2019高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATP课件新人教版必修1 .ppt

第三单元细胞的能量供应和利用,必修一,第一讲酶和ATP,1酶本质的探索历程,考点一酶的本质和作用,2酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多_。是细胞生命活动的基础。(2)活化能：分子从_转变为容易发生化学反应的_状态所需要的能量。,化学反应,常态,活跃,3酶的本质,蛋白质,RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,催化,活化能,判断下列说法的正误。(1)酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质()(2)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸()(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸()(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()(6)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用()(7)酶活性的发挥离不开其特定的结构()(8)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(),1对于酶、激素、神经递质而言，哪些物质在发挥作用后应立即降解或转移？提示激素和神经递质发挥作用后应立即降解(神经递质也可被转移至突触前膜内重新利用)，酶在反应前后数量及性质不变。2加热和加入催化剂都可加快反应速率，两者原理一致吗？提示加热为反应供能，催化剂降低反应活化能。,1酶的本质和作用,3酶的作用特点(1)酶不能改变化学反应的平衡点，只能改变达到平衡点的时间；(2)酶和无机催化剂一样，在反应前后性质和数量保持不变，但酶并非能终生发挥作用，酶和其他物质一样也需要更新；(3)有的酶存在于细胞外(如消化酶)，有的存在于细胞内(如呼吸酶)。,4典型酶的种类和作用,高考警示酶的作用机理,酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：(1)图中ac和bc段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。(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，但会提供活化能。,解析酶是活细胞产生的，一般活细胞都可以产生酶，起催化作用，A错误；生物体内的酶在不断钝化、失活，更新，B正确；酶的化学本质是蛋白质或RNA，其中蛋白质在核糖体上合成，RNA主要在细胞核中形成，C错误；若是RNA类的酶，则与双缩脲试剂不会发生紫色反应，D错误。,B,例1,比较酶与激素,技巧点拨,1下列关于酶的叙述不正确的是()A对于同一细胞而言，酶的种类和数量不会发生变化B酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度C酶可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物DNaOH溶液浓度过高会破坏过氧化氢酶的空间结构使其失活解析对于同一个细胞来说，处于不同的分化程度，酶的种类和数量可能不同，A正确；酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度，B正确；酶是生物催化剂，同时酶的化学本质是蛋白质或RNA，可以被相应的酶催化水解，C正确；NaOH溶液浓度过高会破坏过氧化氢酶的空间结构使其失活，D正确。,变式训练,A,解析由图中曲线可以看出的反应速率快于，活化能比较低，的反应速率最慢，故是加入了H2O2酶催化、表示在自然条件下的反应过程；和比较，的活化能比低，故为加入了无机催化剂、为较高温度下的反应过程。,D,酶的特性(1)_：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。(2)专一性：一种酶只能催化_化学反应。(3)作用条件较温和：在_条件下，酶会变性失活。,考点二与酶有关的曲线和图形分析,高效性,一种或一类,高温、过酸、过碱,高考警示影响酶促反应速率影响酶活性(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响反应速率。(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶活性。,判断下列说法的正误。(1)不同酶的最适温度可能相同()(2)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性()(3)酶活性最高时的温度不适合酶的保存()(4)人体在发热感冒时，常出现厌食恶心现象，这与人体内酶的活性有关，说明酶活性的发挥离不开适宜的温度等()(5)在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应(),甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示，请思考：(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？(2)乙酶活性改变的机制是什么？,提示(1)观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。(2)乙酶被降解的过程中其空间结构会发生改变，从而使其活性丧失。,1酶的高效性曲线(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡的时间，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酶专一性的图形和曲线(1)图形图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。酶和被催化的物质都有特定的空间结构。,(2)曲线加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B不能催化该反应。而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A能催化该反应。,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。从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响甲图：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。乙图：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。,与酶有关的实验变量分析,技法提升,解析图中的曲线1表示最适温度时反应物浓度与酶的关系，如果将反应温度略微升高，酶的活性会有所下降，变化后的曲线最可能是4。若向反应混合物中再加入少量同样的酶，则酶促反应速率会加快，变化后的曲线最可能是2。,C,例2,“四看法”分析酶促反应曲线一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应速率的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。,技巧点拨,变式训练,C,解析人体胰蛋白酶的最适温度为37左右，因此在030，随温度的上升，酶活性不断升高，C正确。,C,解析AB段随着酶浓度的增加，失重率呈线性增长，说明在该浓度范围内，退浆效果与酶浓度呈正相关，A项正确；BC段的退浆效果没有显著变化，说明底物与酶充分结合，反应达到最大速率，失重率达到最大，但是底物并没有耗尽，如果耗尽的话，失重率为0，C项错误、D项正确；BC段酶浓度对退浆效果的影响已不明显，不再是主要影响因素，B项正确。,1对比法验证酶的高效性和专一性(1)验证酶的高效性设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。,考点三实验：酶特性的实验探究,设计方案,实验操作,(2)验证酶的专一性设计思路验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。,设计方案,2梯度法探究酶的最适温度和最适pH(1)设计思路常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同(包括材料的大小、质量、生长状况等)。,(2)设计方案,(3)温度对酶活性的影响操作淀粉淀粉酶各自在所控制的温度下处理一段时间淀粉与相应温度的淀粉酶混合在各自所控制的温度下保温一段时间滴加碘液，观察颜色变化,pH对酶活性的影响,高考警示,影响酶活性的实验探究中的注意事项(1)探究温度对酶活性的影响,实验室使用的淀粉酶最适温度为60。本实验不宜选用H2O2酶，因为H2O2本身在不同的温度下的分解速度不同。在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到5065，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用。,(2)探究pH对酶活性的影响实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。,某同学探究了唾液淀粉酶活性的影响因素，相同反应体积酶促反应5分钟后鉴定酶的活性，实验结果如图所示，其中曲线、和分别表示pH、温度和稀释倍数对酶活性的影响，结合酶的特点，以下分析不正确的是x(导学号21962080)()A.实验可通过鉴定产物的生成量作为判断酶活性变化的依据B.探究pH和温度对酶活性的影响时，唾液淀粉酶稀释倍数不宜过大C.探究稀释倍数对唾液淀粉酶活性的影响时，pH和温度应控制在6.4和37左右D.pH、温度过高或过低，都会使唾液淀粉酶变性失去活性,D,例3,解析该同学的实验目的是探究影响唾液淀粉酶活性的因素，反应产物为还原糖，故可通过鉴定产物的生成量作为判断酶活性变化的依据，A正确；由图可知，唾液淀粉酶稀释倍数较大时酶促反应速率较小，且实验现象不太明显，故探究pH和温度对酶活性的影响时，唾液淀粉酶稀释倍数不宜过大，B正确；探究稀释倍数对唾液淀粉酶活性的影响时，pH和温度应控制在最适条件，即分别为6.4和37左右，C正确；温度过低时唾液淀粉酶的活性受到抑制，但并没有变性失去活性，D错误。,与酶有关的实验设计的“主要点”(1)验证或探究酶具有高效性：高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。用酶和蒸馏水作对照，可用来验证酶具有催化功能。(2)验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶，也可用不同底物、同一种酶来验证或探究。,技巧点拨,(3)验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。(4)验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH约为1.5。(5)验证某种酶的化学本质是蛋白质：蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明。,变式训练,B,注：“”表示有，“”表示无，“”的多少代表颜色的深浅。A蔗糖被水解成非还原糖B淀粉在淀粉酶的作用下被水解成还原糖C淀粉酶活性在40时比60时高D淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性解析理解实验过程是解题的关键。加蔗糖的试管中加淀粉酶后用斐林试剂检测无砖红色沉淀，说明蔗糖不能被水解成还原糖，但也不能说明蔗糖被水解成非还原糖；40时砖红色浅于60时，因此淀粉酶活性在40时比60时低。,B,A加入的唾液淀粉酶的量属于无关变量B应将斐林试剂改为碘液C的温度设置有一处错误D第步操作可以省略解析两支试管里都加入等量的唾液淀粉酶，唾液淀粉酶属于无关变量；不能将斐林试剂改为碘液，若换成碘液，则两支试管均无颜色变化，不能说明酶的专一性；处应改为在5065温水中水浴加热2min；本实验不是探究温度对酶活性的影响，因此开始时37温水中水浴加热10min可省略。,1ATP的结构简式_，其中“A”代表_，“”代表_。2ATP与ADP相互转化的反应式_。,考点四ATP的结构与功能,APPP,腺苷,高能磷酸键,3ATP的主要功能细胞内的一种_，是细胞生命活动所需能量的_。4ATP的主要来源(1)动物、人、真菌和大多数细菌的_。(2)绿色植物的_和_。,高能磷酸化合物,直接来源,呼吸作用,呼吸作用,光合作用,判断下列说法的正误。(1)白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗ATP()(2)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行()(3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应()(4)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生ATP的合成与分解()(5)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(),(6)“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”()(7)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()(8)线粒体内膜、内质网的膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP()(9)ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化(),1细胞内产生与消耗ATP的具体场所分别有哪些？提示产生场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体，消耗场所有细胞膜、细胞质基质、叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核等生物体的需能部位。2请说出生物体内的主要能源物质、主要储能物质、直接能源物质、最终能量来源。提示主要能源物质：糖类；主要储能物质：脂肪；直接能源物质：ATP；最终能量来源：光能。,3下图为ATP的结构简图，请分析：(1)图示a处应为“H”还是“OH”？(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？(3)图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？提示(1)图示a处应为“OH”，即该五碳糖为“核糖”。(2)图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的键最易断裂和重建。(3)图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。,1ATP的结构(1)ATP的结构式,(2)相关物质的关系,2ATP的形成途径,3ATP与ADP的相互转化,由上表可看出：ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。,4细胞内产生与消耗ATP的生理过程,与能源物质ATP相关的易错点提醒(1)ATP与ADP相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。(2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。,易错提醒,(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、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,解析根据题意知，“”中所对应的含义分别为：一磷酸腺苷AMP，腺嘌呤，DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，腺苷，腺苷。,ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析,技巧点拨,(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。,变式训练,A,解析A项中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。,B,解析细胞质和细胞核中都需ATP，用于相关生命活动，A正确；ATP合成所需的能量来源于光能和有机物中的化学能，磷酸不含能量，B错误；ATP可以水解为一个腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)和两个磷酸，C正确；正常细胞中ATP与ADP不停地发生着相互转化，处于相对平衡状态，两者的比值在一定范围内波动，D正确。,课末总结,思维导图,C,探究高考明确考向,解析盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因而可用盐析法进行沉淀，C项正确。真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中，A项错误。酶作为生物催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用，B项错误。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37左右，而该酶通常在低温下保存，D项错误。,C,解析根据题意可知，该实验的pH为无关变量，为了排除pH的干扰，应在酶和底物混合之前加入缓冲液，为酶促反应提供稳定的pH环境，A、B、D项都错误，C项正确。,3(2015海南卷，3)ATP是直接为细胞生命活动提