广西高考生物 3.1新陈代谢与酶、ATP配套课件 新人教版 .ppt

第1讲新陈代谢与酶 atp 一 新陈代谢与酶1 酶的概念酶是 产生的一类具有 作用的有机物 2 酶的特性 1 2 一种酶只能催化 化合物的化学反应 3 酶需要适宜的条件 都会使酶失去活性 活细胞 生物催化 高效性 专一性 一种或一类 高温 低温以及过酸和过碱 3 验证酶特性的相关实验 1 实验 比较过氧化氢酶和fe3 的催化效率 目的 通过实验来验证酶催化具有 酶的来源 的肝脏研磨液 判断指标 及卫生香燃烧程度 高效性 新鲜 气泡数量多少 产生速度 2 实验 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 目的 通过实验来验证酶催化具有 鉴定试剂 判断指标 是否产生 点拨 1 酶具有一般催化剂的特性 即能降低化学反应的活化能 提高反应速率 2 化学反应前后酶的性质和数量均没有改变 专一性 斐林试剂 砖红色沉淀 二 新陈代谢与atp1 atp的结构 1 结构简式 2 简式中符号的含义 a代表 p代表 代表 a p p p 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 2 atp与adp的相互转化 1 生理过程 用化学方程式表示 过程 过程 2 能量变化 能量 来自于 绿色植物还来自 能量 来自于 能量 用于 呼吸作用 光合作用 远离a的高能磷酸键 各项生命活动 点拨 1 atp中的大量能量储存在高能磷酸键中 但其他化学键中同样含有能量 只是 量 较少 2 atp中的腺苷和一个磷酸基团结合为腺苷 磷酸 是rna的基本组成单位 思维判断 1 酶是具有生物催化作用的蛋白质 分析 酶是具有生物催化作用的有机物 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是rna 2 酶只能在细胞内或生物体内发挥催化作用 分析 酶不仅能在细胞内或生物体内发挥催化作用 也能在体外发挥催化作用 如加酶洗衣粉的使用 3 atp与adp的相互转化不是可逆反应 分析 atp与adp的相互转化中 atp的生成是合成反应 而生成adp是水解反应 且催化这两个反应的酶不相同 能量的变化也不相同 因此不是可逆反应 4 atp在生物体内每时每刻都在消耗 因此生物体内atp的含量极多 分析 atp在生物体内尽管每时每刻都在消耗 但生物体内atp的含量很少 生物体内atp和adp之间迅速转化 保证了体内能量的供应 酶的概念理解及其实验验证1 酶的概念理解 2 酶的催化作用的实验验证 1 原理 2h2o22h2o o2 肝细胞中含有过氧化氢酶 2 实验设计及现象 3 实验结论 酶具有催化作用 同无机催化剂一样 都可以加快化学反应速率 酶具有高效性 同无机催化剂相比 酶的催化效率更高 高考警示钟 不要认为酶只在细胞内发挥作用 1 酶可以在细胞内发挥作用 如细胞内的呼吸氧化酶 2 酶可以分泌到细胞外发挥作用 如各种消化酶 3 酶在生物体外适宜的条件下也能发挥作用 如证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验 典例训练1 2011 海南高考 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 酶活性的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 解题指南 1 知识储备 1 酶的活性受环境条件的影响 2 酶结构改变可导致其活性部分或全部丧失 3 酶在催化反应前后不会改变 2 解题关键 理解酶的作用原理和特点 解析 选c 酶能降低化学反应的活化能 但不提供反应的活化能 酶的活性受外界环境的影响 如温度 ph等 结构决定功能 酶的结构改变 酶的活性就会部分或全部丧失 酶是一种催化剂 催化反应前后不会改变 变式训练 下面关于酶的叙述正确的是 对底物有严格的选择性 酶在体内不能更新 温度越高酶的活性越大 酶制剂通常在低温下保存 酶能降低化学反应的活化能 酶只能在细胞内发挥催化作用 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物a b c d 解析 选a 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 其作用原理是降低化学反应的活化能 其反应场所不仅是细胞内 还可以是细胞外和生物体外 其具有专一性 对底物有严格的选择性 其作用受温度的影响 但有最适温度 变式备选 酶是生物催化剂 下列有关酶的叙述不正确的是 a 所有酶都含有c h o n四种元素b 酶不一定只在细胞内起催化作用c 高温 低温 过酸 过碱都会使酶永久失活d 一般来说 活细胞都能产生酶 解析 选c 酶主要是蛋白质 少数是rna 蛋白质和rna都含有c h o n四种元素 酶在细胞内和细胞外都可起作用 酶是由活细胞产生的 低温并不会使酶永久失活 与酶有关的曲线分析1 表示酶高效性的曲线 未加酶 加入酶 加入无机催化剂 平衡点 时间 1 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 不能改变化学反应的平衡点 3 酶只能催化已存在的化学反应 2 表示酶专一性的曲线加入酶b的反应速率和无酶条件下的反应速率相同 说明酶b对此反应无催化作用 而加入酶a的反应速率随反应物浓度的增大明显加快 说明酶具有专一性 3 影响酶促反应的因素 1 温度和ph 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 酶的催化作用逐渐减弱 过酸 过碱 高温都会使酶变性失活 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 从丙图可以看出 反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 2 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 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 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 高考警示钟 影响酶促反应速率的因素不同 作用机理不相同 1 温度和ph是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的 2 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率 并不影响酶的活性 典例训练2 2011 海南高考 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 如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 解题指南 1 题眼 坐标曲线纵坐标为反应物浓度 2 解题关键 酶促反应加快反应速率 缩短达到反应平衡点的时间 解析 选d 当反应进行到t时加入催化该反应的酶 由于酶的高效性 将促进化学反应的快速进行 反应物浓度迅速降低 最后反应物浓度降为0 互动探究 1 丁曲线后来变化趋势变缓的原因是由于酶活性降低了吗 提示 不是 分析 因为随着反应物浓度的降低 反应速率逐渐减慢 但酶的活性保持不变 2 若将纵坐标改为生成物的量 其曲线变化趋势会改变吗 提示 会改变 分析 其应该先呈快速增长 然后缓慢增长 最后达到相对稳定 变式备选 如图表示某反应物剩余量随ph及温度的变化情况 正确的是 a 该酶的最适温度是37 b 随着ph的升高 酶的活性先降低后升高c 随着温度的升高 酶的最适ph不变d 随着温度的升高 酶的活性逐渐降低 解析 选c 据图可知 该酶的最适温度是35 左右 低于35 时 随温度升高 酶活性逐渐升高 ph在0 8范围内 随ph的升高 酶活性逐渐升高 超过8时 随ph的升高 酶活性逐渐降低 atp的结构和转化1 atp的结构式由结构式可看出 atp的结构特点可用 一 二 三 来总结 即一个腺苷 两个高能磷酸键 三个磷酸基团 腺嘌呤 磷酸基团 核糖 2 atp的形成途径 3 atp合成与水解的比较 atp合成酶 atp水解酶 光能 光合作用 化学能 细胞呼吸 储存在高能磷酸键中的化学能 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动 细胞质基质 线粒体 叶绿体 生物体的需能部位 4 atp产生量与o2供给量之间的关系模型分析 1 生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量atp 因此在o2为0的时候 其产生量仍有一定数值 而非0 2 当o2供给量增多 有氧呼吸明显加强 atp的产生随之增加 但当o2供给量达到一定值后 其产生量不再增加 是由于酶 有机物 adp或磷酸的限制因素所致 3 当横坐标表示呼吸强度时 atp的产生量曲线应该从原点开始 高考警示钟 1 细胞中atp含量很少atp是生命活动的直接能源物质 但它在细胞内的含量并不高 因此细胞内atp的形成与分解相当频繁 2 atp和adp的相互转化不是可逆反应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相同 但物质是可循环利用的 典例训练3 下列有关植物细胞中atp的叙述 正确的是 a 能产生atp的细胞器只有线粒体b atp在细胞中含量很多才能满足生命活动的顺利进行c atp与adp的相互转化是可逆反应d 远离腺苷 a 的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能 解题指南 1 题眼 植物细胞 2 解题关键 抓住atp的结构特点 来源及与adp之间的转化关系 解析 选d 植物细胞中能产生atp的细胞器有线粒体和叶绿体 atp在细胞中含量不多 但可以通过与adp的快速转化而满足生命活动的顺利进行 atp与adp的相互转化在物质方面是可逆的 但在能量方面是不可逆的 远离腺苷 a 的高能磷酸键中的能量可以来自有机物氧化分解释放的化学能 也可以来自光能 变式训练 人体细胞进行正常的生命活动 每天需要水解200 300摩尔atp 但人体细胞中atp的总量只有约0 1摩尔 下列有关atp的叙述错误的是 a atp和adp的相互转化保证了机体对能量的需求b atp由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成c 有氧呼吸的第三阶段为人体细胞活动提供的atp最多d 人体细胞内形成atp的场所是细胞质基质和线粒体 解析 选b atp中远离腺苷的高能磷酸键容易断裂也容易形成 即atp与adp二者可以相互转化 这可以保障生物体对能量的需求 atp即三磷酸腺苷 由3个磷酸基团和1个腺苷组成 在有氧呼吸的第三个阶段 前两个阶段生成的大量 h 和o2结合形成水的同时生成大量atp 人体细胞产生atp的过程有有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中完成 无氧呼吸在细胞质基质中完成 探究实验的步骤及结果分析 影响酶活性的因素 案例 2011 江苏高考 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 研究者设计并进行了相关实验 实验步骤及结果如下 鲈鱼的驯养 将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14d 用普通饲料投喂 备用 饲料的配制 在每千克普通饲料中添加200mg植酸酶 配制成加酶饲料 并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒 烘干后储存 鲈鱼的饲养 挑选体格健壮 大小一致的鲈鱼随机分组 放养于规格相同的浮式海水网箱中 放养密度为60尾 箱 给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料 给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料 称重并记录 投喂8周后 从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 制备鲈鱼肠道中消化酶样品 并分别测定消化酶的活性 结果如下表 根据上述实验 回答下列问题 1 步骤 中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 实验前的驯养是为了 2 步骤 中将配制好的饲料进行烘干要特别注意 其原因是 3 步骤 中还应控制好的无关变量主要有 4 本实验得出的初步结论是 5 推测鲈鱼的食性并说明理由 命题人透析 1 鲈鱼的两个生理特性 鲈鱼鱼苗的生长特性 鲈鱼鱼苗生长较快 成体生长缓慢 因此在 探究植酸酶对鲈鱼生长的影响 时 选择鱼苗作为实验材料 便于在实验过程中能明显地观察其效果 另外 环境的改变影响其生长 据题意 实验需要在网箱中进行较长的时间 8周 所以在实验前让鲈鱼适应实验养殖环境 否则有可能因为鲈鱼因不适应新环境而影响生长 导致实验结果出现较大误差 鲈鱼的食性 鱼的食性有植食性 肉食性和杂食性 据题干表格给予的信息 鲈鱼肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 说明其食物中含有丰富的蛋白质 所以可判定为肉食性 2 分析影响实验结果的无关变量 酶受温度的影响 实验组的饲料中已添加了植酸酶 因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高 否则会因高温处理使植酸酶变性而失去活性 分析实验环境深挖无关变量 实验过程中除注意温度的影响之外 还要将可能影响实验结果的其他无关变量进行严格的控制 体格健壮 大小一致的鲈鱼 随机分组 规格相同的浮式海水网箱 放养密度为60尾 箱 投喂等量饲料 等 除此之外 还要充分考虑生活环境的 水温 盐度和溶解氧 等对实验结果的影响 3 提炼题中信息归纳实验结论 题干实验过程中的结果和表中数据给出了分析归纳结论的依据 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 由此可得出 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 表格显示 实验组蛋白酶活性明显较对照组高 而脂肪酶和淀粉酶活性则相近 可归纳得出 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 标准答案 1 成体生长缓慢 实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境 2 温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性 3 水温 盐度和溶解氧等 4 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 肉食性 其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现 成体生长缓慢 适应环境 2 必须体现 温度过高使植酸酶变性失活 3 必须体现 水温 4 必须体现 提高肠道中蛋白酶的活性 对脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 必须是 肉食性 蛋白酶活性高 失分案例 1 错答成 成体消耗饲料多 让鲈鱼生长加快 等 3 错答成 消毒 灭菌 等 4 错答成 植酸酶能促进鲈鱼的生长 5 错答成 杂食性 1 下列关于酶的叙述正确的是 a 具有多样性 专一性 高效性b 其活性不受温度的影响c 酶只有在细胞内才具有催化功能d 只能由生物体腺细胞内产生 解析 选a 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物 大多数是蛋白质 少数是rna 其活性受温度的影响 酶虽然是活细胞产生的 但酶不仅在细胞内具有催化作用 在细胞外的适宜环境中也同样具有催化作用 典型的如消化道内消化酶的催化作用 2 2012 南宁模拟 下列关于生物体内atp与rna的叙述 正确的是 a 两者的组成成分中都含有腺嘌呤 核糖 磷酸b rna可以是某些原核生物的遗传物质c 叶肉细胞中存在着大量atp 合成的场所是线粒体和叶绿体d 细胞质中可以合成atp 而不能合成rna 解析 选a 只有某些病毒的遗传物质是rna atp和adp在细胞中相互转化迅速 不能大量积累 真核生物的线粒体和叶绿体中也有rna的合成 3 美国生物学家奥尔特曼和切赫由于研究和发现了rna的催化功能而获得诺贝尔化学奖 以下叙述中正确的是 a 酶的化学本质不一定都是蛋白质b rna虽具有催化功能但不能叫做酶c rna催化功能的发现说明酶不具有专一性d 酶都是在细胞中的核糖体上合成的 解析 选a 酶绝大多数是蛋白质 少数是rna 蛋白质类酶在细胞中的核糖体上合成 rna类酶在细胞核中合成 4 在甲 乙 丙3支分别装有2ml可溶性淀粉溶液的试管中 依次分别加入1ml淀粉酶制剂 麦芽糖酶制剂和新鲜唾液 摇匀后将试管放在适宜的温度下 过一段时间后 在3支试管中各加入一滴碘液 摇匀 试管中溶液变为蓝色的是 a 甲试管b 乙试管c 丙试管d 甲和丙试管 解析 选b 只有试管中有淀粉存在 加入碘液才会显蓝色 甲试管中有淀粉酶 会催化分解淀粉 所以一段时间后甲试管中的可溶性淀粉会被分解掉 加入碘液不会显蓝色 唾液中也有淀粉酶的存在 所以丙试管一段时间后也没有了淀粉的存在 由于酶的高度专一性 乙试管中的麦芽糖酶只可以催化分解麦芽糖 不可以催化分解淀粉 一段时间后 乙试管中依然有淀粉的存在 所以加入碘液后 就会变为蓝色 5 下列关于人体细胞内atp的叙述 正确的是 a atp中含有c h o n p元素b 人体细胞内贮有大量atp 以备生理活动需要c atp只能在线粒体中生成d 动植物形成atp的途径可以是呼吸作用或光合作用 解析 选a atp中含有c h o n p元素 人体细胞内atp含量很少 但可以通过atp和adp的快速转化满足生命活动的需要 atp能在细胞质基质 叶绿体和线粒体中生成 动物形成atp的途径是呼吸作用 植物形成atp的途径是呼吸作用和光合作用 6 如图是有关adp和atp相互转化的示意图 据图回答 1 atp和adp的相互转化是 键水解和重建的过程 2 在动物肌细胞中 进行 反应时所释放的能量是细胞生命活动所需能量的来源 这些能量来自 3 图中的a b分别代表什么生理过程 4 反应进行时所需要的酶相同吗 为什么 解析 考查atp和adp的相互转化关系 atp远离腺苷的高能磷酸键容易水解 产生adp和pi 同时高能磷酸键的能量释放出来 可用于各种生命活动 adp和pi又很容易重新结合形成atp 重建高能磷酸键需要能量 对动物 人 真菌和多数细菌来说 能量来源于呼吸作用 对于绿色植物来说 能量除来自呼吸作用外 还可以来自光合作用 atp的水解和atp的合成是两个不同的化学反应 因为酶具有专一性 所以它们由不同的酶来催化 答案 1 远离腺苷的高能磷酸 2 atp分子中高能磷酸键中的化学能 3 呼吸作用光合作用 4 不同这是两种不同的化学反应