高三生物一轮复习 第3单元 第1讲 细胞代谢中的酶和ATP课件.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 第三单元 必修一分子与细胞 第一讲细胞代谢中的酶和atp 第三单元 考情考点探究 方法警示探究 课前基础回扣 核心考点突破 课时作业 方法技巧警示 1 2014 全国大纲 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来源于细胞呼吸作用 答案b解析本题考查atp的合成和利用 细胞核中进行遗传物质的复制 转录等 都需要消耗能量 细胞核本身不能产生能量 这些能量来自线粒体合成的atp 机体睡眠时也进行着复杂的生理活动 如呼吸 物质的分解和合成等都消耗能量 有氧呼吸和无氧呼吸第一步相同 都在细胞质基质中进行 都能合成atp 植物根细胞吸收矿质元素离子的方式为主动运输 这一过程需要消耗呼吸作用产生的atp 2 2014 四川 1 在生物体内 下列生理活动只能单向进行的是 a 质壁分离过程中水分子的扩散b 生长素在胚芽鞘中的极性运输c 肝细胞中糖原与葡萄糖的转化d 活细胞内atp与adp的转化 答案b解析本题考查细胞生命活动及特点 包括物质的运输 物质的转化 质壁分离过程中原生质层两侧水分子的渗透扩散是双向的 故a错 生长素在胚芽鞘中的极性运输是由形态学上端向形态学下端的单方向运输 故b正确 肝细胞中 血糖浓度高时 葡萄糖合成肝糖原 血糖浓度低时 肝糖原可分解为葡萄糖以使血糖浓度相对稳定 因此肝细胞中的糖原和葡萄糖可双向转化 故c错 活细胞内atp与adp处于动态平衡过程中 在能量的储存利用中是双向转化的 故d错 注意糖原是肝细胞中的糖原 肌糖原和葡萄糖之间的转化是单向 答案c解析本题考查酶的作用和有机物在细胞内的代谢过程 酶具有专一性 一种酶只能催化一种或一类生化反应 在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤 需要不同的酶催化 a错误 当底物浓度较低时 酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快 当达到一定值后 由于酶的数量有限 反应速率达到最大而不再随底物浓度增加而加快 b错误 乙醇经代谢后可参与有氧呼吸 在有氧呼吸第三阶段产生 h 与氧气结合后生成水释放大量能量 c正确 人是恒温动物 环境温度不影响人体内温度 不会影响分解乙醇的速率 d错误 注意酶与细胞代谢的关系和影响酶促反应速率的因素 4 2014 江苏 14 下列生命活动中不需要atp提供能量的是 a 叶肉细胞合成的糖运输到果实b 吞噬细胞吞噬病原体的过程c 淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖d 细胞中由氨基酸合成新的肽链答案c解析本题考查atp的能量利用 细胞中的生命活动大都需要消耗能量 a b d均是细胞内的耗能过程 淀粉在淀粉酶催化作用下水解为葡萄糖是放能反应 不消耗atp的能量 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 2 酶的本质 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 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 1 酶在化学反应中 能不能增加生成物的量 提示 不能 酶只是降低活化能 加快反应速度 缩短达到平衡的时间 但不会使生成物的量增加 2 酶的组成成分中可能含有哪一种糖 该糖主要存在于细胞核中 还是细胞质中 提示 核糖 主要存在于细胞质中 2 1 atp分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么 是组成哪种化合物的基本单位之一 提示 腺嘌呤核糖核苷酸 rna 2 atp与adp相互转化的反应是可逆反应吗 为什么 提示 不是可逆反应 可逆反应是指正逆反应都能在同一条件下进行 而atp和adp的相互转化反应进行的反应条件 场所 能量来源和用途不同 1 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答案c解析酶的催化作用是降低了化学反应的活化能 酶所处环境中温度和ph的改变会影响酶的活性 酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 酶分子完成催化作用后其数量和结构均不发生改变 故c项正确 2 2014 南京质检 为了探究温度 ph对酶活性的影响 下列实验设计不合理的是 a 实验 b 实验 c 实验 d 实验 答案acd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正确 3 2014 海口 关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述 错误的是 a dna复制需要消耗能量b 光合作用的暗反应阶段需要消耗能量c 物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗atpd 细胞代谢所需的atp可在细胞质基质中产生 答案c解析合成物质的过程需要消耗能量 细胞内dna复制过程中需要的能量由atp提供 a项正确 光合作用的暗反应阶段中c3的还原需要消耗光反应阶段所产生的 h 和atp b项正确 协助扩散需要载体蛋白的参与 但不消耗能量 c项错误 有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸都在细胞质基质中完成 均能产生atp d项正确 4 2014 吉林 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 答案b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 酶的产生部位 本质 功能和特性 1 有关酶的本质和作用是高考的重要考点 也是考生的易错点 理解不透彻 语言运用不准确 不能准确获取题干信息 都是考场失误的诱因 理解酶的相关知识要注意以下几个误区 具有分泌作用的细胞才能产生酶 酶的本质都是蛋白质 酶具有调节 催化等功能 酶由活细胞产生 也只能在活细胞中发挥作用 酶既可由生物体自身合成 也可来自于食物 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 2014 安徽联考 下列有关酶的叙述 正确的是 a 合成atp与分解atp的酶相同b 酶只能在细胞内起催化作用c 高温和低温都会使酶永久失活d 酶在低温时空间结构保持稳定 解析理解酶的概念和特性是解题的关键 合成atp与分解atp的酶是不同的 酶既能在细胞内起催化作用 也能在细胞外起催化作用 低温可使酶活性降低 但不会破坏其分子结构 所以不会永久失活 其空间结构也可以保持稳定 答案d 2014 河北石家庄模拟 生命活动中 酶是不可缺少的生物催化剂 以下五种酶的作用对象分别是 肽酶 解旋酶 纤维素酶 atp水解酶 dna连接酶a 碱基间氢键 肽键 植物细胞壁 磷酸基团 磷酸基团b 肽键 碱基间氢键 植物细胞壁 高能磷酸键 磷酸二酯键c 肽键 碱基间氢键 原生质层 nadph 氢键d r基 脱氧核苷酸 细胞膜 atp 磷酸基 答案b解析理解不同酶的生理作用是解题的关键 肽酶破坏的是肽键 解旋酶破坏的是碱基间氢键 纤维素酶破坏的是植物细胞壁 植物细胞壁由纤维素和果胶组成 atp水解酶破坏的是高能磷酸键 高能磷酸键断裂释放化学能供给生命活动的需要 dna连接酶连接的是被限制酶切开的核苷酸之间的磷酸二酯键 形成重组dna分子 影响酶活性的因素及相关曲线 1 酶的催化活性的表示方法酶的催化活性的强弱以单位时间内 每分钟 底物减少量或产物生成量来表示 2 研究影响酶作用的因素的方法研究某一因素对酶促反应速率的影响 应在保持其他因素不变的情况下 单独改变研究的因素 3 影响酶活性的因素影响酶促反应的因素常用酶的浓度 底物浓度 ph 温度 抑制剂 激活剂等 其变化规律有以下特点 1 温度 在一定温度范围内 酶的活性随温度升高而升高 酶活性最高时的温度 为酶的最适温度 若超过最适温度 酶活性随温度升高而逐渐下降 甚至失活 如下图所示 2 ph 酶活性最强时的ph 为该酶的最适ph 若超过或低于最适ph 酶活性降低 甚至丧失 如下图所示 反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度 如下图所示 4 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 1 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 2 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 5 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 并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 6 表示酶专一性的曲线 1 在a反应物中加入酶a 反应速率与较未加酶时明显加快 说明酶a催化底物a参加反应 2 在a反应物中加入酶b 反应速率与未加酶时相同 说明酶b不催化底物a参加反应 分析酶促反应曲线的要点 1 首先要弄清横坐标和纵坐标表示的意义 相同的曲线在不同的坐标系中表示的含义不同 其次明确曲线中的几个关键点 如 起点 与纵横轴的交点 拐点 最低点 最高点等 2 在分析影响酶促反应的因素时 一般情况下 生成物的量未达到饱和时 影响因素是横坐标所表示的因素 在达到饱和后 限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素 如图表示ph对植物和人的淀粉酶活性的影响 下列有关说法正确的是 a ph为6时植物淀粉酶的活性最高b ph由低到高时淀粉酶活性逐渐升高c 不同物种淀粉酶的最适ph有差异d 人的淀粉酶活性比植物淀粉酶活性高 解析由图示可知 ph为4时植物淀粉酶的活性最高 在一定范围内 随着ph增大 淀粉酶的活性升高 当达到最适ph后 随着ph增大 淀粉酶的活性降低 不同生物淀粉酶的最适ph不同 答案c 酶的催化能力与温度有关 下列曲线中最可能是酶催化反应的图是 答案b解析酶的化学本质是蛋白质 温度 酸碱度等因素都会对酶的空间结构和化学结构产生影响 甚至是破坏性的影响 在一定温度范围内 酶的催化活性会随温度的升高而增强 某一温度是酶的最适温度时 酶的催化活性最强 当温度超过最适温度以后 随着温度的升高 酶的催化活性将逐渐下降 atp的结构 功能及相互转化 1 atp的结构 1 atp的结构式 2 相关物质的关系 2 atp的形成途径 3 atp与adp的相互转化 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完全相同 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 1 高等植物不同部位的细胞结构基本相同 分析其产生atp过程的差异主要有以下几点 1 含有叶绿体的细胞可通过光合作用 细胞呼吸产生atp 但是 在无光的条件下 只能通过细胞呼吸产生atp 2 不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生atp 在氧气充足时通过有氧呼吸 在氧气相对不足时 有氧呼吸和无氧呼吸同时进行 在无氧时 暂时通过无氧呼吸产生atp 长时间无氧呼吸 将产生大量的酒精或乳酸 使细胞中毒死亡 2 对atp的合成和水解的理解 1 从反应条件下看 atp的分解是一种水解反应 催化该反应的酶属水解酶 而atp的合成是一种合成反应 催化该反应的酶属合成酶 酶具有专一性 因此反应条件不同 2 从能量上看 atp水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能 而合成atp的能量主要有化学能和太阳光能 因此能量的来源是不同的 3 从atp合成与分解的场所上看 atp合成的场所是细胞质基质 线粒体和叶绿体 而atp分解的场所较多 因此其合成与分解的场所不尽相同 很显然上述反应并不是同时进行的 2014 山东济宁期末 能产生水和合成atp的结构是 a 核糖体b 线粒体内膜c 叶绿体内膜d 类囊体膜解析理解产生atp的生理过程是解题的关键 核糖体是合成蛋白质的场所 氨基酸通过脱水缩合反应生成肽键和水 但要消耗atp 在线粒体内膜上既有水的产生也有atp的产生 叶绿体只在类囊体膜 非内膜 上产生atp 但不产生水 答案b 2014 山西运城模拟 下列生理过程不能使细胞内adp含量增加的是 a 生长素由顶芽向侧芽处运输b 突触小体中神经递质的释放c 氨基酸脱水缩合成多肽d 胃蛋白酶催化蛋白质分解答案d解析理解消耗atp的生命活动是解题的关键 胃蛋白酶催化蛋白质分解是肠道内消化酶的作用 不消耗atp 细胞内adp含量不会增加 实验技能 酶特性的实验探究 实验步骤 实验结论 1 酶具有催化作用 2 酶具有高效性 同无机催化剂相比 酶的催化效率更高 2 温度对酶活性的影响 实验原理 2 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 实验流程 1 取淀粉 淀粉酶分别放入试管 2 各自在所控制的温度下处理一段时间 3 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 4 在各自所控制的温度下保温一段时间 5 滴加碘液 观察颜色变化 实验程度 有关四类探究实验的注意事项 1 在验证酶的专一性实验中的注意事项 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 2 在验证酶的高效性实验中的注意事项 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 3 在探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项 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 4 在探究ph对酶活性的影响实验中的注意事项 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 2014 苏北四市调研 实验中的变量主要有自变量 因变量和无关变量 下列控制无关变量的操作错误的是 a 验证光合作用能产生淀粉的实验中 首先将实验植物做饥饿处理b 探究唾液淀粉酶的最适ph的实验中 先将每一组温度控制在37 c 验证光合作用需要光照的实验中 将叶片的一半用黑纸包住d 探究唾液淀粉酶最适温度的实验中 每一组都加入等量的淀粉 答案c解析理解实验变量的控制是解题的关键 c项所述属于控制自变量 将叶片的一半用黑纸包住 另一半曝光形成对照 2014 辽宁大连模拟 下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果 根据实验结果 以下结论正确的是 注 表示有 表示无 的多少代表颜色的深浅 a 蔗糖被水解成非还原糖b 淀粉在淀粉酶的作用下被水解成还原糖c 淀粉酶活性在40 时比60 时高d 淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性答案b解析理解实验过程是解题的关键 加蔗糖的试管中加淀粉酶后用斐林试剂检测无砖红色沉淀 说明蔗糖不能被水解成还原糖 但也不能说明蔗糖被水解成非还原糖 40 时砖红色浅于60 时 因此淀粉酶活性在40 时比60 时低 与酶有关的实验设计方法 例1 请用所给的实验材料和用具 设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性 要求完成实验设计 补充实验步骤 预测实验结果 得出结论 并回答问题 实验材料与用具 适宜浓度的蔗糖酶 唾液淀粉酶 蔗糖 淀粉4种溶液 斐林试剂 试管 37 恒温水浴锅 50 65 恒温水浴锅 1 若 代表加入适量的溶液 代表不加溶液 甲 乙等代表试管标号 请用这些符号完成下表实验设计 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 答案 1 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 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 技法提炼与酶有关的实验设计 可以归纳为以下五个方面 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 不会正确分析有关酶促反应的图解 例2 如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和ph的影响情况 下列解释不正确的是 a 在a点 将酶的浓度增大一倍 反应速率可能增大b 在b点 将酶的浓度增大一倍 反应速率不可能增大c 在c点 将酶的浓度增大一倍 反应速率可能增大d 该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征错因分析本题易错选c 主要错因是没有掌握分析酶相关实验中各曲线的方法 不知道曲线最高点的含义及变化的条件 看到图中c点化学反应速率已经达到最大 因此认为再增加酶的浓度 反应速率也不会提高 这种情况只发生在底物的量一定的条件下 但在底物充足的条件下 增大酶的浓度 还可以提高反应速率 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