高考生物一轮复习 第9讲 酶与ATP课件 新人教版必修1.ppt

必修 分子与细胞 第三章细胞的能量供应和利用 第9讲酶与ATP Z整合核心考点 1 酶的作用与本质 1 酶催化作用的原理 降低化学反应的活化能 活细胞 催化 蛋白质 RNA 3 探究酶的作用原理酶与无机催化剂降低化学反应活化能的作用比较 如图所示 无催化剂催化的反应是曲线 有无机催化剂催化的反应是曲线 有酶催化的反应是曲线 从三条曲线上看 发生反应所需的活化能 曲线a 曲线b 曲线c 无论是否有催化剂催化 反应的最终结果是的 a b c 不变 4 酶本质的探索 连一连 2 酶的特性 1 催化效率约是无机催化剂的107 1013倍 2 每一种酶只能催化 化学反应 高效性 专一性 一种或一类 1 生物体内的酶能在体外发挥作用吗 提示能 只要条件适宜 酶就可以发挥作用 2 加热能提升化学反应速度 其作用机理与酶相同吗 提示不同 加热能提高反应物分子的能量 不能降低反应的活化能 1 下列有关酶的叙述正确的是 A 凡是活细胞都能产生酶 酶可以由具分泌功能的细胞产生 也可以从食物中获取B 酶只有在细胞内才起作用 既能催化细胞内化学反应 又能在新陈代谢和生长发育中起调控作用C 将淀粉酶溶液中加入双缩脲试剂发现溶液出现紫色 说明酶的化学本质一定是蛋白质D 将H2O2酶和蒸馏水同时等量加入H2O2溶液中 发现在有酶的试管中迅速出现大量气泡 说明酶的确降低了反应的活化能 具有催化作用 解析酶一般由活细胞产生 但不能从食物中获取 在适宜条件下可在细胞外发挥催化作用 酶作为催化剂只起催化作用 降低反应的活化能 可以通过化学试剂来验证酶的本质 酶的化学本质绝大部分是蛋白质 极少部分是RNA 答案D 2 现有甲 乙两种化学本质不同的酶 逆转录酶和淀粉酶 因标签丢失而无法区分 某同学为区分这两种酶 用蛋白酶X对二者进行处理 并定时测定酶活性的变化 其结果如图所示 下列对于甲酶和乙酶的分析错误的是 A 甲酶是逆转录酶B 甲酶能够抗X酶降解 所以活性保持不变C 乙酶的化学本质是蛋白质或RNAD 乙酶被降解 导致其分子结构发生改变 活性下降 解析大部分酶的本质是蛋白质 少量的酶是RNA 用蛋白酶处理后 乙酶活性降低 说明乙酶的成分是蛋白质 被蛋白酶处理后而分解 而甲酶不变 则说明甲酶可能成分是RNA或者能够抗这种蛋白酶的降解 答案C 1 酶的概念拓展 2 表示酶高效性的曲线解读 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 3 表示酶的专一性的图像和曲线 1 图像解读 图中A表示酶 B表示被催化的底物 E F表示B分解后的物质 C D表示不能被该酶催化的物质 酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构 2 曲线 解读 在A反应物中加入酶A 反应速度较未加酶时明显加快 说明酶A能催化底物A参加的反应 在A反应物中加入酶B 反应速度和未加酶时相同 说明酶B不催化底物A参加的反应 1 探究酶的高效性 专一性 1 酶的高效性曲线 如图A表示未加催化剂时 生成物浓度随时间的变化曲线 请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线 提示 如图所示 由曲线可知 的催化效率更高 酶只能缩短达到 所需的时间 不改变化学反应的 因此 酶 能 或 不能 改变最终生成物的量 酶比无机催化剂 化学平衡 平衡点 不能 2 酶的专一性曲线 在A反应物中加入酶A 反应速率较未加酶时的变化是明显加快 说明 在A反应物中加入酶B 反应速率和未加酶时相同 说明 酶A能催化该反应 酶B不能催化该反应 2 探究影响酶活性的因素 1 分析图A B可知 在最适宜的温度和pH条件下 酶的活性 温度和pH偏高或偏低 酶活性 2 分析图A B曲线可知 过酸 过碱 高温都会使酶失去活性 而低温只是使 前者都会使 遭到破坏 而后者并未破坏酶的分子结构和空间结构 3 分析图C中的曲线 反应溶液中pH的变化是否会影响酶作用的最适温度呢 会 或 不会 最高 都会明显降低 酶的活性降低 酶的空间结构 不会 1 当唾液淀粉酶溶液的pH值从1上升到8的过程中酶活性怎样变化 为什么会发生这样的变化 提示不变 因为酶已经失活 2 若将探究2A图中的横坐标改为底物浓度或酶浓度 曲线又该如何画呢 请在下面的坐标系中绘出 提示如图所示 命 1 如图所示 甲 乙 丙三图表示酶浓度一定时 反应速率和反应物浓度 温度 pH的关系 下列相关分析不正确的是 A 图甲中 因反应液中酶的数量有限 当反应物达到一定浓度时 反应速率不再上升B 图乙中 a点对应的温度称为最适温度C 图乙中 温度超过a点后反应速率急剧下降 其原因是高温条件下酶变性失活D 图丙中 pH从6上升到10的过程中 酶活性先增强 后降低 解析由于酶数量的限制 当反应物达到一定的浓度后 反应速率不再随反应物浓度的增加而上升 酶活性最大时所对应的温度称为最适温度 一般情况下 高温 过酸和过碱都会破坏酶的空间结构 使酶永久失活 因此 当pH从6上升到10的过程中 酶在pH为6时已变性失活 当pH再升高时 酶活性不变 答案D 2 2015 吉林大学附中一模 下图表示在最适温度和pH条件下 某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系 结合影响酶催化反应速率的因素分析 下列有关说法正确的是 A 若在A点提高反应温度 反应速率会加快B 若在B点增加酶的浓度 反应速率不会加快C 若在C点增加反应物浓度 反应速率将加快D 反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素 解析由于该图是在最适温度下绘制的 因此改变温度都会使酶活性降低 反应速率变慢 A错误 B点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快 说明反应物浓度不是限制因素 可能受酶浓度的限制 因此当在B点及以后提高酶的浓度 反应速率加快 提高反应物浓度 反应速率不会变化 B C错误 从曲线图可知 A点后B点前 随着反应物浓度的增加 反应速率加快 说明此时的主要限制因素是反应物浓度 D正确 答案D 1 在其他条件适宜 酶量一定的条件下 酶促反应速率在一定范围内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 3 温度和pH是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的 4 底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率 并不影响酶的活性 1 实验原理 1 温度对酶活性的影响 反应原理 鉴定原理 pH影响酶的活性 从而影响 可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少 氧气的生成量 2 pH对酶活性的影响 反应原理 过氧化氢酶 反应式 鉴定原理 pH影响酶的活性 从而影响 可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少 H2O2 2H2O O2 氧气的生成量 2 实验流程 1 温度对酶活性的影响 碘液 蓝色 蓝色 2 pH对酶活性的影响 过氧化氢酶溶液 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 燃烧剧烈 HCl NaOH H2O2 3 实验结论温度和pH都会影响酶的活性 酶活性的发挥需要较温和的条件 温度过高或过低 pH过大或过小都会影响酶的活性 过氧化氢酶在中性条件下活性最大 1 为什么不用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 提示过氧化氢酶催化的底物是H2O2 H2O2在高温时分解 这样实验中就存在两个变量 使实验结果受到干扰 2 试分析在探究温度和pH对酶活性的影响实验时 能否先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理 即将两个实验步骤中的2 3顺序颠倒 提示不能 因为酶具有高效性 把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应 1 2015 安徽模拟 下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果 注 的多少 代表颜色深浅 根据以上实验设计及结果 以下说法不正确的是 A 该实验的自变量为温度B 该实验检测的因变量是还原糖的生成量C 纤维素被水解成了还原糖D 该纤维素酶的最适温度为40 解析由表格数据可看出 温度设置只有3个不同温度 无法判断该纤维素酶的最适温度 答案D 2 为了探究pH对酶活性的影响 从下表中的7支试管中选择正确的3支试管是 A 1 4和5B 2 3和7C 5 6和7D 1 2和5 解析根据对照原则和单一变量原则以及等量原则可知 除自变量pH不同外 其他因素应全部相同 所以温度相同 酶种类相同 底物 鸡蛋清 相同 底物体积及其浓度相同而pH不同的一组试管为2 3 7 答案B 1 有关四个探究实验的注意事项 1 在探究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 在探究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 2 在探究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 水浴加热是干扰条件 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 实验步骤中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 自变量 因变量 无关变量三者之间的关系 1 自变量 指实验中由实验者根据实验目的所研究操纵的因素或条件 因变量 指实验中由于实验变量而引起的变化和结果 通常自变量是原因 因变量是结果 二者具有因果关系 实验的目的即在于解释这种前因后果 2 无关变量 指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件 实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰 如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现 此无关变量就成为干扰变量了 所以消除无关变量成为干扰变量是实验成功的前提 1 ATP的结构 功能和利用 1 结构 2 功能 是一种高能磷酸化合物 直接给细胞的生命活动 量 3 利用 ATP可用于 生物发电和发光 大脑思考及各种吸能反应 提供能 细胞的主动运输 肌肉收缩 光合作用 细胞质基质 据ATP结构式回答下列问题 1 图中 的结构分别是什么 2 腺苷是由图中哪些结构组成的 3 ATP分子去掉2个磷酸基团后剩余部分是什么物质 提示 1 腺嘌呤 核糖 磷酸基 2 腺苷是由图中 构成 3 是腺嘌呤核糖核苷酸 1 2015 宁夏月考 ATP 甲 是生命活动的直接能源物质 据图判断下列叙述正确的是 A 在主动运输过程中 乙的含量会明显增加B 丙中不含磷酸键 是RNA基本组成单位之一C 丁由腺嘌呤和核糖组成 而戊可用于甲的合成D 甲 乙和乙 丙过程中 起催化作用的酶空间结构相同 解析图中甲为ATP 乙是ADP 生物体内的ATP和ADP含量非常少 但二者含量都处于动态平衡状态 所以主动运输过程中 乙的含量不会明显增加 A错误 丙是腺嘌呤核糖核苷酸 含有一个磷酸键 B错误 丁为腺苷 由腺嘌呤和核糖组成 而戊可用于甲的合成 C正确 催化甲 乙和乙 丙过程的酶不同 D错误 答案C 2 下列生理过程中 全部不需要消耗ATP的组合是 肾小管重吸收Na 干种子吸水 C3的还原 血液与组织液间气体交换 抗体的合成与分泌 氨基酸脱水缩合 CO2的固定 质壁分离 葡萄糖进入红细胞A B C D 解析 肾小管重吸收Na 为主动运输 需要消耗能量 干种子吸水属于吸胀作用 不需要消耗ATP C3的还原需要光反应提供 H 和ATP 血液与组织液间气体的交换属于自由扩散 不需要消耗ATP 抗体的合成需要消耗ATP 抗体的分泌属于胞吐作用 需要消耗ATP 氨基酸脱水缩合形成蛋白质 需要消耗ATP CO2的固定不需要消耗能量 质壁分离通过渗透作用失去水分 该过程不需要消耗能量 葡萄糖进入红细胞属于协助扩散 不需要消耗能量 答案D 1 ATP的结构及组成部分的含义即 一分子ATP水解脱去一分子磷酸 形成ADP 一分子ADP水解脱去一分子磷酸 形成AMP AMP水解脱去一分子磷酸 形成腺苷 注意 ATP中的五碳糖是核糖 而不是脱氧核糖 2 ATP的再生和利用 3 ATP和ADP的相互转化过程是可逆的 酶 反应场所 能量来源不同 所以ATP和ADP相互转化不是可逆反应 1 反应条件不同 ATP分解是一种水解反应 催化该反应的酶属于水解酶 而ATP合成是一种合成反应 催化该反应的酶属于合成酶 2 能量来源不同 ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能 供代谢消耗 这个能量不能再反过来用于合成ATP 而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能 3 反应场所不同 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 凡是生命活动需要能量的地方都有ATP的分解 T突破考疑考技 1 ATP转化为ADP也需要消耗水ATP转化为ADP又称 ATP的水解反应 这一过程需酶的催化 同时也需要消耗水 凡是大分子有机物 如蛋白质 脂肪 淀粉等 的水解都需要消耗水 2 ATP 能量ATP是一种高能磷酸化合物 是与能量有关的一种物质 不能将两者等同起来 3 误认为细胞中含有大量ATP生命活动需要消耗大量能量 但细胞中ATP含量很少 由于ADP Pi等可重复利用 只要提供能量 光能或化学能 生物体就可不断合成ATP 满足生物体的需要 4 明确以下化合物中 A 的含义 ATP去掉二个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一的腺嘌呤核糖核苷酸 思维诊断 1 考题诊断 1 2015 江苏T7D 洗衣时 加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性 2 2013 天津高考T1A 酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸 3 2012 海南高考T14D 酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 4 2012 天津高考T3B 酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率 2 易错诊断 1 酶都能被蛋白酶水解而失去其活性 2 在测定唾液淀粉酶活性时 将溶液pH由3提升到6的过程中 该酶的活性将不断上升 3 反应式ADP Pi 能量 ATP中 向右反应需要的能量可来自葡萄糖等有机物的氧化分解 1 2015 江苏 下列关于酶的叙述 正确的是 A 发烧时 食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性B 口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用C 用果胶酶澄清果汁时 温度越低澄清速度越快D 洗衣时 加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性 解析本题考查影响酶活性的因素 影响酶活性的因素主要有温度和pH 温度过高时 酶会失活 发烧时 体温不会达到使酶失活的程度 A项错误 温度低时 酶活性会降低 故C项错误 洗衣粉中所加酶的最适pH近于中性 加白醋后活性会降低 D项错误 多酶片中的胰蛋白酶 最适pH为7 8 小肠中的pH在8左右 适合胰蛋白酶发挥作用 B项正确 答案B 2 2014 大纲全国 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来源于呼吸作用 解析本题主要考查ATP与其他生命活动的知识 细胞核中的许多生理活动 如DNA复制 都要消耗能量 这些能量主要来自线粒体产生的ATP A项正确 机体在运动时消耗ATP 睡眠时也消耗ATP 因为睡眠时 也会有肌肉收缩 神经传导 物质合成等生命活动 这些生命活动都要消耗ATP B项错误 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都发生在细胞质基质中 都会产生少量ATP C项正确 植物根细胞吸收矿质元素是主动运输 需要的ATP来源于呼吸作用 D项正确 答案B 3 2016 山东青岛模拟 图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线 图乙表示在最适温度下 pH b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化 若该酶促反应过程中改变某一初始条件 以下叙述正确的是 A 温度降低时 e点不移 d点右移B H2O2量增加时 e点不移 d点左移C pH c时 e点为0D pH a时 e点下移 d点左移 解析温度降低时 酶活性下降 反应变慢 生成的氧气量不变 e点不移 达到平衡的时间变长 d点右移 H2O2量增加时 生成的氧气量增多 e点上移 反应时间变长 d点右移 pH c时 酶失活 反应无酶催化仍能进行 e点不为0 pH a时酶活性下降 e点不移 d点右移 答案A 4 2016 河北联考二 有关酶与ATP的叙述中 不正确的是 A 酶的合成消耗ATPB ATP的分解需要酶参与C 酶催化的化学反应消耗ATPD 细胞合成ATP需要酶的催化 解析本题考查酶和ATP的关系 酶的本质是蛋白质或RNA 蛋白质和RNA的合成都需要消耗能量 ATP的分解需要ATP水解酶的参与 酶催化的化学反应不一定消耗ATP 如消化道中蛋白水解酶催化蛋白质水解不消耗ATP 合成ATP需要ATP合成酶的参与 答案C 5 2016 西城区统测 在下列四种化合物的化学组成中 O 中所对应的含义最接近的是 A 和 B 和 C 和 D 和 解析 为腺嘌呤核糖核苷酸 为腺嘌呤 为腺嘌呤脱氧核苷酸 为腺嘌呤核糖核苷酸 和 相同 答案D 6 2015 安徽省级示范校联考 某同学为了验证水稻发芽过程中产生了淀粉酶 于是研磨发芽的水稻种子 过滤得到提取液并加入淀粉溶液 对照组向等量的蒸馏水中加入淀粉溶液 并都置于40 下水浴一段时间 然后用碘液检验 发现实验组溶液不变蓝而对照组溶液变蓝 该实验设计的主要不足是 A 没有做未发芽种子的对照实验B 没有去除研磨液中水稻种子原有的淀粉C 没有用斐林试剂检测淀粉分解的产物是否是还原糖D 没有做重复实验 实验结果不可靠 解析因为没有做未发芽种子的对照实验 不能确定淀粉酶是发芽过程中产生的还是未发芽就已存在 答案A 7 2015 重庆卷 小麦的穗发芽影响其产量和品质 某