高考生物一輪復(fù)習(xí) 第5章 第1講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量通貨 ATP課件 新人教版必修1

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1、第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第第1 1講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量通貨細(xì)胞的能量通貨ATPATP 展示考綱考頻1.酶在代謝中的作用()2.ATP在能量代謝中的作用()3.探究影響酶活性的因素(實(shí)驗(yàn))一、酶的本質(zhì)和作用1酶的本質(zhì)和作用解惑要驗(yàn)證某種酶是蛋白質(zhì)可用雙縮脲試劑，要驗(yàn)證某種酶是RNA，可選用吡羅紅染液。2酶本質(zhì)的探索(將正確對應(yīng)組合順序填入_上)組合順序：f_a_c_d、e_b二、酶的特性1高效性：催化效率約是無機(jī)催化劑的 倍。2專一性：每一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)。3作用條件較溫和：在 條件下，酶的活性最高。巧記助學(xué)酶的來源與特性：活細(xì)胞內(nèi)來合成，降低化能是

2、本領(lǐng)，高效專一需溫和，催化反應(yīng)屬它行。三、ATP的結(jié)構(gòu)、功能和利用(1)ATP的結(jié)構(gòu)：1071013一種或一類一種或一類最適溫度和最適溫度和pH巧記助學(xué)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可用“一、二、三”來總結(jié)，即一個(gè)腺苷、兩個(gè)高能磷酸鍵、三個(gè)磷酸基團(tuán)。(2)生成ATP的途徑(4)ATP的功能：ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的 能源物質(zhì)。直接直接思考辨析1判斷下列有關(guān)酶說法的正誤。(1)同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中(2013年高考新課標(biāo)全國卷)()(2)激素都是通過影響細(xì)胞內(nèi)酶活性來調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝(2013年高考安徽卷)()(3)隨著溫度下降，酶促反應(yīng)的活化能下降(2013年高考海南卷)()(4)淀粉酶溶液中加入

3、蛋白酶不會導(dǎo)致淀粉酶活性發(fā)生變化()(5)酶提供了反應(yīng)過程所必需的活化能()(6)酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸()(7)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的并具有催化作用的蛋白質(zhì)()(8)高溫和低溫均能破壞酶的結(jié)構(gòu)使其失去活性()2判斷下列有關(guān)ATP敘述的正誤。(1)物質(zhì)通過協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞時(shí)需消耗ATP(2013年高考海南卷)()(2)線粒體內(nèi)膜上不能合成ATP(2012年高考北京卷)()(3)無氧條件下，光合作用是葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的唯一來源()(4)人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡()1酶的本質(zhì)及催化作用的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證酶的本質(zhì)及特性分析酶的本質(zhì)及特性分

4、析 易混易錯(cuò)明確酶的正確理解與錯(cuò)誤說法，對比如下：2.酶的特性及曲線分析(1)高效性：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的1071013倍，這說明酶具有的特點(diǎn)。酶的高效性是和 相比較來說的，故下圖曲線中只有曲線a、b相比較才可說明酶催化的高效性，a、c曲線的對比只可說明酶具有催化作用。(2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)，這說明酶的催化作用具有專一性的特點(diǎn)，酶的專一性的解釋常用“鎖和鑰匙學(xué)說”。如圖所示：高效性高效性無機(jī)催化劑無機(jī)催化劑 (3)作用條件較溫和：絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，過酸、過堿和高溫都會破壞蛋白質(zhì)分子的 ，從而引起蛋白質(zhì)分子變性，使酶永久失活。但低溫只是使 下降，適宜的

5、溫度下，酶活性可以恢復(fù)?？臻g結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)酶活性酶活性3影響酶促反應(yīng)的因素曲線分析(1)溫度和pH對酶促反應(yīng)的影響(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響 甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)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(yīng)速率與酶濃度成正比。 易混易錯(cuò)(1)酶促反應(yīng)速率不同于酶活性： 溫度、pH都能影響酶的空間結(jié)構(gòu)，改變酶的活性，進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率。 底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性。 (2)人在發(fā)燒時(shí)，不想吃東西，其原因

6、是溫度過高導(dǎo)致消化酶的活性降低。 (3)唾液淀粉酶隨食物進(jìn)入胃內(nèi)，不能繼續(xù)將淀粉分解為麥芽糖。原因是唾液淀粉酶的最適pH在7左右，而胃液的pH在2左右，在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白質(zhì)的形式被胃蛋白酶水解。1(2014年唐山模擬)圖乙表示圖甲的反應(yīng)過程中有關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線，下列敘述正確的是()A圖甲中物質(zhì)a可以是麥芽糖也可以是乳糖，該過程為吸能反應(yīng)B圖甲中物質(zhì)b能降低該化學(xué)反應(yīng)的活化能，其化學(xué)本質(zhì)與無機(jī)催化劑相同C圖乙中若曲線表示不同溫度下酶促反應(yīng)速率，則曲線溫度曲線曲線D圖乙中若曲線表示不同酶濃度下酶促反應(yīng)速率，則曲線酶濃度曲線曲線解析：圖甲為水解的酶促反應(yīng)過程，由圖可知，其中a為反

7、應(yīng)底物，b反應(yīng)前后無變化，故b為酶。若a為二糖，水解后變?yōu)閱翁?，是一個(gè)放能反應(yīng)且a不可能為乳糖。酶是指由生物體內(nèi)活細(xì)胞產(chǎn)生的一種生物催化劑，其本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，與無機(jī)催化劑不同。在適宜的溫度下，酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，超過最適溫度，酶活性降低，酶促反應(yīng)速率降低，故可能表示高于最適溫度。在底物量足夠、其他條件不變、反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比，故曲線酶濃度曲線曲線。答案：D 2甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是() A甲酶能夠抗該種蛋白酶降解 B甲酶不可能是具有催化功能的RNA C乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋

8、白質(zhì) D乙酶活性的改變是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)的改變解析：酶具有專一性，蛋白酶能催化蛋白質(zhì)降解。在蛋白酶的作用下，甲酶沒有變化，因此甲酶能夠抗該種蛋白酶降解，故甲酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，有可能是具有催化功能的RNA，故A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)橛迷摲N蛋白酶處理后，乙酶活性逐漸降低，所以乙酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，C項(xiàng)正確；在蛋白酶的作用下，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，進(jìn)而使蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，D項(xiàng)正確。答案：B1ATP分子的結(jié)構(gòu)特別提醒(1)ATP的一個(gè)高能磷酸鍵水解，形成ADP(二磷酸腺苷)Pi；兩個(gè)高能磷酸鍵水解，形成AMP(一磷酸腺苷)2Pi。(2)ATP中去掉2個(gè)磷酸基團(tuán)即是構(gòu)成RNA的基本單位

9、之一腺嘌呤核糖核苷酸。(3)ATP水解釋放的能量是儲存于高能磷酸鍵中的化學(xué)能，可直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng)(光反應(yīng)階段合成的ATP只用于暗反應(yīng))；而合成ATP所需能量則主要來自有機(jī)物氧化分解釋放的化學(xué)能或光合作用中吸收的光能。ATP的結(jié)構(gòu)功能及轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)功能及轉(zhuǎn)化2ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化是不可逆反應(yīng)由表可以看出，ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量來源、能量去路和反應(yīng)場所方面不盡相同，因此ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化并不是可逆反應(yīng)，物質(zhì)是可逆的，能量不可逆。3ATP與光合作用及細(xì)胞呼吸的關(guān)系(1)與光合作用的關(guān)系：(2)與細(xì)胞呼吸的關(guān)系：4細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程5.ATP產(chǎn)生量與O2供給

10、量之間的關(guān)系(1)在無氧條件下，生物細(xì)胞可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。(2)隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，ATP產(chǎn)生量隨之增加；但當(dāng)O2供給量達(dá)到一定值后，ATP產(chǎn)生量不再增加，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(3)當(dāng)橫坐標(biāo)表示呼吸強(qiáng)度時(shí)，ATP產(chǎn)生量曲線應(yīng)從原點(diǎn)開始。 易混易錯(cuò)(1)化合物中“A”的辨析 (2)誤認(rèn)為ATP等同于能量 ATP是一種高能磷酸化合物，其分子式可以簡寫為APPP，高能磷酸鍵水解時(shí)能夠釋放出高達(dá)30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可將ATP與能量等同起來。3(2012年高考北京卷)細(xì)胞中不能合成ATP的部位是(

11、)A線粒體的內(nèi)膜B葉綠體中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)C內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜D藍(lán)藻(藍(lán)細(xì)菌)中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)解析：本題主要考查細(xì)胞代謝過程中ATP合成的相關(guān)知識。細(xì)胞代謝產(chǎn)生ATP的生理過程主要是細(xì)胞呼吸和光合作用的光反應(yīng)，所以A、B、D三個(gè)選項(xiàng)中所涉及的部位均可合成ATP；而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜上不能產(chǎn)生ATP，故C項(xiàng)符合題意。答案：C探究酶活性的影響因素1溫度對酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解；滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn) 及出現(xiàn)來判斷酶的活性。藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色的深淺藍(lán)色的深淺 (2)實(shí)驗(yàn)流程(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：溫度能影響酶的活性，酶的活性有一定的 范圍。2pH對酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理pH影響酶

12、的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點(diǎn)燃但無火焰的衛(wèi)生香來檢驗(yàn)氧氣生成的多少。最適溫度最適溫度燃燒的情況燃燒的情況 (2)實(shí)驗(yàn)流程 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：pH影響酶的活性，酶活性有一定的范圍。最適最適pH 特別提醒(1)在探究溫度或pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟2與3一定不能顛倒順序，否則會在調(diào)節(jié)溫度或pH的過程中，酶先將底物分解，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。 (2)在探究溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，不宜選用過氧化氫酶催化H2O2分解，因?yàn)檫^氧化氫在加熱的條件下自身會加快分解；不宜選用斐林試劑檢測，因?yàn)殪沉衷噭┡c還原糖只有在加熱的條件下才能生成磚紅色沉淀，但實(shí)驗(yàn)需要控制溫度。 (3)過酸、過堿、高溫都會使酶的空間

13、結(jié)構(gòu)破壞而變性失活，但低溫只能降低酶活性而不會使它變性失活。 4回答下列有關(guān)過氧化氫酶實(shí)驗(yàn)的問題： (1)為驗(yàn)證過氧化氫酶具有催化作用，同學(xué)甲設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)： 指出不合理之處并進(jìn)行改正：_。 B組試管中沒有氣泡產(chǎn)生，能否說明過氧化氫酶沒有活性？為什么？_。 (2)一般情況下，不能用過氧化氫酶為材料探究溫度對酶活性的影響，原因是_。 同學(xué)乙查資料發(fā)現(xiàn)，在70 以上時(shí)，過氧化氫分解速 率較快，在70 以下分解較慢，30 以下相對穩(wěn)定。為探究溫度對過氧化氫酶活性的影響，應(yīng)進(jìn)行如下幾方面的研究： 確定實(shí)驗(yàn)設(shè)置的溫度范圍：_。 本實(shí)驗(yàn)的自變量為_，因變量為_，觀測指標(biāo)為_。 如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，排除在較高溫度

14、下過氧化氫自身分解對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？解析：甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，無論B組是否加入過氧化氫酶，都不會有氣泡產(chǎn)生，因此，不能產(chǎn)生氣泡不是酶沒有活性，而是試管中沒有底物，故需對B組進(jìn)行調(diào)整。過氧化氫不穩(wěn)定，較高溫度下分解速率很快，因此溫度不但影響酶的活性，還影響底物的分解，故需添加對照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖恰疤骄繙囟葘^氧化氫酶活性的影響”，然后確定自變量為溫度。確定了自變量，我們就基本明確了人為控制的條件是不同溫度，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路也由此展開。每組再設(shè)置一個(gè)空白對照，將實(shí)驗(yàn)組與空白對照組間生成的氣體量的差值作為衡量過氧化氫酶活性大小的標(biāo)準(zhǔn)。答案：(1)應(yīng)該將B試管中的H2O換為過氧化氫溶液，5滴過氧化氫酶溶液

15、換為5滴清水(或蒸餾水)不能，因?yàn)闆]有底物(2)過氧化氫不穩(wěn)定，較高溫度下易分解(或溫度會影響過氧化氫的分解速率)70 以下溫度酶的活性氣泡(氧氣)的產(chǎn)生速率在每一溫度下設(shè)置一個(gè)只加過氧化氫溶液不加過氧化氫酶的試管。例1據(jù)表分析，下列說法正確的是()酶的特點(diǎn)酶的特點(diǎn)注：表中“”表示沒有添加。A淀粉酶溶液的用量是自變量B兩組實(shí)驗(yàn)可用于驗(yàn)證酶的專一性C三組實(shí)驗(yàn)可說明溫度能影響酶活性D設(shè)計(jì)上述實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證酶的專一性和探究溫度對酶活性的影響解析從反應(yīng)溫度上看，有0 、60 、100 三種情況，因此，溫度為自變量之一，探究的是溫度對酶活性的影響；在每組相同溫度條件下均設(shè)置了兩組實(shí)驗(yàn)：底物不同，所用酶

16、的種類相同。因此，底物種類為另一個(gè)自變量，驗(yàn)證的是酶的專一性，淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、碘液的用量均為無關(guān)變量。由于兩組實(shí)驗(yàn)溫度太低，導(dǎo)致酶基本無活性，反應(yīng)不能正常進(jìn)行，故B錯(cuò)。三組實(shí)驗(yàn)根本不能進(jìn)行，無法進(jìn)行溫度對酶活性影響的探究，故C錯(cuò)。答案D例2ATP是能量“通貨”，下列有關(guān)ATP的說法，正確的是()A人在寒冷時(shí)，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細(xì)胞中ATP的合成速率會大大超過分解速率，細(xì)胞產(chǎn)生ATP的量增加B若細(xì)胞內(nèi)Na濃度偏高，為維持Na濃度的穩(wěn)定，細(xì)胞消耗ATP的量增加C人體成熟的紅細(xì)胞高度特化，沒有細(xì)胞器，因此既不能產(chǎn)生酶，也不能產(chǎn)生ATPD人在饑餓時(shí)，一個(gè)ATP可水解為一個(gè)腺

17、苷和三個(gè)磷酸，因此細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡ATP的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能解析寒冷條件下，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，以促進(jìn)物質(zhì)的氧化分解，增加產(chǎn)熱，活細(xì)胞中ATP與ADP的含量始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，即細(xì)胞中ATP的合成速率和分解速率始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)；Na在人體內(nèi)環(huán)境中主要是維持細(xì)胞外液的滲透壓，若細(xì)胞內(nèi)Na濃度偏高，需要通過主動(dòng)運(yùn)輸把Na排到細(xì)胞外，B項(xiàng)正確；人體成熟的紅細(xì)胞高度特化，沒有細(xì)胞器，但紅細(xì)胞可通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP，C項(xiàng)錯(cuò)；ATP水解時(shí)一般是遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵斷裂，形成一個(gè)ADP和一個(gè)磷酸，D項(xiàng)錯(cuò)。答案B例3下面是某同學(xué)所做的有關(guān)過氧化氫在不同

18、條件下分解的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)材料和用具：新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液、新鮮的馬鈴薯泥、蒸餾水、酒精燈、溫度計(jì)等。酶促反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及影響因素酶促反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及影響因素 二、實(shí)驗(yàn)步驟 請根據(jù)該實(shí)驗(yàn)回答下列問題： (1)在上述實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生氣泡最多的試管是_號，原因是_。 (2)如果僅將上述實(shí)驗(yàn)條件由常溫改為90 水浴，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，氣泡產(chǎn)生最多的試管是_號。 (3)假如b、c兩試管的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均不明顯，從所給的實(shí)驗(yàn)材料分析，原因可能是_。 該同學(xué)設(shè)計(jì)e組的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵篲。 (4)假若ad號的實(shí)驗(yàn)都是為了驗(yàn)證酶的某項(xiàng)特性而設(shè)置的對照，那

19、么，實(shí)驗(yàn)組設(shè)置的不科學(xué)的是_號，主要違背了_原則，應(yīng)如何改進(jìn)？_。 (5)假若要證明馬鈴薯中也含有過氧化氫酶，你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是_。解析(1)由于酶在適宜條件下具有高效性，因此滴加新鮮肝臟研磨液的c試管產(chǎn)生氣泡最多。(2)90 時(shí)酶活性喪失，加FeCl3溶液的b試管在高溫下產(chǎn)生氣泡最多。(3)b、c兩試管加了催化劑而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻均不明顯，從實(shí)驗(yàn)材料分析，可能是H2O2溶液放置時(shí)間過長而分解。(4)d試管的設(shè)計(jì)存在兩個(gè)變量，即溫度和酶的活性。將0 改成常溫即可。(5)要證明馬鈴薯中也含有過氧化氫酶，需再增設(shè)兩組實(shí)驗(yàn)，處理方法參考c試管。如果f試管(含馬鈴薯泥)產(chǎn)生大量氣泡而經(jīng)高溫處理過的馬鈴薯泥產(chǎn)生的氣泡很少，說明馬鈴薯中也含有過氧化氫酶。答案(1)c酶在適宜條件下具有高效性(2)b(3)H2O2溶液放置時(shí)間過長而分解排除肝臟研磨液中其他物質(zhì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響(合理即可)(4)d單一變量將0 改為常溫(5)再增設(shè)兩組實(shí)驗(yàn)，分別編號為f、g，實(shí)驗(yàn)處理方法同c組，只是將滴加肝臟研磨液分別改為馬鈴薯泥和高溫處理過的馬鈴薯泥(對g組設(shè)置可不作要求)