2011高考生物一轮复习课件必修1 第5章 细胞的能量供应和利用 第12节 降低化学反应活化能的酶

考纲下载,1.酶在代谢中的作用2.探究影响酶活性的因素3.ATP在能量代谢中的作用4.叶绿体色素的提取和分离5.光合作用的基本过程6.影响光合作用速率的环境因素7.细胞呼吸8.实验:探究酵母菌的呼吸方式,第五章细胞的能量供应和利用,热点提示,1.酶的化学本质、催化特性的实验探究2.影响酶活性的曲线、图表分析及相关实验设计与分析3.结合光合作用与细胞呼吸考查ATP与能量代谢的关系4.光合作用与细胞呼吸过程中的物质转变及相互关系5.影响光合作用和细胞呼吸的因素分析及相关实验设计6.光合色素的种类、颜色、生理作用及实验7.细胞呼吸方式的检验以及粮食、果蔬贮存的原理与应用,第1、2节降低化学反应活化能的酶细胞的能量“通货”ATP,答案：,议一议：酶的催化作用有何特点？议一议：酶与无机催化剂一样，能显著地降低反应的活化能，提高反应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数。反应前后酶的性质和数量均没有变化。高效性、专一性和易变失活性。,答案：,ATP的结构O、功能和利用,答案：,ATP与ADP的相互转化,答案：,看一看：ATP中的高能磷酸健有何特点？答案：ATP中末端的高能磷酸键易断裂和再生成，断裂时释放出大量的自由能，是一般化学键放出能量的2倍以上。例如：每摩尔的高能磷酸键放出的能量约是30.54kJ，而一般的PO键只放出能量8.3720.92kJ。思一思：ATP是生命活动唯一直接供能物质吗？答案：直接供能物质还有三磷酸胞苷(CTP)、三磷酸鸟苷(GTP)、三磷酸尿苷(UTP)。,1酶本质的探索过程(人民教育出版社),2ATPADP循环（浙江科技版）（中国地图版）通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程称为ATPADP循环。3酶与疾病（江苏教育版）人体内的许多酶能促进体内代谢活动的顺利进行。如果遗传因素或环境因素影响了酶的合成或活性，就会引起疾病，甚至危及生命。许多遗传病的发生与酶缺陷有关,例如：白化病黑色素合成酶，苯丙酮尿症苯丙氨酸羟化酶，导致苯丙氨酸代谢异常，产生对大脑有损害的苯丙酮酸，病人表现智力障碍。某些有机磷农药，如敌敌畏等，能与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使酶失去活性，导致人体出现肌肉震颤、瞳孔缩小、多汗、心跳减慢等症状。,1.酶的化学本质是什么？如何检验。【提示】酶绝大多数是蛋白质，用双缩脲试剂检验为紫色。少数是RNA，用吡罗红检验呈红色。,2ATP中的能量如何被利用？【提示】ATP水解时形成二磷酸腺苷，释放一个磷酸基团，同时释放能量用于另一吸能反应。例如，在肌肉收缩过程中，ATP先将组成肌肉的蛋白质磷酸化，使其中的能量增加从而改变形状，这是吸能反应。然后磷酸化的蛋白质做功，失去磷酸基团，恢复原状，这就是放能反应。上述两个过程可用下图表示。,3酶作为药物有哪些治疗作用？【提示】酶作为药物可以用于治疗多种疾病：淀粉酶、蛋白酶用于助消化；胰蛋白酶等用于化脓性伤口的净化；纤溶酶和尿激酶用于治疗血栓；天冬酰胺酶具有抑癌功能。,1酶的本质及生理功能,2.酶化学本质的实验验证(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：已知蛋白质液+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。,3酶的催化作用及高效性的实验验证对照组：H2O2溶液在常温下几乎不分解。知识拓展：(1)证明酶是蛋白质的其它证据酶经酸、碱水解后的最终产物是氨基酸。,酶是具有空间结构的生物大分子，凡是能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活。酶和蛋白质一样，具有不能通过半透膜的胶体性质。酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应。与蛋白质的分子量相似，结构相似。在物理、化学因素的作用下，也可变性沉淀。做元素分析，与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成。(2)证明酶是RNA的其它证据将某种酶液用核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。,1(2010绵阳诊断测试)下列关于酶的叙述，不正确的是()A酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物B酶的催化作用具有专一性和高效性C过酸、过碱的外界条件都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性D酶的组成元素均为C、H、O、N解析：酶是活细胞产生的具生物催化功能的有机物，酶的催化具有高效性、专一性及作用条件温和等特性，酶的化学本质一般为蛋白质，极少数的酶为RNA，RNA的组成元素应为C、H、O、N、P，故D选项不正确。答案：D,2(2010广州检测)酶的水解产物是()A氨基酸B.葡萄糖C核糖核苷酸D氨基酸或核糖核苷酸解析：从酶的化学本质来分析，绝大多数酶是蛋白质，蛋白质的基本组成单位是氨基酸。少数酶是RNA，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。要综合考虑该问题，不要有遗漏。答案：D,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。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)甲、乙曲线表明：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。(2)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。4底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)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。,(2)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。规律总结：温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。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的速率，并不影响酶的活性。分析此类曲线时首先要弄清横坐标纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到饱和时，影响因素是横坐标的因素，达到饱和稳定状态后限制因素是除横坐标因素之外的其它因素。,3下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率(或生成物量)的变化曲线图，有关叙述不正确的是()A图虚线表示酶量加一倍后，底物浓度和反应速率关系B图虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与时间的关系C图不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系D若图中的实线表示Fe3的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率,解析：图可以表示反应的底物量一定时，在反应开始后的一段时间内，随反应的进行，底物不断减少，反应速率逐渐降低。答案：C,1结构式及各组分的含义,(2)相关物质的关系,2ATP合成与水解的比较,由上表可看出，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。3ATP中能量的应用,4在生物体活细胞内，不断进行着下面的化学反应：ATPADPPi能量请回答下列问题：(1)在动物细胞中，形成ATP需要能量，该能量主要由_来提供，也可以由_提供。(2)在植物叶肉细胞内，形成ATP的场所是_、_、_。,(3)合成ATP的能量的主要来源是_作用，而分解ATP释放的能量用于_。解析：考查ATP和ADP的相互转化关系。在动物体内，ATP可以通过有氧呼吸、无氧呼吸形成。结合细胞代谢过程不难理解，在植物体内形成ATP的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。答案：(1)有氧呼吸无氧呼吸(2)细胞质基质线粒体叶绿体(3)呼吸生物体的各项生命活动,【例1】下列关于酶的叙述中，正确的是()A人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用B酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段C酶能降低化学反应的活化能，因此能加快化学反应速率D酶均是由具有分泌功能的腺细胞合成的，具有高效性和专一性,本题主要考查酶的作用条件、本质及特性，具体分析如下：自主解答：_答案：C,题后反思：酶和动物激素的比较,【例2】如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。(2)某人感冒发烧，其体温上升所需要的热量是由图中_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细胞膜有()A1层B2层C3层D4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210mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是_。,思路点拨：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，这些能量的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。自主解答：_答案：(1)(2)(3)(4)C(5)ATP与ADP之间进行相互转化,(全国理综)已知2H2O2=2H2OO2，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。,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，另外对于实验分析的原因，表述不够全面，也是失分的重要原因。(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_。,错答案例：正确思路：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。,正答示范：(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。,酶的专一性及影响酶活性条件的实验探究1酶的专一性(1)实验原理还原糖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，从而探究酶的专一性。,(2)实验操作程序,2温度对酶活性的影响(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)实验设计思路,(3)实验设计程序提别提醒:本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。,淀粉淀粉酶各自在所控制的温度下处理一段时间淀粉与相应温度的淀粉酶混合在各自所控制的温度下保温一段时间滴加碘液，观察颜色变化,3.pH对酶活性的影响(1)实验原理2H2O22H2OO2PH可影响酶活性，从而影响O2的产生量，根据O2产生量的多少可判断PH对酶活性的影响,(2)实验程序,5以下是某同学研究酶特性的实验操作步骤，请根据要求回答：,(1)若该实验的目的是验证酶作用的专一性，则步骤4可以选用_或_两种不同类别的酶。(2)如果按上述步骤进行操作，分析A、B可能出现的现象及原因。现象：_。原因：_。(3)该实验步骤存在明显的缺陷，请写出正确的操作步骤。(注：可直接用上表步骤中的数字表示，需增加的步骤用文字叙述)_。,解析：本题考查学生分析实验的能力。如果该