高考生物总复习（基础回顾+考点透析+实验导航+走近高考）第三单元 第9讲降低化学反应活化能的酶与细胞的能量通货 ATP拔高精讲课件 新人教版必修1.ppt

第三单元细胞的能量供应和利用第9讲降低化学反应活化能的酶与细胞的能量 通货 atp 必修1分子与细胞 基础回顾 一 酶的作用和本质 判断正误 1 细胞代谢是细胞内化学反应的统称 2 酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 3 酶的作用是降低化学反应的活化能 4 酶只在细胞内发挥作用 5 酶发挥作用后即失活 6 实验中人为改变的变量为自变量 随着自变量的变化而变化的变量为因变量 想一想 教材79页的实验中 1 4号试管是怎样对照的 各对照组的自变量是什么 提示 1号和2号为一个对照组 自变量是温度不同 1号 3号 4号为一个对照组 自变量是否加入催化剂及催化剂的种类不同 b a c 想一想 高温和低温对酶活性的影响有什么不同 提示 高温破坏酶的结构 使酶失去活性 低温抑制酶的活性 当恢复适宜的温度时 酶的活性恢复 三 atp的结构 功能 利用和转化 填空 atp的结构 功能和利用 a p p p 高能磷酸键磷酸基团 提供能量 细胞的主动运输 肌肉收缩 atp与adp的相互转化 远离腺苷 一个游离的磷酸 pi 细胞呼吸 细胞呼吸和光合作用 共性 想一想 细胞中产生atp的结构有哪些 提示 细胞质基质 线粒体 叶绿体 考点透析 考点一 酶的本质 作用及其实验验证 1 酶的本质及生理功能 2 酶化学本质的实验验证 3 酶具有催化作用的实验设计思路及结果分析 实验设计思路 实验结果分析 根据底物性质利用相应试剂检测 若底物被分解 则证明酶具有催化作用 否则不具有催化作用 4 酶的高效性 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1 实验过程中的理论分析 2 酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能 缩短反应达到平衡点的时间 并使细胞代谢在温和条件下快速进行 5 酶与无机催化剂的比较 例1 为探究h2o2酶对h2o2分解的影响 某学生的实验设计如下 制备30 新鲜猪肝研磨液 设置实验组如下 左图 横向为梯度ph值 纵向为不同量的新鲜猪肝研磨液 每支试管加入等量且足量h2o2溶液 并设置相同且适宜的反应温度 设计实验记录表如下 右图 以加入猪肝研磨液后同等时间内测得的h2o2减少量为实验结果作记录 下列实验结果预测及其分析 不正确的是 a 无论猪肝研磨液量为图中何值 实验结果都可以发现酶的最适ph值b 无论ph为图中何值 实验结果都可以证明酶量影响反应速率 c 无论猪肝研磨液量为图中何值 记录表中作出的曲线图形都近似抛物线d 此实验有2个自变量 1个因变量 温度 h2o2浓度等是无关变量 解析 无论酶量为何值时 酶促反应速率均为先上升后下降的 钟 形曲线 即抛物线 因此可以确定酶的最适ph值 该实验中有酶浓度和ph两个自变量 酶促反应速率为因变量 可以用h2o2的浓度表示 当ph过高或低时 酶因变性而失活 因而不能证明酶量影响反应速率 答案 b 1 2013 惠州二模 占人类基因组中近一半的 垃圾 dna之前一直被认为是没有意义的 科学家新发现一种酶 该酶能在基因组的任何位置中 剪切 和 黏贴 垃圾 dna 而 垃圾 dna的移动对细胞会产生影响 下列相关说法错误的是 a 该酶的成分可以是蛋白质或脂质b 该酶作用于磷酸二酯键c 该酶是由活细胞产生的有机物d 该酶有高效性和专一性 解析 该酶能在基因组的任何位置中 剪切 和 黏贴 垃圾 dna 说明该酶是限制性核酸内切酶或dna连接酶 其成分是蛋白质 a错误 限制性核酸内切酶使磷酸二酯键断裂 dna连接酶可以连接目的基因与质粒两个dna片段之间的磷酸二酯键 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是rna 酶具有高效性 专一性和作用条件温和性等特性 答案 a 考点二 影响酶促反应的曲线分析 1 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 酶只能催化已存在的化学反应 2 影响酶促反应的因素 1 温度和ph 在一定温度及ph范围内 随温度及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 特别提醒 1 温度和ph是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的 2 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率 并不影响酶的活性 例2 双选 下图表示的是在最适温度下 反应物浓度对唾液淀粉酶所催化的化学反应速率的影响 下列有关说法中正确的是 a 若在a点时温度升高10 则反应速率加快b 若在a点时温度升高10 则反应速率降低c 若在b点时往混合物内加入少量唾液淀粉酶 则反应速率加快d 若在b点时往混合物内加入少量唾液淀粉酶 则反应速率不改变 解析 此题考查反应物浓度和温度对反应速率的影响 具体分析如下 答案 bc 2 2013 肇庆二模 将刚采摘下来的嫩玉米立即放入沸水中片刻 可保持其甜味 这是因为加热可以 a 破坏将可溶性糖转变为淀粉的酶c 防止玉米粒发芽b 改变可溶性糖的分子结构d 提高淀粉酶的活性 解析 玉米的甜味主要是葡萄糖等还原性糖的存在 它可能转变为淀粉而失去甜味 因此嫩玉米放入沸水中处理是使合成淀粉的相关酶失活 答案 a 考点三 atp与adp的相互转化 1 atp的结构 1 atp的结构式 2 与rna的关系 atp去掉两个磷酸基团后剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸 是组成rna的基本单位之一 atp与核苷酸结构式都有 a 但同一字母在不同分子中代表的物质不同 atp中的a为腺苷 由腺嘌呤和核糖组成 而核苷酸中的a仅为腺嘌呤 2 atp的形成途径 3 atp合成与水解的比较 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 例3 atp是细胞内直接的能源物质 可通过多种细胞途径产生 如下图所示 以下说法中正确的是 a a过程和b过程都有 h 的生成b a过程和b过程都要在细胞器中进行 c o2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体 使肝脏细胞内的adp含量迅速下降d 在物质和能量上都可成为互逆反应 解析 此题考查生物体内atp与adp的相互转化 具体分析如下 续上表 答案 a 规律总结 1 植物细胞中储存能量的物质 淀粉 脂肪 2 动物细胞中储存能量的物质 糖原 脂肪 3 生物体进行各项生命活动的主要能源物质 糖类 4 生物体进行各项生命活动的直接能源物质 atp 5 生物体进行各项生命活动的最终能源 阳光 3 2013 佛山 江门 图1为atp的结构 图2为atp与adp相互转化的关系式 以下说法错误的是 a 图1的a代表腺苷 b c为高能磷酸键b 图2中反应向右进行时 图1中的c键断裂并释放能量c atp与adp快速转化依赖于酶的高效性d 酶1和酶2的作用机理都是降低反应的活化能 解析 图1的a代表腺嘌呤 所以a错 atp与adp相互转化分别需要atp水解酶和atp合成酶的催化 atp分解时 c键断裂并释放能量 酶的催化特点具有高效性 专一性和作用条件温和性 酶的作用机理是降低化学反应的活化能 答案 a 实验导航 实验7 探究影响酶活性的条件及酶的专一性 蓝色 碘液 无蓝色出现 碘液 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 3 实验设计程序 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 4 实验的变量分析 特别提醒 1 本实验不宜选用斐林试剂 因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成 而该实验需严格控制不同的温度 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 2 ph影响酶的活性 从而影响氧气的生成量 可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少 2 实验设计思路 检测o2产生多少和速度或 卫生香燃烧情况 3 实验设计程序 取n支试管 分别加入等量的质量分数为3 的过氧化氢溶液 用盐酸或naoh溶液调整出不同的ph 如5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20 的肝脏研磨液 用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况 特别提醒 1 本实验中也可将h2o2酶和h2o2分别调至不同ph 再混合 以保证反应一开始便达到预设ph 2 本实验不宜用淀粉酶 因为强酸强碱能影响淀粉水解 3 酶的专一性 该实验探究中的自变量可以是不同反应物 也可以是不同酶溶液 因变量是反应物是否被分解 1 方案一 用同一种酶催化两种不同物质 解读 用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后 再用斐林试剂鉴定 根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用 从而探究酶的专一性 2 方案二 用两种不同酶催化同一种物质 特别提醒 解答实验题的一般技巧和程序 1 解题之前首先要明确实验目的 并从实验目的或实验名称中分析出实验的自变量 因变量 实验结果的描述要围绕不同实验的 观测指标 进行 实验结论的描述要围绕自变量与因变量的关系进行 2 与酶有关的实验考点主要落在 酶进行催化反应的条件 自变量设置是否合理 观察指标选择是否合理 实验操作是否科学 等几个点上 3 实验题的解答尽量避免 边读试题边落笔 应将试题信息通读后再逐一完成具体问题 这样更具准确性 4 实验材料和仪器对设计实验步骤有启示作用 解题时应给予关注 1 探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是 取3支试管 编号 各注入2ml淀粉液 另取3支试管 编号 各自注入1ml新鲜的淀粉酶溶液 将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中 维持各自的温度5min 向各试管中滴一滴碘液 将6支试管分成三组 每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液 分别放在60 的热水 沸水和冰水中 观察实验现象a b c d 2 2013 茂名一模 某兴趣小组进行了如下实验 实验目的 比较甲 乙 丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性 实验原理 略 实验材料 三种微生物淀粉酶提取液 提取液中酶蛋白浓度相同 等 实验步骤 a 取四支试管 分别编号 b 按下表内要求进行操作 c 将上述四支试管放入37 的水浴 保温1小时 d 在上述四支试管冷却后滴入碘液 e 观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅 实验结果 注 显色 显色更深 不显色 回答下列问题 1 表中a的数值为 c的颜色深浅程度 用 或 表示 2 该实验的自变量是 因变量有 写出2种即可 3 除了用碘液检验淀粉的剩余量来判断实验结果外 还可以用 试剂来检测生成物的量 若用该试剂检验 颜色变化最深的试管是 4 根据上述结果得出的结论是 不同来源的淀粉酶 虽然酶蛋白浓度相同 但活性不同 造成实验中三种酶活性差异的根本原因是 5 同学们还做了反应速率与底物浓度关系的实验 以下坐标中已根据实验结果画出3号试管中酶活性的曲线 请你在坐标中画出2号试管中酶活性的曲线 解析 1 本实验中试管中溶液的体积是应当控制的无关变量 首先各个试管应该加入2个单位的蒸馏水 试管1 试管2和试管3分别加入了0 3个单位的提取液 试管4作为对照组 应也加入0 3个单位的蒸馏水 因此试管4应加入2 3个单位的蒸馏水 由于只有试管4中无淀粉酶 没有淀粉的水解 故淀粉含量最高 因此染色应该最深 即大于 2 本实验中各个试管加入了不同的提取液 因此自变量是不同的淀粉酶提取液 因变量是各组间ph 温度 加入提取物的量和浓度 淀粉溶液的量和浓度等 3 淀粉水解的产物是麦芽糖和葡萄糖 都是还原糖 因此还可以利用斐林试剂检测还原糖 用碘液检测时试管2的颜色最浅 则试管2水解程度最大 产生的还原糖的量最多 因此用斐林试剂检测时 试管2 的颜色最深 4 三种酶的本质都是蛋白质 造成其功能差异的直接原理是蛋白质的结构的差异 其根本原因是决定三种酶的dna的碱基序列不同 5 2号试管的淀粉的剩余量最少 即2号试管的酶的活性最高 和3号试管相比 2号试管在底物浓度相同的情况下其催化的酶促反应速率较高 因此曲线应高于3号曲线 答案 1 2 3 或多于 2 不同的淀粉酶提取液各组间ph 温度 加入提取物的量和浓度 淀粉溶液的量和浓度等 写出2种即可 3 斐林试管2 4 决定这3种酶的dna不同 5 如下图 课题9 生物实验中的变量与控制 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 分析 在该实验中 自变量是 ph的大小 无关变量有温度 唾液淀粉酶的量 淀粉溶液的量 反应时间 加入碘液的量及时间等 在做实验时 对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜 4 对照的方法 对照是实验控制的手段之一 目的还是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 特别提醒 与酶有关的实验变量分析如下 3 2013 广州二模 双选 据表分析 下列说法正确的是 注 表中 表示没有添加 a 淀粉酶溶液的用量是无关变量b 两组实验可用于验证酶的专一性c 三组实验可说明温度能影响酶活性d 设计上述实验目的是 验证酶的专一性和探究温度对酶活性的影响 解析 该实验中 反应温度是自变量 颜色变化是因变量 淀粉酶溶液的用量是无关变量 a正确 由于 两组实验温度均为0 淀粉酶活性很低 不能用于验证酶的专一性 b错误 由于酶具有专一性 三组实验均不会发生反应 不能说明温度对酶活性的影响 三组实验可说明温度能影响酶活性 c错误 设计上述实验目的是 验证酶的专一性和探究温度对酶活性的影响 d正确 答案 ad 4 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 为保证实验的严谨性 需要控制温度等无关变量b 增加新鲜土豆片的数量 量筒中产生的气体速率加快c 一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限d 若有气体大量产生 可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 解析 根据图示装置可推出该实验研究的是酶的高效性 酶量对酶促反应速率的影响 温度为无关变量 a正确 增大酶的浓度 可以加快反应速率 b正确 气体量取决于过氧化氢的量 与酶的活性和浓度无关 c错误 酶能降低化学反应的活化能 且具有高效性 d正确 答案 c 走近高考 题组1酶相关知识的理解考查 1 判断正误 1 2012 海南生物 淀粉酶溶液中加入淀粉溶液 不可能导致淀粉酶活性发生变化 2 2010 山东 溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的 3 2010 江苏生物 某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质 用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍 效果比其他类型加酶洗衣粉好 4 将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻 可保持其甜味 这是因为加热会破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶 解析 1 淀粉酶溶液中加入淀粉溶液后 淀粉被水解 但是淀粉酶在反应前后结构和活性不变 正确 2 水解酶属于蛋白质 是在核糖体上合成的 3 因酶具有专一性 油渍为脂肪 故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶的效果差 所以错误 4 甜玉米有 甜味 是因为可溶性糖的大量存在 在常温和酶的催化作用下 随着所采摘甜玉米的存放 其中的可溶性糖转化为淀粉 不甜 沸水 高温 能够使酶失去活性 答案 1 2 3 4 2 水稻细胞内合成的某物质 能够在常温下高效分解淀粉 该物质 a 在4 条件下易变性b 只含有c hc 也能催化淀粉合成d 含有羧基 解析 抓住题干关键字词句 常温下高效分解淀粉 得知该物质是生物催化剂 酶 绝大多数酶的化学本质是蛋白质 低温下蛋白质不会变性 酶的活性受到抑制 组成蛋白质的化学元素至少含有c h o n 酶的催化具有专一性 能催化淀粉分解的酶 不能催化淀粉的合成 答案 d 题组2与酶相关的曲线考查 3 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右图所示 下列分析错误的是 a 甲酶能够抗该种蛋白酶降解b 甲酶不可能是具有催化功能的rnac 乙酶的化学本质为蛋白质d 乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 解析 考查酶的本质 首先需要了解大部分酶的本质是蛋白质 少量的酶是rna 用蛋白酶处理后 乙酶活性降低 说明乙酶的成分是蛋白质 被蛋白酶处理后被分解 而甲酶不变 则说明甲酶可能成分是rna或者能够抗这种蛋白酶的降解 答案 b 4 食品种类多 酸碱度范围广 生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶 查阅相关文献 得知 1 ph对不同蛋白酶的活力影响有差异 据图可知 更适宜作为食品添加剂 理由是 蛋白酶的活力可用 的量来表示 2 该蛋白酶的提取工艺流程如下 兴趣小组分别对酶保护剂浓度 提取液ph进行了探究实验 结果显示 酶保护剂浓度在0 02 0 06mol l范围内 酶活力较高 提取液ph在6 0 8 0范围内 酶活力较高 他们认为 要进一步提高粗酶制剂的酶活力 以达到最佳提取效果 还需对酶保护剂浓度和提取液ph进行优化 并确定以此为探究课题 请拟定该课题名称 设计实验结果记录表 2 课题名称 探究酶保护剂浓度和提取液ph对木瓜蛋白酶提取效果的影响实验结果记录表酶活力 单位 u 解析 1 审题结合图形和文字 在题目中已经提供了信息 食品种类多 酸碱度范围广 所以选择的食品添加剂应该有广的酸碱适应范围 从图形中 我们可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广 所以可以选作食品添加剂 酶的活力 我们一般用酶催化的底物消耗量或者底物生成量来表示 2 实验设计 我们应该明确实验目的 这里的实验目的是为了探究酶保护剂的最适浓度和提取液的ph值 所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的ph值作为自变量 因变量为单位时间内底物的消耗量 题组3与酶相关的实验考查 5 某同学为了探究ph对人唾液淀粉酶活性的影响 设计了如下实验步骤 在a b c d e5支试管中分别加入ph5 0 6 0 7 0 8 0 9 0的适宜浓度缓冲液5ml 再分别加入质量分数为1 的淀粉液1ml 各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1ml 摇匀 将5支试管放入70 恒温水浴中 保温时间相同且合适 取出各试管 分别加入斐林试剂2ml 摇匀 观察各试管溶液的颜色 通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适ph 上述实验步骤中有2处错误 请更正并说明更正的理由 不考虑试剂的浓度和加入量 ph梯度以及实验重复次数 以便实验能得到正确的预期结果 1 2 解析 唾液淀粉酶的最适温度为37 在70 时 由于高温使酶失去活性 干扰了ph对人唾液淀粉酶活性的影响 斐林试剂应在50 65 水浴中参与反应 答案 1 更正 将5支试管放入37 恒温水浴中 保温时间相同且合适 理由 唾液淀粉酶的最适温度为37 在70 时 由于高温使酶失去活性 干扰了ph对人唾液淀粉酶活性的影响 2 更正 取出各试管 分别加入斐林试剂2ml 摇匀 将这些试管放入盛有50 65 热水的大烧杯中 用酒精灯加热2min左右 理由 斐林试剂应在沸水浴中参与反应 6 为探究nacl和cuso4对唾液淀粉酶活性的影响 某同学进行了实验 实验步骤和结果见下表 请回答问题 续上表 1 实验中加入缓冲液的作用是 2 分析实验结果可知 对酶活性有影响的离子是 其中对酶活性有抑制作用的离子是 对酶活性有促进作用的离子是 3 该实验中设置4号试管的目的是 设置3号试管的目的是 4 上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测 1 4号试管中的颜色依次是 根据上述实验结果 在操作过程中 保温之前不能加入斐林试剂 其原因是 解析 本题考查外界因素对酶活性的影响 加入缓冲液是防止加入的物质及反应前后对反应液ph的影响 从而维持ph的稳定 从表格来看 na2so4对酶的影响不大 而加入nacl cuso4与对照组相比 对酶都有影响 对照组是加入蒸馏水的第四组 影响程度通过加入碘液后的颜色变化来体现 颜色变浅的为抑制酶的活性 颜色变深的为促进酶的活性 加入斐林试剂后 再加热时酶的活性越高 生成还原糖越多 生成砖红色沉淀颜色越深 答案 1 维持反应液中ph的稳定 其他合理答案也可 2 cl 和cu2 cu2 cl 3 对照确定na 和so对唾液淀粉酶催化活性是否有影响 4 深砖红色无砖红色浅砖红色浅砖红色斐林试剂中含有cu2 会抑制唾液淀粉酶的活性 题组4atp相关知识的考查 7 细胞中不能合成atp的部位是 a 线粒体的内膜b 叶绿体中进行光反应的膜结构c 内质网的膜d 蓝藻 蓝细菌 中进行光反应的膜结构 解析 考查细胞的结构和功能 理解能力 线粒体的内膜是有氧呼吸的第三阶段的场所 产生大量的atp 光合作用的光反应 能够利用光能