【金版教程】高考生物一轮复习 31 降低化学反应活化能的酶·细胞的能量“通货”——ATP课件 新人教版.ppt

必修一分子与细胞 第三单元细胞的能量供应和利用 2 酶的作用 酶在细胞代谢中具有作用 3 酶的作用机理 1 活化能是分子从转变为容易发生化学反应的状态所需要的能量 2 酶的催化作用机理是 催化 常态 活跃 降低化学反应的活化能 小贴士 1 探索历程 1 产生 2 作用 3 成分 有机物 绝大多数是 少数是 活细胞 催化作用 蛋白质 rna 2 酶的本质 分解代谢反应某些酶可以使一个反应物分子进入活性部位 化学键断裂 一个反应物分子分解为两个生成物分子 例如 消化 细胞呼吸 合成代谢反应某些酶可以使两个反应物分子进入活性部位 化学键形成 两个反应物分子合成一个生成物分子 例如 蛋白质合成 光合作用 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 在的条件下 都会使酶的空间结构遭到破坏而失活 在条件下 酶的活性降低 但不会失活 高效性 一种或一类 过酸 过碱或温度过高 低温 蔬菜的主要成分是纤维素 纤维素和淀粉一样是多糖 为什么我们吃蔬菜时无论咀嚼多长时间也感觉不到甜 提示 因为唾液淀粉酶具有专一性 只能催化淀粉分解 不能催化纤维素分解 所以感觉不到甜味 名师点拨酶作为生物催化剂 与无机催化剂的相同之处是 化学反应前后数量和性质不变 加快化学反应速率 缩短达到平衡的时间 但不改变平衡点 都降低化学反应的活化能 1 c代表 来源于 2 d代表 用于 3 代表 a中含有个 b中含有个 4 atp形成的途径 1 对于人和动物来说 能量均来自于 2 对于绿色植物来说 能量来自于 能量 生物化学反应 能量 生物体的各种需能反应 高能磷酸键 2 1 呼吸作用 呼吸作用和光合作用 5 atp的利用 名师点拨 atp分子去掉两个磷酸基后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸 是组成rna的基本单位之一 真核生物合成atp的场所有线粒体 叶绿体和细胞质基质 1 酶的本质及生理功能 2 酶催化作用的特性 1 高效性 酶的催化能力远远超过无机催化剂 2 专一性 一种酶只能作用于一种底物或一类分子结构相似的底物 促使底物进行一定的化学反应 产生一定的反应产物 3 受温度 ph等条件的影响 高温 过酸 过碱都可使酶失活 其原因是引起蛋白质的空间结构发生变化 低温一般不会使酶失活 只是催化活性受到影响 4 多样性 酶的多样性是由酶的专一性决定的 3 酶是蛋白质的验证实验 1 实验设计思路实验组 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 紫色反应 2 实验结果分析 通过对照 实验组若出现紫色 证明待测酶液的化学本质是蛋白质 不出现紫色 则该酶液的化学本质不是蛋白质 3 实验变量 自变量是待测酶液和已知蛋白液 因变量是是否有紫色反应 2012 山东泰安模拟 下列关于酶的叙述中 正确的是 a 活的生物体的任何一个细胞都能产生酶 酶在细胞内才起催化作用b 生物体内的酶都是由活细胞产生的 其合成包括转录和翻译两个过程c 酶都是在核糖体上合成的 生物体缺乏某种酶就可能出现这种酶缺乏症d 同一生物体内的各种酶要求的催化条件不一定相同 思路点拨 解析 酶都是由活细胞产生的 其中绝大多数酶是蛋白质 在核糖体上合成 包括转录和翻译两个过程 酶在细胞外也可以起催化作用 例如消化酶 同一生物体内的各种酶要求的催化条件不一定相同 例如人体胃蛋白酶和唾液淀粉酶要求的催化条件就不相同 答案 d 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生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用 从而探索酶的专一性 2 实验操作程序 在探索酶的专一性实验中 变量可以是酶作用的底物 通过判断酶是否只能催化特定的物质或化学反应 以此证明酶的专一性 也可用不同酶对同一底物催化作用的比较来验证酶的专一性 此时实验变量为不同的酶 如用淀粉酶和蛋白酶对淀粉 或蛋白质 进行催化 2 温度能影响酶的活性 1 实验原理 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 2 实验流程 3 ph对酶活性的影响 1 实验原理 ph可影响酶活性 从而影响o2的产生量 据o2产生量的多少可判断ph对酶活性的影响 2 实验程序 2012 河北唐山模拟 下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案 a d代表试管 代表实验步骤 对该实验方案的有关评价 错误的是 a 淀粉酶的用量属于自变量b 和 会影响酶的活性c 和 的温度设置有一处错误d 和 的顺序有误 解析 整个实验中唯一的自变量是底物不同 淀粉和蔗糖 因此a错 b正确 因为酶的活性受到温度的影响 c正确 该实验中 的温度应是37 要求在沸水浴中进行 d正确 检测还原糖时要求先加入斐林试剂 后加热 答案 a 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 2 表示酶专一性的曲线 1 在a反应物中加入酶a 反应速率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 反应速率和未加酶时相同 说明酶b不催化底物a参加反应 3 影响酶活性的曲线 1 在一定温度 ph 范围内 随温度 ph 的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围酶催化作用逐渐减弱 2 过酸 过碱 高温都会使酶失活 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 3 反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度 4 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 1 在其他条件适宜 酶量一定的条件下 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 如图甲 2 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 如图乙 2012 江苏盐城模拟 如图表示在不同条件下 酶催化反应的速率 或生成物量 变化情况 以下有关叙述正确的是 图1能用来表示反应物浓度与反应时间的关系 图2虚线表示增大酶浓度后 其他条件不变时 生成物量与反应时间关系的变化情况 若图2中的实线表示过氧化氢酶对h2o2分解的催化效率 则虚线表示fe3 的催化效率 图2也可以用来表示不同温度下 反应速率与时间的关系a b c d 解析 本题考查影响酶促反应的曲线分析 在酶促反应中 反应物浓度随反应的进行而逐渐降低 因此图1可表示反应物浓度与反应时间的关系 增大酶浓度 只能加快化学反应速率 而不会改变生成物的量 因此图2可表示增大酶浓度后 生成物的量与反应时间的关系 过氧化氢酶催化效率比fe3 高 图2中若实线表示fe3 的催化效率 虚线可表示过氧化氢酶的催化效率 在超过最适温度后 随温度升高 酶催化活性下降 因此图2不能表示不同温度下 反应速率与时间的关系 答案 a 容易混淆影响酶促反应的因素和影响酶活性的因素 认为酶浓度 底物浓度是影响酶活性的因素 正确观点是酶浓度 底物浓度是影响酶促反应的因素 而非影响酶活性的因素 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合成与水解的比较 1 从反应条件上看 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 综上所述 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 细胞内能源物质归纳 直接能源物质 atp 主要能源物质 糖类 重要能源物质 葡萄糖 能源物质 糖类 脂肪 蛋白质 最终能源 太阳能 2012 山东聊城模拟 在某细胞培养液中加入32p标记的磷酸分子 短时间内分离出细胞的atp 发现其含量变化不大 但部分atp的末端磷酸基团已带上放射性标记 该现象能够说明的是 atp中远离腺苷的磷酸基团容易脱离 32p标记的atp是新合成的 atp是细胞内的直接能源物质 该过程中atp既有合成又有分解a b c d 解析 32p在atp中出现 但atp含量变化不大 说明atp既有合成也有分解 两过程处于动态平衡 因放射性出现在atp的末端磷酸基团中 说明该磷酸基团容易脱离 否则就不会有放射性出现 答案 c 影响酶活性因素的综合考查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 如图甲是过氧化氢酶活性受ph影响的示意图 图乙表示在最适温度下 ph b时 h2o2分解产生o2的量随时间变化情况 若该酶促反应过程中某一个条件发生变化 以下改变正确的是 a ph a时 e点下移 d点左移b ph c时 e点为0c 温度降低时 e点不变 d点右移d h2o2酶的量增加时 e点下移 d点左移 解析 ph a时 ph降低 酶的活性降低 酶的催化效率降低 达到最大生成量的时间延长 d点右移 e点不变 故a错误 ph c时 酶的活性丧失 但在没有酶的情况下 h2o2也会分解 故b错误 若h2o2酶的量增加 达到酶饱和点的时间缩短 但不改变达到酶饱和时的气体生成量 d点左移 e点不变 故d错误 温度降低 酶的活性降低 酶的催化效率降低 达到最大酶饱和点的时间延长 d点右移 e点不变 故c正确 答案 c atp相关知识的综合考查atp adp 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸之间的关系注意结合下图理解记忆 可按照从左到右 从简单到复杂的关系顺序记忆 再者注意不同化合物中a的含义区分 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 科学家以萤火虫为材料 分离出了发光物质 荧光素以及荧光素酶 在有氧的条件下 只要有atp 荧光素酶就能催化荧光素发生氧化反应而发出光 从萤火虫中分离得到的荧光素和荧光素酶一直用于atp的定量检测 下列关于人体内atp的叙述中 不正确的是 a atp的分子简式可以表示为a p p p 任意一高能磷酸键断裂 均可形成a p pb 在线粒体中大量产生atp时 一定伴随着氧气的消耗c 在生命活动旺盛的细胞中 线粒体的含量较多 atp合成和分解的速度较快d 人体内atp中高能磷酸键中的能量最终来自植物吸收的光能 解析 在atp中 远离a的那个高能磷酸键断裂 形成adp 二磷酸腺苷 人体内atp的主要来源是有氧呼吸 特别是第三阶段 h 与o2结合形成水 同时产生大量的atp 生物体内的最终能源是太阳光能 答案 a 直击高考阅卷现场已知2h2o2 2h2o o2 可以通过观察反应过程中o2的生成速度 即气泡从溶液中释放的速度 来判断h2o2分解反应的速度 请用所给的实验材料和用具设计实验 使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性 要求写出实验步骤 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h2o2溶液 蒸馏水 3 5 fecl3溶液 0 01 过氧化氢酶溶液 恒温水浴锅 试管 1 实验步骤 2 实验结果预测及结论 整个实验中 不同处理的试管中o2的释放速度从快到慢依次是 由此可得出的结论是 3 如果仅将实验中的恒温水浴改为80 重做上述实验 o2释放的速度最快的是 原因是 案例实录 诊断提示本题以教材实验为载体 考查考生实验设计能力和分析能力 由于对教材实验把握不好 导致答题时忽略了对照实验的对照原则 除自变量外 其余所加液体的量都要强调 等量 而考生在这方面失分较多 另外对于实验结果分析的原因 表述不够全面 也是失分的重要原因 解析 该实验期望达到两个目的 一是验证酶具有催化作用 可通过设置有酶和无酶的两组实验进行研究 二是验证酶具有高效性 结合实验材料 可通过酶与无机催化剂的比较来实现 因此 本实验需要设置3组 h2o2溶液 蒸馏水 h2o2溶液 过氧化氢酶溶液 h2o2溶液 fecl3溶液 由于该实验属于验证性实验 实验结果是确定的 即加酶的一组中o2释放速度最快 高温使酶变性失活 故经80 处理后加有fecl3溶液的试管中 o2释放速度最快 答案 1 取3支试管 各加入等量且适量的h2o2溶液 放入37 恒温水浴锅中保温适当时间 分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水 fecl3溶液和过氧化氢酶溶液 观察各管中释放气泡的快慢 2 加酶溶液的试管 加fecl3溶液的试管 加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性 3 加fecl3溶液的试管在此温度下 fecl3催化作用加快 而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性 1 2011 课标全国卷 2 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下图所示 下列分析错误的是 a 甲酶能够抗该种蛋白酶降解b 甲酶是不可能具有催化功能的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 本题考查酶的化学本质以及酶的特性 意在考查考生对图表的判断分析能力 酶具有专一性 蛋白酶能催化蛋白质降解 因在蛋白酶的作用下 甲酶活性没有变化而乙酶活性逐渐下降 故甲酶的本质不是蛋白质 有可能是rna 而乙酶的化学本质是蛋白质 在蛋白酶的作用下其空间结构被改变 答案 b 2 2011 海南卷 5 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 下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 丁解析 本题考查酶的反应机理与曲线图的综合 旨在考查学生生物学理论与曲线图的综合能力 酶是通过降低化学反应的活化能来加快化学反应速度的 加入酶后 反应速度加快 反应物浓度下降较快 由于该反应为不可逆反应 所以后来反应物会逐渐消耗完毕 最终降为0 答案 d 3 2010 海南卷 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 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 1 实验中加入缓冲液的作用是维持反应液中ph的稳定 2 加入nacl溶液为无色 而加入cuso4溶液为深蓝色 说明cl 和cu2 对酶活性有影响 其中cu2 对酶活性有抑制作用 使溶液颜色变深 而cl 对酶活性有促进作用 使溶液变无色 3 4号试管加入的是蒸馏水 起对照作用 3号试管和4号试管对照 可确定na 和so对唾液淀粉酶催化活性是否有影响 4 由于cl 对酶活性有促进作用 故加入斐林试剂后1号试管为深砖红色 而cu2 对酶活性有抑制作用 故加入斐林试剂后2号试管无砖红色生成 3号 4号试管的颜色一样应为浅砖红色 答案 1 维持反应液中ph