高中生物第三单元细胞的能量供应和利用第8讲酶与ATP课件.ppt

第三单元细胞的能量供应和利用第8讲酶与ATP,考情分析备考导航,知识梳理自主学习夯实基础,1.酶的概念及作用,考点一酶的本质、作用和特性,活细胞,催化,蛋白质,RNA,核糖核甘酸,细胞核,活化能,2.酶的特性连线,答案：,【深挖教材】同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。下图为酶降低化学反应活化能图解,AC和BC段的含义是什么?若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则B点在纵轴上如何移动?,提示:AC段表示在无催化剂条件下反应所需的活化能;BC段表示酶降低的活化能。B点将向上移动。,重点透析剖析考点拓展深化,1.酶相关曲线解读(1)酶的高效性,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。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。,(2)酶的专一性加入酶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)影响酶促反应速率的因素温度和pHa.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。b.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。c.从图丙可以看出:pH的变化不影响酶作用的最适温度。,底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响:a.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。b.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。,【深化拓展】反应时间与反应物的量、生成物的量及反应速率的关系曲线分析:随着反应的进行,反应物因被消耗而减少,生成物因积累而增多。t0t1段,因反应物较充足,所以反应速率较高,反应物消耗较快,生成物生成速率快。t1t2段,因反应物含量较少,所以反应速率降低,反应物消耗较慢,生成物生成速率较慢。t2时,反应物被消耗干净,生成物也不再增加,此时反应速率为0。,2.与酶的作用及特性相关的实验设计思路分析(1)酶具有催化作用的实验设计思路,【易错点拨】(1)并不是只有具分泌功能的细胞才能产生酶。活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等)都可产生酶。(2)酶并不是只在细胞内起催化作用。酶在细胞内、细胞外、体外均可发挥作用。(3)低温和高温并不是均能使酶变性失活。低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活;高温使酶变性失活。,题组例练分类例练提炼方法,题组一,酶的本质、作用和特性的分析,1.(2016河北唐山二模)胰腺细胞中某种酶能催化肽键形成,该酶经蛋白酶处理后活性不受影响,下列叙述错误的是()A.该酶在细胞核中形成B.该酶的活性不受pH影响C.该酶在核糖体中发挥作用D.该酶的单体是核糖核苷酸,解析:该酶经过蛋白酶处理后活性不受影响,则该酶的化学本质为RNA,在细胞核中形成,其单体是核糖核苷酸;酶的活性受pH影响;该酶能催化肽键的形成,而肽键的形成场所是核糖体,因此该酶在核糖体中发挥作用。,B,2.(2013全国卷,6)关于酶的叙述,错误的是()A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物,解析:同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中,无论细胞分化到何种程度,某些基本的代谢是细胞所共有的,如细胞呼吸、转录、翻译等,这些生命活动过程中的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶,如呼吸酶、RNA聚合酶等。酶的作用条件比较温和,在最适温度和pH下,酶的活性最强,低温使酶的活性降低,但不会破坏酶的空间结构,使酶失活。酶在生化反应中起着催化作用,其作用机理降低了化学反应的活化能,提高了化学反应速率。绝大多数酶的化学本质是蛋白质,酶在一些化学反应中可作为催化剂,而在另一些化学反应中,则可作为底物被相关的蛋白酶水解,如唾液淀粉酶可催化淀粉水解,又可以被胃蛋白酶水解。,B,题组二,影响酶促反应速率因素的分析,3.(2016江西上饶一模)图甲表示某种酶催化底物水解的模型,图乙表示在适宜条件下,相关酶的催化速率与底物量的关系。下列相关叙述正确的是()A.若图甲中C和D均为葡萄糖,则A为蔗糖酶B.若图甲中A为蛋白质,则双缩脲试剂可检测酶A的催化效果C.图乙中限制fg段酶促反应速率的因素为酶的用量D.图乙中若温度升高10,f点上移,降低10,f点将下移,解析:蔗糖是由1分子葡萄糖和1分子果糖形成的,麦芽糖是由2分子葡萄糖形成的,若C和D均为葡萄糖,则B为麦芽糖,A为麦芽糖酶;双缩脲试剂可用于检测A是否是蛋白质,但不能用于检测A的催化效果,A的催化效果可以用B的减少量或C、D的增加量来检测;fg段底物量增加,反应速率不再增加,说明限制酶促反应速率的因素不再是底物量,而是酶的用量;由题意知,该曲线是在最适宜温度条件下测得的,升高或降低温度,酶活性降低,酶促反应速率下降,f点下移。,C,4.图中甲曲线表示在最适温度下,某种酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。乙、丙两条曲线分别表示该酶促反应速率随温度、pH的变化趋势。下列相关分析错误的是()A.在B点适当增加酶的浓度,反应速率将增大B.图中F点和J点酶的活性都很低,酶的结构可能都遭到一定的破坏C.短期保存该酶,适宜条件对应于图中的D、H两点D.将处于G点条件下的该酶溶液调整到H点条件下,酶活性显著升高,解析:甲曲线是在最适温度下测得的,B点限制反应速率的是酶浓度,故B点适当增加酶的浓度,反应速率会增大;图中F点和J点酶的活性都很低,是由于高温和碱性过强导致酶的结构遭到一定的破坏;酶的保存应该在最适pH、低温下保存;G点条件下,由于酸性过强酶失去活性,故将处于G点条件下的该酶溶液调整到H点条件下酶活性不变。,D,5.(2016全国卷,29)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),结果如图。回答下列问题:(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是组。,解析:(1)在60条件下,反应的最终产物浓度比20和40条件下小很多,说明酶在60条件下最终失活。20与40条件下相比,40时酶促反应到达反应平衡的时间短,说明40条件下酶活性较高。,答案:(1)B,(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:(2)在时间t1前,如果A组温度提高10变成30,由该酶活性随温度的变化规律可知,30条件下的该酶活性大于20条件下的,那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加,但由A和B组t2时的产物浓度可知,t2时C组底物并未全部被分解,C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时,向C组增加2倍量的底物,在其他条件不变的情况下,t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。酶具有高效性,专一性等特性,并且需要适宜的温度和pH等。,答案:(2)加快(3)不变60条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性和专一性,“四看法”分析酶促反应曲线,方法突破,题组三,与酶相关的实验,6.(2016广西贺州模拟)下列关于探究酶的作用及特性的实验叙述中,最恰当的是()A.若验证酶的作用,则酶的种类可作为该实验的自变量B.若探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测,解析:若验证酶的作用,则酶的有无作为该实验的自变量;酶的高效性是相对于无机催化剂而言的,所以探究过氧化氢酶的高效性时,可选无机催化剂作为对照;斐林试剂鉴定还原糖时需要水浴加热,所以探究温度对淀粉酶活性的影响时,不宜选择斐林试剂对实验结果进行检测;用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性时,不宜用碘液对实验结果进行检测,因为用碘液进行检测时,实验结果均相同,不能说明蔗糖是否被水解。,B,7.(2016全国卷,3)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是()A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量,解析:测定酶活力时,在除酶外所有试剂均已预保温的情况下,应先加入缓冲液,其可以为酶提供一个相对稳定的环境,再依次加入底物和酶,保温并计时,一段时间后检测产物的量。相同时间内产物的量越多,酶活力越强。,C,知识梳理自主学习夯实基础,1.ATP的结构与功能,考点二ATP的结构、功能和利用,C、H、O、N、P,腺苷,高能磷酸键,【深挖教材】如图为ATP的结构简图,请思考:(1)图中框内“A”代表“腺苷”吗?(2)图示框a的名称是什么?它与DNA、RNA有何关系?提示:(1)图中“A”代表腺嘌呤,“腺苷”应为A+五碳糖。(2)图示框a为腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成RNA的单位之一,当发生转录或逆转录时,它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。,2.ATP与ADP的相互转化,光合作用,细胞呼吸,细胞呼吸,场所:线粒体、叶绿体。(2)进行过程的能量来源和去向来源:。去向:用于形成ATP中的。,细胞质基质,光能、有机物中的化学能,高能磷酸键,【深挖教材】ATP与ADP的相互转化中,物质和能量都是可逆的吗?提示:不都是。物质(ATP、ADP和Pi)是可逆的,而能量不可逆(来源和去路均不同)。,3.ATP的利用,主动运输,物质合成,重点透析剖析考点拓展深化,细胞内常见产生与消耗ATP生理过程的归纳,【易错点拨】(1)ATP转化为ADP也需要消耗水ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、淀粉等)的水解都需要消耗水。(2)ATP能量ATP是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将两者等同起来。(3)细胞中并非含有大量ATP生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少且含量较稳定。细胞可以通过ATP与ADP的相互转化不断合成ATP,满足生物体的需要。(4)正确区分ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义ATP结构中的A为腺苷,DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,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。,题组例练分类例练提炼方法,题组一,ATP结构与功能的分析,1.ATP是细胞的能量“通货”。下列说法错误的是()A.ATP的形成受温度和pH的影响B.ATP中的能量可直接转化成光能C.ATP脱去2个磷酸基团后可形成腺嘌呤核糖核苷酸D.有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行,解析:合成ATP的反应是发生在生物体内的生化反应,需要相应酶的催化作用,而酶的催化活性受温度和pH的影响;作为细胞生命活动的直接能源物质,ATP中的能量可直接转化成光能;ATP脱去2个磷酸基团后形成的物质由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成,称为腺嘌呤核糖核苷酸;光合作用合成ATP的场所是叶绿体的类囊体薄膜,而有氧呼吸合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体内膜及线粒体基质。,D,题组二,ATP与ADP相互转化过程的分析,2.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,B,解析:细胞核中无法进行呼吸作用,它所需要的ATP主要由细胞质中的线粒体提供;ATP是生命活动的直接能源物质,机体时刻都在消耗ATP;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段均在细胞质基质中进行,均有ATP形成;根细胞吸收矿质元素离子主要是通过主动运输的方式进行的,其消耗的能量来源于呼吸作用产生的ATP。,3.ATP是生物体内重要的能源物质,下列有关叙述不正确的是()A.AMP可以作为合成ADP及mRNA的原料B.甲过程中释放的能量可以用于C3还原或细胞分裂C.丁过程中合成ATP所需能量可以是光能、化学能、热能D.催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶,C,解析:ATP是生物体内的直接能源物质,其水解释放的能量可以用于各项生命活动;光能在光合作用的光反应中可转化为ATP中的能量,细胞呼吸中有机物分解释放出的能量,也可合成ATP,但热能无法用于合成ATP;酶具有专一性,催化乙过程和丙过程的酶不是同一种酶。,解析:被动运输过程不需要消耗能量,因此不会使细胞内物质B的含量增多;酶c催化的反应过程为ATP的合成过程,该过程可发生在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上;酶a在ATP的水解过程中发挥作用,而ATP的水解过程一般伴随着吸能反应的进行;噬菌体的遗传物质是DNA,其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸,而物质B是ADP。,4.(2016山东潍坊模拟)如图为细胞中ATP反应过程,A、B为化合物,a、c为酶。下列说法正确的是()AB+Pi+能量A.被动运输过程使细胞内物质B的含量增多B.酶a发挥作用时,一般伴随着放能反应的进行C.物质B是组成噬菌体的遗传物质的单体之一D.线粒体和叶绿体的生物膜上均可发生酶c催化的反应过程,D,实验基础吃透原理掌握步骤,1.实验原理(1)温度影响酶活性的实验探究,考点三实验:探究影响酶活性的条件,蓝色,温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,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。,(2)pH对酶活性的影响,pH影响酶的活性,从而影响O2的生成量,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检测的多少。,2.实验步骤(1)温度对酶活性的影响,2H2O+O2,O2生成量,0,100,60,变蓝,不变蓝,(2)pH对酶活性的影响,3.实验结论低温、高温、酸性、碱性条件下酶活性,适宜温度、pH条件下酶活性。,有大量气泡产生,2滴,下降,最高,透析实验积累技能理解方法,1.在探究温度对酶活性影响的实验中,为什么不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解?在选用淀粉酶分解淀粉时,为什么不选用斐林试剂进行检测?透析:过氧化氢在加热的条件下会加快分解。斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下,才能生成砖红色沉淀,但实验需要控制温度。2.为什么不选用淀粉酶催化淀粉的水解,来探究pH对酶活性的影响?透析:底物淀粉在酸性条件下会发生水解反应。3.在探究温度对酶活性影响的实验中,能否向预保温的可溶性淀粉溶液中直接加入未预保温的淀粉酶?透析:不能。加入未预保温的淀粉酶后,试管中的温度会发生变化,导致实验出现误差。4.在探究pH对酶活性影响的实验中,步骤2和步骤3为什么不能颠倒顺序?透析:若颠倒,则在未达到预设pH时,酶已发生反应,导致实验结果不准确。5.整个实验过程中,除温度或pH之外,其余的变量为什么相同?透析:实验设计遵循单一变量原则,这样可以排除无关变量对实验结果的影响。,技能训练巩固演练技能提升,1.下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是(),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;淀粉不能被蔗糖酶水解;淀粉在酸性条件下会发生水解反应,且酸性环境会影响斐林试剂与还原糖的反应。,B,A.实验B.实验C.实验D.实验,2.下表是某同学探究温度对酶活性影响的实验操作和实验现象的记录。请回答:,(1)为保证实验的科学性和严谨性,该同学在此实验操作过程中至少需要支试管。(2)若实验结束后,将甲组的温度调节到37,保温一段时间后,甲组的实验现象是,原因是。(3)在该实验的基础上要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度,实验