第08讲 酶和ATP（图文版知识清单）2027年高考生物一轮复习讲练测

第08讲 酶和ATP-知识清单 ##考点一酶的作用和本质（上) ###1.细胞代谢 （)概念：细胞内每时每刻进行的许多 化学反应，统称细胞代谢。 （2)主要场所：细胞质基质。 (3)意义：细胞生命活动的基础。 ###2.酶的基本概念 (1)酶本质的探索过程 主要观点或成就 科学家 (关键词高亮) 配图辅助 糖类变酒精需酵母菌 [手绘酵母菌 巴斯德 发酵图，标 活细胞参与 洼“活细胞”] 糖类变酒精需酵母菌 [手绘破碎酵 李比希 母菌图，标 细胞死亡并释放物质 注“死亡释放”] 毕希纳 将酵母菌细胞中引起 [手绘酿酶作 发酵的物质称为酿酶 用示意图， 标注“酿酶”] 提取脲酶，证明本质为 [手绘脲酶晶体和 萨姆纳 蛋白质（催化尿素分解） 尿素分解反应式， 标注“蛋白质”] 切赫和 少数RNA也具有生物 [手绘RNA分子 结构，标注 奥尔特曼 催化功能 “催化功能RNA”] (-) 生命活动基础！ 细胞质基质 B 【易错辨析】 绝大多数酶是 蛋白质，少数 是RNA。不能简 单认为酶就是 蛋白质。 高一生物·考点速记卡片：酶的作用与本质（中) （2)酶的本质： 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸。心 合成场所 核糖体 主要是细胞核（真核生物)》 来源：一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所：细胞内、外及生物体内、外 吧【易错辨析】 注意！酶可以在细胞外发挥作用 (如消化酶)，不局限于细胞内。 （3)酶的作用机理： 能量 无酶反应 降低化学反应活化 无酶活化能 能，使细胞代谢在温 有酶反应 和的条件下快速有 有酶活化能 序地进行。 反应物 -c9 产物 反应进程 【特别提醒】酶只降低活化能，不改变反应平衡点！ 第5章细胞的能量供应和利用— 考点一酶的作用和本质 (下) 实验探究一比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验探究：比较H202分解 对照 加热 过氧化氢酶研磨液 (每浦FeCl3中的Fe3+数 25万倍过氧化氧酶分子数) H202 ① 加热 ③ ④ 实验原理：Fe3+与过氧化氢酶均能催化H202分解，但催化效率不同。 实验分析： IVs2:加热提供能量，促进分解。 【特别提醒】 Ivs3:FeCl3（无机催化剂)催化分解。 实验设计中的对照原则， 3和4的对照直观体现 1Vs4:过氧化氢酶（生物催化剂）催化分解。 了酶的高效性。 3vs4:过氧化氢酶比FCl3的催化效率高（高效性） 实验结论：酶具有催化作用，且催化效率远高于无机催化剂。 教材拾遗 —酶与无机催化剂的共同特点 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加快化学反应速率（降低活化能），缩 【易错辨析】 酶只能加快达到平衡的速 短达到化学平衡的时间，但不能改变化 度，不能改变平衡点本身， 学反应的方向和化学平衡。 因为酶不改变化学反应的 始态和终态。 97 酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？ 注：绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA,一般只起催化作用，调节生命活动的是激素等。 考点2酶的特性（上)-知识清单 酶具有高效性 酶具有高效性。酶的催化效率 【特别提醒】 大约是无机催化剂的10'~101倍。 高效性是相对于 说明酶的催化作用具有高效性。 无机催化剂而言 酶的高效性保证了生物体内的 的，是指催化速 化学反应能快速、顺利地进行。 率的提高倍数。 无机催化剂酶 酶具有专一性 酶具有专一性。每一种酶只能催化一种或一类 化学反应。这说明酶的催化作用具有专一性。 【易错辨析 13 专一性不等于只 酶的专一性能使细胞代谢高度有序地进行。 能催化一种反应， o3兰兰 例如有些酶能催 化一类结构相似 的底物。 代谢途径 酶的作用条件较温和 酶的作用条件较温和。酶的催化作用需要适宜的 温度和pH,每一种酶均有其最适温度和最适pH。 温度过低会抑制酶的活性，温度过高、过酸或过 【特别提醒】 碱都可能会使酶因结构被破坏而失去活性。 酶失活后活性不 最适温度 最适pH 能恢复；低温只是 努 抑制活性，条件 低温 过酸失活 适宜可以恢复。 抑制 高温失活 过碱失活 温度与酶活性 pH与酶活性 第8讲酶和ATP 考点二 酶的特性（中） 乃2.淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（验证酶的专一性） (1) 实验步骤（采用“对比法”） 试管编号 底物 酶 处理条件 检测 现象 2mL可溶性 1 2mL新鲜 60℃水浴 2mL新配斐林 有砖红色 淀粉 淀粉酶 5min +沸水浴1min 沉淀 2 2mL蔗糖 2mL新鲜 60℃水浴 2mL新配斐林 没有砖红 淀粉酶 5min +沸水浴1min 色沉淀 0 【特别提醒】斐林试剂需现配现 (2)实验结果和结论 用，且必须水浴加热方可显色。 1号试管变砖红色→产生还原糖→淀粉被水解； 2号试管无砖红色→无还原糖→蔗糖未被水解。 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的 作用具有专一性 【易错辨析】酶的专一性是指一种 酶只能催化一种或一类化学反应。 (3)设计思路与验证方案 验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见方案有： 方案一：底物不同但酶相同 方案二：底物相同但酶不同 (本实验方案) 底物A 底物B 底物 底物 (如淀粉) (如蔗糖) (如淀粉) (如淀粉) 酶 酶 酶A 酶B (如淀粉酶) (如淀粉酶) (如淀粉酶) (如蛋白酶) 产物A 无产物B 产物 →无产物 (如还原糖) 验证酶的专一性 验证酶的专一性 第8讲酶和ATP 考点二酶的特性（下） 3.探究酶的高效性 (1)设计思路：比较不同类型催化剂（酶s无机） 催化底物的速率。 反应速率 酶 反应速率 (2)设计方案&结论： 对比 项目 实脸组（酶） 对照组（无机） 无机催化剂 材料 等量同一种底物 等量同一种底物 习 反应速率 试剂 对应酶溶液 无机催化剂 (1)设计思路：比较不同类型催化剂 现象 反应快，用时短 反应慢，用时长 (酶ss无机催化底物的速率。 结论 酶具有高效性 4.用α-淀粉酶探究温度对酶活性的影响 A(60℃)B(100℃) C(0℃) (1)实验原理：温度影响酶活性，从而影响淀粉的 水解。用碘液检测淀粉剩余情况（蓝色深浅）。 (3)实验步骤&现象（简述）： 温粉酶一加 碘 ①淀粉+淀粉酶分别在预设温度(60℃，100℃，0℃)保温。 酶活性 ②混合后继续保温。 ③滴加碘液观察：60℃不变蓝；100℃，0℃变蓝。 结论：60℃时α-淀粉酶活性较高。 5.用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 pH影响 特别提醒&易错辨析 酶活性 ★温度实验： H0,→ ·不宜用H,0,和过氧化氢酶，因H,0,受热 1(pH7)2(pH<7)3(pH>7) 也会分解。（易错！） ·只能用碘液检测底物，不能用斐林试剂 ①实验原理：H,0,分解产生02。过氧化氢酶加快分解。 (需水浴加热，影响温度变量)。（重要！） ②实验步骤&现象（简述）： ·底物和酶需分别预热后再混合。 试管 pH条件 现象（气泡&燃烧） ★pH实验： 1(蒸馏水) 中性 大量气泡，燃烧剧烈 ·一般不用淀粉和淀粉酶，因酸性条件促 进淀粉水解。（易错！） 2 (HCI) 酸性 无气泡，燃烧较弱 ★通用： 3(NaOH) 碱性 无气泡，燃挠较弱 ·本实验不能用碘液代替斐林试剂检测还 结论：pH影响酶活性，最适pH在7左右。 原糖。 考点三与酶有关的曲线分析（上） 1.表示酶高效性的曲线 (1)与无机催化剂相比，酶 产 具有高效性。曲线中，只有 量 a(加酶) a(加酶)与b(加无机催化 b(加无机催化剂) 剂)的比较才能说明。 c(未加酶) 时间() (2)底物量一定时，酶只能 缩短达到平衡的时间，不 da:快 g 【特别提醒】无论是 改变产物的最大生成量。 @b:慢 否加酶，最终产物量 相同，只是到达平衡 的时间不同。 2.表示酶专一性的图像 加酶A (1)加入酶A,反应速率明 反应速率 显加快→酶A能催化底物反 加酶B/ 应。 未加酶 (2)加入酶B,反应速率与 时间(t) 未加酶相同→酶B不能催化 专一性匹配 底物反应。 【易错辨析】酶B不是 催化效率低，而是完全 不起催化作用（对该底 物)。 考点三与酶有关的曲线分析（下) 一、 温度对酶促反应速率的影响（Temperature Effects) ·基本原理：在一定范围内，速率 随温度升高而加快。低于或高于 最适温度，活性降低。 反应速率 山 •最适温度：酶活性最高，反应速 抑制 变性失活 (Inhibited) (Denatured) 率最大。 ·极端状况辨析： 最适温度 温度(Temp) -低温：抑制酶活性，结构未破 坏，温度适宜后活性可恢复。 g (适用：酶的保存) 【特别提醒】保存酶通常 -高温：破坏酶空间结构，导致 在低温；反应最快在最适 温度。二者目的不同！ 永久失活（变性），不可恢复。 二、pH对酶促反应速率的影响(pH Effects) 基本原理：每种酶都有其特定 胃蛋白酶 胰蛋白酶 (Pepsin) (Trypsin 的最适pH。 应 酸性 碱性 ·极端状况：过酸(Low pH)或 SOAP 过碱(High pH)均会破坏酶 空间结构，导致永久失活。 ·特异性举例：不同酶最适pH 6 1.5-24 810 pH 不同。 【易错辨析】高温、过酸、 过碱都是【结构破坏】；只有 低温是【活性受到抑制】 0 第8讲酶和ATP 考点四 ATP的结构与作用 1.ATP是一种高能磷酸化合物 Tips 能量通货 。(1)ATP的中文名称：腺苷三磷酸。 。(2)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。 。(3)ATP的结构简式：A一P~P~P。 Notes ADP+Pi+能量=ATP “A"代表腺苷 “P”代表磷酸基团 “~”代表一种特殊的化学键（苏教版为磷酐键)（该键不稳定） 。(4)ATP和ADP的结构： NH HO-P-O-P-0-P-0 HO-P-O-P Energy oHOH ATP ADP (Adenosine Triphosphate) (Adenosine Diphosphate) ·(5)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。® 【易错辨析】识别A的含义 →①腺苷 ATP OH OH ②腺嘌呤 DNA D00①0A →③腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA ①00④ ④腺嘌呤核糖核苷酸 第8讲酶和ATP 2.ATP与ADP的相互转化 能量（来自呼吸作用、光合作用） 【特别提醒】 +酶1 ATP和ADP的相 0 -0+Pi ATP 酶2 互转化过程中， HO OH 能量（供生命活动） 酶1（合成酶) ADP 和酶2（水解 【重点】ATP与ADP的相互转化在细胞内 酶)种类类 时刻不停地发生，处于动态平衡之中，为 不同，反应场所 生命活动提供能量。 不同，因此不是 是可逆反应。 3.ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是 由ATP直接提供能量的。 ATP水解释放能量 ● 大脑思考 电鲭发电 物质的主要运输 用于神经冲动传 用于生物放电。 用于主动运输等跨 导、信息处理等。 膜运输。 【易错辨析】ATP是直接能源物质，糖类等有机物是主要源物质， 脂肪是储能物质。ATP在细胞内含量很少，但转化很快。 考点四酶和ATP (1)ATP如何为主动运输供能（以Ca2+为例） 细胞膜内侧 (Inside Cell) ①结合与激活 【重点】参与Ca2+主动运输的载体蛋白 是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧 Ca Ca2+结合时，其酶活性就被激活了。 【特别提醒】 磺酸化需消耗ATP, ②磷酸化与能量转移 载体蛋白本身具有 ATPase活性。 【重点】在载体蛋白（酶）作用下， ®® ATP末端磷酸基团脱离并与载 体蛋白结合，伴随能量转移， ADP 这就是载体蛋白的磷酸化。 【易错辨析】 物质运输伴随蛋白质 构象变化，需能量驱 动，不同于协助扩散。 ③构象变化与释放 【重点】载体蛋白磷酸化导致其空间 结构发生变化，使Cā2+结合位点转向 细胞膜外侧 向膜外，将Ca2+释放到膜外。 Pi (Outside Cell) 【拓展总结】ATP与蛋白质磷酸化 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子 磷酸化，从而使这些分子空间结构发生变化， 活性也被改变，因而可以参加特定化学反应。 :考点四ATP的结构与作用 (2)吸能和放能反应 令【特别提醒】ATP是细胞内流通的能量 “通货”，吸能/放能反应与ATP的水解/合 成相联系是细胞能量代谢的核心机制。 吸能反应 放能反应 (如：蛋白质合成) (如：葡萄糖氧化分解) 需吸收能量 释放能量 能量 能量 ATP≥ADP+Pi+能量 ADP +Pi ADP+Pi☒ ATP ATP 储存在ATP中 (由ATP水解提供) 用于ATP合成 与ATP水解反应联系 与ATP合成反应联系 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通 (3)ATP的其他利用 ATP ATP受体 【易错辨析】 @ ⑧ ATP不仅是能量货 币，在特定情况下也 信号传递 能作为信号分子发挥 ⑧8 调节作用（如作为神 经递质)，需注意区 分其不同角色。 兴奋性神经递质 。在神经系统信息传递中作为兴奋性神经递质。 。在内脏、中枢及外周神经系统等多部位细胞膜上发现ATP受体。 结论：ATP是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 考点四ATP的结构与作用 (一)图甲：常规细胞ATP生成模型 ●【A点】无氧条件(O2=0): 【特别提醒】无 细胞通过无氧呼吸分解有机 氧呼吸场所仅 物，产生少量ATP。 在细胞质基质！ B C ·【AB段】有氧呼吸增强：随02增多，有 氧呼吸明显增强，释放能量显著增多， ATP产生量迅速增加。 0 02供给量 ·【BC段】达到饱和：O超过一定范围，ATP 产量不再增加。 图甲 0 关键限制因素：此时限制因素不再是02， 可能是酶的数量/活性、ADP含量、磷酸 基团(P)等。 ADP Pi (二)图乙：特殊细胞ATP生成模型 【模型含义】：ATP的产生量与0供给量无关。 (有) 【典型实例】：如哺乳动物成熟红细胞 【原因分析】：这些细胞中ATP来自无氧呼吸 (因无线粒体等)，其速率不受02浓度影响。 B 0 02供给量 【易错辨析】不要认为所有细胞的ATP生成 图乙 都依赖氧气，需结合细胞结构和代谢类型判 断。 ★核心总结：O是大多数细胞合成ATP的重要条件，但受酶、ADP等限制； 少数特殊细胞（如红细胞）只进行无氧呼吸，ATP生成与02无关。