高考生物（山东专用）复习专题4酶与ATP教学课件

专题4酶与ATP

生物山东省专用考点1降低化学反应活化能的酶一、酶的作用、本质和特性1.酶的概念剖析与拓展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合成场所核糖体主要是细胞核来源一般来说,活细胞都能产生酶生理功能具有催化作用知识拓展核酶是一类具有催化活性的RNA分子,可降解特定RNA序列。核酶可通过碱基互补

配对与底物特异性结合来催化某些RNA的切割和连接等。2.酶的作用机理:降低化学反应的活化能

3.酶的特性(1)高效性

易混易错

(1)酶能缩短达到化学平衡点的时间,但不改变平衡点,因而酶不会改变最

终生成物的量。(2)反应前后酶的数量和性质不变。(2)专一性

知识拓展关于酶专一性的两个学说(1)“锁钥学说”:酶与底物的关系就像锁和钥匙,局限性是没办法解释酶催化的可逆

反应。(2)“诱导契合学说”:酶是高柔性的动态构象分子,当酶与底物分子结合时,酶受底物

分子诱导,其构象发生有利于底物与之结合的变化,酶与底物特异性结合,催化反应的

进行。(3)作用条件较温和:需要适宜的温度和pH

①在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。②高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活;低温条件下酶的

活性很低,但空间结构稳定,温度适宜时,酶可恢复活性。易混易错

酶活性实验探究中的注意点(1)反应物和酶的选择①研究酶的最适温度时,不宜选用H2O2酶催化H2O2的分解,因为H2O2在加热的条件下会

分解。②研究酶的最适pH时,由于酸对淀粉有分解作用,因此不宜选用淀粉和淀粉酶作为实

验材料,常用H2O2和H2O2酶。(2)试剂的选择①研究温度对酶活性的影响时,不能选用斐林试剂检验产物的生成,因为用斐林试剂

鉴定时需水浴加热,而该实验需严格控制温度。②若反应物与生成物均能与试剂发生反应,则此类试剂不能选用,如麦芽糖及其水解

后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应,再如蛋白质及其水解后形成的多肽均能与双缩

脲试剂反应。③若反应物与生成物均不能与试剂反应,则此类试剂不能选用,如蔗糖及其水解后产

生的单糖均不能与碘液反应。二、影响酶促反应速率的主要因素1.温度和pH

据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变。

3.酶浓度

2.底物浓度4.影响酶促反应速率的因素分类(1)通过影响酶活性(酶空间结构)来影响酶促反应速率的因素有温度、pH、抑制剂、

激活剂、重金属等。(2)仅影响酶促反应速率,但不影响酶活性的因素有底物浓度、酶浓度等。考点2细胞的能量“货币”ATP一、ATP的结构和功能1.名称:腺苷三磷酸。2.结构3.功能:生命活动的直接能源物质。4.生物体内的高能磷酸化合物有多种,如ATP、GTP、CTP、UTP。知识拓展腺苷、AMP、ADP、ATP的关系ATP(1分子)

ADP

AMP(腺嘌呤核糖核苷酸,组成RNA的基本单位之一)

腺苷(一分子腺苷由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成)。二、ATP的合成和利用1.ATP和ADP间的转化

ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量

ATPATP

ADP+Pi+能量反应场所叶绿体、线粒体、细胞质基质生物体的需能部位能量来源光能(光合作用)、有机物中的化学能(细胞呼吸)储存在ATP中的能量能量去路储存在ATP中用于各项生命活动转化特点:ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生,且处于动态平衡之中。2.ATP的利用:ATP是细胞内的能量“货币”

酶深挖教材(1)酶是活细胞产生的具有

作用的有机物,其中绝大多数酶是

,酶

通过降低

起作用(必修1P78、P81)。(2)与无机催化剂相比,酶具有

性;一种酶只能催化

;酶的作用条件较温和,在最适宜的

条件下有最高的活性(必修1P81—P82、P84)(2023广东,1,2分)(2023浙江6月选考,7,2分)(2022浙江6月选考,10,2分)(2022重庆,7,2分)。(3)有些酶需要特殊物质作用才能具有活性,如耐高温的DNA聚合酶需要

存

在的情况下才能被激活(选择性必修3P77),有的酶需要被ATP

后才能激活,激

活后,酶的

发生变化(必修1P88)(2022全国乙,4,6分)(2020山东,5,2分)。催化蛋白质活化能高效一种或一类化学反应温度和pHMg2+磷酸化空间结构真题演练

(2022浙江6月选考,10,2分)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的

叙述,正确的是

(

)A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率B考法1酶的竞争性抑制和非竞争性抑制1.两种抑制剂的作用机理

2.一般随底物浓度增加,竞争性抑制剂的抑制作用可消除,而非竞争性抑制剂的抑制作

用不可消除。例

(2023广东惠州三校联考,13)如图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机

理示意图。多酚氧化酶PPO催化酚形成棕褐色的醌是储存和运输过程中引起果蔬褐

变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小,某同学设计了实验并对

各组酚的剩余量进行检测,结果如图2所示,各组加入的PPO的量相同。下列说法错误

的是(

)

图1

图2A.由图1模型推测,可通过增加底物浓度来降低竞争性抑制剂对酶活性的抑制B.非竞争性抑制剂降低酶活性与高温对酶活性的抑制均与酶的空间结构改变有关C.该实验的自变量是温度和酶的种类,PPO用量是无关变量D.图2中与酶B相比,相同温度条件下酶A的活性更高

解析

据图1可知,竞争性抑制剂与底物竞争酶的结合位点,增加反应体系中底物的浓度可减少竞争性抑制剂和酶结合的机会,从而减弱竞争性抑制剂对酶活性的抑制,A

正确。非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合,从而改变酶的结构,使酶

无法和底物结合;高温也会破坏酶的空间结构而使酶的活性受到抑制,B正确。该实验

的自变量有温度和酶的种类,PPO用量是无关变量,应保持相同且适宜,C正确。据图2

可知,相同的温度条件下,酶A组酚(底物)剩余量均比酶B组多,因此相同温度条件下酶

A活性更低,D错误。

答案

D考法2对照实验的实验设计1.实验设计的变量、原则及结论实验设计的基本程序明确实验目的,确定实验类型(验证性实验或探究性实验)→提出实验思路→设计实验步骤→预期实验结果,得出实验结论对照实验基本变量

对照实验基本原则单一变量原则除自变量以外,实验组与对照组的无关变量应保持相同且适宜对照原则(1)空白对照:不进行任何实验处理,通常加入等量蒸馏水、生理盐水替代实验因素;(2)自身对照:对照组与实验组在同一研究对象上进行,如质壁分离实验中的自身前后对照;(3)相互对照:如验证酶的高效性时,加酶与加无

机催化剂两个实验组相互对照;(4)条件对照:如验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中,实验组饲喂甲状腺激素,空白对照组不进行任何处理,条件对照组饲喂甲状腺激素抑制剂平行重复原则对所做实验进行足够次数的重复(至少3次),求得多个实验结果的平均值,排除偶然因素对实验结果的影响,使实验结果更加准确实验结果与结论验证性实验结果和结论是唯一的,依据自变量与因变量的关系,用逆推法由结论推出相应的结果探究性实验结果和结论是不确定的,应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到,然后描述出各种可能出现的结果易混易错

对照组、实验组与模型组(1)对照组通常是未经实验因素处理的一组。(2)实验组则是在对照组的基础上,遵循加法原理或减法原理而设计的。(3)模型组:给药剂让正常动物发病或者出现某种状况,如糖尿病模型组、癌症模型

组。通过对比模型组及实验组(造模后再治疗),可以让实验结论更加可靠。项目说明举例加法原理与常态比较,人为增加某种影响因素在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理减法原理与常态比较,人为去除某种影响因素在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质2.自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”例

(2022全国乙,4,6分)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产

物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中

“+”表示有,“-”表示无)。实验组①②③④⑤底物+++++RNA组分++-+-蛋白质组分+-+-+低浓度Mg2++++--高浓度Mg2+---++产物+--+-根据实验结果可以得出的结论是

(

)A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性

解析

答案

C考法3磷酸化和去磷酸化项目蛋白质磷酸化蛋白质去磷酸化过程在蛋白激酶催化下,将ATP末端的磷酸基团转移到蛋白质特定位点的氨基酸残基上在蛋白磷酸酶催化下,磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落条件蛋白激酶、消耗ATP蛋白磷酸酶等项目蛋白质磷酸化蛋白质去磷酸化图示过程结果蛋白质空间结构改变→蛋白质活性改变蛋白质空间结构恢复实例细胞内许多蛋白质(如信号蛋白、结构蛋白、酶和膜通道蛋白)的活性变化都是通过蛋白激酶/蛋白磷酸酶开关调节的,并具有靶蛋白特异性。如Ca2+经主动运输转运到细胞外的过程例

(2024届山东省实验中学一诊,13)当细胞中有错误折叠蛋白在内质网聚集时,无活

性BiP-PERK复合物发生解离,形成游离的BiP蛋白与PERK蛋白。BiP可以识别错误折

叠的蛋白质,促进它们重新正确折叠并运出。PERK解离后被磷酸化激酶催化发生磷

酸化,一方面抑制多肽链进入内质网,另一方面促进BiP表达量增加。下列说法错误的

是

(

)A.当BiP-PERK复合物存在时,多肽链进入内质网折叠和加工B.当PERK以游离状态存在时,内质网不能产生包裹蛋白质的囊泡C.提高磷酸化激酶活性可促进异常蛋白积累的内质网恢复正常D.PERK磷酸化导致其空间结构发生变化,这一过程伴随着能量的转移

解析

根据“当细胞中有错误折叠蛋白……发生解离”可知,当BiP-PERK复合物存在时,细胞中没有错误折叠的蛋白在内质网