2027届高三生物人教版一轮复习课件 第7讲 酶和ATP---酶

该高中生物学高考复习课件聚焦酶和ATP等核心考点，依据高考评价体系梳理酶的本质、作用机理、特性及影响酶促反应速率的因素，通过实验案例（如比较过氧化氢分解）和表格对比（酶与激素），明确实验设计、曲线分析等高频考点分布，构建系统备考框架。 课件亮点在于“实验探究+曲线解析+易错警示”策略，如以探究温度对淀粉酶活性实验为例，运用科学思维分析变量控制，通过竞争性抑制剂曲线培养探究实践能力，设“实验步骤模板”和“曲线识图技巧”，帮助学生掌握答题方法，教师可据此精准复习，提升备考效率。

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 作用条件温和 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.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；并将酵母细胞中引起发酵的物质称作酿酶。 巴斯德 李比希 毕希纳 发现了起催化作用的物质 —— 酶 一、酶的本质 1.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 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。 20世纪80年代，切赫、奥尔特曼 发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。 证明： 脲酶：分解尿素的酶 CO(NH2)2+H2O 脲酶 CO2 + 2NH3 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 2.酶的本质和功能 化学本质 绝大多数是______ 少数是______ 合成原料 ________ __________ 合成场所 核糖体 主要是细胞核(真核细胞) 来源 一般情况下，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶 作用场所 细胞内外或生物体内外均可 生理功能 具有生物__________ 作用本质 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 催化作用 降低化学反应的活化能 3.验证酶的化学本质 例题：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 3.验证酶的化学本质 例题：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： 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。 【补充】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) 4.酶和激素的比较 项目 酶 激素 来源及作用场所 化学本质 生物功能 共性 （提醒：激素发挥作用后被灭活，酶反应前后不变） 活细胞产生；细胞内或细胞外发挥作用 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 催化作用 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；一般细胞外发挥作用 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质 调节作用 加 热 H2O2 常态 H2O2 活跃态 常态 Fe2+和过氧化氢酶的作用？ 1.酶的作用机理 二、酶的作用机理 加热为反应分子提供能量从而提高反应速率 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 9 2.酶的作用效果 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？ 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 （1）酶只改变化学反应速率，反应前后本身不被消耗； （2）酶能降低活化能，使反应速率加快；（3）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。 (2)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 2.酶的作用效果 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异同点？ (1)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； 拓展：酶的应用 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 1.酶的特性 高效性： 专一性： 作用条件较温和： 酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 有适宜的温度、有适宜的pH。 请利用下列实验材料设计实验，验证酶的特性 FeCl3溶液、过氧化氢酶、过氧化氢溶液、卫生香、酒精灯、淀粉酶、淀粉、蔗糖、斐林试剂、碘液、冰水、水浴锅、盐酸、氢氧化钠 三、酶的特性及实验 2．实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解——高效性 (1)实验原理：H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的_____和肝脏研磨液中的____________ 均可影响H2O2分解。 Fe3+ 过氧化氢酶 2H2O2 2H2O + O2 自变量 因变量 无关量 水浴加热(90℃)处理、无机催化剂(FeCl3)和过氧化氢酶 底物(H2O2)的分解速率，可用产生的气泡数目的多少表示 加入H2O2,的量;实验室的温度;FeC13和肝脏研磨液的新鲜程度 （相同且适宜） 决定 影响 (2)实验过程和分析： ①1与2对照：加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（为反应提供能量） ②1与3对照：FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（催化作用） ③1与4对照：过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（催化作用） ④3与4对照：过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。 酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。 (3)实验结论： ①原因：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 ②意义：使细胞代谢快速进行。 ③曲线分析(如图) 酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C(填字母)。 （4）高效性： 酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。 无机催化剂 更显著 使细胞代谢在温和条件下快速有序的进行。 A B C 3．实验二：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——专一性 材料：淀粉、淀粉酶、蔗糖、蔗糖酶，碘液、斐林试剂等溶液，请用以上材料证明酶具有专一性。（淀粉酶分解淀粉，蔗糖被蔗糖酶催化分解） 自变量 因变量 无关量 决定 影响 底物种类(淀粉、蔗糖) 底物是否被酶催化水解 底物和酶的体积，浓度等 淀粉 蔗糖 +淀粉酶 /蔗糖酶 碘液 斐林 (1)设计思路： 淀粉酶 蔗糖酶 +淀粉 / 蔗糖 碘液 斐林 “对比法”,通过观察酶促反应能否进行得出结论。 (2)实验过程和分析： 甲 乙 丙 丁 底物 蔗糖 淀粉 蔗糖 淀粉 蔗糖 淀粉 酶 蔗糖酶 淀粉酶 蔗糖酶 淀粉酶 蔗糖酶 淀粉酶 试剂 斐林试剂/碘液 斐林试剂 斐林试剂 颜色 是否有砖红色沉淀 是否有砖红色沉淀 结论 酶具有专一性 思路1：底物不同，酶相同 思路2：底物相同，酶不同 斐林试剂 是否有砖红色沉淀 斐林试剂/碘液 是否有砖红色沉淀/蓝色深浅 斐林试剂 斐林试剂 是否有砖红色沉淀 是否有砖红色沉淀 酶具有专一性 注意：蔗糖和蔗糖的分解产物均不能和碘液反应，碘液无法检测蔗糖是否分解，只能用斐林试剂检测 18 ①定义：每一种酶只能催化 化学反应。 ②意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 ③专一性的模型表述 （3）专一性 一种或一类 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 实验器材：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 为什么不选用H2O2？ 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，温度是干扰条件。 先处理温度，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。 1）实验三：探究酶的最适温度 4．酶的作用条件较温和 （1）实验原理 淀粉的水解 （2）实验设计思路 必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。 操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 0℃ 0℃ 50℃ 50℃ 100℃ 100℃ 加淀粉 2mL — 2mL — 2mL — 加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL 保温 在各自温度下保温5min 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝 不变蓝 变蓝 (3)实验过程和分析： 酶的催化作用需要适宜的温度， 温度过低或过高都会影响酶的活性。 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 2）实验四：探究酶的最适pH 实验器材：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？ （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？ （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。 先调pH再混合 (3)实验过程和分析： 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2mLH2O2溶液，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2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应 实验现象 产生少量气泡 产生少量气泡 产生大量气泡 实验结论： 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。 （4）温度和pH对酶活性的影响 失活 失活 低温抑制 酶活性 失活 低温：不破坏酶的空间结构，只是降低酶的活性。（可恢复） 温度过高：会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。（不可逆） 过酸、过碱 ，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。（不可逆） 思考：酶的保存宜选择 、 等条件。　　　 低温 适宜的pH 在最适温度和pH下，酶活性最高 思考：已知胃蛋白酶最适pH为1.5，小肠液为7.6。胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？ 不能。因为脱离了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。 (1)酶具有催化作用 ①实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 ②对照组：底物＋等量蒸馏水→检测→底物不被分解。 (2)酶的专一性 ①方案一：自变量是底物(反应物) A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：另一种底物＋相同酶液→检测→底物不被分解。 ②方案二：自变量是酶的种类 A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：相同底物＋另一种酶液→检测→底物不被分解。 小结：验证酶的作用、高效性和专一性 ①实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 ②对照组：底物＋等量蒸馏水→检测→底物不被分解。 A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：另一种底物＋相同酶液→检测→底物不被分解。 A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：相同底物＋另一种酶液→检测→底物不被分解。 (3)酶的高效性 ①实验组：反应物＋适量酶溶液→检测→底物分解速率快。 ②对照组：反应物＋等量无机催化剂→检测→底物分解速率慢。 ①实验组：反应物＋适量酶溶液→检测→底物分解速率快。 ②对照组：反应物＋等量无机催化剂→检测→底物分解速率慢。 2．探究酶的最适温度或pH (1)探究酶的最适温度 ①设计思路 ②设计方案 (2)探究酶的最适pH ①设计思路 ②设计方案 四.影响酶促反应速率的因素 ①酶促反应： 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。 ②酶促反应速率： 单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。 ③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 …… Cl-是淀粉酶激活剂 Mg2+是DNA聚合酶的激活剂 2．酶、反应物（底物）和生成物三者的浓度与酶促反应速率的关系曲线 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 A B O 酶促反应速率 酶浓度 底物足够 AB 。 段限制因素是酶浓度或酶活性 OA 。 限制因素是底物浓度 O 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 O 时间 ② ① 思考：画出在曲线①的基础上，增加酶浓度的变化曲线②;画出在曲线①的基础上，增加反应物浓度的变化曲线③ 3．影响酶促反应速率的曲线分析 （1）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。 （2）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。 （3）从丙图可以看出：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH； 增强 减弱 活性 未被破坏 （3）从丙图可以看出：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生 少反 应速率越 慢；图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH； （1）抑制剂：抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。 3．影响酶促反应速率的曲线分析 非竞争性抑制剂 竞争性抑制剂 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。 思考：下图为无抑制剂条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，如加入竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，曲线会怎么变化？ EVCapture4.2.1软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $