2027届高三生物人教版一轮复习课件07讲酶和ATP

该高中生物学高考复习课件聚焦“酶和ATP”核心考点，依据高考评价体系梳理酶的作用、本质、特性及ATP的结构、转化与利用，结合2022-2024年河北、广东等多省市真题，明确酶的实验探究、ATP功能分析等高频考点分布，归纳考向题型，体现高考备考的针对性与实用性。 课件亮点在于真题训练与核心素养融合，如以2024·广东酶本质探究题为例，用科学思维构建变量控制模型，通过温度对酶活性影响实验培养探究实践能力，提供易错点分析及答题模板，帮助学生掌握实验设计技巧，教师可据此精准把握考点权重，实现高效复习教学。

07讲　酶和ATP 2027年高考一轮复习 考情解码·考点定标 考点二　细胞的能量货币ATP 知识点1 ATP的结构和功能 知识点2 ATP与ADP的相互转化 知识点3 ATP的利用 考向1 ATP的结构和功能分析 考向2 ATP的转化和利用 考点一 降低化学反应活化能的酶 知识点1 酶在细胞代谢中的作用 知识点2 酶的本质 知识点3 酶的特性 考向1 酶的本质及作用的分析推断 考向2 酶促反应的因素及其实验 酶在代谢中的作用 2024·河北卷；2023·天津卷；2023·广东卷；2023·全国乙卷 考查频率高。以选择题为主，选择题聚焦酶的特性及ATP结构与功能，非选择题侧重酶活性实验设计（温度/pH影响）与代谢综合。题目难度跨度较大，从基础概念识记到复杂情境下的综合应用与分析推理均有涉及。 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。 酶的相关实验探究 2024·广东卷；2022·重庆卷；2022·北京卷；2022·全国乙卷2022·广东卷 ——细胞中每时每刻都进行的许多化学反应。 【细胞代谢】 同化作用（合成代谢）： 异化作用（分解代谢）： 自养型和异养型 需氧型、厌氧型和兼性厌氧型 细胞代谢的中心（主要场所）：____________ 细胞代谢的控制中心：________ 代谢类型： 细胞代谢离不开酶： 细胞内化学反应发生的环境条件：常温、常压、pH接近中性 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。 细胞质（基质） 细胞核 考点一：降低化学反应活化能的酶 1. 酶的本质探索历程： 发酵与整个活细胞有关 引起发酵的是酵母细胞死亡并裂解后的某些物质 活细胞和死细胞中的物质都能引起发酵——起名“酿酶” 用丙酮从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质 酿酒：发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 其他科学家 切赫、奥尔特曼 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 发现少数RNA具有催化功能 作用场所 2. 酶的本质 绝大多数酶是 ，少数是 。 氨基酸 核糖核苷酸 蛋白质 RNA 或 。 或 等。 核糖体 细胞核 一般来源于________。 合成途径：翻译或转录 除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外 核糖体的rRNA能催化肽键的形成 活细胞 催化作用（唯一） 在细胞内外或生物体外均可起催化作用 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。 延伸探究 鉴定酶本质的方法 例：某同学发现有一瓶名为“X酶”的试剂，瓶身标注其作用是将糖原分解为还原糖。该同学想探究X酶的化学本质是蛋白质还是RNA，请你设计实验思路。 （1）颜色反应法：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。 （2）酶解法 将适量的X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 溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测产物________产生。 糖原 RNA酶 还原糖 X酶+蛋白酶 加入酶的底物 底物被催化 底物被催化 酶是蛋白质 酶是RNA X酶+RNA酶 考向一　酶的作用和本质 1.(2025·黑吉辽蒙，1)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述，正确的是 A.基本单位是脱氧核苷酸 B.在细胞内或细胞外均可发挥作用 C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应 D.为维持较高活性，适宜在70 ℃～75 ℃下保存 B 考点二：酶的作用机理 1.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 对照 少量 促进 H2O2 含H2O2酶 1、2号对照，说明： _________________________ _________________________ 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 1、4号对照，说明： 酶具有_____________ 3、4号对照，说明： 酶具有_____________ 催化作用。 高效性。 1号试管是 对照，2、3、4号试管之间是 对照。 空白 相互 对照 少量 促进 H2O2 含H2O2酶 温度和催化剂 产生气泡数目多少、带火星卫 生香的复燃情况 注：无关变量对实验结果会造成影响， 因此要保持一致。 2.酶的催化作用机理： (1)活化能：分子从常态转变为的活跃状态所需的能量称为活化能。 ①：无催化剂时反应所需的活化能 ②： 催化时所需的活化能 ④： 催化时所需的活化能 ③：表示________________________ ⑤：表示________________ 常态 终态 （产物） 活跃状态 无机催化剂 酶 酶降低的活化能 无机催化剂降低的活化能 酶的作用：降低反应所需的活化能（催化） (1)酶和无机催化剂一样，不改变平衡点的位置，只是加快化学反应的速率，使反应更快达到平衡点。 (2)反应前后酶的数量和性质不变，可重复使用。 3.酶的特性： (1) 具有高效性 含义：与无机催化剂相比， 酶能更显著降低反应的活化能。 a b c a、b相比说明酶具有 。 a、c相比说明酶具有 。 催化作用 高效性 (2)酶具有专一性 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。 ③两种学说 a.锁钥学说：酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 一种或一类 b.诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，只是由于底物的诱导才形成互补形状，从而有利于底物与之结合。 【形成解题能力】探究酶的专一性 方案：酶相同、底物不同 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 1号试管中加入2 mL淀粉溶液 2号试管中加入2 mL蔗糖溶液 三 加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min 四 加入斐林试剂→振荡→沸水浴煮沸1 min 实验现象 砖红色沉淀 无变化 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 思考：1.使用斐林试剂可检测酶促反应是否发生，原因是淀粉和蔗糖都不是____ ，但淀粉和蔗糖的水解产物都是 。 2. (填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为______________________________ 。 还原糖 蔗糖和蔗糖的水解产物均不与 碘液发生颜色反应，若选用碘液作为检测试剂，则无法检测蔗糖是否被水解 还原糖 不能 (3)酶的作用条件较温和 ①酶所催化的化学反应一般是在比较 的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性 。 ② 等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。 _____条件下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 温和 最高 温度过高、过酸、过碱 低温 【形成解题能力】探究温度对酶活性的影响 实验步骤 一 6支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 二 可溶性淀粉溶液 2 mL － 2 mL － 2 mL － 三 淀粉酶溶液 － 1 mL － 1 mL － 1 mL 四 分别在不同条件下放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温 五 混合 在各自的温度下反应约5 min 六 加碘液 分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 现象 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 思考：(1)实验时，步骤四、五能否颠倒？ 不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。 实验步骤 一 6支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 二 可溶性淀粉溶液 2 mL － 2 mL － 2 mL － 三 淀粉酶溶液 － 1 mL － 1 mL － 1 mL 四 分别在不同条件下放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温 五 混合 在各自的温度下反应约5 min 六 加碘液 分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 现象 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 (2)为何不选斐林试剂鉴定？ 本实验需要保证反应温度自始至终在设定的温度下进行，使用斐林试剂需要水浴加热，从而改变反应温度，对实验结果会产生影响。 (3)实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ 不能。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快，并不能准确反映酶活性的变化。 实验步骤 一 6支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 二 可溶性淀粉溶液 2 mL － 2 mL － 2 mL － 三 淀粉酶溶液 － 1 mL － 1 mL － 1 mL 四 分别在不同条件下放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温 五 混合 在各自的温度下反应约5 min 六 加碘液 分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 现象 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 (4)探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可选用 (填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，酶活性的观测指标是_________________________。 蛋白块 相同时间内蛋白块体积的变化 2.探究pH对酶活性的影响 实验步骤 一 1号试管 2号试管 3号试管 二 各加入肝脏研磨液2滴 三 加蒸馏水1 mL 等量的5%HCl 等量的5%NaOH 四 各加入3%的过氧化氢2 mL 五 反应约5 min，记录气泡产生情况 实验现象 较多气泡 几乎无气泡 几乎无气泡 结论 过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高 思考：为什么实验材料选过氧化氢和肝脏研磨液，而不选淀粉和淀粉酶？ 酸性条件下淀粉会分解。 考向二　酶的特性及探究实验 3.(2022·广东)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是 A.该酶的催化活性依赖于CaCl2 B.结合①②组的相关变量分析， 自变量为温度 C.该酶催化反应的最适温度为 70 ℃，最适pH为9 D.尚需补充实验才能确定该酶 是否能水解其他反应物 注：＋/－分别表示有/无添加， 反应物为Ⅰ型胶原蛋白。 C 组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%) ① 9 ＋ 90 38 ② 9 ＋ 70 88 ③ 9 － 70 0 ④ 7 ＋ 70 58 ⑤ 5 ＋ 40 30 考点二：影响酶促反应的因素 注：酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可用酶促反应速率表示。 (1)底物充足、其他条件适宜的情况下， 酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 (2)ab段限制因素是 ； bc段限制因素是 。 酶浓度 底物浓度(或酶活性) 1.酶浓度 2.底物浓度(酶浓度一定) (1)ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率 。 (2)bc段：当底物浓度增大到某一值(M)时，反应速率 达到 ，不再 。 (3)ab段限制因素是 ；bc段限制因素是 。 最大值 增加(酶完全与底物结合) 增加(酶没有完全与底物结合) 底物浓度 酶浓度 (4)思考：若该反应体系酶的量增多，曲线该如何改变? 解题能力 形成 思考：在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。 (1)在①的基础上，增加酶浓度，请绘制曲线②。 (2)在①的基础上，增加反应物浓度，请绘制曲线③。 考向三　影响酶促反应的因素分析 5.(2023·广东，1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是 A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响红茶品质 √ 6.针对某酶促反应，某同学在酶量和反应时间都相同的情况下进行了甲、乙、丙三组实验，并得到相应的三条曲线。如图所示，甲是反应速率随反应物浓度变化的曲线，乙是存在一定量的物质W1时反应速率随反应物浓度变化的曲线，丙是存在一定量的物质W2时反应速率随反应物浓度变化的曲线。下列关于该实验的叙述，正确的是 A.若仅提高甲组酶量重新实验，其最大反应速率保持不变 B.若在甲组中加入W1重新实验，其最大反应速率会降低 C.可推测在与酶的结合过程中，W1和反应物有竞争关系 D.加大反应物的浓度，不会减弱W2对反应速率的影响 B 3.酶的抑制剂： 根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。 竞争性抑制剂:与底物竞争酶的活性位点，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。 [归纳】关注常考的酶及其作用 是一类水解酶，有的由消化腺分泌到下消化道中，属于胞外酶，有的参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。 1. 消化酶： ①胰蛋白酶：P选三45 ②乳糖酶：P选三89 2.溶酶体酶： P一49 3.溶菌酶： P选一68 一类酸性水解酶，参与细胞内消化。溶酶体膜破坏，释放大量水解酶时，对细胞结构有破坏。如硅肺。 属于免疫活性物质，参与第一、二道防线。 噬菌体侵染大肠杆菌时会释放溶菌酶破坏细菌的细胞壁(肽聚糖)。 4.过氧化氢酶： P一77 存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。 5. 脲酶： P一79 分解尿素的酶，专一性强。是第一个被分离提纯的酶。广泛分布于植物的种子中，但以大豆、刀豆中含量丰富。也存在于动物血液和尿中。某些微生物也能分泌脲酶。 应用：P选三18 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。 接种土壤微生物培养，菌落周围出现红色，说明该细菌能够分解尿素。 6.酪氨酸酶： 催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶。 老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降。P一124 白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因，酪氨酸酶含量少。P二71 7.纤维素酶和果胶酶： P选三38 去掉植物细胞壁，制备原生质体。 8.ATP合酶： 讲义P44/52 有氧呼吸第三阶段和光反应阶段合成ATP的酶。存在于线粒体内膜、类囊体薄膜和原核细胞膜上，利用H+浓度梯度合成ATP。 9.固定CO2的酶（Rubisco） 既可催化C5与CO2反应， 也可催化C5与O2反应。 10.两种辅酶：NAD+ 和 NADP+ 酶的辅助因子，小分子有机物。 含C、H、O、N、P,是传递H+和电子的载体。 由催化蛋白和RNA模板组成，具有逆转录酶活性,能以自身的RNA为模板,催化合成由于DNA而缺失的染色体末端的DNA。端粒酶在干细胞和生殖细胞中有活性，在体细胞中没有活性。在肿瘤中被重新激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。 11.端粒酶: 12.中心法则的相关酶: 解旋酶、DNA聚合酶(DNA复制）、RNA聚合酶（转录）、 逆转录酶（逆转录）、RNA复制酶（RNA复制） 13.DNA酶 和 RNA酶: P必二44 在R活菌和S菌提取液中加入RNA酶，排除RNA是转化因子。 在R活菌和S菌提取液中加入DNA酶，确定DNA是转化因子。 14.H+泵: 存在于植物细胞膜、液泡膜和溶酶体膜上，利用催化ATP水解释放的能量，逆浓度转运H+。既有催化ATP水解的功能，又有载体的功能。 15.Na+-K+泵： 存在于动物细胞膜上，利用催化ATP水解释放的能量，逆浓度转运Na+和K+。既有催化ATP水解的功能，又有载体的功能。 16.基因工程中酶： P选三71、77 限制酶、DNA连接酶、逆转录酶、TaqDNA聚合酶 考点三：ATP A－P～P～P 腺苷 磷酸基团 C、H、O、N、P 腺嘌呤 腺苷 腺嘌 呤核糖核苷酸 ADP ATP 特殊 的化学键 1.写出图中的“A”的含义。 解题能力 形成 腺苷 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 2.科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP也能为细胞的生命活动提供能量，从化学结构角度解释GTP也可供能的原因：_____________________________________________________________________。 GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的那个特殊的化学键容易水解断裂，释放能量 如果将ATP中的A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子后组成dNTP家族，均为高能化合物。 拓展延伸 2.ATP的合成和利用 (1)ATP的合成 细胞质基质、线粒体、叶绿体 有机物 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。 吸能 放能 ATP的合成和水解过程不可逆！ (2)ATP的利用 ①细胞内的能量“货币” 吸能 放能 ②ATP供能机制：ATP水解释放的 使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后， 发生变化， 也被改变，因而可以参与特定的化学反应。 磷酸基团 空间结构 活性 考向二　ATP 的合成和利用 3.(2025·河北，1)ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过程不消耗ATP的是（ ） A.肌肉的收缩 B.光合作用的暗反应 C.Ca2＋载体蛋白的磷酸化 D.水的光解 D 二、ATP的合成和利用 1.萤火虫发光需要ATP提供能量，其发光机制是尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，生成的荧光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸简称腺苷酸)与氧气在荧光素酶的催化下反应形成发光物质虫荧光酰腺苷酸。 (1)将32P标记的磷酸注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，发现细胞内的ATP含量不变，但ATP中末端磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为 。 ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡 (2)将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的发光细胞内，只有注入α位置被标记的ATP的细胞，在形成的发光物质虫荧光酰腺苷酸中检测到放射性。由此推测发光细胞以这种方式利用ATP的生物学意义是_________________________________________________________________。 ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料 2.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 ①非典型性_________： ATP释放方式：_________ 神经递质 胞吐 ②传递信 息：接受信号分子后， 影响ATP水解生成cAMP（第二信使） 传递信息 4.(2023·福建，14)肌细胞质基质中Ca2＋浓度升高将引起肌收缩，静息状态下，肌细胞质基质Ca2＋浓度极低，此时胞内Ca2＋主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2＋载体，能催化水解ATP实现Ca2＋逆浓度跨膜运输，该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。下列相关叙述错误的是 A.该载体对Ca2＋的转运过程利用了 ATP水解所释放的能量 B.E2中该载体通过构象变化向细胞质 基质运输Ca2＋导致肌收缩 C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常 D.随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率先增大后稳定 B $