人教版高考生物创新精编课件：第3单元-第7讲-酶和ATP.ppt

第三单元细胞的能量供应和利用 第七讲酶和ATP 1 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 2 实验中可以变化的因素称为变量 其中人为改变的变量称为自变量 随自变量变化而变化的量称为因变量 还有一些对实验结果造成影响的可变因素称为无关变量 3 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能 4 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶是蛋白质 5 低温抑制酶的活性 但不破坏酶的分子结构 高温 过酸 过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性 6 ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质 7 在任何状态下 机体ATP的合成和分解都处于动态平衡状态 8 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 基础回扣 一 酶的作用和本质1 酶的作用 1 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为 细胞代谢是细胞 2 活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的所需要的能量 催化剂 酶及无机催化剂 的作用机理是 细胞代谢 生命活动 活跃状态 降低化学反应的活化能 3 实验 通过 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验 证明酶具有 而且酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著 具有 4 作用意义 细胞代谢能在温和条件下快速进行 是由于酶的 作用 催化能力 高效性 催化 2 酶的本质酶是产生的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶是 少数酶为RNA 解惑 在适宜条件下 酶在生物体内和生物体外都能起催化作用 活细胞 蛋白质 二 酶的特性1 性 催化效率约是无机催化剂的107 1013倍 2 性 每一种酶只能催化或化学反应 3 作用条件较温和 在和pH条件下 酶的活性最高 解惑 酶与无机催化剂的相同之处 1 化学反应前后数量和性质不变 2 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 3 都能降低化学反应的活化能 高效 专一 一种 一类 最适温度 三 ATP的结构和功能1 ATP的结构 1 结构简式 2 A P A P P P 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 远离A 水解 各项生命活动 5 ATP的产生 1 生理过程 动物和人 绿色植物 2 场所 线粒体 叶绿体 细胞质基质 3 功能 ATP是细胞生命活动的直接能源物质 解惑 ADP与ATP相互转化反应式中 催化ADP形成ATP的酶存在于细胞的线粒体 叶绿体 细胞质基质中 呼吸作用 呼吸作用和光合作用 优化落实 考查一酶的作用和本质1 判一判 1 酶在生物体内有催化和调节作用 2 酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 3 酶催化作用的实质是提高化学反应的活化能 使化学反应顺利进行 4 细胞质中没有作用于DNA的解旋酶 提示在叶绿体 线粒体中含有 5 细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 6 酶提供了反应过程所必需的活化能 7 酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 8 同一生物体内各种酶的催化反应条件都相同 2 连一连 考查二酶的特性3 判一判 1 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性 2 酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 3 不同酶的最适温度可能相同 4 随着温度降低 酶促反应的活化能下降 5 酶活性最高时的温度不适合酶的保存 考查三ATP的结构和功能4 判一判 1 线粒体内膜上不能合成ATP 2 无氧条件下 光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源 3 1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团 4 ATP在细胞内含量很少 但是ATP与ADP在细胞内转化十分迅速的 5 细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制 是生物界的共性 6 人在饥饿时 细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡 7 吸能反应总是与ATP水解反应相联系 放能反应总是与ATP合成反应相联系 提示吸收的能量来自ATP水解提供能量 放能反应释放的能量贮存在ATP中 5 酶的特性 高效性 催化效率是无机催化剂的107 1013倍 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 本实验不能选用碘液作检测试剂 因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解 3 与影响酶促反应有关的曲线 1 温度和pH温度和pH通过影响酶活性来影响酶促反应 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 易错清零 易错点1酶并非全都是蛋白质 还有少部分RNA 因此酶的基本组成单位为氨基酸或核糖核苷酸 易错点2酶只起催化作用 易错点3温度 pH都能影响酶的空间结构 改变酶的活性 进而影响酶促反应速率 易错点4底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的 并不影响酶的活性 易错点5人在发烧时 不想吃东西 其原因是温度过高导致消化酶的活性降低 易错点6唾液淀粉酶随食物进入胃内 不能继续将淀粉分解为麦芽糖 原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左右 而胃液的pH在2左右 在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解 易错点7酶只能在生物体中合成 不能来源于食物 易错点8低温只抑制酶的活性 不会使酶变性失活 演练提升 1 下列有关酶的叙述正确的是 是有分泌功能的细胞产生的 有的从食物中获得 有的在体内转化而来 凡是活细胞 一般都能产生酶 酶都是蛋白质 有的酶不是蛋白质 酶在代谢中有多种功能 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 解析酶是由活细胞产生的 具有生物催化作用的有机物 就酶的化学本质而言 主要是蛋白质 还有RNA 错 对 就酶作用的场所而言 有胞内酶和胞外酶 活细胞一般都能产生胞内酶 错 对 代谢是细胞内全部有序化学变化的总称 在这一过程中 需要酶的催化 错 对 答案C 2 图一曲线a表示在最适温度 最适pH条件下时间与生成物量的关系 图二曲线b表示在最适温度 最适pH条件下 底物浓度与酶促反应速率的关系 据图分析正确的是 A 图一曲线a中 A点后 限制生成物量不再增加的因素是酶的含量不足B 图二曲线 酶减少后 图示反应速率可用曲线f表示C 分别在图二中取B C点的速率值 对应图一中的曲线c和dD 减小pH 重复该实验 图二曲线b应变为曲线f 增大pH 应变为曲线e 解析图一曲线a中 A点后 限制因素为底物的浓度 A错误 图二曲线中当底物浓度一定时 减少酶量 反应速率降低 B正确 图二B C点的速率值是一个定值 无法用曲线c和d表示 C错误 图二曲线b是在最适pH下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系 无论pH增大还是减小 曲线b都应变成曲线f D错误 答案B 解题技巧 1 不同生物酶的最适温度不同 动物体内的酶最适pH大多在6 5 8 0之间 但也有例外 如胃蛋白酶的最适pH为1 5 植物体内的酶最适pH大多在4 5 6 5之间 2 正确理解酶的作用酶只能提高化学反应速率 缩短化学反应达到平衡所需要的时间 不能改变反应结果 即不能使反应的产物增加 3 温度 pH对酶活性的影响不同pH过高 过低及温度过高都会使酶失活 温度过低只是使酶活性降低 酶并不失活 4 酶促反应速率不同于酶活性 温度 pH都能影响酶的空间结构 改变酶的活性 进而影响酶促反应速率 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速率的 并不影响酶的活性 考点二ATP的结构与功能 关键点击 1 ATP的结构图示 2 ATP的形成途径 3 ATP与ADP的相互转化 易错清零 易错点1ATP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 易错点2ATP与ADP的相互转化不是可逆反应 因为转化过程中的所需酶 能量的来源和去路及反应场所都不完全相同 但是物质是可循环利用的 ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能 可直接用于各项生命活动 光反应阶段合成的ATP只用于暗反应 而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用中吸收的光能 易错点3ATP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 易错点4ATP是一种高能磷酸化合物 其分子式可以简写为A P P P 高能磷酸键断裂时能够释放出高达30 54kJ mol的能量 所以ATP是与能量有关的一种物质 不能将两者等同起来 易错点5生物体内消耗ATP的过程包括生物体内发生的主动运输 胞吞 胞吐 DNA复制 转录 蛋白质的合成等 演练提升 3 2015 杭州模拟改编 在下列几种化合物的化学组成中 中所对应的含义最接近的是 A 和 和 B 和 和 C 和 和 D 和 和 解析根据题意知 中所对应的含义分别为 一磷酸腺苷AMP 也表示腺嘌呤核糖核苷酸 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 DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸 转运RNA中的腺嘌呤 答案D 4 下列有关ATP的叙述 正确的是 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 若细胞内Na 浓度偏高 为维持Na 浓度的稳定 细胞消耗ATP的量增加 人在寒冷时 肾上腺素和甲状腺激素分泌增多 细胞产生ATP的量增加 人在饥饿时 细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡A B C D 解析人长时间剧烈运动时 骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸 而安静时进行有氧呼吸 氧化分解等摩尔葡萄糖 安静时生成的ATP量较多 细胞中ATP和ADP的含量少 人在饥饿时 两者的含量仍会达到动态平衡 Na 进出细胞的方式是主动运输 主动运输要消耗能量 人在寒冷时 肾上腺素和甲状腺激素分泌增多 细胞代谢增强 促进细胞中ATP的量增加 以维持体温的恒定 答案B 解题技巧 不同物质中 A 代表的含义 实验七探究影响酶活性的条件一 温度对酶活性的影响1 原理 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 实验步骤 实验中的变量 3 实验步骤 易错清零 易错点1验证酶的专一性时选择好检测反应物的试剂 如反应物选择淀粉和蔗糖 酶溶液为淀粉酶 则适宜选用斐林试剂检测反应物是否被分解 不能选用碘液 因为碘液无法检测蔗糖是否被分解 保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键 易错点2验证酶的高效性实验中 实验时必须用新鲜的 刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料 肝脏如果不新鲜 肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解 使组织中酶分子的数量减少且活性降低 实验中使用肝脏的研磨液 可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积 从而加速过氧化氢的分解 滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管 因为酶的催化效率具有高效性 少量酶带入FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性 甚至使人产生错觉 作出错误的判断 H2O2分解过程有气泡冒出 若反应一段时间 不再有气泡冒出 说明反应结束 若在不增加H2O2量的前提下 使气泡 O2 的生成量增加 可采取的措施是提高H2O2浓度 易错点3在探究温度对酶活性影响的实验中 实验室使用的 淀粉酶最适温度为60 由于H2O2不稳定 因此探究温度对酶活性影响时 不选择H2O2作反应物 本实验不宜选用斐林试剂鉴定 温度是干扰条件 本实验中步骤2 步骤3一定不能颠倒顺序 否则会使实验失败 即先控制条件再混合 易错点4在探究pH对酶活性影响的实验中 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 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 演练提升 5 2013 江苏卷改编 为了探究温度 pH对酶活性的影响 下列实验设计合理的是 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 综上答案为B 答案B 6 2015 烟台检测 猪笼草以其分泌物消化所捕食的昆虫 为检测此分泌物的性质 有个同学做了如下实验 取甲 乙两支洁净的试管 分别加入1cm3瘦肉块 向甲试管中注入2mL新鲜的分泌物 向乙试管中注入2mL清水 振荡两支试管 然后将两试管下半部浸入35 左右的温水中 2小时后观察发现 甲试管内瘦肉块明显变小 乙试管内肉块无明显变化 请回答下列问题 1 该分泌物中可能含有 酶 2 甲 乙两试管中 为对照组 3 若要验证温度对分泌物活性的影响 可再取丙 丁两支洁净的试管 两试管内均应加 并将两试管分别放入 中 2小时后观察试管内瘦肉块的变化 4 若要验证pH对分泌物活性的影响 可再取戊 己两支洁净的试管 两试管所加入的成分与丙 丁试管相同 向戊 己两试管中分别加入 溶液 然后将两试管下半部放入 的温水中 2小时后观察两试管瘦肉块的变化 5 该同学为鉴定该分泌物含蛋白质 向试管中加入1mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液 振荡均匀 然后加入2mL新鲜的分泌物 在水浴中加热到60 以上 观察溶液的颜色 请指出其中两处错误 解析 1 瘦肉的主要成分是蛋白质 瘦肉块变小说明瘦肉被蛋白酶分解 因此该分泌物中可能含有蛋白酶 2 实验目的是探究分泌物内所含的酶 故加分泌物的甲组是实验组 不加分泌物的乙组为对照组 3 若要验证温度对分泌物活性的影响 变量是温度 因此两支试管里加入的物质以及物质的量应相同 即都加入1cm3瘦肉块 2mL新鲜的分泌物 甲试管为适宜温度条件 因此另外两支试管放入沸水和冰水中 以探究温度对酶活性的影响 4 若要验证pH对分泌物活性的影响 则变量是pH 因此戊 己试管内需分别加入适量且等量的NaOH和HCl 营造不同的pH环境 为防止温度对酶活性的影响 需将试管都放入适宜的温度 35 环境中进行实验 5 使用双缩脲试剂时 需先加A液 振荡后滴加B液 双缩脲试剂在常温下使用 不需要加热 答案 1 蛋白 2 乙试管 3 1cm3瘦肉块 2mL新鲜的分泌物沸水和冰水 4 适量且等量的NaOH和HCl35 左右 5 不应把双缩脲试剂A液和2mL双缩脲试剂B液先混合不用加热 解题技巧 1 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 2 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 考向一影响酶活性的因素 5年18考 典例1用某种酶进行有关实验的结果如图所示 下列有关说法错误的是 A 该酶的最适催化温度为30 左右B 图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C 由图4实验结果可知酶具有高效性D 由实验结果可知酶具有专一性 思路点拨酶在最适温度是时催化效率最高 在最短的时间就可以达到平衡 在最适pH时催化效率最高 底物剩余量最少 酶的催化作用受多种因素的影响 某些因素可以提高或降低酶的催化效率 一种酶只能催化一种或一类化学反应 解析图1显示温度对酶活性的影响 从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30 左右 图2显示该酶的最适pH为7 而胃蛋白酶的最适pH为1 5 由图4可知该酶为麦芽糖酶 图3能说明Cl 是酶的激活剂 Cu2 是酶的抑制剂 图4说明酶具有专一性 答案C 易错辨析由图1只能判断出在20 30 40 三个温度中30 是最适温度 具体最适温度是多少 需进一步实验才能确定 酶的最适条件是随外界环境变化发生变化的 而不是固定不变的 考向二ATP的结构和功能 5年4考 典例2 2014 大纲卷 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 思路点拨细胞核中所发生的DNA复制 蛋白质合成 转录等生理过程都需要消耗能量 能量都是由线粒体提供的 有氧呼吸第一阶段为葡萄糖分解为丙酮酸和 H 无氧呼吸整个过程都是在细胞质基质中进行的 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 易错辨析光合作用主要在叶绿体中进行 蓝藻 光合细菌等没有叶绿体也可进行光合作用 有氧呼吸主要在线粒体中进行 原核生物绝大多数都是有氧呼吸 只有我们常见的如乳酸菌 破伤风杆菌 反硝化细菌 甲烷杆菌等少数生物是无氧呼吸 大多数原核生物都是有氧呼吸 而它们没有线粒体 有氧呼吸酶主要在原核生物细胞膜进行有氧呼吸反应 考向三探究影响酶活性的条件 5年9考 典例3如表所示为某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案 a d表示4支试管 表示实验步骤 对该实验方案的评价 错误的是 原稿错 A 唾液淀粉酶属于无关变量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 思路点拨实验变量 也称为自变量 指实验中由实验者所操纵的因素或条件 反应变量 亦称因变量 指实验中由于实验变量而引起的变化和结果 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50 65 温水中加热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 答案B 易错辨析验证酶的专一性 可以用不同的酶来分解同一种底物 也可以用同一种酶来分解不同的底物来验证 考情一酶的本质及特性1 2015 凉山州一模 为了比较甲 乙两种酶对温度和pH的耐受程度 即保持活性的范围 的差异 科研人员作了相关的研究 结果如下图 下列说法正确的是 A 甲酶对温度的耐受程度比乙酶大B 在pH为6 7的环境下 几乎测不到甲酶活性C 甲酶活性在任何环境中都比乙酶高D 测定pH对酶活性影响时温度应设为20 解析从温度对酶活性影响的曲线分析 乙酶保持活性的温度范围大于甲酶 从曲线趋势看出乙酶比甲酶的温度耐受程度大 从pH对酶活性影响的曲线分析 在pH为6 7的环境下 几乎测不到甲酶的活性 20 时甲 乙两种酶活性都较低 不宜用来测定pH对酶活性的影响 答案B 2 2013 四川卷 下列实验所采取的的措施 不涉及 降低化学反应活化能 原理的是 A 利用果胶酶提高水果的出汁率B 滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解C 滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率D 利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率 解析酶和无机催化剂都有催化作用 都能降低反应的活化能 选项A用了果胶酶 B用了过氧化氢酶 C用了无机催化剂 只有D选项中没有使用任何催化剂 水浴加热只是提高了分子的热运动没有降低反应的活化能 故选D 答案D 考情二ATP的结构与功能3 ATP是细胞的能量 通货 是生命活动的直接能源物质 下图为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中的A代表腺苷 b c为高能磷酸键B 图2中进行 过程时 图1中的c键断裂并释放能量C ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性D 夜间有O2存在时 图2中过程 主要发生在线粒体 解析A项中A代表的是腺嘌呤 A错误 ATP水解一般是远离A的高能磷酸键断裂 也就是c键 所以B项正确 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 4 将萤火虫腹部末端的发光器切下 干燥后研成粉末 将粉末装入试管 滴加蒸馏水 使之混合 则有淡黄色荧光出现 2min后荧光消失了 接着若在试管中滴