2019版高考生物一轮总复习 第5章 细胞的能量供应和利用 第1、2节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”——ATP课件 必修1.ppt

第5章,细胞的能量供应和利用,考纲导读,第1、2节,降低化学反应活化能的酶、,细胞的能量“通货”ATP,一、酶的本质、作用及特性,活细胞,生物催化作用,1酶的本质与作用,降低化学反应的活化能,2.酶的特性,高效性,专一性,高,(1)_：催化效率是无机催化剂的1071013倍。(2)_：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和：在温和条件下，酶的活性最_。,二、ATP在能量代谢中的作用1ATP的结构及特点(1)结构简式：_。其中“A”代表_，,“”代表_。,APPP,腺苷,(2)特点：远离A的那个高能磷酸键容易断裂和重新生成。(3)主要功能：细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命,活动所需能量的_。,高能磷酸键,直接来源,2ATP的形成与利用,(CH2O)中稳定的化学能,热能(散失),能量,3吸能反应和放能反应与ATP的关系：吸能反应一般与ATP的_反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的_相联系，释放的能量储存在_,中。,水解,合成,ATP,判断正误,1若要长期保存酶，应将其放在低温环境下。(2酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。(,),3ATP中含有一个高能磷酸键。(,),),4酶提供了反应过程所必需的活化能。(5随着温度降低，酶促反应的活化能下降。(,),答案：1.,2.,3.,4.,5.,考点一,酶的催化作用的实验验证,考点梳理酶1原理：2H2O22H2OO2；肝细胞中含有过氧化氢酶。,2实验设计及现象,3.实验结论,(1)酶具有催化作用，和无机催化剂一样，都可以加快化学,反应速率。,(2)酶具有高效性，和无机催化剂相比，酶的催化效率更高。,酶发挥作用的场所,(1)酶由活细胞产生，可以在细胞内发挥作用，如细胞内的呼吸酶、RNA聚合酶等；也可以分泌到细胞外发挥作用，如各种消化酶。,(2)在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如证明唾液淀,粉酶水解淀粉的实验。,高考探究,考向,酶的概述,典例1(2017年新课标卷)下列关于生物体中酶的叙述，,正确的是(,),A在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37,解析线粒体和叶绿体中也有合成DNA的酶，A错误；只要给予适宜的温度和pH，活细胞产生的酶在生物体外酶仍然有催化活性，B错误；向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫作盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓(NH4)2SO4使蛋白质凝聚沉淀，C正确；酶在低温环境中保存，D错误。,答案C,考向预测1(2017年湖南益阳箴言中学十模)下列关于酶与ATP的,叙述，正确的是(,),A噬菌体、硝化细菌和哺乳动物成熟的红细胞内都可以合成酶B用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，一般用斐林试剂进行检测C酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化D吸能反应一般与ATP的合成相联系,解析：噬菌体没有细胞结构，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，因此噬菌体和哺乳动物成熟的红细胞内均不能合成酶，但硝化细菌的细胞内可以合成酶，A错误；用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，而用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖时需水浴加热(5065)，对实验结果有干扰，因此一般用碘液进行检测，B错误；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，蛋白质和RNA的合成均需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化，C正确；吸能反应一般与ATP的水解相联系，D错误。,答案：C,2(2016年烟台一模)下图是生物体内常见的一种生理作用,图示，下列叙述不正确的是(,),A的成分有可能是蛋白质B图中显示具有高效性，反应完成后，的性质未发生改变C和的生成速率可以表示酶促反应的速率D如果探究底物浓度对酶促反应速度的影响，的数量就是实验的自变量,解析：是酶，是底物，底物可能是蛋白质；图中显示具有专一性，反应完成后，的性质未发生改变；生成物的生成速率可以表示酶促反应的速率；如果探究底物浓度对酶促反应速率的影响，的数量就是实验的自变量。,答案：B,3下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是(,),A验证酶的专一性时，自变量一定是酶的种类B验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度C探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度D探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组,解析：酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的特性，验证酶的专一性时，自变量可以是不同的底物或不同的酶种类，A错误；酶的高效性是和无机催化剂相比，所以验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类(酶和无机催化剂)，不是酶的浓度，B错误；酶的活性受温度的影响，每一种酶都有其最适宜温度，温度过高或过低都会使酶的活性降低，探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，C正确；酶的活性受pH的影响，每一种酶都有其最适宜pH，pH过高或过低都会使酶的活性降低，甚至失去活性，探究酶催化作用的最适pH时，设置的pH梯度要细，甚至要进行预实验，不能只设置过酸、过碱、中性三组，因为这三组可能都不是最适宜pH，D错误。,答案：C,4猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶。某学生设计了两组实验，如下图所示。在35水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、,丁试管中不加任何试剂。对实验现象的预测正确的是(,),A甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失B甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失,C甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块,不消失,D甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋,白块不消失,解析：蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽，且蛋白酶本身也为蛋白质，由于蛋白质和多肽均能与双缩脲试剂反应，所以甲、乙中溶液都呈紫色；丙中蛋白块被分泌液中的蛋白酶水解而消失，丁中蛋白块因无蛋白酶而不发生水解。,答案：C,5为了探究pH对过氧化氢酶活性的影响，某小组同学进,行了如下实验。,实验材料：直径4cm、厚度0.5cm的马铃薯块茎圆片若干，,随机平均分为三组。,实验步骤：,(续表),注：“”表示不做处理请分析回答：,(1)表格中的是_，是_。(2)该实验的无关变量有_,(至少写出两项)。,(3)观察时，第1、2组马铃薯块茎圆片上均无气泡产生，是因为_。(4)放置几分钟后，该组同学发现第3组马铃薯块茎圆片上基本无气泡继续产生，第1、2组马铃薯块茎圆片上竟然有少量气泡产生。请分析：第3组基本无气泡继续产生的原因是_；第1、2组有少量气泡产生的原因可能是_,_(,写出一点即可)。,解析：(1)根据单一变量原则，对第1、2、3组的处理分别是用HCl溶液、NaOH溶液、蒸馏水浸泡，且浸泡时间均为5min，故是浸泡5min。第1、2组分别用HCl溶液和NaOH溶液处理后，滴加过氧化氢溶液后不产生气泡，说明强酸和强碱影响了马铃薯块茎中过氧化氢酶的活性，第3组没有用酸和碱处理，该组马铃薯块茎中过氧化氢酶的活性强，可催化过氧化氢分解产生氧气，从而产生大量气泡。(2)该实验的自变量是pH(或加入的是酸、碱，还是蒸馏水)，无关变量有多种，如马铃薯块茎圆片的大小，浸泡时间，过氧化氢溶液的浓度、用量，观察时,间等。(3)强酸和强碱会使过氧化氢酶变性失活，因此，在观察时第1、2组马铃薯块茎圆片上无气泡产生。(4)第3组马铃薯块茎圆片起初有大量气泡产生是过氧化氢酶催化过氧化氢分解的结果，当过氧化氢全部被分解后，不再产生气泡。一段时间后，第1、2组马铃薯块茎圆片有少量气泡产生，可能是过氧化氢自然分解，产生的氧气积累，也可能是强酸、强碱浸泡时间过短，只使马铃薯块茎圆片中部分酶失活，使得过氧化氢分解减慢，几分钟以后产生的气体逐渐积累。,答案：(1)浸泡5min,马铃薯块茎圆片上有大量气泡产生,(2)马铃薯块茎圆片的大小、浸泡时间(或过氧化氢溶液的浓度、用量，观察时间等)(3)强酸、强碱使马铃薯块茎圆片表面的过氧化氢酶失活,(4)过氧化氢分解完毕,过氧化氢自然分解的气体得到积,累，形成少量气泡(浸泡时间短，HCl、NaOH只破坏了马铃薯块茎圆片中部分过氧化氢酶的结构，使得过氧化氢分解减慢，放置几分钟后气体积累形成气泡)(言之有理即可),考点二,与酶有关的曲线分析,考点梳理1表示酶高效性的曲线(1)与无机催化剂相比，酶降低化学反应的活化能的作用更显著，因而催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。,2表示酶专一性的曲线,在b反应中，加入酶A后的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶A不能催化b反应；在a反应中，加入酶A后，在一定的反应物浓度范围内，随反应物浓度增大，反应速率明显加快；综上说明酶A只能催化a反应，不能催化b反应，即酶具有专一性。,3影响酶促反应的因素(1)温度和pH,在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图丙可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的,最适温度。,(2)底物浓度和酶浓度,图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。,图乙：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应,速率与酶浓度成正比。,高考探究,考向,影响酶促反应的相关曲线,典例2(2016年新课标卷)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20)、B组(40)和C组(60)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如下图。回答下列问题：,(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_组。(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10，那么A组酶,催化反应的速度会_。,(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量_，原因是_。(4)生物体内酶的化学本质是_，其特性,有_(答出两点即可)。,解析(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40。(2)A组控制的温度是20，在时间t1之前，如果A组温度提高10，则酶的活性增强，故A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性。,答案(1)B,(2)加快,(3)不变,60条件下，t2时酶已失,活，即使增加底物，产物总量也不会增加,(4)蛋白质或RNA,高效性、专一性,考向预测6(2017年天津卷)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。,),下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是(A酶C降低了A生成B这一反应的活化能B该体系中酶促反应速率先快后慢CT2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D适当降低反应温度，T2值增大,解析：T1时加入酶C，A物质减少，B物质增加，可推测酶C催化A物质生成B物质，酶通过降低化学反应的活化能加快反应速率，A正确；由曲线可知，T1T2间，酶促反应速率加快，T2后，酶促反应速率减慢，B正确；T2后B增加缓慢是底物A含量过少所致，C错误；曲线是在最适温度下绘制的，若降低反应温度，则反应速率减慢，T2值增大，D正确。,答案：C,7(2017年东北师范大学附属中学三模)酵母菌M能分泌A酶和B酶，如图表示在不同温度下测得两种酶活性的曲线图，,以下分析不合理的是(,),AA酶和B酶在50时酶活性均最大B80时，A酶仍未完全失活C当温度为20，酶的空间结构很不稳定D温度从80降至50时，酶的活性可能无法恢复到最大值,解析：由图可知，A酶和B酶在50时酶活性均最大，A正确；80时，A酶仍未完全失活，B正确；当温度为20，两种酶的活性都较低，但酶的空间结构稳定，C错误；高温会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。由图可知，温度为80时B酶已经失活，A酶的活性也很低，说明此时两种酶的空间结构有可能被破坏，所以此时温度再降至50，酶的活性也可能无法恢复到最大值，D正确。,答案：C,8下图甲表示细胞中ATP反应链，图中a、b、c代表酶，A、B、C代表化合物；图乙表示酶活性与温度的关系。下列叙,述正确的是(,),甲,乙,A图甲中的B含有2个高能磷酸键，C为腺嘌呤核糖核苷酸被抑制,B神经细胞吸收K时，a催化的反应加快，c催化的反应,C研究酶活性与温度关系时，可以选择H2O2和H2O2酶,为实验材料,D图乙中温度m比n时酶活性低，此时更有利于酶的保存解析：图甲中的B是ADP，含有1个高能磷酸键，A错误；神经细胞吸收K是主动运输，消耗能量，a催化的反应加速，但c催化的反应也会加速，B错误；H2O2在不同温度下，分解速率不同，研究酶活性与温度关系时，不能选择H2O2和H2O2酶为实验材料，C错误；低温抑制酶的活性，温度为m时比n时，更有利于酶的保存，D正确。,答案：D,考点三ATP来源与去路,(1)ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞,中的ATP供应稳定。,(2)ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，因为转化过程中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同，但是物质是可循环利用的。,(3)ATP的形成需要2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外,合成ATP的过程中有水生成。,(4)ATP初步水解只能断裂远离腺苷(A)的高能磷酸键；若进,一步水解则两个高能磷酸键全断裂。,高考探究,考向,ATP的概述,典例(2015年海南卷)ATP是直接为细胞生命活动提供能,),量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(A酒精发酵过程中有ATP生成BATP可为物质跨膜运输提供能量CATP中高能磷酸键水解可释放能量DATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成,解析酒精发酵为无氧呼吸过程，第一阶段中有ATP生成，A正确；ATP作为直接能源物质，可为物质跨膜运输提供能量，B正确；ATP中高能磷酸键水解可释放能量，用于各项生命活,动，C正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸,组成，D错误。,答案D,细胞内常见产生与消耗ATP生理过程的归纳,考向预测9下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。,有关说法不正确的是(,),A图甲中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键B图乙中进行过程时，图甲中的c键断裂并释放能量CATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性D夜间有O2存在时，图乙中过程主要发生在线粒体,解析：甲中A代表的是腺嘌呤；ATP水解一般是远离A的高能磷酸键断裂，也就是c键；酶催化作用的高效性可使ATP与ADP进行快速转化；夜间有O2存在时，ATP合成的主要场所是线粒体。,答案：A,梯度法探究酶的最适温度和最适pH,1设计思路,2.实验操作,(1)探究酶的最适温度,(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为H2O2在加热的条件下分解会加快。(2)在探究酶的最适温度的实验中，不宜选用斐林试剂检测，因为斐林试剂与还原糖需要在水浴加热到5065的条件下才能生成砖红色沉淀，但该实验需要控制的变量是温度。(3)实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同。若淀粉酶为市售的-淀粉酶，其最适温度为5075；若淀粉酶来自人体或生物组织，则最适温度为37左右。,典例重金属离子会导致蛋白质分子变性，某小组进行实验探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，步骤如下。请回答相关问题。,(1)实验原理：唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为还原性,糖。,_。(2)实验步骤：,取两支洁净的试管，编号A、B，A试管加入1%CuSO4溶液和pH6.8缓冲液各1mL，B试管中加入_。,向两支试管分别加入相同浓度的唾液淀粉酶溶液1mL。向两支试管分别加入_1mL。放置适宜温度下保温一段时间。,取出试管，各加入斐林试剂1mL,5065水浴加热,2分钟，观察颜色变化。,(3)预估结果：A试管：_，B试管：_。(4)实验结论：_。,解析(1)淀粉可被水解为还原糖，还原糖可以与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀。(2)实验设计要遵循对照原则，所以实验中设置B组的目的是起对照作用；另外，实验还要遵循单一变量原则，该实验的单一变量是有无CuSO4溶液，其他变量都要相同且适宜，所以“实验步骤”中B处应为蒸馏水和pH6.8缓冲液。因为向两支试管各加入等量相同浓度的唾液淀粉酶溶液1mL，唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，故往两支试管各加入等量相同浓度的底物淀粉溶液1mL。(3)因为重金属离子会导致蛋白质分子变性，所以A组淀粉不能被分解，无砖红色沉淀；B组淀粉酶将淀粉水解，产生了葡萄糖，与斐林试剂发生反应产生砖红色沉淀。(4)根据(3)的实验结果，可以说明铜离子使唾液淀粉酶发生了变性，其活性丧失。,答案(1)还原性糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀,(2)蒸馏水和pH6.8缓冲液各1mL,相同浓度的淀粉溶液,(3)无砖红色沉淀(或蓝色),出现砖红色沉淀,(4)铜离子使唾液,淀粉酶发生了变性，其活性丧失,与酶有关的实验分析,(续表),举一反三(2016年湖北黄冈模拟)学校生物实验室有一批存量淀粉酶制剂，因保存时间较长，可能失去活性。下面是这种淀粉酶制剂的使用说明书的部分内容。,产品特性,1热稳定性：最适作用温度在6075，随着温度的升高，其反应速度加快，但失活也快，温度低可以适当延长反应时间。,2pH稳定性：pH在6.07.0时较稳定，最适pH6.0，,pH5.0以下失活严重。,某生物兴趣小组想通过比较该存量淀粉酶制剂和唾液淀粉,酶的催化效率，鉴定这批存量淀粉酶