高考生物大一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用8课件 新人教版 .ppt

第三单元细胞的能量供应和利用第8讲酶和ATP,考纲要求(1)酶在代谢中的作用()(2)ATP在能量代谢中的作用(),教材导学一、酶的作用和本质1.酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的_的统称，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_所需要的能量。(3)酶的作用机理：降低化学反应的_，且与无机催化剂相比，酶_的作用更显著，催化效率更高。,2.酶的本质酶是_产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是_，少数是_。3.关于实验变量(1)变量：实验过程中可以变化的因素。(2)自变量：人为改变的变量。,(3)因变量：随着自变量的变化而变化的变量。(4)无关变量：除_外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。4.对照实验除了一个因素以外，其余因素都_的实验。它一般要设置_和_。,二、酶的特性1.高效性酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。2.专一性每一种酶只能催化_化学反应。3.作用条件较温和(1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显_。(2)过酸、过碱或高温下，酶_。,三、细胞中的能量通货ATP1.填写ATP的结构概念图,(2)进行过程的能量来源和去向：来源：_。去向：用于形成ATP中的_。(3)下列过程需要过程提供能量的是_(填下列序号)。主动运输生物发光、发电肌肉收缩淀粉合成大脑思考根细胞吸收水分,自我校对一、1.(1)化学反应(2)常态活跃状态(3)活化能降低活化能2.活细胞蛋白质RNA3.(4)自变量4.保持不变对照组实验组二、2.一种或一类3.(1)降低(2)失活三、1.腺苷磷酸APPP远离A2.(1)光合作用细胞呼吸细胞呼吸细胞质基质(2)光能和有机物氧化释放的能量高能磷酸键(3),基础自测1.判断下面与酶有关的叙述的正误。(1)酶提供了反应过程所必需的活化能，因此可提高化学反应速率。()(2)酶活性变化与酶所处环境的改变无关。()(3)酶只能在活细胞内发挥作用。()(4)酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失。()(5)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(),(6)同一生物体内各种酶的催化反应条件都相同。()(7)任何一个活细胞都能产生酶，酶在细胞内才能起催化作用。()(8)所有酶的合成都包括转录和翻译两个过程。()(9)人体内酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用。()(10)酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段。()(11)与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中。(),(12)能分泌激素的细胞一定能生成酶。()(13)高温、低温、过酸或过碱均能破坏酶的结构使其失去活性。()(14)不同酶的最适温度可能相同。()(15)随着温度降低，酶促反应的活化能下降。()(16)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。(),【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16),2.判断下列与ATP有关的叙述的正误。(1)ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求。()(2)ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成。()(3)ATP脱去两个磷酸基团后是RNA的基本组成单位。()(4)ATP水解为ADP释放的能量来自于高能磷酸键。(),(5)ATP的合成与分解都需要酶的催化，但不都需要水作为反应底物。()(6)ATP和葡萄糖都含有能量但不都是有机物。()(7)ATP的合成不都需要有机物的氧化分解但都需要氧气。()(8)线粒体和叶绿体都可以产生ATP，但不一定都能产生H。()(9)线粒体内膜和基质均能合成ATP。(),(10)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。()(11)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。()(12)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。(),【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12),【例1】下列有关酶的正确叙述是()是有分泌功能的细胞产生的有的从食物中获得，有的是体内转化而来凡是活细胞都能产生酶绝大多数酶是蛋白质有的酶是蛋白质，有的是固醇酶在代谢中有多种功能在新陈代谢和生殖发育中起调控作用,酶只是起催化作用酶只在细胞内发挥作用A.B.C.D.,【解析】酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，即酶大多数是蛋白质类物质，少数为RNA，它只有催化功能，在个体发育中起调控作用的是激素。【答案】C,【例2】下列关于酶和激素的叙述，正确的是()A.同一个体的不同组织细胞中，激素种类不同，而酶的种类相同B.酶能降低化学反应的活化能，缩短反应时间，但不改变反应平衡点C.产生酶的细胞一定能产生激素D.解旋酶几乎存在于所有的细胞中，其化学本质是蛋白质或RNA,【解析】同一个体的不同组织细胞中，遗传信息基本相同，但由于基因的选择性表达，不同的细胞，激素种类不一定相同，酶的种类也不一定相同；酶能降低化学反应的活化能，加快反应速率，但不改变反应的平衡点；几乎所有的活细胞都能产生酶，但不是所有的细胞都能产生激素；解旋酶的化学本质是蛋白质。【答案】B,考点二酶的相关曲线1.酶的作用原理(1)原理：酶降低反应的活化能。(2)图示解读：,没有酶催化的反应曲线是。有酶催化的反应曲线是。AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。BC段的含义是酶降低的活化能。若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动，即反应需要的活化能要增大。,2.表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率，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所需时间，不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。,3.表示酶专一性的曲线加入酶B的反应速率与无酶A或空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。,4.影响酶活性的曲线,(1)甲、乙曲线表明：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。(2)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。,5.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,(1)在其他条件适宜，酶量一定条件下，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。(2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,【例3】(2011海南)某一不可逆化学反应(SP+W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是()A.甲B.乙C.丙D.丁,【解析】酶能降低化学反应活化能，增大反应速率，故加入酶后，反应物浓度迅速下降，直至反应结束。【答案】D,【例4】图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是(),A.pH=a时，e点下移，d点左移B.pH=c时，e点为0C.温度降低时，e点不移动，d点右移D.H2O2量增加时，e点不移动，d点左移,【解析】O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，与pH=b时相比，pH=a时酶的活性下降，e点不变，d点右移；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解；温度降低时酶的活性降低，e点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，d点右移；增加H2O2量，e点上移，d点右移。【答案】C,【例5】请你解读与酶有关的图示、曲线：(1)图1和图2是与酶的特性相关的图示，请回答下列问题。,图1和图2分别表示了酶具有_。控制其合成的直接模板主要分布在细胞的_中。(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线，请分析回答：当pH从5上升到7，酶活性的变化过程是_；从图示曲线我们还可以得出的结论是_。,(3)图4和图5是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线，请分析回答：图4中A点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是_。从图5可以得出的结论是：在底物足量条件下，_。,【答案】(1)高效性和专一性(特异性)细胞质(2)先上升后下降随着pH的变化酶的最适温度不变(温度影响酶活性)(3)酶的浓度(数量)和活性酶促反应速率与酶浓度呈正相关,精要点拨分析酶促反应曲线的要点(1)首先要弄清横坐标和纵坐标表示的意义，相同的曲线在不同的坐标系中表示的含义不同。其次明确曲线中的几个关键点，如：起点、与纵横轴的交点、拐点、最低点、最高点等。(2)在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，影响因素是横坐标所表示的因素，在达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。,考点三酶的实验1.酶的高效性比较过氧化氢在不同条件下的分解,用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。,3.探究影响酶活性的因素(1)温度对酶活性的影响：实验原理：a.反应原理：,b.鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。实验设计思路：,【注意】(1)实验室使用的-淀粉酶最适温度为60。(2)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。(3)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50-65，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。,【注意】(1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。(2)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。(3)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。,A.实验B.实验C.实验D.实验,【解析】过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。【答案】B,注：“+”表示添加，“-”表示不加，“*”的多少代表颜色的深浅，#表示无颜色变化。A.蔗糖被水解成非还原糖B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖C.淀粉酶活性在40时比在60时高D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性,【解析】-号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高，B项正确、C项错误；-号试管均未出现砖红色，说明淀粉酶不能催化蔗糖的水解，选项A、D错误。【答案】B,注：“+”的数量代表单位时间内产生气泡的多少。(1)比较1号和3号试管，说明_。(2)2号和3号试管出现不同结果的原因是_，该组实验的自变量是_。,(3)一般情况下，不能用H2O2酶为材料探究温度对酶活性的影响，原因是_。你认为我们应该怎样设置实验来证明温度会影响H2O2酶的活性：_。(简单写出设计思路，也可用示意图表示)。查阅资料发现：H2O2受热和受日光照射时分解速率加快，在温度为30以下时比较稳定，在70以上时，分解速率更快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是_。,【解析】(1)1号试管是对照组，3号试管加入的是过氧化氢酶，3号试管单位时间内产生的气泡数量明显多于1号试管，说明过氧化氢酶能降低过氧化氢分解反应的活化能。(2)2号试管与3号试管的自变量为催化剂的种类，酶与无机催化剂FeCl3相比具有高效性，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。,(3)一般情况下，不用H2O2酶为材料探究温度对酶活性的影响，是由于在不同温度下，H2O2的分解速率不同，因此没法进行不同温度下的对比。若用H2O2酶进行实验，我们可以采取每一温度下设置两支试管的方法，一支试管中加入过氧化氢酶，另一支不加，比较同一温度下这两支试管中气泡的产生速率。但是要注意温度不宜太高，因为在较高温度下保温时，H2O2的分解速率较快，可能会出现不加酶而H2O2已全部分解的情况。,【答案】(1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解反应的活化能(2)同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高催化剂的种类(3)H2O2不稳定易分解，温度会影响H2O2的分解速率将盛有H2O2酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，观察同温度下加H2O2酶与不加H2O2酶的两组试管中气泡的产生速率将温度控制在70以下,精要点拨在酶的相关实验中，设计实验时的注意点：(1)探究温度对实验的影响中，底物不能选用H2O2溶液，因为即使没有酶的催化，随着温度的升高，H2O2的分解速率也会加快，不能准确反映实验的结果。(2)在探究温度对酶活性影响的实验中，底物可以选淀粉，检测的试剂用碘液，不能用斐林试剂，因为斐林试剂的显色反应需要加热，会影响实验结果。,(3)在探究淀粉酶的专一性时，如果底物选用淀粉和蔗糖，则不能用碘液检测实验的效果，因为对蔗糖来说，无论有没有反应都不变色，要选用斐林试剂，通过检测还原糖的产生与否，得出结论。,考点四实验理论变量分析1.变量的种类变量是实验设计中可以变化的因素或条件，依据变量间的相互关系，可分为以下两类：(1)自变量与因变量：自变量是实验中由实验者所操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变，是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。,(2)无关变量与额外变量：无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。2.自变量的确定和控制根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。例如：“探索淀粉酶的最适温度”的实验。(1)变量的确定：自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度，即“探究什么”，则“什么”就是自变量。,(2)自变量的控制：在确定了自变量是温度梯度后，应将淀粉酶置于温度梯度下，如：25、26、27控制变量的方法，常用的有“施加”“改变”“去除”等。,3.无关变量的确定与控制例如：请指出探究pH对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量是什么，应如何控制？实验的关键在于消除无关变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。,【例9】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】在关于酶特性实验设计中，验证酶的专一性时，也可用同一种酶催化不同的物质，自变量是不同的底物。验证酶的高效性时，用酶和无机催化剂相对照，自变量是催化剂的种类。探究温度对酶活性影响时，设置不同的温度相互对照，自变量是温度。探究酶催化作用的最适pH时，应在适宜范围内设置不同的pH进行对照。【答案】C,【例10】下列对有关实验的变量的叙述，正确的是()A.在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量B.在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量C.在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量D.在探究胚芽鞘的感光部位实验中，胚芽鞘是否接受单侧光照射为自变量,【解析】在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH分别是自变量和无关变量；在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量；在探究胚芽鞘的感光部位实验中，胚芽鞘感光部位是自变量。【答案】C,【例11】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，下列实验能达到目的的是(),A.只有实验能B.只有实验能C.实验、实验都能D.实验、实验都不能,【解析】甲试管中的蛋白液可被蛋白酶水解，但蛋白酶的化学成分是蛋白质，因此，甲、乙试管均出现紫色反应。丙试管中的蛋白酶可水解蛋白块，因此，丙中的蛋白块体积变小，丁中蛋白块体积不变。【答案】B,考点五ATP的结构与作用1.ATP的结构简析,(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)简称：三磷酸腺苷。(3)各字母代表的含义：A腺苷(腺嘌呤+核糖)；P磷酸基团；高能磷酸键。(4)结构简式：APPP(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。,2.ATP的形成途径,3.ATP与ADP的相互转化,【注意】酶1、酶2不同：酶1合成酶，酶2水解酶。转化式：ADP+Pi+能量ATP(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总是处于一种动态平衡中。(2)ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的所需酶、能量的来源和去路和反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。(3)ATP的形成需要满足4个条件：2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。,5.ATP产生速率与O2供给量之间的关系(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。(2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。,【例12】右图为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C.ATP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】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；ATP水解产生的能量来自ATP的高能磷酸键的水解，合成ATP的能量来自细胞呼吸和光合作用；酶的催化作用具有高效性。夜间有O2存在时，ATP合成的主要场所是线粒体。【答案】A,【例13】(2014大纲全国)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是()A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B.机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPC.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATPD.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用,【解析】细胞核无法进行细胞呼吸，细胞核需要的ATP主要由线粒体提供，A项正确；ATP是生命活动直接的能源物质，机体无时无刻不在消耗ATP，睡眠时生命活动并没停止，也需要消耗能量，故B项错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都在细胞质基质中有ATP形成，C项正确；根细胞吸收矿质元素离子主要通过主动运输的形式，其消耗的能量主要是由细胞呼吸所提供的ATP，故D项正确。【答案】B,课堂练习1.教材原话填空。(1)加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为_。与无机催化剂相比，酶_的作用更显著，因而催化效率更高。(2)酶是_产生的有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。每一种酶只能催化_化学反应。(3)建议用_酶探究温度对酶活性的影响，_酶探究pH对酶活性的影响。,(4)过酸、过碱或温度过高，会使酶的_遭到破坏，酶永久失活。(5)ATP是_的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成_，其中A代表_。(6)对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于_之中的。(7)吸能反应一般与ATP_的反应相联系，放能反应一般与ATP_相联系。,答案(1)活化能降低活化能(2)活细胞一种或一类(3)淀粉过氧化氢(4)空间结构(5)三磷酸腺苷A-PPP腺苷(6)动态平衡(7)水解合成,2.下列有关酶的说法，不正确的是()A.不是所有的酶都在核糖体上合成B.酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变C.酶都是由活细胞产生的D.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件,解析有的酶在体外也可发挥作用，如消化酶。答案D,3.下列关于影响酶反应速率(v)因素的研究中，条件控制和预期结果的关系合理的是()A.有足够的底物，温度、pH等条件适宜且恒定v与酶浓度成正比B.酶浓度恒定，温度、pH等条件适宜且恒定v与底物浓度成反比C.酶浓度和底物一定，在pH适宜的条件下v与温度成反比D.酶浓度和底物一定，在温度适宜的条件下v与pH成正比,解析在一定范围内，v与底物浓度成正比。在低于最适温度范围内，v与温度成正比，在高于最适温度范围内，v与温度成反比。在低于最适pH范围内，v与pH成正比，在高于最适pH范围内，v与pH成反比。答案A,4.下图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度(时间)变化的情况，下列说法中错误的是(),A.T0表示淀粉酶催化反应的最适温度B.图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别C.图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖积累量不再上升，酶的活性已达到最大D.图乙中A点对应的温度为T0,解析图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖积累量不再上升，因为温度过高，酶已失活，反应停止。答案C,5.如图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是(),A.若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速度加快C.一段时间后气体量不再增加