高考生物大一輪復習 第五章 第1、2節(jié) 降低化學反應活化能的酶、細胞的能量“通貨”-ATP課件 新人教版必修1.ppt

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細胞的能量供應和利用,第5章,1．本章內容較多，是高考的熱點，主要考點有呼吸作用和光合作用的基本過程、影響光合作用速率的因素、酶與ATP在細胞代謝中的作用等。高考中涉及的實驗主要有三個，分別是探究影響酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、葉綠體色素的提取和分離。 2．預計本章內容依然是2016年高考的熱點，命題時趨向于以生活實例或圖表曲線為載體，考查對細胞呼吸和光合作用原理的理解與應用，或結合酶活性的影響因素，考查實驗與探究能力。,本章內容是必修1的核心內容之一，在知識方面的要求較高，都屬于理解或應用層次。在復習備考中要注意以下幾個方面： 1．理解酶和ATP的作用原理；在理解細胞呼吸和光合作用的原理的基礎上熟悉有氧呼吸和光合作用的過程，以及有氧呼吸與無氧呼吸的聯(lián)系，細胞呼吸與光合作用的聯(lián)系；做到理論聯(lián)系實際，掌握細胞呼吸和光合作用在生產實踐中的應用。 2．高考對本章的能力考查主要考查學生的文字理解能力；圖表、曲線的分析能力；對細胞呼吸和光合作用的綜合運用能力以及實驗探究能力。,第1、2節(jié) 降低化學反應活化能的酶、 細胞的能量“通貨”——ATP,一、酶的作用和本質 1．酶的作用 (1)細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為①_________。細胞代謝是細胞②_________的基礎。 (2)活化能：分子從③________轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的④___________所需要的能量。 (3)催化劑(酶及無機催化劑)的作用機理是⑤______________________。,細胞代謝,生命活動,常態(tài),活躍狀態(tài),降低化學反應的活化能,(4)實驗：通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，證明酶具有⑥_____能力，而且酶比無機催化劑降低活化能的作用更顯著，具有⑦_______。 (5)作用意義：細胞代謝能在⑧_____條件下快速進行，是由于酶的催化作用。,催化,高效性,溫和,2．酶本質的探索過程 (1)1857年，法國微生物學家巴斯德認為：沒有⑨____________的參與，糖類是不可能變成酒精的。 (2)德國化學家李比希認為：引起發(fā)酵的物質是⑩______________裂解后釋放出來的。 (3)畢希納把從酵母細胞中提取出的引起發(fā)酵的物質稱為?______。,酵母活細胞,酵母細胞死亡,釀酶,(4)1926年，美國的薩姆納第一個提取出?______，并證明了脲酶是?________，其作用是分解?______。 (5)20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)?______也具有生物催化功能。 3．酶的本質(歸納)：酶是?________產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是?________，少數(shù)酶為RNA。,脲酶,蛋白質,尿素,RNA,活細胞,蛋白質,高效性,專一性,較溫和,最適宜,明顯降低,A—P～P～P,高能磷酸鍵,磷酸基團,提供能量,細胞的主動運輸,肌肉收縮,遠離腺苷,一個游離的磷酸(Pi),呼吸作用,呼吸作用和光合作用,共性,1．酶的化學本質及作用,酶的化學本質及生理功能,2．酶化學本質的實驗驗證 (1)證明某種酶是蛋白質 ①實驗組：待測酶液＋雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應。 ②對照組：已知蛋白液＋雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應。 (2)證明某種酶是 RNA ①實驗組：待測酶液＋吡羅紅染液→是否呈現(xiàn)紅色。 ②對照組：已知 RNA 溶液＋吡羅紅染液→呈現(xiàn)紅色。,3．酶與激素的比較,酶、激素、載體、抗體與蛋白質關系如下圖所示,,下列有關酶的敘述，正確的是( ) ①是由有分泌功能的細胞產生的 ②有的從食物中獲得，有的在體內轉化而來 ③凡是活細胞都能產生酶 ④酶都是蛋白質 ⑤有的酶是蛋白質 ⑥酶在代謝中有多種功能 ⑦酶在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調控作用 ⑧酶只是起催化作用，其催化作用的實質是降低化學反應的活化能 ⑨病毒也能合成酶 A．③⑤⑧ B．⑤⑧⑨ C．①②③④⑥ D．①③⑤⑥⑦,解析 酶是由活細胞產生的，食物中的酶經(jīng)消化后變成氨基酸，所以酶本身不能被直接吸收；絕大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質，少數(shù)是RNA；酶只是起催化作用，其催化作用的實質是降低化學反應的活化能，對生命活動起調節(jié)作用的是激素；病毒只有核酸和蛋白質，其所需的酶在宿主細胞中合成。 答案 A,(2013·貴州模擬)下面關于酶的表述中，全面而準確的是( ) A．酶不能脫離生物體起作用 B．酶都是蛋白質 C．酶與無機催化劑沒有本質區(qū)別 D．酶是活細胞產生的有催化作用的有機物 【答案】D 【解析】酶在體外也能起催化作用。,常見的有關酶的錯誤說法,(2013·安徽馬鞍山二模)關于酶的性質，下列敘述錯誤的是( ) A．一旦離開活細胞，酶就失去催化能力 B．酶的催化效率很高，但受溫度和酸堿度的影響 C．化學反應前后，酶的化學性質和數(shù)量保持不變 D．酶與雙縮脲試劑不一定發(fā)生紫色反應,解析 在適宜的條件下，酶離開活細胞也有催化作用，如動物體內的消化酶。蛋白質與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)酶是RNA。 答案 A,糾錯 有關酶的幾種說法辨析,(2013·課標Ⅱ)關于酶的敘述，錯誤的是( ) A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中 B．低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結構 C．酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速度 D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物 【答案】B 【解析】低溫只能降低酶的活性，并沒有改變酶的空間結構，當溫度回復到最適溫度時，酶的催化效率仍然可以達到最大；而高溫、強酸和強堿會破壞酶的空間結構，從而導致酶活性的降低甚至喪失，所以B錯。,1．表示酶催化作用實質的曲線,與酶有關的曲線解讀,,(1)酶催化化學反應的過程，降低了化學反應的活化能，使反應物中的活化分子增多，反應更容易進行。 (2)沒有催化劑時，化學反應需要的活化能最多。 (3)同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。 2．表示酶高效性的曲線,,(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。 (3)酶只能催化已存在的化學反應。 3．表示酶專一性的曲線,,(1)在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應。 (2)在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化底物A參加反應。 (3)表示酶專一性的圖解 ①A表示酶，B表示被催化的反應物。 ②酶和被催化的反應物分子都有特定的結構。,,4．影響酶活性的因素 (1)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響 ①在其他條件適宜，酶量一定的條件下，酶促反應速率隨底物濃度的增加而加快；當?shù)孜餄舛冗_到一定限度時，受酶量及酶活性的限制，酶促反應速率達到最大后不再增加。 ②在底物足夠，其他條件不變且理想的條件下，酶促反應的速率與酶濃度成正比。,,(2)溫度和pH對酶活性的影響 ①在一定的溫度范圍內，酶活性隨溫度的升高而升高。酶活性最高時的溫度，為酶的最適溫度，若超過最適溫度，酶活性隨溫度的升高而逐漸下降，甚至失活。 ②酶活性最強時的pH，為該酶的最適pH。若超過或低于最適pH，酶活性降低，甚至喪失。,,③每一種酶都有一個最適溫度和最適pH。低溫及溫度略高和pH略微偏高或偏低都可抑制酶的活性；高溫、過酸、過堿都會破壞酶的分子結構，將使酶永久失活，而低溫只是抑制酶活性，酶的分子結構未被破壞，溫度升高可恢復其活性。 ④反應液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。,(2013·泉州質檢)下圖甲是H2O2酶活性受pH影響的曲線，圖乙表示在最適溫度下，pH＝b時H2O2分解產生的O2量隨時間的變化。若該酶促反應過程中改變某一初始條件，以下變化正確的是( ),,A．pH＝a時，e點下移，d點左移 B．pH＝c時，e點為0 C．溫度降低時，c點不移，d點右移 D．H2O2量增加時，e點不移，d點左移 解析 甲圖中的b點是其最適pH，a、c點的酶活性受到影響，乙圖中的d點是氧氣生成量達到最高值(e)所需的最少時間。當pH＝a時，酶活性下降，e點不變，d點右移。當pH＝c時，酶失活，e點將趨于0，但仍有少量O2來自于自然狀態(tài)下的分解。當溫度降低時，同樣影響酶活性，但不影響pH對酶活性的影響，c點不移，d點右移。當H2O2量增加時，e點上移，d點右移。 答案 C,(2015屆廣州調研)(雙選)用某種酶進行有關實驗的結果如圖所示，下列有關說法錯誤的是( ),,A．該酶的最適催化溫度為30℃左右 B．圖2和圖4能說明該酶一定不是胃蛋白酶 C．由圖4實驗結果可知酶具有高效性 D．由實驗結果可知酶具有高效性 【答案】CD 【解析】圖1顯示溫度對酶活性的影響，從圖中能得到的結論是該酶的最適催化溫度為30℃左右。圖2顯示該酶的最適pH為7，而胃蛋白酶的最適pH為1.5，由圖4可見該酶為麥芽糖酶。圖3能說明Cl－是酶的激活劑、Cu2＋是酶的抑制劑。圖4說明酶具有專一性。,1．ATP的結構特點及生理功能 (1)ATP的結構,細胞的能量通貨——ATP,,(1)ATP、DNA和RNA相關結構簡式中“A”的含義。 下圖中圓圈部分所代表的分別是：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脫氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 (2)生物體內的能源物質：能源物質—糖類、脂肪、蛋白質；主要能源物質—糖類；主要儲能物質—脂肪；直接能源物質—ATP(不是唯一的直接能源物質)；根本能源—光能；植物細胞內的儲能物質—淀粉；動物細胞內的儲能物質—糖原。,,(2)ATP的生理功能 細胞代謝所需的能量主要是由細胞內的ATP直接提供的，ATP是新陳代謝所需能量的直接來源。 2．ATP與ADP的相互轉化和ATP的利用 (1)ATP與ADP的相互轉化圖解及ATP的利用,3．細胞中ATP的來源、去路以及含量變化 (1)來源 ①植物：通過光合作用和細胞呼吸兩條途徑生成ATP。 ②動物、微生物：通過細胞呼吸途徑生成ATP。 (2)去路 ①光合作用光反應階段產生的ATP，用于暗反應過程中C3化合物的還原。,②呼吸作用中產生的ATP，用于生物的各種生命活動，如腺體的分泌、物質的合成、肌肉收縮、神經(jīng)傳導、細胞分裂等。 (3)細胞中ATP的含量變化 細胞中ATP的含量很少，但是卻不斷發(fā)生著ATP與ADP之間的轉化。因此，一般情況下細胞中ATP的含量相對穩(wěn)定。一個成年人安靜狀態(tài)下，24 h內有40 kg的ATP發(fā)生轉化。,(2013·清遠二模)ATP是細胞的能量“通貨”，有關說法正確的是( ) A．細胞需要儲備大量的ATP B．ATP與ADP的相互轉化是生物界生物能量利用的共性 C．ATP的合成總是伴隨著有機物的氧化分解 D．黑暗條件下，只有線粒體可以產生ATP,解析 細胞需要大量的ATP，ATP可由ADP轉化而來，細胞中不儲備大量的ATP；生物界的共性有很多，如：ATP與ADP的相互轉化、核酸、細胞膜、核糖體等；合成ATP的能量來源：有機物的氧化分解、光能的吸收、無機物分解等；真核細胞在黑暗條件下，產生ATP的場所有線粒體和細胞質基質。 答案 B,(2014·連州質檢)ATP是細胞內直接的能源物質，可通過多種途徑產生，如圖所示。以下說法正確的是( ) A．a過程和b過程都有[H]的生成 B．a過程和b過程都要在細胞器中進行 C．O2由紅細胞進入肝臟細胞的線粒體使肝臟細胞內的ADP含量迅速下降 D．①、②在物質和能量上都可成為互逆反應 【答案】A,,實驗：探究影響酶活性的因素 實例1：比較過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率。 1．實驗原理 鮮肝提取液中含有過氧化氫酶，過氧化氫酶和Fe3＋都能催化H2O2分解放出O2。,2．方法步驟,,3．實驗結論 酶具有高效性。酶通過降低化學反應的活化能，使生物化學反應盡快達到平衡點，并使細胞代謝在溫和條件下快速進行。,實例2：溫度(pH)對酶活性的影響。 1．實驗原理 (1)環(huán)境中的一些因素，如溫度、pH、溶液濃度等對酶的催化作用有一定影響。 (2)淀粉遇碘后，形成藍色的復合物。 (3)淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麥芽糖和葡萄糖(淀粉水解過程中，不同階段的中間產物遇碘后，會呈現(xiàn)紅褐色或紅棕色)。麥芽糖和葡萄糖遇碘后不顯色。 注：市售α-淀粉酶的最適溫度約60 ℃。,2．方法步驟 (1)溫度對酶活性的影響,(2)pH對酶活性的影響,3．實驗結論 溫度(或pH)會影響酶活性，酶活性有一定的最適溫度(或pH)。 4．注意問題 實驗中要保證單一變量，即除了溫度(或pH)是自變量外，其他條件均應一致。實驗一般要求設計三組對比(即適宜、過高、過低三種情況)，實驗成功的關鍵應是先確保反應所要求的條件，然后才讓酶與底物混合。,(2014·廣東東莞檢測)下表是某同學為驗證酶的專一性而設計的實驗方案，a～d表示4支試管，①～⑦表示實驗步驟。對該實驗方案的有關評價，錯誤的是( ),解釋 此題考查與酶有關的實驗設計。此實驗的自變量是所加底物不同，酶量屬于無關變量，A項錯誤；不能將斐林試劑改為碘液，因為碘液無法檢測蔗糖，且碘液只能證明淀粉的存在，對淀粉沒有被水解和淀粉未完全水解的檢測結果不容易區(qū)分，B項錯誤；⑥處的溫度應為50℃～65℃，C項正確；第②步操作省略不影響實驗結果，D項正確。 答案 AB,(2013·南京一模)加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。請回答下列問題： (1)由下圖推知，該實驗的目的是__________________。50 ℃時加酶洗衣粉中堿性蛋白酶的最適含量是________%。,,(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗滌效果的實驗記錄，請據(jù)表回答問題：,①該實驗設計體現(xiàn)了____________________原則。 ②若實驗組1號洗凈所需時間接近7 min，最可能的原因是________。 (3)下列衣料不適宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌的有________。 ①棉織品 ②毛織品 ③腈綸織品 ④蠶絲織品 (4)根據(jù)以上實驗結果，寫出兩項提高加酶洗衣粉洗滌效果的措施___________________________________________。,【答案】(1)探究溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響 0．6 (2)①對照、單一變量 ②酶失活 (3)②、④ (4)用溫水浸泡；延長浸泡時間；增加洗衣粉的用量等(寫出兩項合理答案即可),【解析】由題圖可知，實驗中存在兩個變量：溫度與堿性蛋白酶含量，即實驗探究的是溫度、堿性蛋白酶含量對去污力的影響。在50 ℃時，洗衣粉的去污力在堿性蛋白酶含量為0.6%時達到最大。由表中數(shù)據(jù)可知，1、3號為實驗組，2、4號為對照組，1、2號與3、4號中只有是否加酶一個變量，該實驗過程體現(xiàn)了對照原則和單一變量原則。若實驗組1號加酶后洗凈時間接近7 min，很可能的原因是酶已經(jīng)失活。蛋白酶可分解蛋白質，故毛織品、蠶絲織品等以蛋白質為主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗滌。用溫水浸泡(提高酶的活性)、延長浸泡時間(增加酶的催化時間)、增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗滌效果。,