高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第1讲 酶和ATP课件 新人教版必修1.ppt

走向高考 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 细胞的能量供应和利用 必修一 第三单元 第一讲酶和atp 第三单元 1 酶在代谢中的作用 2 atp在能量代谢中的作用 3 实验 探究影响酶活性的因素 一 降低化学反应活化能的酶1 酶在细胞代谢中的作用 1 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着许多 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 状态所需要的能量 化学反应 常态 活跃 蛋白质 rna 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 催化 活化能 3 酶的特性 1 酶的催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 2 专一性 一种酶只能催化 化学反应 3 作用条件较温和 在 条件下 酶会变性失活 巧学妙记酶的来源与特性 活细胞内来合成 降低化能是本领 高效专一需温和 催化反应属它行 高效性 一种或一类 高温 过酸 过碱 二 细胞的能量 通货 atp1 结构简式 其中 a 代表 代表 2 atp与adp相互转化的反应式 a p p p 腺苷 高能磷酸键 3 atp的主要功能细胞内的一种 是细胞生命活动所需能量的 4 atp的主要来源 1 动物 人 真菌和大多数细菌的 2 绿色植物的 和 高能磷酸化合物 直接来源 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 1 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 请思考 1 甲 乙两种酶的化学本质是否相同 2 乙酶活性改变的机制是什么 提示 1 观察曲线图可知 甲酶的活性始终保持不变 表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解 则甲酶的化学本质不是蛋白质而是rna 乙酶能被蛋白酶破坏活性降低 则乙酶为蛋白质 2 乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变 从而使其活性丧失 2 与动物相比 绿色植物的atp的合成场所及其合成的atp在用途上有何不同之处 提示 与动物相比 atp合成的场所除线粒体外 绿色植物还可在叶绿体类囊体膜上产生atp 但此处产生的atp只可用于还原c3化合物 不可用于其他生命活动 4 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 5 atp脱去两个磷酸基团后是rna的基本组成单位 6 atp水解为adp释放的能量来自于高能磷酸键 7 人在饥饿时 细胞中atp与adp的含量难以达到动态平衡 答案 1 2 3 4 5 6 7 a ab段表示在无催化剂的条件下 物质a生成物质p需要的活化能b 若将酶改为无机催化剂催化该反应 则a的高度将降低c 若仅增加反应物a的量 则图中曲线的原有形状均发生改变d 若曲线 为最适酶促条件下的曲线 改变酶促条件后 a的高度将降低答案a 解析活化能是指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 图中a段是有酶催化时物质a生成物质p所需的活化能 ab段是无催化剂作用时所需的活化能 若将酶改为无机催化剂时 反应所需的活化能将增大 a的高度将增加 增加反应物a的量 只是加快反应速率 曲线形状不发生改变 改变酶促反应条件 反应所需的活化能不变 a的高度不变 答案a解析反应前后酶的数量和性质均不变 故为 解析本题考查了酶的合成场所 特性及作用原理 有些酶是生命活动所必需的 比如与呼吸作用有关的酶 在分化程度不同的细胞中都存在 a正确 导致酶空间结构发生破坏变性的因素有 过酸 过碱 高温等 低温只能降低酶的活性 不会破坏酶的结构 b错误 酶的作用实质即为降低反应所需活化能从而提高反应速率 c正确 酶是蛋白质或者rna 本身是催化剂 也可作为底物被蛋白酶或者rna酶降解 d正确 a 实验 b 实验 c 实验 d 实验 答案b解析通过探究温度 ph对酶活性的影响实验设计 考查学生实验分析能力 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 因此a c d错误 答案d解析理解atp的结构 功能 特点是解题关键 atp是细胞内的直接能源物质 含量少 但能与adp迅速地转化 用以维持生命活动的需要 atp不是储能物质 1 酶的本质和作用 酶的本质和作用 2 酶化学本质的实验验证 1 证明某种酶是蛋白质实验组 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应对照组 已知蛋白质溶液 双缩脲试剂 出现紫色反应 2 证明某种酶是rna实验组 待测酶液 吡罗红染液 是否呈现红色 对照组 已知rna溶液 吡罗红溶液 出现红色 3 利用酶的专一性原理来证明 3 酶的作用特点 1 酶不能改变化学反应的平衡点 只能改变达到平衡点的时间 2 酶和无机催化剂一样 在反应前后性质和数量保持不变 但酶并非能终生发挥作用 酶和其他物质一样也需要更新 3 有的酶存在于细胞外 如消化酶 有的存在于细胞内 如呼吸酶 高考警示 酶的作用机理酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能 分析如下 1 图中ac和bc段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能 2 若将酶变为无机催化剂 则b在纵轴上向上移动 用加热的方法不能降低活化能 但会提供活化能 解析绝大多数酶是蛋白质 在体内不能贮存 所以要不断更新 温度过高会使酶失活 酶可以在细胞内 细胞外 体外发挥催化作用 只要是活细胞 哺乳动物成熟红细胞除外 就可以合成酶 酶的合成场所主要是核糖体 有的是在细胞核中 所需原料为氨基酸或核糖核苷酸 酶的催化作用具有专一性 故对底物有严格的选择性 酶的作用本质是降低化学反应的活化能 低温和高温均可使酶活性降低 但机理不同 低温只是抑制酶的活性 不会使酶变性失活 而一定的高温会使酶活性降低 温度过高会使酶变性失活 答案a 解析激素不都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢的 激素作用的机理各不相同 有的作用于细胞膜 改变细胞膜的通透性或者改变膜的蛋白质含量等 有的作用于细胞核 影响基因的表达等 有的在细胞质中通过改变酶活性来调节细胞代谢 例如抗利尿激素 a项错误 代谢终产物可以通过反馈来调节相关酶活性 进而调节代谢速率 b项正确 同一个体各种体细胞中的酶的种类也不尽相同 c项错误 对于一个细胞来说 酶的种类和数量会发生变化 例如细胞衰老 d项错误 答案b 技巧点拨 比较酶与激素 1 酶的高效性曲线 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的时间 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 与酶有关的曲线和图形分析 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 a 图 虚线可以表示酶量增加一倍时 底物浓度和反应速率的关系b 图 虚线可以表示增加酶浓度 其他条件不变时 生成物量与反应时间的关系c 图 不能表示在反应开始的一段时间内 反应速率与反应时间的关系d 若图 中的实线表示fe3 的催化效率 则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率 解析在适宜条件下 增加酶量 或浓度 可以提高酶促反应速率 缩短酶促反应到达平衡所需的时间 故图 中虚线可表示酶量增加一倍时 底物浓度和反应速率的关系 图 中虚线可表示增加酶浓度 其他条件不变时 生成物量与反应时间的关系 在酶促反应过程中 随着反应时间的延长 底物逐渐减少 反应速率逐渐降低 可以用图 表示 酶具有高效性 过氧化氢酶的催化效率比fe3 的催化效率高 故若图 中实线表示fe3 的催化效率 则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率 答案c 解析题图可以反映温度和ph对酶促反应速率的影响 但是影响酶促反应速率的因素不仅包括温度和ph 还有酶的浓度等 在底物充足的条件下 增大酶的浓度 可以提高反应速率 所以a c正确 b错误 题图显示 该酶的最适ph为2 强酸性环境 左右 因此这种酶可能是胃蛋白酶 而不会是唾液淀粉酶 d正确 答案b 技巧点拨 四看法 分析酶促反应曲线一看两坐标轴的含义 分清自变量与因变量 了解两个变量的关系 二看曲线的变化 利用数学模型法观察同一条曲线的升 降或平的变化 掌握变量变化的生物学意义 如在分析影响酶促反应速率的因素时 一般情况下 生成物的量未达到饱和时 限制因素是横坐标所表示的因素 当达到饱和后 限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素 三看特殊点 即曲线的起点 终点 顶点 转折点 交叉点等五点 理解特殊点的意义 四看不同曲线的变化 理解曲线之间的内在联系 找出不同曲线的异同及变化的原因 atp的结构 功能及相互转化 3 atp与adp的相互转化 4 细胞内产生与消耗atp的生理过程 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 酶催化作用的高效性可使atp与adp进行快速转化 夜间有o2存在时 atp合成的主要场所是线粒体 答案a 解析细胞内atp与adp的含量很少且保持相对稳定 atp分子结构中含有一个普通磷酸键和两个高能磷酸键 易断裂也易形成的是高能磷酸键 有丝分裂后期着丝点分裂并非纺锤丝牵引所致 答案b 1 atp结构中的a为腺苷 由腺嘌呤和核糖组成 2 dna结构中的a为腺嘌呤脱氧核苷酸 由一分子腺嘌呤 一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成 3 rna结构中的a为腺嘌呤核糖核苷酸 由一分子腺嘌呤 一分子核糖和一分子磷酸组成 4 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 1 对比法 验证酶的高效性和专一性 1 验证酶的高效性 设计思路 验证酶高效性的方法是 对比法 即通过对不同类型催化剂 主要是与无机催化剂作比较 催化底物反应速率进行比较 得出结论 实验 酶特性的实验探究 设计方案 2 验证酶的专一性 设计思路验证酶专一性的方法也是 对比法 常见的有两种方案 底物相同但酶不同或底物不同但酶相同 最后通过观察酶促反应能否进行得出结论 设计方案 2 梯度法 探究酶的最适温度和最适ph 1 设计思路常用 梯度法 来探究酶的最适温度 或ph 设计实验时需设置一系列不同温度 或ph 的实验组进行相互对照 最后根据实验现象得出结论 酶促反应时间最短的一组所处的温度 或ph 即最适温度 或ph 相邻组间的差值 即梯度值 越小 测定的最适温度 或ph 就越精确 特别注意 在设计实验过程中 根据 单一变量原则 除自变量 如温度或ph等 成等差数列相互对照外 其他所有无关变量都必须相同 包括材料的大小 质量 生长状况等 2 设计方案 ph对酶活性的影响 高考警示 影响酶活性的实验探究中的注意事项 1 探究温度对酶活性的影响 实验室使用的 淀粉酶最适温度为60 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 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 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 2 探究ph对酶活性的影响 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分别调至同一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 2 实验步骤 按照上表中的设计 取试管 加溶液 3 结果预测 4 结论 5 在上述实验中 如果仅将37 恒温水浴锅的温度调到20 而在其他条件不变的情况下重做上述实验 试管中出现的颜色会比37 时的浅 其原因是 解析该题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性 因此应遵循对照性原则 科学性原则和单一变量原则 1 因此表格中所填内容如下 2 实验步骤 按照上表中的设计 取试管 加溶液 将上述溶液混合均匀 在37 恒温水浴锅中保温适当时间 取出试管 分别加入适量的斐林试剂 混合均匀 再在沸水浴中保温一定时间 观察现象并记录实验结果 3 应该在只有含蔗糖和蔗糖酶溶液的甲试管以及含淀粉和淀粉酶溶液的乙试管出现砖红色沉淀 其他试管不应该出现砖红色沉淀 4 结论 说明酶的催化作用具有专一性 5 如果将37 恒温水浴锅的温度调到20 由于20 低于酶的最适温度 酶的活性会下降 水解产生的还原糖少 所以出现砖红色试管中的颜色会比37 时的浅 2 混匀 37 恒温水浴一段时间 取出试管 分别加入适量的斐林试剂 混匀 沸水水浴一段时间 观察实验现象并记录实验结果 3 含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管 以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀 其他试管中不出现砖红色沉淀 4 酶的催化作用有专一性 5 20 低于酶的最适温度 酶活性低 水解产生的还原糖少 技巧点拨 与酶有关的实验设计的 主要点 1 验证或探究酶具有高效性 高效性是一种比较性概念 是指与无机催化剂相比具有高效性 因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照 用酶和蒸馏水作对照 可用来验证酶具有催化功能 2 验证或探究酶具有专一性 专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应 因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照 可用同一底物 两种不同酶 也可用不同底物 同一种酶来验证或探究 3 验证或探究温度对酶活性的影响 自变量是温度 应设置具有一定梯度的多个不同温度条件 比较某种酶的催化效率 一般至少应设置 低温 适温 高温 三个指标 4 验证或探究ph对酶活性的影响 自变量是ph 应设置具有一定梯度的多个不同ph条件 比较某种酶的催化效率 一般至少应设置 低ph 最适ph 高ph 三个指标 注意胃蛋白酶最适ph约为1 5 5 验证某种酶的化学本质是蛋白质 蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应 也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明 思维导图 要点强记1 加热使反应物获得了能量 加快反应速率 2 同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 因而催化效率更高 3 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 少数是rna 4 酶具有专一性和高效性 作用条件较温和 5 低温抑制酶的活性 但不破坏酶的分子结构 6 高温 过酸 过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性 7 atp是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质 8 细胞内atp与adp相互转化的能量供应机制 是生物界的共性 答案d解析理解酶的本质和生理作用是解题关键 少数酶是rna 其合成过程不需要核糖体 a错误 酶是在细胞内合成的 通过胞吐排出细胞 不会通过胞吞进入细胞 b错误 dna酶能催化dna分子水解成脱氧核苷酸 c错误 胃蛋白酶最适ph约为1 5