2027届高三生物一轮复习课件第8讲 酶和ATP

该高中生物学高考复习课件聚焦“酶与ATP”专题，覆盖酶的本质、特性、作用机理及ATP的结构、转化与功能等核心考点，对接高考评价体系，通过2023-2025年黑龙江、河北等省市卷真题分析，明确酶特性（如2024广西卷T15）、ATP作用（如2023重庆卷T10）等高频考点分布，归纳选择题与实验探究题等常考题型，提升备考针对性。 课件亮点在于考情导向的知识点系统梳理与科学探究训练，如通过“比较过氧化氢分解”实验分析酶的高效性，结合变量控制与对照设计培养科学思维，借助酶活性影响因素曲线模型构建深化生命观念。特设易错点辨析（如低温与高温对酶活性影响差异），助力学生掌握实验答题技巧，教师可据此精准规划复习，实现高效备考。

第 08 讲 酶与ATP 高 三 生 物 一 轮 复 习 1 考情解码·考点定标 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 酶的本质和作用 þ选择题 ¨非选择题 黑吉辽蒙卷T1,2分 河北卷T2，3分 天津卷T6,2分 酶的特性 þ选择题 ¨非选择题 四川卷T10,2分 云南卷T15,3分 广西卷T5，2分 重庆卷T6,2分 ATP在细胞代谢中的作用 þ选择题 ¨非选择题 河北卷T1,3分 全国甲卷T2,6分 重庆卷T10,2分 2 考情解码·考点定标 考情分析 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，试题以选择题为主，也会在非选择题中出现。主要从以下几方面考查：酶的本质及作用机理、酶的特性及相关实验设计、ATP的结构和作用等。 2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查 (1)常结合动物生命活动的调节、细胞代谢综合及相关的变量分析考查； (2)常结合某个生命活动的过程来考查ATP的利用。 复习目标 复习目标： 1.基于酶和ATP在细胞代谢中的作用，形成物质与能量观。(生命观念) 2．通过模型构建，解读酶的特性及温度、pH等对酶活性的影响。(科学思维) 3．探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。(科学探究) 3 一、降低化学反应活化能的酶 知识点1  酶的本质 酶本质的探索历程： 巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质起作用。 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 巴斯德 李比希 毕希纳 一、降低化学反应活化能的酶 知识点1  酶的本质 酶本质的探索历程： 萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质 发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。 萨姆纳之后 科学家们获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。 切赫、奥尔特曼 发现了绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA（核酶） 核糖体的rRNA就是催化肽键形成的酶 一、降低化学反应活化能的酶 知识点1  酶的本质 验证酶的化学本质： 例：某同学在研究酵母发酵过程时，发现酵母细胞中存在一种与葡萄糖分解为酒精和 CO₂相关的关键酶（暂称为 “发酵酶”）。该同学想探究这种发酵酶的化学本质是蛋白质还是RNA。请帮忙设计实验思路： 提示：酶具有专一性，蛋白酶可以分解蛋白质，RNA酶可以分解RNA。 实验设计：将适量的发酵酶随机均分为甲、乙两组，甲组用适量蛋白酶处理，乙组用_______ _等量处理，再分别与等量的葡萄糖溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测________________产生。 RNA酶 酒精和 CO₂ a.酶解法 某种酶+蛋白酶 加入酶的底物 底物没有被催化 底物被催化 酶是蛋白质 酶是RNA 有没有更简单的方法？ 一、降低化学反应活化能的酶 知识点1  酶的本质 验证酶的化学本质： 例：某同学在研究酵母发酵过程时，发现酵母细胞中存在一种与葡萄糖分解为酒精和 CO₂相关的关键酶（暂称为 “发酵酶”）。该同学想探究这种发酵酶的化学本质是蛋白质还是RNA。请帮忙设计实验思路： 提示：酶具有专一性，蛋白酶可以分解蛋白质，RNA酶可以分解RNA。 b.颜色反应法 提示：双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应，RNA与吡罗红染液作用显红色。 拓展：正确理解有关酶的本质和作用 项目 错误说法 正确理解 产生场所 具有分泌功能的细胞才能产生 化学本质 蛋白质 作用场所 只在细胞内起催化作用 温度 影响 低温和高温均使酶变性失活 作用 酶具有调节、催化等多种功能 来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成 酶只起催化作用 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA) 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等) 一、降低化学反应活化能的酶 知识点1  酶的本质 加 热 H2O2 常态 H2O2 活跃态 提醒：加热为反应分子提供能量 从而提高反应速率。 常态 活跃状态 终态 活化能 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 活化能 Fe2+和过氧化氢酶的作用？ 一、降低化学反应活化能的酶 知识点2  酶的作用机理 9 思考：依据酶作用原理，针对下图与无机催化剂相比说出酶的作用效果？ 与无机催化剂相比: 不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间。 在t时加酶后反应曲线应由Ⅰ变为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中的哪一条？ Ⅲ 酶只改变化学反应速率，反应前后本身不被消耗； 酶能降低活化能，使反应速率加快； 酶可以缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应方向和平衡点。 一、降低化学反应活化能的酶 知识点2  酶的作用机理 不同点：酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在温和条件下有序地进行。 图中①表示： 图中②表示： 图中④表示： 无催化剂时化学反应所需的活化能。 无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。 酶催化时化学反应所需的活化能。 图中③表示： 图中⑤表示： 无机催化剂降低的活化能 酶降低的活化能 思考：酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？ 共同点：①只能催化自然条件下能发生的化学反应；②化学反应前后酶的数量和性质均不变； ③加快化学反应的速率（降低化学反应的活化能），缩短达到化学平衡的时间，但不能改变化学反应的方向和化学平衡； 不同点？ 酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？ 催化（降低化学反应的活化能）是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源（或组成）物质。 一、降低化学反应活化能的酶 知识点2  酶的作用机理 一轮复习，夯实基础！ 酶具有高效性 与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能， 从而使反应更有效地进行。 a b c 时间 产物浓度 加酶 加无机催化剂 不加催化剂 ① a、b相比说明酶具有高效性 ② a、c相比说明酶具有催化作用 意义： 酶的高效性保证了细胞代谢能在温和的条件下快速地进行。 一、降低化学反应活化能的酶 知识点3  酶的特性及其实验探究 比较过氧化氢在不同条件下的分解 2H2O2 2H2O + O2 探究酶的高效性 组别 对照组 实验组 变量 1 2 3 4 过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 反应条件 常温 90℃ FeCl32滴 肝脏研磨液2滴 结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量 卫生香 燃烧情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃 无关变量 无关变量 自变量 因变量 因变量 【提示】实验中动物肝脏研磨液需要新鲜的， 久置的肝脏研磨液中过氧化氢酶会被微生物分解。 相同 且 适宜 组别 对照组 实验组 1号 2号 3号 4号 过氧 化氢 H2O2浓度 3% 3% 3% 3% H2O2剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 反应条件 常温 90℃ FeCl32滴 肝脏研磨液2滴 结果 产生气泡 卫生香燃烧情况 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 ①②对照，说明______________________________； ①④对照，说明酶具有__________，可加快化学反应速率； ③④对照，说明酶具有________，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 加热能促进过氧化氢的分解 催化作用 高效性 比较过氧化氢在不同条件下的分解 2H2O2 2H2O + O2 探究酶的高效性 一、降低化学反应活化能的酶 知识点3  酶的特性及其实验探究 酶具有专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应。 酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同.说明：酶催化具有___________ 专一性 A表示酶，B表示能被酶A催化的底物，C、D物质则不能被催化 说明：酶催化具有_____________ 专一性 一、降低化学反应活化能的酶 知识点3  酶的特性及其实验探究 酶具有专一性 两种学说 a.锁钥学说：酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。 b.诱导契合学说：酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 探究酶的专一性 实验原理： 通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 淀粉和蔗糖都是非还原糖，淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。 思路1 相同底物 + 不同酶 思路2 相同酶 + 不同底物 ①底物+与底物相对应的酶 ②等量相同底物+等量另一酶 相同时间后 检测是否反应 相同时间后 检测是否反应 ①与酶对应的底物+酶 ②等量另一底物+等量酶 实验设计思路： 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 探究酶的专一性 思路1 相同底物 + 不同酶 思路2 相同酶 + 不同底物 方案二： 蔗糖 + 淀粉酶 蔗糖 + 蔗糖酶 方案一： 淀粉 + 淀粉酶 淀粉 + 蔗糖酶 用斐林试剂检测 可用碘液或斐林试剂检测 方案四： 淀粉 + 蔗糖酶 蔗糖 + 蔗糖酶 方案三： 淀粉 + 淀粉酶 蔗糖 + 淀粉酶 用斐林试剂检测 用斐林试剂检测 思考：实验不宜选用碘液检测，为什么？ 碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否水解都不会使碘液变色 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。即酶具有专一性。 当我们讨论某种功能时，特异性和专一性可以互用； 但当我们讨论结构时，一般只能使用特异性，不能使用专一性。 拓展：教材中具有“专一性”的物质总结（常考点） 酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置切割两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。 激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。 抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 神经递质：由突触前膜释放，作用于突触后膜，产生抑制或兴奋 tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 一、降低化学反应活化能的酶 知识点3  酶的特性及其实验探究 酶的作用条件温和 酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 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。 低温使酶的活性抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。 酶活性：指酶催化特定化学反应的能力。(可以一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示) 酶活性最高，催化效率最高的温度/PH称为酶的最适温度/PH。 保存酶的条件: 低温、最适PH。 探究温度和pH对酶活性的影响 1. 温度对酶活性的影响 实验材料及器具：质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块碘液、斐林试剂 任务：请同学们自主学习探究温度对酶活性的影响材料，完成以下问题。 （1）实验选择材料是什么？原因？ （2）检测试剂选择什么？原因？ （3）实验材料先分别处理温度，还是先混合？ （4）找出自变量、因变量、无关变量。 （5）简述实验步骤： （6）预期实验结论： 淀粉、淀粉酶 H2O2不稳定，受热易分解。 碘液 为什么不选用斐林试剂? 斐林试剂检测需要水浴加热，而本实验自变量是温度。 先各自处理温度，再混合，原因：酶具有高效性，保证反应从一开始就是预设温度。 为什么不用H2O2? 试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′ 实验步骤 一 2 mL淀粉酶 溶液 2 mL淀粉 溶液 2 mL淀粉酶 溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶 溶液 2 mL淀粉 溶液 二 放入0 ℃冰水中水浴5 min 放入60 ℃温水中水浴5min 放入100 ℃热水中水浴5 min 三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃温水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 实验现象 实验结论 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。 酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性。 步骤二和步骤三不能颠倒！ 酶和底物先分别在对应温度下保温后再混合 探究温度和pH对酶活性的影响 1. 温度对酶活性的影响 缩小温度梯度，重复进行上述实验，进一步探究淀粉酶的最适温度 实验材料及器具：质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液。 任务：请同学们自主学习探究pH对酶活性的影响材料，完成以下问题。 （1）实验选择材料是什么？原因？ （2）检测试剂选择什么？ （3）先往试管加入酶溶液还是底物? （4）找出自变量、因变量、无关变量。 （5）简述实验步骤： （6）预期实验结论： H2O2、H2O2酶 为什么不选用淀粉？ 淀粉在酸性条件下会被水解 斐林试剂、碘液 先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物。 因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到检测结果。 为什么不先加底物？ 探究温度和pH对酶活性的影响 2. pH对酶活性的影响 （1）实验原理 过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。 （2）实验设计思路 pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)来检验其生成量的多少。 怎么鉴定？ 先调pH再混合 探究温度和pH对酶活性的影响 2. pH对酶活性的影响 实 验 步 骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 三支试管都三支试管都加入1mL肝脏研磨液，振荡，反应 三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液 四 三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应 实验现象 实验结论 几乎无气泡 几乎无气泡 产生大量气泡 酶的催化作用需要适宜的pH, pH偏高或偏低都会影响酶的活性。 探究温度和pH对酶活性的影响 2. pH对酶活性的影响 酶促反应： 酶促反应速率： 由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。 单位时间内反应物的消耗量 或 单位时间内产物的生成量 影响酶促反应速率的因素： 底物 产物 酶 1.底物浓度 2.酶浓度 酶活性 3.温度 4.pH 5.抑制剂 6.激活剂 … 一、降低化学反应活化能的酶 知识点4  影响酶促反应速率的因素 酶与底物接触面积 酶活性 一、降低化学反应活化能的酶 知识点4  影响酶促反应速率的因素 1.底物浓度 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 A B 0 AB段限制因素 。 酶浓度或酶活性 OA段限制因素 。 底物浓度 2.酶浓度 酶促反应速率 酶浓度 底物充足 0 在底物充足、其他条件适宜的情况下， 反应速率与酶浓度成正比。 注意：底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触概率来影响酶促反应速率，并不影响酶的活性 产物浓度 ③ 0 时间 ② ① 曲线②：在①的基础上，增加酶浓度 曲线③：在①的基础上，增加反应物浓度 思考：在曲线①的基础上，画出增加酶浓度的变化曲线②、增加反应物浓度的变化曲线③ 一、降低化学反应活化能的酶 知识点4  影响酶促反应速率的因素 一、降低化学反应活化能的酶 知识点4  影响酶促反应速率的因素 3.温度和pH 温度的变化不会影响酶的最适pH pH的变化不会影响酶的最适温度 在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增 强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减 弱。 过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活 性，酶分子结构未 被破坏。 增强 减弱 活性 未被破坏 一、降低化学反应活化能的酶 知识点4  影响酶促反应速率的因素 4.影响酶促反应速率的调节剂——激活剂 Mg2+是DNA聚合酶的激活剂。 Cl-是淀粉酶激活剂。 提高酶活性的物质 大部分激活剂是无机盐离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-、I-等。 选择性必修3 P77 一、降低化学反应活化能的酶 知识点4  影响酶促反应速率的因素 4.影响酶促反应速率的调节剂——抑制剂 竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应。 非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性。 加竞争性抑制剂 加非竞争性抑制剂 科学方法——控制变量和设计对照实验 变量：实验过程中的变化因素。 除自变量外，对实验结果可造成影响的其他可变因素， 在实验中，无关变量要保持一致（相同且适宜）。 对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素（无关因素）都保持一致， 并将结果进行比较的实验。 类型 自变量 因变量 无关变量 是研究者主动操纵的实验所探究的条件和因子， 是作用于实验对象的刺激变量，坐标中横轴标识一般为自变量。 是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，应具有可测性和客观性，坐标中纵轴标识一般为因变量。 对照组 实验组 通常把经过控制处理的一组(或者未知实验结果的一组)称为实验组。 通常把未经过处理的一组(自然状态下或者已知实验结果的一组)称为对照组。 科学方法 （一）实验设计遵循的基本原则 1、单一变量原则 即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。 自变量的处理方法 “加”或“减” 如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素;“减”即手术切除甲状腺 “换” 如探究温度对酶活性的影响实验,对自变量温度无法“加”或“减”,就用“换”的方法。 无关变量的控制原则 ——相同且适宜 生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、 实验器具(型号、洁净程度等)相同、 实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同、 实验条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。 单一变量原则、对照原则、 平行重复原则、科学性原则 科学方法 （一）实验设计遵循的基本原则 2、对照原则：即设置对照组。 对照的类型：空白对照、自身对照、相互对照(对比实验)、条件对照 空白对照 不给对照组做任何实验处理。 1号试管即为空白对照组；2、3、4号试管即为实验组。 相互对照 不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照。 3、4组之间为相互对照。 自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行。 不另设对照组。(不同处理的前后形成对照)。 条件对照 给对象施加某种实验处理，这种处理虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量。 甲状腺激素 促进小鼠生长发育实验 空白对照：幼小蝌蚪不处理 实验组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素 条件对照组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂 细胞核功能资料中部分实验、探究植物根向地性、茎的背地性； 探究某种元素是不是植物生长发育多必需的；研究内分泌腺（摘除动物腺体）等。 单一变量原则、对照原则、 平行重复原则、科学性原则 科学方法 （二）实验设计的一般步骤 实验步骤的书写 第一步：取材分组编号 常用语言：①取两支试管,分别编号为甲、乙,各加入等量的某溶液 ②选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,分别编号为A、B、C…; ③选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号为1、2、3… 第二步：设置自变量(或对照变量处理) 常用语言：在A组中加入“适量的”……在B组中加入“等量的”…… 第三步：相同且适宜条件培养（或反应） 常用语言：将两套装置放在“相同且适宜的环境中培养一段时间”(或相应方法处理，如振荡、加热等) 第四步：因变量的观察 第五步：实验结果与结论 ①对于验证性实验，因为要验证的事实是正确的，实验结果预期唯一，实验结论即实验要验证的事实。 ②对于探究性实验，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种， 因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。 （表达形式为：如果┄┄┄，则┄┄┄。） 即用实验变量处理(确保单一变量原则)进行对照处理 等待实验变量发挥作用 必须找出具体的观察和记录对象 ❖高中生物学中涉及的酶及其作用： 一、降低化学反应活化能的酶 ①消化酶类 有的由消化腺分泌到下消化道中,属于胞外酶， 有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。 例：唾液淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、肽酶等。 胰蛋白酶：处理动物组织块，便于细胞分散。 P选三45 P一84 （为了解决这一问题，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。） 乳糖酶：有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖， 食用牛奶后会出现腹泻等不适症状，这称为乳糖不耐受。 P选三89 ❖高中生物学中涉及的酶及其作用： 一、降低化学反应活化能的酶 ②中心法则中的相关酶 解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、RNA复制酶 ⑤基因工程中酶 限制酶、DNA连接酶、耐高温的DNA聚合酶 ③核酸水解酶 P必二44艾弗里的实验： 通过在R活菌和S菌提取液中加入RNA酶，排除了RNA是转化因子的可能。 通过在R活菌和S菌提取液中加入DNA酶，确定了DNA是转化因子。 ⑥细胞工程工具酶 纤维素酶、果胶酶（降解植物细胞壁） 果胶酶（植物细胞产物的工厂化生产） 胰蛋白酶、胶原蛋白酶（动物细胞培养） ④端粒酶 端粒酶由RNA和蛋白质组成，能以自身的RNA为模板催化合成端粒序列，加到染色体DNA末端而修复缩短部分。 ⑦两种辅酶：NAD+ 和 NADP+ 辅酶是酶的辅助因子，是小分子有机物。 NAD+ (辅酶Ⅰ)和NADP+(辅酶Ⅱ)是传递H+和电子的载体。 含有C、H、O、N、P五种元素。 ②光反应中，由水光解产生的H+和电子与NADP+结合形成NADPH，再由NADPH将电子传给酶，通过酶最终传给C3，将C3还原为糖类。 ①细胞呼吸中，由糖类氧化分解成CO2的过程中，脱下的H+和电子与NAD+结合形成NADH，再由NADH将电子传递给酶，通过酶最终传递给氧气，形成H2O。 ❖高中生物学中涉及的酶及其作用： 一、降低化学反应活化能的酶 ❖高中生物学中涉及的酶及其作用： 一、降低化学反应活化能的酶 ⑧溶菌酶 属于免疫活性物质，参与第一、二道防线。 噬菌体在侵染大肠杆菌时会释放溶菌酶破坏细菌的细胞壁(肽聚糖)。 ⑨α-淀粉酶 啤酒生产依赖大麦芽中的 α- 淀粉酶，用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，能简化工艺、降低成本。 科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。P选三102相关信息 ⑩淀粉分支酶 皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。 1.溶解细菌的细胞壁： 抗菌消炎 2.果胶酶：溶解细胞壁中的果胶 3.加酶洗衣粉：去污力更强 4.含酶牙膏：分解细菌， 清新口气 5.多酶片： 治疗消化不良 ❖拓展：酶的应用 一、降低化学反应活化能的酶 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点1  ATP的结构与功能 中文名称： 元素组成： 结构简式： 化学组成： 特点： C、H、O、N、P 腺苷三磷酸 A－P～P～P 一分子腺苷和三分子磷酸基团 不稳定： 能量高： 末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。 1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 功能： 驱动细胞生命活动的直接能源物质 （高能磷酸化合物） 发光器粉末加入试管暗处理15分钟 加试剂 黑暗条件下观察 (3)实验过程： (1)实验材料： 萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等 (2)实验原理： 荧光素+能量+O2 氧化荧光素 荧光素酶 （发出荧光） 实验变量： 自变量： 添加的物质 因变量： 是否发光 无关变量： 温度等 【拓展延伸】探究生命活动的直接能源物质是ATP 加入2mL 葡萄糖溶液 加入2mL 脂肪溶液 加入2mL ATP溶液 加入2mL 蒸馏水 无荧光 有荧光 无荧光 无荧光 结论：ATP是驱动萤火虫发光的直接能源物质。 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点1  ATP的结构与功能 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点1  ATP的结构与功能 应用：ATP荧光检测仪 ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 荧光素+O2+ATP 氧化荧光素(发出荧光) 荧光素酶 荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多 二、细胞的能量“货币”ATP 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。 知识点1  ATP的结构与功能 dNTP和NTP既可为DNA和RNA复制提供原料，又可为其提供能量，所以PCR不需要加入ATP。 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点1  ATP的结构与功能 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！ ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 1 成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 2 每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP ,且同时有等量 ATP 被水解 3 ATP与ADP相互转化，时刻不停且处于动态平衡 ATP在细胞内是否大量存在？ 细胞是怎样解决ATP含量少而消耗量大的矛盾？ 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点2  ATP与ADP的相互转化 46 P P P ～ ～ 水解 能量 Pi P P ～ 合成 能量 Pi ATP ATP合成酶 ATP水解酶 ADP +Pi +能量 ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的 。 统一性 在静卧和运动时，ATP与ADP的相互转化有什么区别？ 合成ATP的过程中，所需的能量从哪里来？ 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点2  ATP与ADP的相互转化 (科学思维)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“通货”，这说明了什么？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。ATP在吸能反应和放能反应之间流通，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。 47 ADP ATP 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 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。 释放能量，储存在ATP中，为吸能反应直接供能。 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、细胞的能量“货币”ATP 知识点2  ATP与ADP的相互转化 ATP ATP合成酶 ATP水解酶 ADP +Pi +能量 多角度理解ATP的合成与水解 呼吸作用 光合作用 光能 光合作用 叶绿体 ATP、NADPH 活跃的化学能 酶 ADP +Pi 有机物（CH2O） 中稳定的化学能 有机物 呼吸作用 细胞质基质、线粒体 能量 酶 ADP +Pi 能量 （用于各项生命活动） 热能（散失） 化学能 ADP +Pi ATP 酶 反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP 反应类型 酶的类型 场 所 能量来源 能量去向 酶 水解反应 合成反应 水解酶 合成酶 活细胞多种场所 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 特殊化学键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存于特殊化学键中 结论 ：物质是可逆的，能量是不可逆的，场所、酶也不同 酶 酶 酶 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点2  ATP与ADP的相互转化 思考：ATP与ADP的相互转化是可逆反应？ 总结细胞内产生与消耗ATP的生理过程 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：细胞呼吸第一阶段； 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 主动运输、胞吞、胞吐 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点2  ATP与ADP的相互转化 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点3  ATP的利用 与载体蛋白结合激活其酶活性 Pi携转移势能与载体结合 载体蛋白 空间结构改变 Ca2+ ATP水解 Ca2＋释放到膜外 载体蛋白磷酸化 运输 作为ATP水解酶 1.ATP的供能机制： （以Ca2+主动运输为例） 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点3  ATP的利用 磷酸化和去磷酸化 在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。 若蛋白质分子加上磷酸基团，称蛋白质分子的磷酸化，该过程往往伴随着ATP水解，提供磷酸基团。已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称蛋白质分子的去磷酸化。磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化。 腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。 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 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点3  ATP的利用 甲图表示可进行有氧呼吸细胞中，ATP产生量与O2供给量的关系。 ①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物， 产生少量ATP。 ②AB段表示随着O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。 ③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。 ATP产生量与O2供给量的关系分析 二、细胞的能量“货币”ATP 知识点3  ATP的利用 55 体系构建·思维领航 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 $