二轮复习细胞代谢的两个必要条件-ATP和酶课件（67张）

专题三细胞代谢的两个必要条件——ATP和酶[考纲要求]1．酶在代谢中的作用(Ⅱ)

2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)蛋白质RNA高效性专一性活化能C、H、O、N、PA—P～P～P细胞呼吸光合作用直接能源物质细节拾遗1．教材必修1P83“学科交叉”：酸具有专一性吗？提示：没有，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪和淀粉水解。2．教材必修1P85“图5－3和图5－4”：为什么低温时曲线和横轴不相交？提示：因为低温时酶的结构未改变，只是活性降低。3．教材必修1P81～82“资料分析”：巴斯德与李比希之争对后人进一步研究酶的本质起到了怎样的作用？提示：促使后人把酶研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。4．教材必修1P87“科学·技术·社会”：加酶洗衣粉中的酶直接来自生物体吗？提示：不是，加酶洗衣粉中的酶是经过酶工程改造过的，稳定性更强。易错诊断1．1分子ATP完全水解，可得到1分子腺嘌呤、1分子脱氧核糖和3分子磷酸(

)2．细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量(

)3．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量(

)4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(

)××√×5．人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等(

)6．水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质含有羧基(

)7．加入淀粉酶的淀粉溶液能使双缩脲试剂发生颜色反应(

)8．酶的催化作用具有高效性是因为酶能降低化学反应的活化能(

)×√√×考点

ATP在能量代谢中的作用1．ATP的结构和组成(1)1分子ATP＝1分子

＋3分子

。腺苷磷酸基团(2)ATP中含有两个高能磷酸键，其中

的高能磷酸键容易水解与合成。远离腺苷2．ATP的合成、利用与细胞代谢的关系ATP中活跃的化学能定的化学能稳化学能3．肌细胞中ATP产生速率与O2供给量之间关系的曲线解读注意：(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。[特别提醒](1)ATP≠能量ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。(2)生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP间快速转化。(3)ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。(4)ATP并非“唯一”的直接能源物质，直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。(5)光合作用的光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应，不能用于其他生命活动。命题点1以ATP的结构与功能为载体考查理解与信息获取能力1．(2021·山东济宁模拟)cAMP(环磷酸腺苷)是细胞内的一种信号分子，对初级卵母细胞完成减数第一次分裂有抑制作用，作用机理如图所示；酶P由C亚基和R亚基构成。下列叙述错误的是(

)A．处于活化状态的酶A能催化ATP生成cAMPB．cAMP的组成元素是C、H、O、N和P，脱氧核糖是其组成成分C．cAMP能促进C亚基与R亚基的分离，从而激活C亚基D．若信号分子2减少，则会抑制女性次级卵母细胞和极体的产生B解析：被激活的酶A能催化ATP脱去两个磷酸基团并发生环化形成cAMP，A正确。酶A能催化ATP脱去两个磷酸基团生成cAMP，故cAMP的组成元素与ATP相同，均为C、H、O、N、P，cAMP中含有核糖，B错误。酶P在cAMP作用下分解成两个亚基(C亚基与R亚基)，从而激活C亚基，C正确。信号分子2作用于S2蛋白，通过G2蛋白抑制酶A，细胞内的cAMP浓度降低，活化的酶P减少，解除了对减数第一次分裂的抑制作用，促进女性次级卵母细胞和极体的产生；若信号分子2减少，则会抑制女性次级卵母细胞和极体的产生，D正确。2．ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内一系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法错误的是(

)A．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程B．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATPC．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应D．肌肉在收缩过程中，肌肉中的能量先增加后减少B解析：ATP推动细胞做功过程中，ATP的水解是放能反应，蛋白质磷酸化过程是吸能反应，因此该过程存在吸能反应与放能反应，A正确；合成ATP的能量主要来源于光合作用和呼吸作用，磷酸化的蛋白质做功是一种放能反应，所释放的能量基本上以热能形式散失，B错误；ATP水解是放能反应，磷酸化的蛋白质做功也属于放能反应，C正确；在肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应，肌肉在收缩过程中，肌肉中的能量先增加后减少，D正确。命题点2以ATP的结构与功能为载体考查科学思维与科学探究3．(2021·广东中山联考)磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。磷酸肌酸(C～P)＋ADP→ATP＋肌酸(C)，下列相关叙述不正确的是(

)A．磷酸肌酸是能量的一种储存形式，也是细胞内的直接能源物质B．磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相关联C．肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定D．据ATP的结构推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等A解析：ATP是细胞内的直接能源物质，磷酸肌酸是能量的一种储存形式，A错误；据题意可知，磷酸肌酸(C～P)＋ADP→ATP＋肌酸(C)，故磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联，B正确；肌肉收缩时，磷酸肌酸可转化为ATP，故磷酸肌酸可使ATP的含量保持相对稳定，C正确；生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等，这些与ATP的结构类似，也可作为直接能源物质，D正确。4．在生物体内能量的转换和传递中，ATP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_______________________________________________________。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。答案：(1)腺嘌呤核糖核苷酸(2)人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时3s内的能量供给，在校运动会上，某同学参加100m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：①由A到B的变化过程中，说明ATP被水解，释放的能量用于______________。②由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明_________________。解析：(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。答案：(2)①肌肉收缩等生命活动②ATP的生成和分解是同时进行的(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。①必须待离体肌肉自身的________消耗之后，才能进行实验。②在程序上，采取自身前后对照的方法，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”)。③如果将上述顺序颠倒一下，则实验结果是否可靠？________，原因是__________________________________________________。解析：(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，否则会影响实验结果的准确性。答案：(3)①ATP

②葡萄糖溶液肌肉收缩ATP溶液③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

酶的本质、特性及影响因素1．酶的“一来源、一作用、二本质和三特性”蛋白质氨基酸核糖体RNA核糖核苷酸细胞核降低高效性专一性2．与酶有关的三类曲线(1)酶的作用原理曲线①由图可知，酶的作用原理是

。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供能量。降低反应的活化能(2)酶的特性曲线①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有

。②图2中两曲线比较，表明酶具有

。高效性专一性(3)影响酶促反应速率的因素曲线①分析图1和图2：温度和pH通过影响

来影响酶促反应速率。②分析图3：OP段的限制因素是

，P点以后的限制因素可能是

。酶的活性底物浓度酶浓度[特别提醒](1)反应速率≠化学平衡酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。(2)酶促反应速率≠酶活性温度和pH通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。命题点1以酶为载体考查理解和信息获取能力1．下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(

)A．酶的合成场所是核糖体B．活细胞产生的酶在生物体外也可有一定的催化活性C．胃蛋白酶适合在低温和pH为中性条件下保存D．动物细胞中，DNA聚合酶只存在于细胞核中B解析：大部分酶是蛋白质，其合成场所是核糖体，少部分酶是RNA，其合成场所主要是细胞核，A错误；活细胞产生的酶在生物体内、体外均具有一定的催化活性，B正确；胃中存在胃酸，故胃蛋白酶适合在低温和pH为酸性条件下保存，C错误；动物细胞中，DNA聚合酶参与DNA的复制，主要存在于细胞核中，少部分存在于线粒体、叶绿体中，D错误。2．(2021·广东汕头模拟)2020年1月26日，联合应急攻关团队及时公布由上海科技大学饶子和/杨海涛课题组测定的新型冠状病毒3CL水解酶(Mpro)的高分率晶体结构。下列有关3CL水解酶叙述不正确的是(

)A．Mpro的化学本质是蛋白质B．Mpro具有高效性C．设计验证Mpro的专一性的实验中，不需要控制适宜温度和pHD．Mpro具有特定的空间结构，且空间结构一旦改变，催化活性就会丧失或改变C解析：Mpro为一种水解酶，化学本质是蛋白质，A正确；Mpro为一种水解酶，具有高效性，B正确；设计验证Mpro的专一性的实验中，温度和pH为无关变量，需要相同且适宜，C错误；Mpro的化学本质是蛋白质，具有特定的空间结构，结构决定功能，其空间结构一旦改变，催化活性就会丧失或改变，D正确。命题点2突破与酶有关的曲线题3．(2021·山东临沂模拟)某实验小组以干酪素(蛋白质)为底物探究不同pH对大菱鲆消化道中蛋白酶活性的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(

)A．本实验可采用双缩脲试剂来检测干酪素的水解情况B．在pH＝8条件下，胃蛋白酶的活性会比肠蛋白酶的高C．适当升高温度，三种蛋白酶水解干酪素的速率均将降低D．相同pH条件下，幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶提供活化能的作用更显著C解析：由于蛋白酶自身也是蛋白质，故不能采用双缩脲试剂来检测干酪素的水解情况，A错误；据图可知，胃蛋白酶的最适pH为2，在pH＝8条件下，胃蛋白酶失活，B错误；据题干信息，除pH外，“其他条件相同且适宜”，故适当升高温度，三种蛋白酶水解干酪素的速率均将降低，C正确；据图可知，在相同pH条件下，幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶的活性更高，降低活化能的作用更显著，不能提供活化能，D错误。4．如图表示以过氧化氢溶液为实验材料在不同条件下测定的反应速率，下列相关叙述正确的是(

)A．在任何条件下，酶的催化效率都大于无机催化剂的催化效率B．b温度是该酶的最适温度C．相对于a温度，对照组在b温度条件下降低化学反应的活化能更显著D．b条件下的过氧化氢酶的活性比a条件下的高D解析：酶的催化需要适宜条件，A错误；该图无法判断酶的最适温度，B错误；对照组无催化剂，没有降低化学反应的活化能，C错误；b条件下的反应速率比a条件下的高，故过氧化氢酶的活性比a条件下的高，D正确。

技

法

提

炼“四看法”解答坐标曲线题素养提升点1与酶、ATP相关的核心术语及长句表达1．(2020·全国卷Ⅲ)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。细胞质基质无氧呼吸光能O2、[H]H2O、CO22.(2016·全国卷Ⅱ，节选)生物体内酶的化学本质是

，其特性有

(答出两点即可)。蛋白质或RNA高效性和专一性1．(过程表述类)在萤火虫发光的过程中发生了怎样的能量转换？提示：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。2．(批判性思维类)过酸、过碱、温度过高、温度过低对酶的结构影响一样吗？说明理由。提示：不一样，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。温度过低时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。素养提升点2

基于酶考查科学思维与科学探究(2019·江苏卷)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(填序号)。①试管②滴管③量筒④酒精灯⑤显微镜解析：(1)检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂；该实验需要用量筒量取一定量的蛋白质溶液、双缩脲试剂A液，需要用滴管滴加双缩脲试剂B液，但是该实验不需要加热，也不需要显微镜观察，故选①②③。答案：(1)双缩脲①②③

(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。由此可得出的结论是________________________________________________________。解析：(2)检测淀粉应该用碘液；胚乳呈现蓝色块状，说明胚乳含有大量的淀粉，而随着时间的延长，蓝色块状变小了，说明玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少。答案：(2)碘液玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如下图所示)，40℃温育30min后，分别加入斐林试剂并60℃水浴加热，观察试管内颜色变化。请继续以下分析：①设置试管1作为对照，其主要目的是____________________________。②试管2中应加入的X是________________的提取液。③预测试管3中的颜色变化是__________。若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可能的原因是______________________。解析：(3)①该实验的目的是验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶的作用，在淀粉酶的作用下淀粉水解产生了还原糖，还原糖用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀。1号试管加的是缓冲液和淀粉，作为对照实验，其可以排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖。②根据单一变量原则，1号试管加的是缓冲液作为对照，3号、4号实验组分别加了发芽玉米提取液、淀粉酶溶液，则2号试管加的X溶液应该是发芽前玉米提取液。③3号试管发芽玉米提取液中含有淀粉酶，催化淀粉水解产生了还原糖，因此其颜色由蓝色变成了砖红色；如果4号试管的颜色没有从蓝色变成砖红色，可能是因为淀粉酶已失活，不能催化淀粉水解。答案：(3)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原性糖②发芽前玉米③蓝色→砖红色淀粉酶已失活

技

法

提

炼1．酶相关的两类实验设计(1)验证酶的本质、作用特性的实验设计(2)探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序2．酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。(3)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。3．有关酶的验证、探究或评价性实验题解题策略1．某兴趣小组在生物实验室中发现一酶试剂，由于标签受损，无法确定该酶的具体种类，可能是淀粉酶也可能是蔗糖酶，为判断该酶的具体种类和作用条件，该小组成员给出了以下建议，其中不合理的是(

)A．取部分酶和少量淀粉溶液混合，一段时间后，滴加碘液检测B．取部分酶和少量蔗糖溶液混合，一段时间后，利用斐林试剂检测C．若已确定是淀粉酶，可使用斐林试剂作检测剂探究温度对酶活性的影响D．若已确定是蔗糖酶，可利用蔗糖来研究pH对酶活性的影响C解析：酶具有专一性，淀粉酶能分解淀粉，蔗糖酶不能分解淀粉，取部分酶和少量淀粉溶液混合，一段时间后，滴加碘液检测，若溶液不变蓝，说明淀粉被分解了，加入的酶应是淀粉酶，若溶液变蓝，说明加入的酶是蔗糖酶，A不符合题意；蔗糖酶能分解蔗糖，淀粉酶不能分解蔗糖，蔗糖属于非还原性糖，取部分酶和少量蔗糖溶液混合，一段时间后，利用斐林试