高中生物 5.1、2降低化学反应活化能的酶 细胞的能量“通货”—ATP配套课件 新人教版必修1.ppt

第1 2节降低化学反应活化能的酶 细胞的能量 通货 atp 一 酶的作用 本质及特性1 酶催化作用的原理 产生部位 作用 作用成分 绝大多数是 少数是 2 酶的概念 降低化学反应的活化能 活细胞 催化 蛋白质 rna 3 酶的特性 1 催化效率约是无机催化剂的107 1013倍 2 每一种酶只能催化 化学反应 3 作用条件较温和 在 条件下 酶的活性最高 点拨 酶与无机催化剂的相同之处 化学反应前后数量和性质不变 加快化学反应的速度 缩短达到平衡的时间 但不能改变平衡点 都能降低化学反应的活化能 高效性 专一性 一种或一类 最适温度和ph 二 细胞的能量 通货 atp1 写出atp的结构简式和简式中a p所代表的含义 1 结构简式 2 a p a p p p 腺苷 磷酸基团 2 图中 是 其中 易形成和断裂3 图中 为 的过程 其作用是 4 写出atp与adp相互转化的反应式 高能磷酸键 远离a的高能磷酸键 高能磷酸键水解释放能量 为各项生命活动提供能量 5 atp的来源 1 动物和人 2 绿色植物 点拨 atp中含有两个高能磷酸键 若两个高能磷酸键都断裂 剩下的结构是腺嘌呤核糖核苷酸 真核生物合成atp的场所有线粒体 叶绿体和细胞质基质 呼吸作用 呼吸作用和光合作用 思维判断 1 酶的基本组成单位是氨基酸 分析 绝大多数酶是蛋白质 少部分酶是rna 因此其基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸 2 能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶 分析 淀粉酶的化学本质是蛋白质 根据酶的专一性 蛋白质由蛋白酶来水解 3 一种酶只能催化一种化学反应 分析 酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应 4 atp与adp的相互转化不是可逆反应 分析 因为atp与adp相互转化时其正方向与逆方向的酶 场所 能量来源不同 5 糖类是细胞的主要能源物质 生命活动所需要的能量有70 是由其供给的 所以糖类是生物体生命活动的直接能源 分析 糖类氧化分解所释放的能量不能直接用于各项生命活动 必须转移到atp中才能被各项生命活动利用 因此atp是生物体各项生命活动的直接能源 酶概念的理解和催化作用的验证1 酶概念的理解 2 酶的催化作用的实验验证 1 原理 肝细胞中含有过氧化氢酶 2 实验设计及现象 3 实验结论 酶具有催化作用 同无机催化剂一样 都可以加快化学反应速率 酶具有高效性 同无机催化剂相比 酶的催化效率更高 高考警示钟 不要认为酶只在细胞内发挥作用 1 酶可以在细胞内发挥作用 如细胞内的呼吸氧化酶 2 酶可以分泌到细胞外发挥作用 如各种消化酶 3 酶在生物体外适宜的条件下也能发挥作用 如实验证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验 典例训练1 2011 海南高考 关于酶的叙述 正确的是 a 酶提供了反应过程所必需的活化能b 酶活性的变化与酶所处环境的改变无关c 酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失d 酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 解题指南 1 知识储备 1 酶的活性受环境条件的影响 2 酶结构改变可导致其活性部分或全部丧失 3 酶在催化反应前后不会改变 2 解题关键 理解酶的作用原理和特点 解析 选c 酶能降低化学反应的活化能 但不提供反应的活化能 酶的活性受外界环境的影响 如温度 ph等 结构决定功能 酶的结构改变 酶的活性就会部分或全部丧失 酶是一种催化剂 催化反应前后酶的数量和性质不会改变 变式备选 2012 长沙模拟 下列有关酶的正确叙述是 是由具有分泌功能的细胞产生的 酶对底物有严格的选择性 酶是活细胞产生的 酶在发挥作用后立即被分离 有的酶不是蛋白质 酶的活性与温度呈正相关 在新陈代谢和生长发育中起调控作用 酶只是起催化作用a b c d 解析 选c 凡是活细胞一般都能产生酶 并不只是由具分泌功能的细胞产生的 酶对底物有严格的选择性 但酶在发挥作用后不会立即被分离 而是会被反复利用 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是rna 酶只是起催化作用 酶的活性与温度和ph有关 但有最适值 在最适值前随温度和ph的升高其活性逐渐增强 超过最适值后则下降 而不呈正相关 变式备选 酶是生物催化剂 下列有关酶的叙述不正确的是 a 所有酶都含有c h o n四种元素b 酶不一定只在细胞内起催化作用c 高温 低温 过酸 过碱都会使酶永久失活d 一般来说 活细胞都能产生酶 解析 选c 酶主要是蛋白质 少数是rna 蛋白质和rna都含有c h o n四种元素 酶在细胞内和细胞外都可起催化作用 酶是由活细胞产生的 低温并不会使酶永久失活 与酶有关的曲线分析1 表示酶高效性的曲线 未加酶 加入酶 加入无机催化剂 平衡点 时间 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所需的时间 不能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对此反应无催化作用 而加入酶a的反应速率随反应物浓度的增大明显加快 说明酶具有专一性 无酶条件 加酶b 加酶a 10 1 2 3 4 5 a反应物浓度 反应速率 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 高考警示钟 影响因素不同 作用机理不同 1 温度和ph是通过影响酶活性来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来影响酶促反应速率 并不影响酶的活性 典例训练2 2011 海南高考 某一不可逆化学反应 s p 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 如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 解题指南 1 题眼 坐标曲线纵坐标为反应物浓度 2 解题关键 酶促反应加快反应速率 缩短达到反应平衡点的时间 解析 选d 当反应进行到t时加入催化该反应的酶 由于酶的高效性 将促进化学反应的快速进行 反应物浓度迅速降低 最后反应物浓度降为0 互动探究 1 丁曲线后来变化趋势变缓的原因是由于酶活性降低了吗 提示 不是 分析 因为随着反应物浓度的降低 反应速率逐渐减慢 但酶的活性保持不变 2 若将纵坐标改为生成物的量 其曲线变化趋势会改变吗 提示 会改变 分析 其应该先呈快速增长 然后缓慢增长 最后达到相对稳定 变式备选 如图表示某反应物剩余量随ph及温度的变化情况 正确的是 a 该酶的最适温度是37 b 随着ph的升高 酶的活性先降低后升高c 随着温度的升高 酶的最适ph不变d 随着温度的升高 酶的活性逐渐降低 解析 选c 据图可知 该酶的最适温度是35 左右 低于35 时 随温度升高 酶活性逐渐升高 ph在0 8范围内 随ph的升高 酶活性逐渐升高 超过8时 随ph的升高 酶活性逐渐降低 atp的结构和转化1 atp的结构式由结构式可看出 atp的结构特点可用 一 二 三 来总结 即一个腺苷 两个高能磷酸键 三个磷酸基团 腺嘌呤 磷酸基团 核糖 2 atp的形成途径 3 atp产生量与o2供给量之间的关系模型分析 1 生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量atp 因此在o2为0的时候 其产生量仍有一定数值 而非0 2 当o2供给量增多 有氧呼吸明显加强 atp的产生随之增加 但当o2供给量达到一定值后 其产生量不再增加 是由于酶 有机物 adp或磷酸的限制因素所致 3 当横坐标表示呼吸强度时 atp的产生量曲线应该从原点开始 高考警示钟 1 细胞中atp含量很少atp是生命活动的直接能源物质 但它在细胞内的含量并不高 因此细胞内atp的形成与分解相当频繁 2 atp和adp的相互转化不是可逆反应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 但物质是可循环利用的 典例训练3 2012 盐城模拟 如图为atp的结构和atp与adp相互转化的关系式 下列说法不正确的是 a 图1中a代表的是腺嘌呤 b c为高能磷酸键b atp生成adp时图1中的c键断裂并释放能量c atp与adp相互转化过程中物质是可逆的 能量不可逆d 酶1 酶2具有催化作用 不受其他因素的影响 解题指南 1 本题综合考查atp的结构及atp与adp的相互转化的关系 2 解题关键 1 理解atp的结构简式 2 理解atp与adp相互转化的过程 解析 选d atp中的 a 代表腺苷 而图1中的 a 代表腺嘌呤 b c为高能磷酸键 内含有大量能量 atp水解时 远离腺苷的高能磷酸键c断裂 释放出能量 生成adp和磷酸 生成atp时需要光能或化学能 atp分解释放的能量可转化为光能 电能 机械能 化学能 热能等形式 故atp与adp相互转化过程中能量不可逆 但物质可逆 c正确 酶1是atp水解酶 酶2是atp合成酶 它们的活性均受温度等外界因素的影响 d错误 互动探究 1 上题图1中a能组成rna吗 提示 能 分析 a是腺嘌呤核糖核苷酸 是rna的基本单位之一 2 上题图2中反应从左向右进行时能量的来源是什么 提示 光能或化学能 分析 光合作用中合成atp的能量来自光能 细胞呼吸中合成atp的能量来自有机物分解释放的化学能 变式备选 人体细胞进行正常的生命活动 每天需要水解200 300摩尔atp 但人体细胞中atp的总量只有约0 1摩尔 下列有关atp的叙述错误的是 a atp和adp的相互转化保证了机体对能量的需求b atp由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成c 有氧呼吸的第三阶段为人体细胞活动提供的atp最多d 人体细胞内形成atp的场所是细胞质基质和线粒体 解析 选b atp中远离腺苷的高能磷酸键容易断裂也容易形成 即atp与adp二者可以相互转化 这可以保障生物体对能量的需求 atp即三磷酸腺苷 由3个磷酸基团和1个腺苷组成 在有氧呼吸的第三个阶段 前两个阶段生成的大量 h 和o2结合形成水的同时释放大量atp 人体细胞产生atp的过程有有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中完成 无氧呼吸在细胞质基质中完成 探究实验的步骤及结果分析 影响酶活性的因素 案例 2011 江苏高考 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 研究者设计并进行了相关实验 实验步骤及结果如下 鲈鱼的驯养 将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14d 用普通饲料投喂 备用 饲料的配制 在每千克普通饲料中添加200mg植酸酶 配制成加酶饲料 并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒 烘干后储存 鲈鱼的饲养 挑选体格健壮 大小一致的鲈鱼随机分组 放养于规格相同的浮式海水网箱中 放养密度为60尾 箱 给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料 给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料 称重并记录 投喂8周后 从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 制备鲈鱼肠道中消化酶样品 并分别测定消化酶的活性 结果如下表 根据上述实验 回答下列问题 1 步骤 中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 实验前的驯养是为了 2 步骤 中将配制好的饲料进行烘干要特别注意 其原因是 3 步骤 中还应控制好的无关变量主要有 4 本实验得出的初步结论是 5 推测鲈鱼的食性并说明理由 命题人透析 1 鲈鱼的两个生理特性 鲈鱼鱼苗的生长特性 鲈鱼鱼苗生长较快 成体生长缓慢 因此在 探究植酸酶对鲈鱼生长的影响 时 选择鱼苗作为实验材料 便于在实验过程中能明显地观察其效果 另外 环境的改变影响其生长 据题意 实验需要在网箱中进行较长的时间 8周 所以在实验前让鲈鱼适应实验养殖环境 否则有可能因为鲈鱼因不适应新环境而影响生长 导致实验结果出现较大误差 鲈鱼的食性 鱼的食性有植食性 肉食性和杂食性 据题干表格给予的信息 鲈鱼肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 说明其食物中含有丰富的蛋白质 所以可判定为肉食性 2 分析影响实验结果的无关变量 酶受温度的影响 实验组的饲料中已添加了植酸酶 因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高 否则会因高温处理使植酸酶变性而失去活性 分析实验环境深挖无关变量 实验过程中除注意温度的影响之外 还要将可能影响实验结果的其他无关变量进行严格的控制 体格健壮 大小一致的鲈鱼 随机分组 规格相同的浮式海水网箱 放养密度为60尾 箱 投喂等量饲料 等 除此之外 还要充分考虑生活环境的 水温 盐度和溶解氧 等对实验结果的影响 3 提炼题中信息归纳实验结论 题干实验过程中的结果和表中数据给出了分析归纳结论的依据 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 由此可得出 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 表格显示 实验组蛋白酶活性明显较对照组高 而脂肪酶和淀粉酶活性则相近 可归纳得出 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 标准答案 1 成体生长缓慢 实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境 2 温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性 3 水温 盐度和溶解氧等 4 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 肉食性 其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现 成体生长缓慢 适应环境 2 必须体现 温度过高使植酸酶变性失活 3 突出主要因素 水温 盐度 溶解氧 4 必须体现 提高肠道中蛋白酶的活性 对脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 必须是 肉食性 蛋白酶活性高 失分案例 1 错答成 成体消耗饲料多 让鲈鱼生长加快 等 2 错答成 防止烫伤 或 高温会使植酸酶变性而死亡 4 错答成 植酸酶能促进鲈鱼的生长 5 错答成 杂食性 1 下列关于酶的叙述正确的是 a 具有多样性 专一性 高效性b 其活性不受温度的影响c 酶只有在细胞内才具有催化功能d 只能由生物体腺细胞内产生 解析 选a 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物 大多数是蛋白质 少数是rna 其活性受温度的影响 酶虽然是活细胞产生的 但酶不仅在细胞内具有催化作用 在细胞外的适宜环境中也同样具有催化作用 典型的如消化道内消化酶的催化作用 2 下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是 a 肝糖原b 肌糖原c 葡萄糖d 三磷酸腺苷 解析 选d 三磷酸腺苷即atp是直接的能源物质 肝糖原 肌糖原和葡萄糖是主要的能源物质 3 2012 南京模拟 atp是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质 下列相关叙述错误的是 a atp是一种高能磷酸化合物b 每个atp分子中含有两个磷酸基团c atp在人体细胞中普遍存在但含量不多d 活细胞内时刻都有atp生成 解析 选b 每个atp分子中含有三个磷酸基团 两个高能磷酸键 内含有大量能量 故atp是一种高能磷酸化合物 atp作为生命活动的直接能源物质 在人体细胞内普遍存在 但含量不多 为满足生命活动的需要 活细胞内时刻都有atp生成 4 多选 2012 连云港模拟 水稻细胞内合成的某物质 能够在常温下高效分解淀粉 有关该物质的说法错误的是 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 选a b c 能在常温下高效分解淀粉的是淀粉酶 酶在低温时不会变性失活 a错误 淀粉酶的化学本质为蛋白质 一定含有c h o n b错误 酶具有专一性 特异性 能催化分解但不能催化合成 c错误 蛋白质的基本组成单位为氨基酸 氨基酸含有羧基 d正确 5 诺贝尔化学奖的一半曾授予了美国的保罗 博耶和英国的约翰 沃克 以表彰他们在研究atp如何利用能量进行自身更新方面取得的成就 atp是腺嘌呤核苷的衍生物 如图是atp的分子结构 请据图回答 1 分子简式为 2 图中虚线部分的名称是 3 写出atp与adp相互转化的反应式 该反应进行的场所是 4 在绿色植物和动物体内 atp合成所需能量的来源分别是 和 5 在生物体内 atp水解释放的能量的去向是 解析 1 由图分析知 分子简式为a p p p 2 图中虚线部分的名称是腺苷 3 atp与adp相互转化的反应式为atpadp pi 或磷酸 能量 该反应是在细胞内进行的 4 在绿色植物体内 atp合成所需能量的来源是光合作用和呼吸作用 而在动物体内的来源则是呼吸作用 5 在生物体内 atp水解释放的能量的去向是直接用于各项生命活动 答案 1 a p p p 2 腺苷 3 atpadp pi 或磷酸 能量细胞内 4 光合作用 呼吸作用呼吸作用 5 直接用于各项生命活动 实验方法 实验变量的控制 理论指导 实验过程中可以变化的因素为变量 分为自变量 因变量和无关变量 1 自变量 1 含义