高三生物一轮复习新陈代谢与酶、ATP.ppt

1 专题二生物的新陈代谢第四单元酶 atp 细胞呼吸与动物代谢第10课时新陈代谢与酶 atp基础梳理 1 酶的发现 1 1773年 意大利科学家斯帕兰札尼的实验说明胃液具有作用 2 1836年 德国科学家施旺从胃液中提取了消化的物质 即 酶的发现及概念 化学性消化 蛋白 质 胃蛋白酶 2 3 1926年 美国科学家萨姆纳从刀豆中提取出的结晶 并证实其成分是 4 20世纪30年代 科学家指出酶是一类具有的蛋白质 5 20世纪80年代 美国科学家切赫和奥特曼发现少数也具有生物催化作用 2 酶的概念 酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物 绝大多数酶是 少数酶是 尿酶 蛋白质 生物催化 作用 rna 蛋白质 rna 3 归纳总结 1 酶知识的正误辨析 4 5 2 教材中涉及到的酶及其作用的归纳总结 6 7 8 3 酶与激素的比较 9 实验探究 酶的本质及生理作用的验证实验 1 酶是蛋白质的验证实验 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 实验结果分析 通过对照 实验组若出现紫色 证明待测酶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 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 10 2 酶的催化作用 实验设计思路 实验组 底物 相应酶液底物被分解 对照组 底物 等量蒸馏水底物不被分解 实验结果分析 根据底物性质利用相应试剂检测 若底物被分解 则证明酶具有催化作用 否则不具有催化作用 实验变量 自变量是相应酶液的有无 因变量是底物是否被分解 11 对应训练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 有的从体内转化而来 凡是活细胞都能产生酶 绝大多数酶是蛋白质 有的酶是蛋白质 有的是固醇 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 酶只是起催化作用 酶只在细胞内发挥作用 a b c d 12 解析酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 即酶大多数是蛋白质类物质 少数为rna 它只有催化作用 在个体发育中起调控作用的是激素 2 当某种rna存在时 生物体内的某种化学反应能正常进行 当这种rna被有关的酶水解后 此种化学反应的速率便慢了下来 由此可以说明 a rna是核酸的一种 b rna也可起生物催化剂的作用 c rna主要存在于细胞质中 d rna是该种生物的遗传物质 解析根据题意分析 可知rna能催化化学反应 是一种生物催化剂 答案c b 13 基础梳理 1 酶的特性 1 高效性 酶的催化效率是的107 1013倍 2 专一性 一种酶只能催化的化学反应 2 酶需要适宜的条件 低温 酶活性降低 适温 酶具有催化活性 高温 酶失活 以上 过酸 过碱 适宜 酶具有 酶的特性及影响因素 1 温度 2 ph 酶失活 无机催化剂 一种或一类物质 70 催化活性 14 归纳总结 1 酶的活性 酶是一种高分子有机物 绝大多数是蛋白质 蛋白质的分子结构和功能状态受到温度 ph 抑制剂 激活剂等因素的影响 酶活性大小直接影响酶促反应速率 1 酶催化活性的表示方法 酶催化活性的强弱以单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示 2 研究影响酶作用的因素与方法 研究某一因素对酶促反应速率的影响时 应在保持其他因素不变的情况下 单独改变研究的因素 即遵循单一变量原则 如研究温度对酶的活性影响时 除温度为实验变量外 其他实验因素都应控制相同 另外 在设计实验研究影响酶活性的因素时 还应设置对照实验 15 3 温度对酶的影响 在较低温度时 随着温度的升高 酶的活性也逐渐增强 达到最适温度时 酶的催化能力最高 但高于最适温度后酶的催化能力会迅速下降 最后完全失去催化能力 如图甲所示 16 4 ph对酶的影响 酶的催化能力的发挥有一个最适ph 在低于最适ph时 随着ph的降低 酶的催化能力逐渐降低 高于最适ph时 随着ph的升高 酶的活性逐渐下降 如图乙所示 5 激活剂 抑制剂对酶的影响 激活剂可使酶活性增强 抑制剂可使酶的催化活性受到抑制 17 2 底物浓度 酶量一定的条件下 在一定范围内随着底物浓度的增加 反应速率也增加 但达到一定浓度后不再增加 原因是受到酶数量和酶活性的限制 如图丙所示 18 3 酶浓度 在底物充足 其他条件适宜且固定的条件下 反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时 酶促反应速率与酶浓度成正比 如图丁所示 影响酶促反应速率的因素可归纳如下 酶活性 酶促反应速率 底物浓度酶浓度 温度 ph激活剂 抑制剂 19 曲线解读 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 3 酶只能催化已存在的化学反应 20 2 表示酶专一性的曲线 加入酶b的反应速率与无酶条件下的反应速率相同 而加入酶a的反应速率随反应物浓度增大明显加快 说明酶b对此反应无催化作用 进一步说明酶具有专一性 21 3 影响酶活性的曲线 反应溶液酸碱度的变化一般不影响酶作用的最适温度 22 对应训练3 下图所示的过氧化氢被分解的曲线 说明了酶的哪一种特性 专一性 高效性 催化特性 在温和条件下进行a b c d b 23 4 2007年上海 32 下图表示不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系 由图可知 有多种酶参与 最适ph是7 最适温度是40 50 时酶逐渐失活 0 时酶逐渐失活 a b c d 24 解析分析坐标曲线图可知 40 时气体产生量最多且平稳 可推断最适温度为40 仅限于实验数值 50 时逐渐失活 酶在0 时只是活性低 并未失活 图中无法知道有几种酶参与 本实验测定的是温度对酶活性的影响 没有涉及ph对酶活性的影响 答案c 25 归纳总结 一 实验原理 比较过氧化氢酶和fe3 的催化效率 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的分解作用 2h2o22h2o o2 速度缓慢 2h2o22h2o o2 速度较快 实验中可根据气泡产生的剧烈程度及能否使带火星 的卫生香复燃来判断催化效率的高低 淀粉 非还原糖 麦芽糖蔗糖 非还原糖 葡萄糖 果糖还原糖 斐林试剂生成砖红色沉淀 实验中根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者有催化作用 从而探究酶的专一性 还原糖 肝脏中 过氧化氢酶 26 二 实验流程1 比较过氧化氢酶和fe3 的催化效率 27 2 比较过氧化氢酶和fe3 的催化效率 实验应注意的问题 1 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 2 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 3 滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管 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 28 3 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 29 4 淀粉酶对淀粉和蔗糖的分解作用 实验应注意的问题 1 保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键 这是因为蔗糖是非还原糖 如果其中混有少量的葡萄糖或果糖 或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖 则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀 使人产生错觉 为了确保实验成功 实验之前应先检验一下蔗糖的纯度 可用市售大块冰糖 用水洗去其表面葡萄糖得到纯净的蔗糖 2 实验中所用酶的来源不同 则所需最适温度也不同 若淀粉酶为市售的 淀粉酶 其最适温度为50 75 若淀粉酶来自人体或哺乳动物组织 则最适温度为37 左右 30 3 在实验中 质量分数为3 的蔗糖溶液要现用现配 以免被细菌污染变质 实验中若用唾液来完成实验 则取唾液时一定要用清水漱口 以免食物残渣进入唾液中 4 制备的可溶性淀粉溶液 一定要完全冷却后才能使用 因为温度过高会使酶活性降低 甚至失去催化能力 5 实验结果分析 若加入蔗糖的试管内最终也出现砖红色沉淀 其原因可能是 蔗糖不纯 混有还原糖 蔗糖溶液放置时间过长 被微生物分解生成还原糖 试管不干净 试管壁上沾有还原糖 31 深化拓展1 探索酶具有专一性的实验设计思路 1 用同一种酶分别催化不同的底物 如教材实验中用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖 2 用不同种类的酶处理同一种反应底物 如用淀粉酶和蛋白酶分别处理淀粉溶液 2 探究类实验设计的解题思路 1 从已知入手 分析确定自变量 因变量 控制变量 2 分析确定自变量对因变量的影响程度以及它们之间的关系 32 3 合理安排各变量 出场 顺序 写出实验步骤 例如 实验的已知条件是 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 自变量是两种底物即淀粉溶液 蔗糖溶液 因变量是淀粉 蔗糖水解的产物 水解的速度等变化的结果 控制变量 无关变量 为淀粉 蔗糖溶液的浓度及用量 淀粉酶的浓度 用量 水解过程中的温度及酸碱度等 33 对应训练5 将一支加入了一定量糨糊 唾液的试管 浸入37 的温水中保温5分钟后取出 再加入一滴碘液 糨糊不变蓝 根据这一现象得出的结论是 a 淀粉分解为麦芽糖b 淀粉水解为葡萄糖c 淀粉已经不存在了d 淀粉没有发生变化解析遇碘变蓝是淀粉的特性 利用碘液检验糨糊不变蓝 说明淀粉已不存在 被唾液中淀粉酶完全水解 本实验并不能得出淀粉一定是被分解为麦芽糖还是葡萄糖的结论 c 34 6 取经过编号的5支试管分别加入2ml0 5mol l的过氧化氢溶液 进行如下试验 根据实验内容 下列说法正确的是 35 a 说明酶具有高效性的是3号和4号试管 b 1号和3号对照不能说明酶有专一性 c 3号和5号对照可以说明酶的活性受ph的影响 d 实验中不能体现酶的活性与温度之间的关系解析通过分析 2号和3号试管能说明酶具有高效性 1号和3号试管进行对照 过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解 而唾液淀粉酶不能催化该反应 说明了酶具有专一性 3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关 答案c 36 基础梳理1 结构atp的结构简式是 一个atp分子中含有一个腺苷 三个磷酸基团 两个 atp分子中大量的化学能储存在中 2 功能 生物体进行各项生命活动的 atp的结构及其与adp的转化 a p p p 高能磷酸键 高能磷酸键 直接能源 37 3 atp与adp的转化 atp分子中的那个高能磷酸键 在一定条件下很容易水解 也很容易重新形成 atp和adp的相互转化是十分迅速的 atp和adp相互转化的反应式为 adp转化为atp时所需能量 在动物体内来自于 在植物体内还可来自于 远离a adp pi 能量 atp 细胞呼吸 释放出的能量 光合作用 38 归纳总结1 atp的形成途径 39 2 atp与adp的相互转化 atp分子中 远离a的那个高能磷酸键容易水解和重新生成 这对于细胞中能量的捕获 储存和释放都非常重要 atp在细胞内含量并不多 但可迅速转化循环利用 如下图所示 40 转化式 adp pi 能量atp 上式中atp与adp的相互转化实际上是表示细胞内atp与adp的循环过程 并不表示化学上的可逆反应 这是因为 1 从反应条件看 atp的分解是一个水解反应 催化该反应的酶是水解酶 而atp的合成是一种合成反应 催化该反应的酶是一种合成酶 酶具有专一性 因此其反应条件不同 2 从能量来源看 atp水解释放出的能量是储存在高能磷酸键中的化学能 而合成atp的能量则主要是化学能和太阳能 因此能量的来源不同 41 3 从atp的合成与分解场所看 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完全相同 综上所述 atp与adp相互转化的反应并不是可逆反应 但atp与adp在细胞内可以反复循环变化着 该反应能明确表示二者在一定条件下的循环过程 从而保证了生命活动的顺利进行 42 深化拓展 1 几种能源 1 最终能源 光能 2 储备能源 脂肪 3 主要能源 糖类 4 直接能源 atp 2 atp与磷酸肌酸的关系 atp 肌酸磷酸肌酸 adp 由于生物体细胞内atp含量很少 而又要尽可能多地储存能量 因此atp在满足生物体正常生命活动的条件下 把一些能量转移 暂时储存在磷酸肌酸中 以备不时之需 所以上式中物质和能量均是可逆 43 3 atp产生量与o2供给量之间的关系曲线 1 在无氧条件下 可通过无氧呼吸分解有机物 产生少量atp 2 随o2供应量增多 有氧呼吸明显加强 atp产生量随之增加 但当o2供应量达到一定值后 atp产生量不再增加 此时的限制因素可能是酶 有机物 adp 磷酸等 44 对应训练 7 下面关于atp的叙述中 正确的是 a atp分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 b atp合成所需的能量由磷酸提供 c atp只能水解产生两个磷酸 d 正常细胞中atp与adp的比值在一定范围内变化 解析atp分子是由一个腺苷和三个磷酸基团构成 腺苷由腺嘌呤和核糖组成 atp合成时所需要的能量主要来自光能和有机物中的化学能 atp完全水解产生三个磷酸 细胞中atp的含量总是处于动态平衡之中 随着atp的水解 又不断发生adp到atp的转换 从而保证稳定的供能环境 选项d正确 d 45 8 2009年潍坊高三期末 在生物体的下列生理活动过程中 没有adp生成的是 a 效应b细胞分泌抗体 b 胃蛋白酶对蛋白质的分解 c 叶绿体内c5的生成 d 番茄根细胞对mg2 的吸收 b 46 利用坐标曲线考查影响酶的因素 例2 动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶 能专一催化1mol谷氨酸分解为1mol 氨基丁酸和1molco2 某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后 在谷氨酸起始浓度为10mmol l 最适温度 最适ph值的条件下 对该酶的催化反应过程进行研究 结果见下图甲和图乙 47 请根据以上实验结果 回答下列问题 1 在图甲画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线 请用 1 标注 2 当一开始时 将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50 或降低反应温度10 请在图甲中分别画出理想条件下co2浓度随时间变化的曲线 请用 2 标注酶浓度增加后的变化曲线 用 3 标注温度降低后的变化曲线 并分别说明原因 48 3 重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合 不可解离 迅速使酶失活 在反应物浓度过量的条件下 向反应混合物中加入一定量的重金属离子后 请在图乙中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线 请用 4 标注 并说明其原因 解析物质浓度与酶的活性 反应时间有密切关系 酶与温度 ph等外部条件都有密切关系 催化反应速率与酶浓度有密切关系 绘制曲线时注意对比参照题中已知曲线 准确画出各种曲线的走向变化 49 答案 1 见曲线1 评分依据 每分解1mmol谷氨酸则产生1mmolco2 根据co2浓度变化曲线 可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线 2 当谷氨酸脱羧酶的浓度增加50 时 见曲线2 其原因 酶量增加50 酶催化反应速率相应提高 反应完成所需时间减少 当温度降低10 时 见曲线3 其原因 温度降低 酶催化反应速率下降 但酶并不失活 反应完成所需时间增加 3 见曲线4 注 曲线4为一条不经过原点的与原曲线平行的曲线 平移距离不限 原因 一定量的重金属离子使一定量的酶失活 当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后 继续加入的酶开始表现酶活力 此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变 50 51 变式训练 下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是 c 52 关于atp的综合考查 例2 下图为生物体的新陈代谢与atp关系的示意图 请回答 1 海洋中的电鳗有放电现象 其电能是由图中的过程释放的能量转变而来的 53 2 某人感冒发烧 其体温上升所需要的能量是由图中过程释放出来的 3 用图中的数字依次表示光能转变为骨骼肌收缩所需能量的过程 4 医药商店出售的atp注射液可治心肌炎 若人体静脉滴注这种药物 atp到达心肌细胞内最少要通过几层细胞膜 a 1层b 2层c 3层d 4层 5 经测定 正常成年人静止状态下24h将有40kgatp发生转化 而细胞内adp atp的总量仅为2 10mmol l 为满足能量需要 生物体内解决这一矛盾的合理途径是 54 解析在绿色植物体内 光能转变成atp中的化学能 然后再转移到有机物中 有机物被动物消化吸收后 可以氧化分解释放出其中的能量 大部分以热能的形式散失 维持生物体的体温 少部分能量转移到atp中之后可以用于各种生命活动 如生物放电 肌肉收缩等 静脉滴注atp时 atp要到达组织细胞内 首先要通过毛细血管的管壁细胞 2层膜 然后进入组织细胞 1层膜 共通过3层细胞膜 答案 1 2 3 4 c 5 atp与adp之间进行相互转化 55 1 2008年上海生物 13 半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖 但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖 这表明 半 乳糖苷酶的催化作用具有 a 高效性b 专一性 c 稳定性d 多样性 解析一种酶只能催化一种或一类化学反应 具有专一性 b 56 2 2008年广东 6 关于蛋白酶的叙述 不正确的是 a 蛋白酶是蛋白质 b 蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病 c 蛋白酶可以水解所有的肽键 d 利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性解析蛋白酶只能把蛋白质水解为多肽 不能水解所有的肽键 c 57 3 2008天津理综 6 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na 进出细胞一般为主动运输 消耗能量 在体温调节中 肾上腺素和甲状腺激素是协同作用 都可以通过促进新陈代谢而达到增加产热的作用 b 58 4 2007年广东 6 有工厂利用酶将废弃动 植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油 最适用于该过程的酶 a 胆碱酯酶b 固醇酯酶 c 脂肪酶d 磷脂酶 解析废弃的动 植物油脂在脂肪酶的作用下转化为小分子物质 用作能源物质 c 59 5 2006年天津高考理综 5 下列有关atp的叙述 正确的是 a 线粒体是蓝藻细胞产生atp的主要场所 b 光合作用产物中的化学能全部来自atp c atp分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 d 细胞连续分裂时 伴随着atp和adp的相互转化 解析蓝藻属于原核生物 体内没有线粒体结构 光合作用产物中的化学能全部来自于光能 atp分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成 细胞连续分裂时 需要消耗能量 伴随着atp与adp的相互转化 d 60 1 酶是活细胞产生的 下列关于酶的论述错误的是 a 有些酶是核酸 b 酶的数量因参与化学反应而减少 c 酶的活性与ph有关 d 酶的催化效率很高 解析酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物 绝大多数的酶是蛋白质 少数酶是rna 酶既具有无机催化剂的特点 又具有本身的特性 高效性和专一性 并且需要适宜的条件 温度 ph等 2 d3 d b 61 4 2009年广州高三调研 下列关于酶的叙述中 正确的是 a 有酶参与的反应能释放出更多的能量 b 人体中不同的酶所需的最适的ph可能不同 c 酶的活性随着温度升高而不断升高 d 细胞中催化反应的酶如果是蛋白质 则需要更新 如果是rna则不需要更新5 下列物质在生物体内的转化过程中需要atp的是 a 葡萄糖 乙酸 co2 b 葡萄糖 乳酸 c h2o co2 ch2o o2 d 蛋白质 氨基酸 b c 62 7 下图是atp与adp之间的转化图 由此可确定 a a为adp b为atp b 能量1和能量2来源相同 c 酶1和酶2是同一种酶 d x1和x2是同一种物质 6 b 63 解析本题考查对atp和adp之间相互转化知识的理解和掌握 由图中能量的方向可以看出 a为atp b为adp 能量1来自atp中高能磷酸键的水解所释放的化学能 能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能 在植物体内除来自有机物氧化分解所释放的化学能外 还可来自光能 酶1和酶2是催化不同反应的不同的酶 x1和x2是同一种物质pi 8 c9 d10 c 答案d 64 11 在生命活动中 酶是不可缺少的生