高三生物一轮复习课件第7讲酶和ATP

【情景思考】炎炎烈日下，水泥地面变得很烫，但是树叶却很“凉快”，这是为什么？细胞的能量供应和利用细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。第7讲酶和ATP主备人：彭榜元课标要求1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。考点1酶的本质、作用和特性对应教材第五章76页1.酶本质的探索历程葡萄酒酿制之谜：巴斯德：糖类变成酒精必须有活酵母菌细胞的参与。李比希：糖类变成酒精必须有酵母细胞死亡并释放其中的某些物质。1.酶本质的探索历程（1）斯帕兰扎尼讨论：1.为什么要将肉块放在金属笼内?2.是什么物质使肉块消失了?3.怎样才能证明你的推测?（2）巴斯德和李比希巴斯德：糖类变成酒精必须有活酵母菌细胞的参与。李比希：糖类变成酒精必须有酵母细胞死亡并释放其中的某些物质。从毕希纳的实验可以得出什么结论？酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳1926年，从刀豆种子种成功提取出脲酶，并证明其为蛋白质。思考：①如何验证提取到的物质是脲酶？②如何证明其本质是蛋白质？切赫和奥尔特曼

发现少数RNA也具有生物催化功能。【思考】请从酶的来源、功能和化学本质给酶下一个比较完整的定义。【提示】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，少数酶是RNA。证明脲酶是蛋白质少数RNA也具有生物催化功能发酵与活细胞有关发酵与细胞中的某种物质有关巴斯德李比希萨姆纳切赫、奥尔特曼毕希纳酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用2.酶的本质和功能【思考】请给酶下一个比较完整的定义。【提示】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，少数酶是RNA。2.酶的本质和功能蛋白质RNA氨基酸或核糖核苷酸核糖体细胞核3.酶的作用机理分析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3.酶的作用机理分析（1）作用机理：

降低化学反应的活化能。关于酶的叙述正确的是（）A.所有酶都是蛋白质B.酶与无机催化剂的作用原理相同C.酶总是在高温加热的情况下才有活性D.酶在催化生化反应时结构不会发生改变B资料：中国科学家邹承鲁的研究表明，酶的活性部位与整个分子相比更具柔性。酶与底物结合之后，自身也发生微小的构象变化，使活性中心上一些特殊的带电荷的氨基酸R基团作用于底物，促进底物旧键的断裂和新键的形成。底物分子一旦转化成产物，就会与酶脱离，释放到溶液中。随之，酶的构象也得以恢复。4.酶的特性(1)高效性：①含义解读：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。②作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。思考：如何设计实验验证酶的高效性？4.酶的特性(2)专一性：①含义解读：每一种酶只能催化___________化学反应。②曲线解读：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。一种或一类酶的专一性模型解读思考：如何设计实验验证淀粉酶的专一性？试管12步骤1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶260℃保温5min3分别加2ml斐林试剂4水浴加热现象砖红色沉淀无颜色变化结论酶具有专一性试管12步骤1淀粉＋淀粉酶淀粉＋蔗糖酶260℃保温5min3分别加2ml斐林试剂4水浴加热现象砖红色沉淀无颜色变化结论酶具有专一性4.酶的特性(3)作用条件较温和：曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高;______________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，但空间结构稳定。高温、过酸、过碱低温试管编号11′22′33′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三1与1′试管内液体混合，摇匀2与2′试管内液体混合，摇匀3与3′试管内液体混合，摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴相同时间在沸水中水浴相同时间五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈__________________呈______结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性蓝色无蓝色出现蓝色实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液三注入等量的过氧化氢溶液2mL2mL2mL四观察现象有大量气泡产生基本无气泡产生基本无气泡产生科研工作者对某种淀粉酶的最多使用湿度范围进行测定，下图中的曲线①表示该酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线②。请回答下列问题：（1）为什么温度能够影响酶的活性？（2）根据曲线①分析，该酶的最适温度是多少？（3）曲线②中各个数据点的残余酶活性是在什么温度条件下测得的？（4）根据图中数据，工业生产中该酶使用的最佳温度范围是多少？为什么？【答案】（1）过高的温度会破坏酶的空间结构，从而影响酶的活性。低温下酶的空间结构稳定，但低温条件下反应物分子的能量状态较低，因此酶的反应速率较低。（2）80℃。解析：此温度条件下酶的活性最高。（3）80℃。（4）60℃~70℃。综合考虑酶的催化效率（相对酶活性）和热稳定性（残余酶活性），这一温度范围既能达到较高的淀粉分解速率，又能保障酶作用的持续性。完成大本考点1“考向一”和考点2“考向一”5.酶促反应速率的影响曲线分析(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线酶反应物(2)温度和pH对酶促反应速率的影响据图可知，不同pH条件下，酶最适温度

；不同温度条件下，酶最适pH

，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。不变也不变(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响①底物浓度对酶促反应速率的影响底物浓度

酶浓度和酶活性②酶浓度对酶促反应速率的影响成正比对照试验和变量对照组实验组自变量因变量对照实验：除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照试验和变量变量：实验中可以变化的因素

自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素

因变量：因自变量改变而变化的变量

无关变量：对实验结果造成影响的可变因素实验设计遵循的三大原则：①单一变量原则；②对照原则；平行重复原则。完成大本“考向2”考点3探究影响酶活性的条件对应教材第五章第1节1.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理(2)实验步骤、现象及结论取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。试管编号11′22′33′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三1与1′试管内液体混合，摇匀2与2′试管内液体混合，摇匀3与3′试管内液体混合，摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴相同时间在沸水中水浴相同时间五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈__________________呈______结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性蓝色无蓝色出现蓝色视频：探究温度对淀粉酶活性的影响2.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理（2）鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。(2)步骤实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液三注入等量的过氧化氢溶液2mL2mL2mL四观察现象有大量气泡产生基本无气泡产生基本无气泡产生视频：探究pH对过氧化氢酶活性的影响完成大本考点1“考向二”考点3ATP在能量代谢中的作用对应教材第五章第2节的结构和功能（1）结构腺嘌呤核糖腺苷三个磷酸基团腺苷三磷酸（ATP)O-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHH~~元素组成：C、H、O、N、P的结构和功能（1）结构核糖ATPAPPP三个磷酸基团两个高能磷酸键普通化学键腺苷腺苷结构式简写：A-P~P~P1molATP水解时释放的能量高达，所以ATP是一种高能磷酸化合物。的结构和功能（2）功能：ATP是细胞生命活动的直接能源物质写出图中标出的“A”的含义：①

；②

；③

；④

。腺苷腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸1.(2022·威海高三期末)将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，右图代表ATP的结构。下列叙述错误的是A.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快人体内ATP的含量很少，约；但在剧烈运动时，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP释放能量，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。答：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。与ADP的相互转化思考：ATP和ADP相互转化是可逆反应吗？为什么？与ADP的相互转化放能反应的利用用于主动运输用于大脑思考吸能反应用于生物放电、发光细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所完成大本“考向二”2.科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，可以影响蚜虫体色。这些类胡萝卜素还能吸收光能，把它传送给负责能量生产的组织细胞。下列有关叙述错误的是A.蚜虫体内细胞合成ATP时，需要的能量不只来自光能B.蚜虫体内细胞合成ATP时，一定会伴随着氧气的消耗C.蚜虫体内类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会D.温度、光照等环境因素会影响蚜虫体内ATP的合成速率3.每个细菌内的ATP含量基本相同。可利用下图所示原理来检测样品中细菌数量。下列相关叙述错误