2019高考生物一輪總復習 第三單元 細胞的能量供應和利用 第1講 酶和ATP課件 新人教版必修1.ppt

第三單元細胞的能量供應和利用 必修一 第一講酶和ATP 1 酶本質的探索歷程 考點一酶的本質和作用 2 酶在細胞代謝中的作用 1 細胞代謝 細胞中每時每刻都進行著許多 是細胞生命活動的基礎 2 活化能 分子從 轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的 狀態(tài)所需要的能量 化學反應 常態(tài) 活躍 3 酶的本質 蛋白質 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖體 催化 活化能 判斷下列說法的正誤 1 酶是活細胞產生的并具有催化作用的蛋白質 2 酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸 3 酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸 4 酶提供了反應過程所必需的活化能 5 隨著溫度降低 酶促反應的活化能下降 6 酶是由活細胞產生的 因此酶只能在細胞內發(fā)揮作用 7 酶活性的發(fā)揮離不開其特定的結構 8 淀粉酶溶液中加入蛋白酶不會導致淀粉酶活性發(fā)生變化 1 對于酶 激素 神經遞質而言 哪些物質在發(fā)揮作用后應立即降解或轉移 提示 激素和神經遞質發(fā)揮作用后應立即降解 神經遞質也可被轉移至突觸前膜內重新利用 酶在反應前后數量及性質不變 2 加熱和加入催化劑都可加快反應速率 兩者原理一致嗎 提示 加熱為反應供能 催化劑降低反應活化能 1 酶的本質和作用 3 酶的作用特點 1 酶不能改變化學反應的平衡點 只能改變達到平衡點的時間 2 酶和無機催化劑一樣 在反應前后性質和數量保持不變 但酶并非能終生發(fā)揮作用 酶和其他物質一樣也需要更新 3 有的酶存在于細胞外 如消化酶 有的存在于細胞內 如呼吸酶 4 典型酶的種類和作用 高考警示 酶的作用機理 酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能 分析如下 1 圖中ac和bc段分別表示無催化劑和酶催化時反應進行所需要的活化能 2 若將酶變?yōu)闊o機催化劑 則b在縱軸上向上移動 用加熱的方法不能降低活化能 但會提供活化能 解析 酶是活細胞產生的 一般活細胞都可以產生酶 起催化作用 A錯誤 生物體內的酶在不斷鈍化 失活 更新 B正確 酶的化學本質是蛋白質或RNA 其中蛋白質在核糖體上合成 RNA主要在細胞核中形成 C錯誤 若是RNA類的酶 則與雙縮脲試劑不會發(fā)生紫色反應 D錯誤 B 例1 比較酶與激素 技巧點撥 1 下列關于酶的敘述不正確的是 A 對于同一細胞而言 酶的種類和數量不會發(fā)生變化B 酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速度C 酶可以作為催化劑 也可以作為另一個反應的底物D NaOH溶液濃度過高會破壞過氧化氫酶的空間結構使其失活 解析 對于同一個細胞來說 處于不同的分化程度 酶的種類和數量可能不同 A正確 酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速度 B正確 酶是生物催化劑 同時酶的化學本質是蛋白質或RNA 可以被相應的酶催化水解 C正確 NaOH溶液濃度過高會破壞過氧化氫酶的空間結構使其失活 D正確 變式訓練 A 解析 由圖中曲線 可以看出 的反應速率快于 活化能比較低 的反應速率最慢 故 是加入了H2O2酶催化 表示在自然條件下的反應過程 和 比較 的活化能比 低 故 為加入了無機催化劑 為較高溫度下的反應過程 D 酶的特性 1 酶的催化效率大約是無機催化劑的107 1013倍 2 專一性 一種酶只能催化 化學反應 3 作用條件較溫和 在 條件下 酶會變性失活 考點二與酶有關的曲線和圖形分析 高效性 一種或一類 高溫 過酸 過堿 高考警示 影響酶促反應速率 影響酶活性 1 溫度 pH都能影響酶的空間結構 改變酶的活性 進而影響反應速率 2 底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸來影響酶促反應速率的 并不影響酶活性 判斷下列說法的正誤 1 不同酶的最適溫度可能相同 2 高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性 3 酶活性最高時的溫度不適合酶的保存 4 人體在發(fā)熱感冒時 常出現厭食惡心現象 這與人體內酶的活性有關 說明酶活性的發(fā)揮離不開適宜的溫度等 5 在稀蛋清液中加入蛋白酶后 再加入雙縮脲試劑 由于蛋清液中的蛋白質被分解 因此不再發(fā)生紫色反應 甲 乙兩種酶用同一種蛋白酶處理 酶活性與處理時間的關系如下圖所示 請思考 1 甲 乙兩種酶的化學本質是否相同 2 乙酶活性改變的機制是什么 提示 1 觀察曲線圖可知 甲酶的活性始終保持不變 表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解 則甲酶的化學本質不是蛋白質而是RNA 乙酶能被蛋白酶破壞 活性降低 則乙酶為蛋白質 2 乙酶被降解的過程中其空間結構會發(fā)生改變 從而使其活性喪失 1 酶的高效性曲線 1 與無機催化劑相比 酶的催化效率更高 2 酶只能縮短達到化學平衡的時間 不改變化學反應的平衡點 3 酶只能催化已存在的化學反應 2 酶專一性的圖形和曲線 1 圖形 圖中A表示酶 B表示被催化的底物 E F表示B被分解后的物質 C D表示不能被該酶催化的物質 酶和被催化的物質都有特定的空間結構 2 曲線 加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同 說明酶B不能催化該反應 而加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快 說明酶A能催化該反應 3 影響酶促反應的因素 1 溫度和pH 在一定溫度 pH 范圍內 隨溫度 pH 的升高 酶的催化作用增強 超過這一范圍 酶的催化作用逐漸減弱 過酸 過堿 高溫都會使酶變性失活 而低溫只是抑制酶的活性 酶分子結構未被破壞 溫度升高可恢復活性 從丙圖可以看出 反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度 2 底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響 甲圖 在其他條件適宜 酶量一定的情況下 酶促反應速率隨底物濃度增加而加快 但當底物達到一定濃度后 受酶數量和酶活性限制 酶促反應速率不再增加 乙圖 在底物充足 其他條件適宜的情況下 酶促反應速率與酶濃度成正比 與酶有關的實驗變量分析 技法提升 解析 圖中的曲線1表示最適溫度時反應物濃度與酶的關系 如果將反應溫度略微升高 酶的活性會有所下降 變化后的曲線最可能是4 若向反應混合物中再加入少量同樣的酶 則酶促反應速率會加快 變化后的曲線最可能是2 C 例2 四看法 分析酶促反應曲線一看兩坐標軸的含義 分清自變量與因變量 了解兩個變量的關系 二看曲線的變化 利用數學模型法觀察同一條曲線的升 降或平的變化 掌握變量變化的生物學意義 如在分析影響酶促反應速率的因素時 一般情況下 生成物的量未達到飽和時 限制因素是橫坐標所表示的因素 當達到飽和后 限制因素是除橫坐標所表示的因素之外的其他因素 三看特殊點 即曲線的起點 終點 頂點 轉折點 交叉點等五點 理解特殊點的意義 四看不同曲線的變化 理解曲線之間的內在聯(lián)系 找出不同曲線的異同及變化的原因 技巧點撥 變式訓練 C 解析 人體胰蛋白酶的最適溫度為37 左右 因此在0 30 隨溫度的上升 酶活性不斷升高 C正確 C 解析 AB段隨著酶濃度的增加 失重率呈線性增長 說明在該濃度范圍內 退漿效果與酶濃度呈正相關 A項正確 BC段的退漿效果沒有顯著變化 說明底物與酶充分結合 反應達到最大速率 失重率達到最大 但是底物并沒有耗盡 如果耗盡的話 失重率為0 C項錯誤 D項正確 BC段酶濃度對退漿效果的影響已不明顯 不再是主要影響因素 B項正確 1 對比法 驗證酶的高效性和專一性 1 驗證酶的高效性 設計思路 驗證酶高效性的方法是 對比法 即通過對不同類型催化劑 主要是與無機催化劑作比較 催化底物反應速率進行比較 得出結論 考點三實驗 酶特性的實驗探究 設計方案 實驗操作 2 驗證酶的專一性 設計思路驗證酶專一性的方法也是 對比法 常見的有兩種方案 底物相同但酶不同或底物不同但酶相同 最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論 設計方案 2 梯度法 探究酶的最適溫度和最適pH 1 設計思路常用 梯度法 來探究酶的最適溫度 或pH 設計實驗時需設置一系列不同溫度 或pH 的實驗組進行相互對照 最后根據實驗現象得出結論 酶促反應時間最短的一組所處的溫度 或pH 即最適溫度 或pH 相鄰組間的差值 即梯度值 越小 測定的最適溫度 或pH 就越精確 特別注意 在設計實驗過程中 根據 單一變量原則 除自變量 如溫度或pH等 成等差數列相互對照外 其他所有無關變量都必須相同 包括材料的大小 質量 生長狀況等 2 設計方案 3 溫度對酶活性的影響操作淀粉淀粉酶各自在所控制的溫度下處理一段時間淀粉與相應溫度的淀粉酶混合在各自所控制的溫度下保溫一段時間滴加碘液 觀察顏色變化 pH對酶活性的影響 高考警示 影響酶活性的實驗探究中的注意事項 1 探究溫度對酶活性的影響 實驗室使用的 淀粉酶最適溫度為60 本實驗不宜選用H2O2酶 因為H2O2本身在不同的溫度下的分解速度不同 在溫度對酶活性的影響實驗中 只能運用碘液檢測底物 不能利用斐林試劑檢驗產物的生成 因為利用斐林試劑檢測時需水浴加熱到50 65 導致低溫下的實驗組由于溫度變化 影響實驗結果 設計實驗程序時 不能將底物和淀粉酶液先混合再控制溫度 否則在溫度未達到所預設溫度時酶已發(fā)生作用 2 探究pH對酶活性的影響 實驗程序中2 3步一定不能顛倒 否則實驗失敗 本實驗中也可將過氧化氫酶和H2O2分別調至同一pH再混合 以保證反應一開始便達到預設pH 本實驗不宜選用淀粉酶催化淀粉水解 因為淀粉酶催化的底物淀粉在酸性條件下也會發(fā)生水解反應 某同學探究了唾液淀粉酶活性的影響因素 相同反應體積酶促反應5分鐘后鑒定酶的活性 實驗結果如圖所示 其中曲線 和 分別表示pH 溫度和稀釋倍數對酶活性的影響 結合酶的特點 以下分析不正確的是 x 導學號21962080 A 實驗可通過鑒定產物的生成量作為判斷酶活性變化的依據B 探究pH和溫度對酶活性的影響時 唾液淀粉酶稀釋倍數不宜過大C 探究稀釋倍數對唾液淀粉酶活性的影響時 pH和溫度應控制在6 4和37 左右D pH 溫度過高或過低 都會使唾液淀粉酶變性失去活性 D 例3 解析 該同學的實驗目的是探究影響唾液淀粉酶活性的因素 反應產物為還原糖 故可通過鑒定產物的生成量作為判斷酶活性變化的依據 A正確 由圖可知 唾液淀粉酶稀釋倍數較大時酶促反應速率較小 且實驗現象不太明顯 故探究pH和溫度對酶活性的影響時 唾液淀粉酶稀釋倍數不宜過大 B正確 探究稀釋倍數對唾液淀粉酶活性的影響時 pH和溫度應控制在最適條件 即分別為6 4和37 左右 C正確 溫度過低時唾液淀粉酶的活性受到抑制 但并沒有變性失去活性 D錯誤 與酶有關的實驗設計的 主要點 1 驗證或探究酶具有高效性 高效性是一種比較性概念 是指與無機催化劑相比具有高效性 因此應設置酶與無機催化劑對同一反應的催化效率的對照 用酶和蒸餾水作對照 可用來驗證酶具有催化功能 2 驗證或探究酶具有專一性 專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應 因此驗證或探究酶具有專一性應設置一種酶對不同化學反應的催化效果的對照 可用同一底物 兩種不同酶 也可用不同底物 同一種酶來驗證或探究 技巧點撥 3 驗證或探究溫度對酶活性的影響 自變量是溫度 應設置具有一定梯度的多個不同溫度條件 比較某種酶的催化效率 一般至少應設置 低溫 適溫 高溫 三個指標 4 驗證或探究pH對酶活性的影響 自變量是pH 應設置具有一定梯度的多個不同pH條件 比較某種酶的催化效率 一般至少應設置 低pH 最適pH 高pH 三個指標 注意胃蛋白酶最適pH約為1 5 5 驗證某種酶的化學本質是蛋白質 蛋白質可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應 也可用蛋白酶水解的方法使酶失活來證明 變式訓練 B 注 表示有 表示無 的多少代表顏色的深淺 A 蔗糖被水解成非還原糖B 淀粉在淀粉酶的作用下被水解成還原糖C 淀粉酶活性在40 時比60 時高D 淀粉酶對蔗糖的水解具有專一性 解析 理解實驗過程是解題的關鍵 加蔗糖的試管中加淀粉酶后用斐林試劑檢測無磚紅色沉淀 說明蔗糖不能被水解成還原糖 但也不能說明蔗糖被水解成非還原糖 40 時磚紅色淺于60 時 因此淀粉酶活性在40 時比60 時低 B A 加入的唾液淀粉酶的量屬于無關變量B 應將斐林試劑改為碘液C 的溫度設置有一處錯誤D 第 步操作可以省略 解析 兩支試管里都加入等量的唾液淀粉酶 唾液淀粉酶屬于無關變量 不能將斐林試劑改為碘液 若換成碘液 則兩支試管均無顏色變化 不能說明酶的專一性 處應改為在50 65 溫水中水浴加熱2min 本實驗不是探究溫度對酶活性的影響 因此開始時37 溫水中水浴加熱10min可省略 1 ATP的結構簡式 其中 A 代表 代表 2 ATP與ADP相互轉化的反應式 考點四ATP的結構與功能 A P P P 腺苷 高能磷酸鍵 3 ATP的主要功能細胞內的一種 是細胞生命活動所需能量的 4 ATP的主要來源 1 動物 人 真菌和大多數細菌的 2 綠色植物的 和 高能磷酸化合物 直接來源 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 判斷下列說法的正誤 1 白細胞在血管內黏著 遷移需要消耗ATP 2 活細胞內ATP與ADP的轉化只能單向進行 3 ATP水解釋放的能量可用于細胞內的吸能反應 4 在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中 不會同時發(fā)生ATP的合成與分解 5 人在饑餓時 細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡 6 能量 就是指ATP ATP就是 能量 7 人長時間劇烈運動時 骨骼肌細胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時相等 8 線粒體內膜 內質網的膜和葉綠體中進行光反應的膜結構中都能合成ATP 9 ATP是生命活動的直接能源物質 但它在細胞中的含量很少 ATP與ADP時刻不停地進行相互轉化 1 細胞內產生與消耗ATP的具體場所分別有哪些 提示 產生場所有細胞質基質 線粒體 葉綠體 消耗場所有細胞膜 細胞質基質 葉綠體 線粒體 核糖體 細胞核等生物體的需能部位 2 請說出生物體內的主要能源物質 主要儲能物質 直接能源物質 最終能量來源 提示 主要能源物質 糖類 主要儲能物質 脂肪 直接能源物質 ATP 最終能量來源 光能 3 下圖為ATP的結構簡圖 請分析 1 圖示a處應為 H 還是 OH 2 圖示b c d所示化學鍵是否相同 其中最易斷裂和重建的是哪一個 3 圖示框e的名稱是什么 它與DNA RNA有何關系 提示 1 圖示a處應為 OH 即該五碳糖為 核糖 2 圖示b為普通磷酸鍵 c d則為高能磷酸鍵 其中d處的鍵最易斷裂和重建 3 圖示框e為腺嘌呤核糖核苷酸 它是構成RNA的基本單位之一 當發(fā)生逆轉錄時 它可與DNA鏈中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸配對 1 ATP的結構 1 ATP的結構式 2 相關物質的關系 2 ATP的形成途徑 3 ATP與ADP的相互轉化 由上表可看出 ATP和ADP的相互轉化過程中 反應類型 反應所需酶以及能量的來源 去路和反應場所都不完全相同 因此ATP和ADP的相互轉化不是可逆反應 但物質是可循環(huán)利用的 4 細胞內產生與消耗ATP的生理過程 與能源物質ATP相關的易錯點提醒 1 ATP與ADP相互轉化不可逆 ATP與ADP的相互轉化 從物質方面來看是可逆的 從酶 進行的場所 能量方面來看是不可逆的 2 ATP是與能量有關的一種物質 不可等同于能量 ATP是一種高能磷酸化合物 高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30 54kJ mol的能量 易錯提醒 3 不可誤認為細胞中含有大量ATP 事實上 細胞中ATP含量很少 ATP與ADP轉化非常迅速及時 無論是飽食還是饑餓 ATP與ADP含量都保持動態(tài)平衡 4 誤認為ATP轉化為ADP不消耗水 ATP轉化為ADP又稱 ATP的水解反應 這一過程需ATP水解酶的催化 同時也需要消耗水 蛋白質 脂肪 淀粉等的水解也都需要消耗水 A 和 B 和 C 和 D 和 D 例4 解析 根據題意知 中所對應的含義分別為 一磷酸腺苷AMP 腺嘌呤 DNA分子上的腺嘌呤脫氧核苷酸 RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷 腺苷 ATP DNA RNA 核苷酸結構中 A 的含義辨析 技巧點撥 1 ATP結構中的A為腺苷 由腺嘌呤和核糖組成 2 DNA結構中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸 由一分子腺嘌呤 一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成 3 RNA結構中的A為腺嘌呤核糖核苷酸 由一分子腺嘌呤 一分子核糖和一分子磷酸組成 4 核苷酸結構中的A為腺嘌呤 可見 它們的共同點是都含有腺嘌呤 變式訓練 A 解析 A項中A代表的是腺嘌呤 ATP水解一般是遠離A的高能磷酸鍵斷裂 也就是c鍵 酶催化作用的高效性可使ATP與ADP進行快速轉化 夜間有O2存在時 ATP合成的主要場所是線粒體 B 解析 細胞質和細胞核中都需ATP 用于相關生命活動 A正確 ATP合成所需的能量來源于光能和有機物中的化學能 磷酸不含能量 B錯誤 ATP可以水解為一個腺嘌呤核糖核苷酸 AMP 和兩個磷酸 C正確 正常細胞中ATP與ADP不停地發(fā)生著相互轉化 處于相對平衡狀態(tài) 兩者的比值在一定范圍內波動 D正確 課末總結 思維導圖 C 探究高考 明確考向 解析 鹽析法主要用于蛋白質的分離 純化 胃蛋白酶的化學本質是蛋白質 因而可用鹽析法進行沉淀 C項正確 真核細胞中DNA主要分布于細胞核中 細胞質中的線粒體和葉綠體中也有少量DNA分布 所以參與DNA合成的酶也可分布于線粒體和葉綠體中 A項錯誤 酶作為生物催化劑可以在生物體內發(fā)揮作用 也可以在生物體外發(fā)揮作用 B項錯誤 唾液淀粉酶催化反應的最適溫度為37 左右 而該酶通常在低溫下保存 D項錯誤 C 解析 根據題意可知 該實驗的pH為無關變量 為了排除pH的干擾 應在酶和底物混合之前加入緩沖液 為酶促反應提供穩(wěn)定的pH環(huán)境 A B D項都錯誤 C項正確 3 2015 海南卷 3 ATP是直接為細胞生命活動提供能量的有機物 關于ATP的敘述 錯誤的是 A 酒精發(fā)酵過程中有ATP生成B ATP可為物質跨膜運輸提供能量C ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量D ATP由腺嘌呤 脫氧核糖和磷酸組成 解析 ATP由腺嘌呤 核糖和磷酸組成 D錯誤 D 4 2015 江蘇卷 7 下列關于酶的敘述 正確的是 A 發(fā)燒時 食欲減退是因為唾液淀粉酶失去了活性B 口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用C 用果膠酶澄清果汁時 溫度越低澄清速度越快D 洗衣時 加少許白醋能增強加酶洗衣粉中酶的活性 解析 發(fā)燒時 消化酶的活性降低 使人的消化功能減退 從而導致食欲減退 A錯誤 胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用 B正確 果膠酶在其最適溫度時活性最強 澄清速度最快 C錯誤 由于加酶洗衣粉中的酶屬于堿性酶 因此洗衣時加入白醋 會使pH下降 導致加酶洗衣粉中酶的活性降低 D錯誤 B 1 三個溫度條件下 該酶活性最高的是 組 2 在時間t1之前 如果A組溫度提高10 那么A組酶催化反應的速度會 3 如果在時間t2時 向C組反應體系中增加2倍量的底物 其他條件保持不變 那么在t3時 C組產物總量 原因是 4 生物體內酶的化學本質是 其特性有 答出兩點即可 B 不變 60 條件下 t2時酶已失活 即使增加底物 反應產物總量也不會增加 蛋白質或RNA 高效性和專一性 解析 1 圖中信息表明 40 條件下產物濃度達到最大值所需時間比20 條件下短 且40 條件下產物濃度最大值大于60 條件下 故在三個溫度條件下 該酶活性最高的是B組 2 由圖可知 在20 40 范圍內的酶活性均大于20 時的酶活性 故在t1前 如果A組溫度提高10 那么A組酶催化反應的速度會加快 3 圖中信息表明 在t2時 60 條件下的酶已失活 故此時增加底物 反應產物總量不會增加 4 絕大多數酶的化學本質是蛋白質 少數酶的化學本質是RNA 酶的特性包括 高效性 專一性 作用條件較溫和