【金版教程】高三生物一轮复习 能量的供应和利用课件 新人教版必修1.ppt

一 降低化学反应活化能的酶1 细胞代谢与活化能 1 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为 细胞代谢是细胞 的基础 细胞代谢能在温和条件下快速进行全凭酶的催化作用 2 活化能是指分子从 转变为容易发生化学反应的 所需要的能量 酶的催化效率高 是因为同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 2 生命活动的催化剂 酶 1 概念 酶是 产生的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶是 少数为rna 2 特性 酶的催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 酶的作用条件 酶在 其活性最高 温度和ph偏高或偏低 酶的活性都会 3 酶本质的探索过程 二 细胞的能量通货 atp 1 结构简式 a p p p 中文名称是 2 生理功能 细胞生命活动所需能量的 4 atp的形成途径 1 自养生物 如光合细菌 藻类 绿色植物等的adp转化成atp的能量有两个来源 即来源于 和 化能合成细菌的atp是来自外界无机物的氧化 即 和 2 异养生物 如人 动物 绝大多数细菌 真菌等 adp转化成atp时所需要的能量来自细胞内 的过程中释放出来的能量和高能磷酸化合物磷酸肌酸水解释放的能量 5 意义 能量通过atp分子在吸能反应和放能反应之间循环流通 保证了 所需能量的持续供应 自我校对 一 细胞代谢 生命活动 常态 活跃状态 活细胞 蛋白质 高效性 专一性 较温和 最适宜的温度和ph条件下 明显降低 活酵母菌 蛋白质 切赫和奥特曼二 三磷酸腺苷 直接来源 adp 光合作用 细胞呼吸 化能合成作用 细胞呼吸 呼吸作用 生命活动 一 酶在代谢中的作用1 酶的概念 酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物 2 酶的本质及生理功能 3 酶化学本质的实验验证法 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 吡罗红染液 出现红色 4 酶的特性 1 酶具有高效性 酶的催化能力远远超过无机催化剂 2 酶具有专一性 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 酶的作用条件较温和 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 注意酶与一般催化剂具有共性 起催化作用时 反应前后化学性质和数量均保持不变 不改变反应的平衡点 只降低反应的活化能 从而缩短反应达到平衡的时间 比较h2o2在常温 高温 过氧化氢酶 fe3 等不同条件下气泡产生的多少或卫生香燃烧的剧烈程度 了解过氧化氢酶的催化作用的高效性 2 实验流程 3 实验结论 酶具有催化作用 同无机催化剂一样都可加快化学反应速率 酶具有高效性 与无机催化剂相比 酶的催化效率更高 注意 1 本实验成功的关键是所用肝脏研磨液要新鲜 因不新鲜的肝脏细胞内的过氧化氢酶会被细菌分解失去催化作用 肝脏必须研磨 使肝脏细胞内的过氧化氢酶能充分与过氧化氢接触 加速过氧化氢的分解 2 吸取肝脏研磨液和fecl3溶液时 不能共用一个吸管 因为酶具有高效性 少量的酶掺入fecl3溶液中也会干扰实验结果的准确性 3 2号试管说明适宜的高温可引起过氧化氢分解 6 酶的专一性的验证实验 1 实验原理 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 从而探究酶的专一性 2 实验流程 3 实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解 不能催化蔗糖水解 酶的催化作用具有专一性 7 影响酶活性因素的实验探究 1 温度对酶活性的影响b 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 实验结论 温度能影响酶的活性 酶的活性有一定的最适温度范围 2 ph对酶活性的影响 实验原理b ph影响酶的活性 从而影响氧气的生成量 可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成的多少 实验流程 实验结论 ph影响酶的活性 酶活性有一定的最适ph范围 注意 1 在探索温度或ph对酶活性影响的实验中 操作步骤2与3一定不能颠倒顺序 否则在调节温度或ph的过程中 酶将反应物分解 导致实验失败 2 在探索温度对酶活性影响的实验中 不宜选用过氧化氢酶催化h2o2分解 因为过氧化氢在加热的条件下分解也会加快 不宜选用斐林试剂检测 因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才能生成砖红色沉淀 但该实验需要控制温度 3 过酸 过碱 高温都会使酶的空间结构破坏而变性失活 但低温只能降低酶活性而不使它变性失活 例1 2011 江苏苏 锡 常 镇四市联考 为了认识酶作用的特性 以3 过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示 通过分析实验结果 能够得出相应的结论 在下列有关结论的描述中 从表中找不到实验依据的一项是 a 从催化反应条件看 酶的作用条件温和b 从催化活性看 酶变性后就失活c 从催化底物范围看 酶有专一性d 从催化反应效率看 酶有高效性 解析 本题为实验分析题 根据题目给出的四种实验方法和现象 应用对比分析法分析如下 比较1 2和3可知 加fe3 比自然情况下分解产生氧气泡稍多 而加入新鲜的肝脏提取液 氧气泡多而大 说明肝脏提取液中含有起强烈催化作用的催化剂 这种催化剂显然是酶 同时说明酶具有高效性 酶的催化是在常温下进行的 所以酶的催化条件具有温和性 比较1 3 4可知 煮沸的鲜肝提取液已失去催化作用 说明高温使酶失活 这进一步说明酶催化条件的温和性 由本题实验中只有h2o2溶液这一种 无法知道提取液中的酶能否催化其他反应 即无法说明酶具有专一性 答案 c 二 atp在能量代谢中的作用1 atp的结构简式及各部分代表的含义 a p p p 其中 a 代表腺苷 腺嘌呤 核糖 p 代表磷酸基团 代表普通的磷酸键 代表高能磷酸键 2 atp的生理功能 生物体进行各项生命活动的直接能源物质 3 atp与adp的相互转化 能量的来源和去路a 能量来源 绿色植物 呼吸作用 有机物分解释放的能量 光合作用 利用吸收的光能 动物和人 呼吸作用 有机物分解释放的能量 磷酸肌酸 磷酸肌酸分解释放的能量 真菌和大多细菌 呼吸作用 有机物分解释放的能量 b 能量去路 用于atp的形成 高能磷酸键 3 意义 保证细胞内有一个相对稳定的能量供应库 atp在能源物质供能过程中处于核心地位 其他能源物质只有转化为atp才能为生命活动供能 4 atp的含量 细胞中atp的含量很少 但是却不断发生着atp与adp之间的转化 因此 一般情况下细胞中atp的含量相对稳定 一个成年人在安静状态下 24小时内有40kg的atp发生转化 5 atp中能量的利用 生物体中绝大多数需要能量的生命活动都是由atp直接供能 atp中的化学能可转变为以下几种形式 1 机械能 肌肉收缩 染色体运动 2 电能 神经冲动的传导 生物电 3 渗透能 主动运输 4 化学能 蛋白质或dna等物质的合成 5 光能 萤火虫发光 6 热能 维持生物体的体温 例2 2010 岳阳模拟 下面关于生物体内atp的叙述 正确的是 a atp中含有三个高能磷酸键b atp可以直接为生命活动提供能量c atp化学性质很稳定d atp在细胞中含量很多 解析 atp中含有两个高能磷酸键 其中远离腺苷的高能磷酸键很容易断裂也很容易重新形成 atp在细胞中的含量不多 但atp与adp的转化十分迅速 维持atp与adp的动态平衡 答案 b 与酶有关的曲线图表分析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的时间 不改变化学反应的平衡点 2 表示酶专一性的图解及曲线 1 表示酶专一性的图解 图中a表示酶 b表示被催化的反应物 酶和被催化的反应物分子都有特定的结构 2 表示酶专一性的曲线 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 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 在一定温度范围内 随温度的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围酶的催化作用将减弱 2 在最适ph时 酶的催化作用最强 高于或低于最适ph 酶的催化作用都将减弱 3 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 4 反应溶液ph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 2 在底物充足 其他条件适宜的条件下 酶促反应速率与酶浓度成正比 注意 1 温度 ph是通过影响酶活性而影响酶促反应速率 2 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 例3 2011 苏北四市联考 在生物化学反应中 当底物与酶的活性位点形成互补结构时 可催化底物发生变化 如图甲 所示 酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子 竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点 非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合 从而抑制酶的活性 如图甲 所示 图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时 底物浓度与起始反应速率的变化曲线图 请据图回答下列问题 1 当底物与酶活性位点具有互补的结构时 酶才能与底物结合 这说明酶的催化作用具有 2 青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似 故能抑制细菌合成细胞壁相关的酶活性 其原因是 3 据图乙分析 随着底物浓度升高 抑制效力变得越来越小的是 抑制剂 原因是 4 唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与反应速率的变化如图丙 若将温度提高5 请在图丙中绘出相应变化曲线 解析 据图甲可知 酶的催化作用的专一性体现了底物与酶活性位点具有互补的结构 这种互补的结构还表现在青霉素或细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点的结合上 图乙表明 底物浓度越大 竞争性抑制的效力越来越小 图丙曲线是在最适温度下的底物浓度与反应速率的关系 温度提高5 时 相同底物浓度的条件下反应速率均会降低 答案 1 专一性 2 青霉素能与这些酶的活性位点结合 或酶活性位点被封闭 使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合机会下降 3 竞争性底物浓度越高 底物与酶活性位点结合机会越大 竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会越小 4 见下图 1 2010 上海高考 下列有关生物体中酶和激素的叙述正确的是 a 酶和激素都是蛋白质b 酶和激素都与物质和能量代谢有关c 酶和激素都由内分泌细胞分泌d 酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用 解析 本题考查酶和激素的区别 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是rna 激素有的是蛋白质 多肽 有的是脂质 固醇 酶能催化有关生理反应 参与能量代谢 激素可以调节能量代谢 绝大多数酶在细胞内发挥作用 不分泌到细胞外 但也有分泌到细胞外发挥作用的 激素都分泌到细胞外发挥作用 绝大多数酶在细胞内起作用 不进入血液中 激素则通过体液运输到达靶细胞发挥作用 答案 b 2 2010 上海高考 下图表示细胞中某条生化反应链 图中e1 e5代表不同的酶 a e代表不同的化合物 据图判断下列叙述中正确的是 a 若e1催化的反应被抑制 则a的消耗速度加快b 若e5催化的反应被抑制 则b积累到较高水平c 若e3的催化速度比e4快 则d的产量比e多d 若e1的催化速度比e5快 则b的产量比a多 解析 本题考查酶促反应的机制 如果e1的催化反应被抑制 那么a的消耗速度减慢 如果e5的催化反应被抑制 则b可以转化为c多 而转化为a少 不会积累到较高的程度 若e1的速度比e5快 由于b可以转化成c 所以b的产量不一定比a多 答案 c 3 2010 山东高考 溶酶体具有细胞内消化功能 其内部水解酶的最适ph在5 0左右 下列叙述错误的是 a 溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的b 溶酶体执行功能时伴随其膜组分的更新c 细胞质基质中的h 被转运到溶酶体内需消耗能量d 正常生理状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用 解析 本题考查了溶酶体的结构特点及生理功能 溶酶体水解酶属于蛋白质类酶 由细胞中的核糖体合成 溶酶体是由单层膜围成的细胞器 内部有多种分解酶 主要是水解酶 分解过程发生在内部 溶酶体可以消化细胞内衰老的细胞器 其降解的产物重新被细胞利用 答案 d 4 2009 海南高考 酶a b c是大肠杆菌的三种酶 每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤 其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长 现有三种营养缺陷型突变体 在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表 由上可知 酶a b c在该反应链中的作用顺序依次是 a 酶a 酶b 酶cb 酶a 酶c 酶bc 酶b 酶c 酶ad 酶c 酶b 酶a解析 本题借酶的作用考查学生的分析推理能力 缺酶c时 添加化合物乙不影响生长 所以酶c的作用是催化化合物甲生成化合物乙 添加化合物丙 只有缺少酶a的突变体不能生长 所以酶a的作用应该是催化化合物丙生成化合物丁 则酶b的作用为催化化合物乙生成化合物丙 所以三种酶的作用顺序依次是酶c 酶b 酶a 答案 d 5 2008 上海高考 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 本题考查酶催化作用的特性 半乳糖苷酶能催化乳糖分解而不能催化麦芽糖分解为葡萄糖 说明了酶的专一性 答案 b 6 2009 宁夏高考 如图表示酶活性与温度的关系 下列叙述正确的是 a 当反应温度由t1调到最适温度时 酶活性下降b 当反应温度由t1调到最适温度时 酶活性上升c 酶活性在t2时比t1高 故t2时更适合酶的保存d 酶活性在t1时比t2低 表明t1时酶的空间结构破坏更严重 解析 本题考查学生对温度影响酶活性曲线的理解 在最适宜的温度下 酶的活性最高 温度偏高或偏低 酶活性都会明显降低 当反应温度由t1调到最适温度时 酶活性上升 温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 0 左右的低温虽然使酶的活性明显降低 但酶的空间结构保持稳定 在适宜的温度下酶的活性可以恢复 酶适于在低温下保存 答案 b 7 2007 海南高考 下面关于atp的叙述 错误的是 a 细胞质和细胞核中都有atp的分布b atp合成所需的能量由磷酸提供c atp可以水解为一个核苷酸和两个磷酸d 正常细胞中atp与adp的比值在一定范围内变化解析 本题考查atp的组成 作用及与adp之间的相互转化 adp吸收能量转化为atp 这部分能量来自生物的呼吸作用 在植物体内还来自光合作用 答案 b 8 2008 广东高考 关于叶肉细胞在光照条件下产生atp的描述 正确的是 a 无氧条件下 光合作用是细胞atp的惟一来源b 有氧条件下 线粒体 叶绿体和细胞质基质都能产生atpc 线粒体和叶绿体合成atp都依赖氧d 细胞质中消耗的atp均来源于线粒体和叶绿体 解析 本题考查细胞中atp的产生部位及条件 叶肉细胞在光照条件下进行的且能产生atp的生理过程有光合作用的光反应和呼吸作用 光合作用光反应产生的atp只用于光合作用的暗反应 而不能用于其他生命活动 在叶肉细胞的细胞质基质中可进行无氧呼吸 其合成的atp用于各项生命活动 在有氧条件下 细胞质基质和线粒体共同完成有氧呼吸且都可以产生atp 除光合作用外的生命活动 所需要的atp都来源于细胞质基质和线粒体 答案 b 9 2009 全国 高考 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 37 恒温水浴锅 沸水浴锅 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 出现砖红色的试管颜色会比37 时浅 其原因是 解析 本题主要考查酶的专一性的相关知识 考查考生的实验设计能力 本题要求考生完成实验设计 补全实验步骤 预测实验结果 得出实验结论 并回答相关问题 考查得比较全面 1 对于本实验的设计 根据教材中实验的设计思路 结合题干中表格的设计提示 是很容易完成的 对照试管甲 易知试管乙要添加的是淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液 试管丙和试管丁就应该是试管甲和试管乙的交叉处理 2 关于补充实验步骤 考生一般要根据题目给定的器材及提出的实验目的 设计或补全实验步骤 并预期结果 分析原因 这类题目体现了高考试题理论联系实际的原则和学以致用的趋势 根据步骤 的提示和题干所给的材料及用具 可以推出 接下来要做的是 恒温反应 通过斐林试剂检测实验结果 观察实验现象和记录实验结果 3 4 根据实验设计 试管甲和试管乙中的反应能够进行 会出现砖红色沉淀 其他实验处理反应不能进行 不会出现砖红色沉淀 因此 易得出 酶的催化作用具有专一性 的结论 5 因为酶的活性受温度影响 20 低于酶的最适温度 酶的活性较弱 产生的还原糖较少 因此 试管中的颜色比37 时浅 答案 1 如表 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