型 所需酶 反应场所 能量来源 能量去路 动物/真菌/细菌 。 绿色植物 和 。 ATP水解酶　 ATP合成酶　 呼吸作用　 呼吸作用　 需能部位　 细胞质基质、线粒体、叶绿体　 ATP 合成酶 ADP + Pi + 能量 ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 远离腺苷(A)的那个特殊化学键 储存在ATP中，形成特殊化学键 光合作用　 用于各项生命活动: (机械能、电能等) 物质转化可逆，能量不可逆 不是可逆反应 二、ATP和ADP的相互转化 (1)源于必修1 P87“图5－4”：人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因： 。 (2)源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：___________________________ ___________________________________________。 ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中 生物界具有统一性，也 说明种类繁多的生物有着共同的起源 【教材隐性知识】 二、ATP和ADP的相互转化 转化场所 常见的生理过程 细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生ATP：细胞呼 消耗ATP： 叶绿体 产生ATP： 消耗ATP： 线粒体 产生ATP： 消耗ATP： 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等 消耗ATP： 细胞呼吸第一阶段 一些需能反应 光反应 暗反应和自身DNA复制、转录和蛋白质合成等 自身DNA复制、转录，蛋白质合成等 有氧呼吸第二、三阶段 蛋白质的合成 DNA复制、转录等 注意：不是所有的生理活动都要消耗ATP， 被动运输、暗反应中CO2固定、水解反应等都不消耗ATP 主动运输、胞吞、胞吐 二、ATP和ADP的相互转化 2. 细胞内产生与消耗ATP的生理过程（常考点 2.如图为细胞中ATP及其相关物质和能量的转化示意图(M表示酶，Q表示能量，甲、乙表示化合物)，下列叙述正确的是(　　) A．吸能反应伴随着甲的形成，能量由Q2提供 B．两分子葡萄糖合成一分子麦芽糖的过程中，物质甲的量减少 C．物质乙由腺嘌呤和核糖组成，是构成RNA的基本单位之一 D．Q1可以来源于光能，Q2不能转化为光能，M1和M2不是同一种酶 吸能反应伴随着ATP的水解反应，即伴随着甲的形成，能量由Q2提供 两分子葡萄糖合成一分子麦芽糖的过程需要消耗能量，因此物质甲的量增多 物质乙由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，是构成RNA的基本单位之一 Q1可以来源于光能，Q2能转化为光能，M1和M2不是同一种酶 A 即时训练 ATP的供能机制 ① ② ③ 载体蛋白磷酸化 ①运输 ②作为ATP水解酶 Pi携转移势能与载体结合 与载体蛋白结合，激活其酶活性 载体蛋白 空间结构改变 Ca2+ ATP水解 Ca2＋释放到膜外 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，因而可以参与各种化学反应 1.ATP为主动运输提供能量的过程 2.分子的磷酸化及意义： 三、ATP的供能机制 拓展：ATP的其它作用 ②传递信 息：接受信号分子后， 影响ATP水解生成cAMP（第二信使） ①非典型性____________； ATP释放方式：____________ 神经递质 胞吐 传递信息 无氧呼吸 有氧呼吸 酶 ADP、磷酸 无氧呼吸 O O2供给量 ATP产生量 A B C 甲 ATP产生量 O O2供给量 乙 四、ATP产生量与O2供给量关系分析 3.ATP在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关ATP叙述不正确的有几项(　　) ①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP　 ②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加　 ③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质　 ④ATP是细胞中绝大多数需要能量的生命活动的直接供能物质　 ⑤质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP ⑥ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能　 ⑦原核细胞合成ATP时能量只能来自细胞呼吸释放的化学能 A. 0项 B. 1项 C. 2项 D. 3项 原核细胞合成ATP时能量可来自细胞呼吸释放的化学能，也可来自光合作用，例如蓝藻，⑦错误 B 即时训练 知识框架 降低化学反应活化能的酶 (比较过氧化氢在不同条件下的分解) 作用 酶具有催化作用能显著降低活化能 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是RNA—核酶 本质 特性 可调节 高效性 条件温和 专一性 比较FeCl₃和过氧化氢酶对H2O2的分解 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 探究温度对淀粉酶活性的影响 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 酶活性 抑制剂 激活剂 酶促反应速率 酶浓度 底物浓度 结构简式 ATP是一种高能磷酸化合物 ：中文名称 三磷酸腺苷 结构 A-P~P~P (A代表腺苷，~代表高能磷酸键) 元素组成 C、H、O、N、P 共同参与代谢过程 转化：ATP与ADP相互转化，维持细胞内ATP含量稳定 直接能源物质：为生命活动供能 功能 与酶的联系 酶催化反应可能需要ATP供能 ATP合成依赖酶的催化 酶与ATP的关联 二者共同参与光合作用、细胞呼吸等代谢过程 酶催化需能反应时，ATP提供能量 ATP合成过程中，需酶催化 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 影响因素 温度：低温抑制酶活性(不失活), 高温使酶失活影响因素 pH：过酸、过碱会使酶变性失活 抑制剂：竞争性抑制剂与非竞争 性抑制剂 再生途径 细胞呼吸 光合作用 绿色植物、光合细菌 人和动物等 1.（2024·全国·高考真题）ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示高能磷酸键，下列叙述错误的是（ ） A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C．β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂 D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键 ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量 ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸 ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量 光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中 高考真题 C 2．（2025·四川·高考真题）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（    ）   A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D．2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高 D 在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率 D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物（D-果糖）的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强 2h时，500g·L-1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量=底物量×转化率，可知其产物量最高 高考真题 24 3．（2025·江苏·高考真题）为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是（    ） 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液 ② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ？ ③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热 A．丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液 B．两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C．根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D．甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 C 应加入2mL淀粉酶溶液，验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性 第一次60℃水浴是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴是斐林试剂与还原糖反应的条件 甲组（淀粉+淀粉酶）水解产物为葡萄糖（还原糖），与斐林试剂在水浴条件下呈砖红色；丙组（蔗糖+淀粉酶）无水解产物，丙组出现蓝色 高考真题 25 4．（2025·北京·高考真题）某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60℃以上热水。下列叙述错误的是（    ） A．该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物 B．洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解 C．减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度 D．水温过高导致酶活性下降 A 酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物 高考真题 26 $