1、第7讲ATP与酶新高考复习目标1生命观念：理解ATP的结构与功能相适应；基于酶和ATP在细胞代谢中的作用，形成物质与能量观。2科学思维：通过酶本质、特性相关的曲线模型分析，阐明酶在代谢中的作用。3科学探究：通过探究影响酶活性的因素等实验，学会控制实验变量，进行实验分析和实验方案的设计。授课提示：对应学生用书第45页 考点一ATP的结构与功能 1ATP的结构(1)图中各部分结构的名称：A腺嘌呤，腺苷，一磷酸腺苷，ADP，ATP，普通化学键，高能磷酸键。(2)结构特点ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出能量，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新形成ATP。高能磷酸键水
2、解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。 2ATP和ADP的相互转化(1)转化基础ATP的化学性质不稳定，远离腺苷(A)的高能磷酸键容易断裂和重建。(2)ATP和ADP的相互转化过程比较3ATP的利用实例1教材必修1 P88“相关信息”中ATP结构和 P66“思考与讨论”：假如将二者彻底水解，其产物分别是什么？提示：1个ATP分子彻底水解形成1个核糖分子、1个腺嘌呤和3个磷酸基团；1个磷脂分子彻底水解形成2个脂肪酸分子，一个甘油分子，一个磷酸基团和一个含氮化合物。2教材必修1 P89“文字信息”：说出ATP与萤火虫发光之间存在怎样的关系？提示：萤火
3、虫中的荧光素接受ATP的能量被激活，在荧光素酶的作用下与氧发生反应，形成氧化荧光素并发出荧光。3教材必修1 P90“基础题第3题”：从能量储存方面，概括出ATP不同于葡萄糖的几个特点。提示：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。1细胞中的所有生命活动都是由ATP直接提供能量的。()2人体消化道内蔗糖的水解不会产生ATP。()3主动运输一定消耗细胞中的ATP。()4人长时间剧烈运动
4、时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等。()5ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。() 1.明辨不同化合物中的“A” 化合物结构简式“A”含义共同点ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤2.ATP与ADP相互转化的模型解读项目ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量ATPH2OATPH2OADPPi能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体
5、的需能部位3.肌细胞中ATP产生速率与O2供给量之间关系的建模注意：(1)当横坐标表示呼吸作用强度时，ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。(2)哺乳动物成熟的红细胞中，ATP的产生速率几乎与O2供给量无关。高考总复习生物第三单元细胞的能量供应和利用据图分析ATP的结构和特点，思考相关问题：设计意图：考查生命观念与科学思维(1)图示a处应为“H”还是“OH”？提示：图示a处应为“OH”，因为该五碳糖为“核糖”。(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？提示：图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的键最易断裂和重建。(3)图示框e的名称是什么？它与DNA
6、、RNA有何关系？提示：图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。 命题点1以ATP的结构与功能为依托考查理解与信息获取能力1下列有关ATP的叙述，正确的是 ()A线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所BATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性CATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成DATP转变成ADP的过程是可逆的解析：蓝藻是原核生物，没有线粒体，A错误；ATP与ADP的相互转化满足细胞对能量的需求，是生物界的共性，B正确；ATP由1分子核糖、1分子腺嘌呤和3个磷酸基团组成，C错误；ATP与ADP的相互转化
7、不是简单的可逆过程，两者的酶和能量都不相同，D错误。答案：B2物质甲、乙通过反应、相互转化的反应如图所示，、所示位置的磷酸基团分别记为P、P、P。下列说法正确的是()A反应常与放能反应相联系，反应常与吸能反应相联系B反应可以发生在线粒体内膜、叶绿体内膜上C通过PCR反应扩增DNA时，甲物质可为反应提供能量D用32P标记P的甲作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记解析：为ATP的水解，一般与吸能反应相联系，为ATP的合成，一般与放能反应相联系，A错误；为ATP的合成，在有氧呼吸的第三阶段可以在线粒体内膜上合成，而叶绿体内膜不合成ATP，B错误；PCR扩增目的基因时，不需要ATP供能，C错误；
8、RNA的基本组成单位为核糖核苷酸，位的磷酸基团参与构成核糖核苷酸，用32P标记P的甲作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记，D正确。答案：D(1)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，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。提示：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。(2)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“通货”，由此说明了什么？提示：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。命题点2以ATP的结构与功能为依托考查科学思维和科学探究3在生物体内能量的转换和传递中，AT
9、P是一种关键的物质，其分子结构式如下：(1)从ATP的分子结构式可知，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是_。(2)人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时3 s内的能量供给，在校运动会上，某同学参加100 m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图2所示。试回答：由A到B的变化过程中，说明ATP被水解，释放的能量用于_。由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明_。(3)某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。必须待离体肌肉自身的_消耗之后，才能进行实验。在程序上，采取自身前后对照的方法
10、，先滴加_(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)，观察_与否以后，再滴加_(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)。如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？_，原因是_。解析：(1)ATP分子去掉两个磷酸基团后的剩余部分是一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基(腺嘌呤)组成的化合物，即腺嘌呤核糖核苷酸。(2)ATP是直接能源物质，在剧烈运动时会用于肌肉收缩等生命活动，ATP在细胞内含量少，但可与ADP之间快速转化。(3)由于实验的目的是证明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，所以实验时应以是否提供ATP为自变量，但实验前必须要耗尽肌肉自身原有的ATP，同时要注意实验步骤的先后顺序，否则会影响实验结
11、果的准确性。答案：(1)腺嘌呤核糖核苷酸(2)肌肉收缩等生命活动ATP的生成和分解是同时进行的(3)ATP葡萄糖溶液肌肉收缩ATP溶液不可靠如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象 考点二酶的本质、作用、特性及影响因素 1比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程(2)变量分析2酶的作用与本质(1)作用原理活化能：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。作用机制：降低化学反应活化能。意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。(2)酶的本质(3)酶本质的探索连线3酶的特性连线4影响酶活性的因素下列是温度和pH对酶活性的影响示
12、意图，请写出其中某点或某段表示的含义。图中P点表示最适温度，Q点表示最适pH，偏离P点或Q点，酶的活性降低。1教材必修1 P78“问题探讨”：斯帕兰札尼的实验巧妙在哪里？提示：把肉放入金属笼内排除物理性消化。2教材必修1 P7879“实验”：与1号试管相比，2号试管加热能促进H2O2的分解是因为加热降低了活化能吗？提示：不是，加热能提高反应物分子的能量，不能降低反应的活化能。3教材必修1 P83“学科交叉”：酸具有专一性吗？提示：不具有，酸既能催化蛋白质水解，又能催化脂肪和淀粉水解。4教材必修1 P87“科学技术社会”：若提高加酶洗衣粉的洗涤效果应特别注意什么？含酶牙膏中应含哪类酶？提示：前者
13、应特别注意水温，后者应含有溶菌酶。1酶是细胞代谢所必需的。()2酶提供了反应过程所必需的活化能。()3随着温度降低，酶促反应的活化能下降。()4酶脱离生物体不能起作用。()5酶制剂适宜在低温的条件下保存。()6能够促使唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。()7溶菌酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。() 1.明辨酶的八个易错点项目正确说法错误说法产生场所活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)具有分泌功能的细胞才能产生化学本质有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA)蛋白质作用场所可在细胞内、细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活低温和高温均使酶变性失活作用酶只起
14、催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的可来源于食物等合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成场所核糖体、细胞核等只有核糖体2.酶相关模型的构建与解读(1)酶的高效性与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。(2)酶的专一性加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。(3)影响酶活性的因素甲曲线分析：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
15、、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。乙曲线分析：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pH7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。1如图曲线表示酶的作用机理，据图回答：设计意图：考查生命观念与科学思维(1)没有催化剂参与的反应曲线和
16、有酶催化的反应曲线分别是什么？提示：；。(2)AC段的含义是什么？提示：在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。(3)BC段的含义是什么？提示：酶降低的活化能。(4)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将怎样移动？提示：向上移动。2甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。请据图回答：设计意图：考查生命观念与科学思维(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？请说出判断依据。提示：观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA；乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。(2)乙酶活性改变
17、的机制是什么？其活性能否恢复？提示：乙酶被降解的过程中其空间结构会发生改变，从而使其活性丧失，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复。(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？提示：RNA水解酶。3已知酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，酶分子被水解后就不能发挥催化作用；X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为葡萄糖。请依据上述原理设计实验，在适宜温度、pH下探究X酶的化学本质是蛋白质还是RNA。设计意图：考查生命观念与科学思维(1)简要写出实验思路，并预期实验结果及结论。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)提示：实验思路：甲组：将X酶先用蛋白酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下
18、保温一段时间后，检测是否有葡萄糖(还原糖)的产生。乙组：将X酶先用RNA酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下保温一段时间后，检测是否有葡萄糖(还原糖)的产生。预期结果及结论：若甲组有葡萄糖(还原糖)生成，乙组没有葡萄糖(还原糖)生成，则说明X酶的化学本质是RNA；若甲组没有葡萄糖(还原糖)生成，乙组有葡萄糖(还原糖)生成，则说明X酶的化学本质是蛋白质。(2)欲加快酶促反应速率，节约实验时间，请提出合理的措施。提示：增加酶的量(或浓度)、降低底物的量(或浓度)。 命题点11(2021适应性测试湖北卷)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是()A过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖
19、酶的化学本质都是蛋白质BDNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解解析：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA，过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质是蛋白质，A正确；DNA聚合酶能催化磷酸二酯键的形成，将游离的脱氧核苷酸连接在正在合成的子链上；DNA连接酶也能催化磷酸二酯键的形成，将两个DNA片段连接到一起，B正确；胰蛋白酶属于分泌蛋白，分泌蛋白的合成首先要在核糖体上合成肽链，然后还要经过内质网和高尔基体的加工，形成一定的空间结构，C正确；淀粉酶是生物催化剂，可以降低反应
20、物的活化能来催化淀粉水解；而盐酸不是催化剂，不能降低反应物的活化能，D错误。答案：D2硝酸甘油是缓解心绞痛的常用药，该物质在人体内转化成一氧化氮，一氧化氮进入心血管平滑肌细胞后与鸟苷酸环化酶的Fe2结合，导致该酶活性增强，催化产物cGMP增多，最终引起心血管平滑肌细胞舒张，从而达到快速缓解病症的目的。下列说法不正确的是()A人体长期缺铁会降低硝酸甘油的药效BcGMP生成量随一氧化氮浓度升高而持续升高C一氧化氮进入心血管平滑肌细胞不消耗ATPD一氧化氮与鸟苷酸环化酶的Fe2结合可能使该酶的结构发生改变解析：硝酸甘油在人体内转化成一氧化氮，与鸟苷酸环化酶的Fe2结合，达到快速缓解病症的目的，人体长
21、期缺铁会降低硝酸甘油的药效，A正确；细胞内的鸟苷酸环化酶的Fe2有限，cGMP生成量不会随一氧化氮浓度升高而持续升高，B错误；一氧化氮进入心血管平滑肌细胞是自由扩散，不消耗ATP，C正确；一氧化氮与鸟苷酸环化酶的Fe2结合可能使该酶的结构发生改变，导致该酶活性增强，D正确。答案：B对酶的几点理解(1)作为催化剂，酶具有一般催化剂应具有的特点酶只能催化热力学上允许进行的反应。只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的状态。在反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。(2)酶是化合物，也可以作为底物被其他酶催化分解。命题点2以酶的图像为依托考查科学思维和科学探究3(2020新高考北京卷)用新
22、鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH7.0、20 条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了()A悬液中酶的浓度BH2O2溶液的浓度C反应体系的温度 D反应体系的pH解析：提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高产物的生成量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，就是提高底物浓度，产物的量也增加，B正确；适度地提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。答案：B4(多选)(2021适应性测试江
23、苏卷)真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究，结果如图。相关叙述正确的是()A植酸酶只能在活细胞中产生，可在细胞外发挥作用B真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与，才能转运到细胞外C植酸酶A的最适pH为2或6，植酸酶B的最适pH为6D两种酶相比，植酸酶A更适合添加在家畜饲料中解析：植酸酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，可在细胞内或细胞外发挥作用，A正确；植酸酶为分泌蛋白，真菌合成的植酸酶需要经高尔基体对其进行加工和转运，才能分泌到细胞外，B正确；在pH为2时，植酸酶A的相对活性较高，但不是其最适pH，植酸酶A和B在pH为6时，酶的活性均最高，故植酸酶A和植酸酶B的最适pH均为6，C错误；因为胃液的pH较低，在此条件下植酸酶A的相对活性较高，故更适合添加在家畜饲料中，D正确。答案：ABD“四看法”解答坐标曲线题