（浙江选考）高考生物一轮复习 第三单元 第5讲 细胞与能量及酶课件-人教版高三全册生物课件.pptx

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1、第第5 5讲细胞与能量及酶讲细胞与能量及酶教材研读知识知识1ATP在能量代谢中的作用在能量代谢中的作用一、吸能反应和放能反应一、吸能反应和放能反应1.吸能反应吸能反应(1)细胞中的许多反应是吸能反应,因为其产物分子中的势能比反应物分子中的势能高,如由氨基酸合成蛋白质的反应就是吸能反应。(2)吸能反应所需要的能量一般来自放能反应。光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应,这个吸能反应所需的能量来自太阳光。2.放能反应放能反应(1)所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化,人们通常把这个过程称为细胞呼吸。(2)ATP不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带,更是细胞中的能量通货。二、二、ATP是细胞中的能

2、量通货是细胞中的能量通货1.ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。2.核糖与腺嘌呤结合成的基团叫腺苷,3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上,其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。连接两个磷酸基团之间的化学键称为高能磷酸键,在酶的作用下,该键容易断裂。3.ATP在细胞中易于再生,是细胞中普遍使用的能量载体。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。知识知识2酶的本质、特性和作用酶的本质、特性和作用一、发现过程一、发现过程二、作用与本质二、作用与本质酶在细胞代谢中具有催化作用,绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。三、特性三、特性1.下列

3、关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述,错误的是(D)A.糖的氧化反应是放能反应B.光合作用的碳反应是吸能反应C.ATP是吸能反应和放能反应的纽带D.氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应答案答案D糖的氧化反应是放能反应,A正确;光合作用的碳反应是吸能反应,B正确;ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带,C正确;在氨基酸合成蛋白质的过程中利用了ATP所提供的能量,属于吸能反应,D错误。2.下列物质作为细胞中“能量通货”的是(A)A.ATPB.DNAC.油脂D.蛋白质答案答案A3.某同学进行有关酶的实验:组11%淀粉溶液+新鲜唾液+本尼迪特试剂红黄色沉淀组22%蔗糖溶液+新鲜唾液+本尼迪特试剂无红黄色沉淀

4、组32%蔗糖溶液+蔗糖酶溶液+本尼迪特试剂下列叙述错误的是(C)A.自变量是底物和酶B.组3的结果是红黄色沉淀C.指示剂可用碘碘化钾溶液替代D.实验结果证明酶有专一性答案答案C新鲜唾液中含有唾液淀粉酶,三组实验的自变量是底物和酶,A正确;蔗糖水解后产生还原糖葡萄糖和果糖,可以与本尼迪特试剂在水浴加热的条件下产生红黄色沉淀,B正确;碘碘化钾溶液不能用于检验蔗糖是否被水解,C错误;实验结果证明淀粉酶只能催化淀粉水解,蔗糖酶只能催化蔗糖水解,即酶有专一性,D正确。4.温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示,下列叙述正确的是(D)A.甲酶保持活性的温度范围大于乙酶B.甲酶的活性始终高于乙酶C.乙酶在55

5、后完全失去活性D.乙酶的最适温度高于甲酶答案答案D由图可知,甲酶保持活性的温度范围为050,乙酶的范围为1070,因此甲酶保持活性的温度范围小于乙酶,A错误;甲酶的活性约在45之后小于乙酶,B错误;乙酶在55后仍有较高的催化活性,C错误;甲酶的最适温度在37左右,乙酶的最适温度在55左右,乙酶的最适温度大于甲酶,D正确。考点一考点一ATPATP在细胞代谢中的作用在细胞代谢中的作用考点突破1.ATP分子结构特点分子结构特点(1)组成元素:C、H、O、N、P。(2)简称:腺苷三磷酸。(3)结构简式:APPP(含义:A腺苷(腺嘌呤+核糖);P磷酸基团;高能磷酸键。一个ATP分子中含有一个普通磷酸键,

6、两个高能磷酸键,三个磷酸基团,远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂,也容易形成)。2.ATP与与ADP的相互转化及其生理意义的相互转化及其生理意义(1)在有关酶的催化作用下,ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解,并释放能量。细胞内的绝大多数生命活动都以ATP为直接能源物质,但ATP不是唯一的直接能源物质,其他物质如CTP、TTP等都可作为直接能源物质。(2)在有关酶的催化作用下,ADP可以接受能量,同时与磷酸结合,重新形成ATP。细胞内的放能反应主要是细胞呼吸。(3)ATP形成的能量来源:对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,这种能量均来自细胞呼吸;对于绿色植物来说,这种能量则来自光合作用和细

7、胞呼吸。转化场所生理过程消耗ATP产生ATP细胞膜主动转运、胞吞、胞吐等好氧细菌的呼吸作用细胞溶胶原核细胞的转录过程、胞内物质的运输等细胞需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段叶绿体碳反应、自身DNA复制、转录、蛋白质合成等光反应线粒体自身DNA复制、转录、蛋白质合成需氧呼吸第二、第三阶段核糖体蛋白质合成细胞核DNA复制、转录等细胞内产生ATP与消耗ATP的生理过程对比知识拓展知识拓展ATP产生量与O2供给量之间的关系(1)在无氧条件下,生物细胞可通过厌氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。(2)随O2供给量增多,需氧呼吸明显加强,ATP产生量随之增加;但当O2供给量达到一定值后,ATP产生量不再增加,此时

8、的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。(3)当横坐标表示呼吸强度时,ATP产生量曲线应从原点开始。典例典例1ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。下列关于ATP的叙述,错误的是(D)A.酒精发酵过程中有ATP生成B.ATP可为物质跨膜运输提供能量C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成解题关键掌握ATP在生物体中的产生途径(如光合作用和呼吸作用)、作用(为各项生命活动提供能量)、组成与水解。答案答案D解析解析酒精发酵即厌氧呼吸产生酒精和二氧化碳,同时释放少量能量的过程,该过程中有ATP生成,A正确;物质跨膜运输的方式如果是主动转运,需要消耗能量,这

9、部分能量可由ATP提供,B正确;ATP中高能磷酸键水解可释放能量,C正确;ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成,D错误。1-1如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是(A)A.图1中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键B.图2中反应向右进行时,图1中的c键断裂并释放能量C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用的高效性D.图1方框部分是RNA组成单位之一答案答案A解析解析图1中的A代表腺嘌呤,b、c为高能磷酸键,A错误;图2中反应向右进行时,图1中的远离腺苷的c键断裂并释放能量,B正确;ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效催化作用,C正确;图1方框部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是R

10、NA的组成单位之一,D正确。1-2一分子ATP(APPP)中含有高能磷酸键的个数是(B)A.4B.2C.1D.0答案答案B解析解析一个ATP分子中含有2个高能磷酸键,B正确。考点二酶的功能与特性考点二酶的功能与特性1.酶的本质及生理功能酶的本质及生理功能类别知识要点来源活细胞产生的具有生物催化作用的有机物化学本质绝大多数酶是蛋白质少数酶是RNA合成场所核糖体细胞核(真核生物)生理功能起催化作用(生物催化剂)作用原理降低化学反应的活化能2.酶与无机催化剂的比较酶与无机催化剂的比较3.有关酶的正确理解有关酶的正确理解正确说法错误说法产生场所活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)具有分泌功能的细胞才

11、能产生化学本质有机物(大多数为蛋白质,少数为RNA)蛋白质作用场所可在细胞内、细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活低温和高温均使酶变性失活作用酶只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的可来源于食物等知能拓展知能拓展高中生物涉及的部分酶及其作用分类酶的名称酶的作用消化酶唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖胰麦芽糖酶、肠麦芽糖酶将麦芽糖分解为葡萄糖胃蛋白酶、胰蛋白酶将蛋白质分解为多肽肠肽酶将多肽分解为氨基酸胰脂肪酶、肠脂肪酶将油脂分解为脂肪酸和甘油DNA酶分解DNA纤维素酶分解纤维素果胶酶分解果胶谷丙转氨酶将谷氨酸转化成

12、丙氨酸酪氨酸酶利用酪氨酸合成黑色素,衰老的细胞中酪氨酸酶活性降低,白化病人体内不能合成酪氨酸酶与转录、逆转录、翻译等有关的酶解旋酶断开DNA碱基对间的氢键逆转录酶催化RNA形成DNA分子RNA聚合酶催化DNA分子转录形成RNA与基因工程有关的酶DNA连接酶将DNA片段连接起来限制性核酸内切酶切割DNA形成粘性末端或平末端与DNA复制有关的酶DNA聚合酶以DNA的一条链为模板,催化单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键的酶其他溶酶体酶水解细胞中的代谢废物、衰老的细胞组织以及外源杂质与酶有关的曲线分析方法项目曲线分析酶的高效性与无机催化剂相比,酶的催化效率更高;酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学

13、反应的平衡点酶的专一性(特异性)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能够催化该反应;在A反应物中加入酶B,反应速率与未加酶时相同,说明酶B不能催化该反应影响酶活性的因素甲乙丙在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱在最适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反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度影响酶促反应速率的因素在其他条件适宜,酶量一定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,此时限制因素是底物浓度;当底物浓

14、度达到一定限度时,所有的酶均与底物结合,反应速率达到最大,再增加底物浓度,反应速率不再增加,此时限制因素是酶的浓度在底物充足,而其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。整个过程中限制因素是酶的浓度分析酶促反应曲线时主要注意以下两点:(1)首先要弄清横坐标和纵坐标表示的意义,相同的曲线在不同的坐标系中表示的含义不同。其次明确曲线中的几个关键点,如起点、与纵横轴的交点、拐点、最低点、最高点等。(2)在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,生成物的量未达到饱和时,影响因素是横坐标所表示的因素;在生成物达到饱和后,限制因素是横坐标所表示的因素之外的其他因素。典例典例2(2018浙江十校联盟联

15、考)下列关于酶的叙述,正确的是(C)A.一种酶只能催化一种底物的反应,这体现了酶的专一性B.蔗糖酶的活性大小可用该酶在1min内使多少克蔗糖水解表示C.酶促反应都有一个最适温度D.酶催化的反应需要在水溶液中进行,所以酶均分布在细胞溶胶中解题关键把握酶专一性的实质是指一种酶只作用于一种或者一类的底物反应,且探究酶的专一性需在适宜的条件下(适宜的温度、pH)进行。答案答案C解析解析酶的专一性是指一种酶只能催化一种底物或几种相似底物的反应,A错误;蔗糖酶的活性大小可以用1克蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解表示,B错误;酶促反应中每种酶的最适温度不同,但都有一个最适温度,C正确;酶催化的反应既可以在

16、细胞内进行,也可以在细胞外进行,此外,在一些细胞器中,也有一些反应需要酶催化,D错误。2-1(2018浙江11月选考,7,2分)酶是生物催化剂,其作用受pH等因素的影响。下列叙述错误的是(A)A.酶分子有一定的形状,其形状与底物的结合无关B.绝大多数酶是蛋白质,其作用的强弱可用酶活性表示C.麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解,不能催化蔗糖的水解D.将胃蛋白酶加入到pH=10的溶液中,其空间结构会改变答案答案A解析解析酶分子有一定的形状,恰好能和底物分子结合,酶的活性部位与底物结合形状发生改变进行催化作用,作用完成后恢复原状,A错误;绝大多数酶的本质是蛋白质,少数酶的本质是RNA,酶作用的强弱可用酶活性

17、表示,B正确;酶具有专一性,麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解,不能催化蔗糖的水解,C正确;酶发挥作用需要适宜的pH,胃蛋白酶的最适pH为2,当加入pH=10的溶液时,其空间结构会改变,而变性失活,D正确。2-2当细胞内某种RNA存在时,某一生化反应能正常进行,当这种RNA被有关水解酶水解后,该化学反应停止。导致这一现象的原因可能是(D)A.催化该生化反应的酶是RNA水解酶B.该种RNA上具有控制生物性状的遗传基因C.该种RNA能调控细胞内所有的生化反应D.该种RNA在此生化反应中能起催化作用答案答案D解析解析据题意可知,细胞内的某一生化反应需要在某种RNA存在的条件下才能够进行,而极少数酶的化学本质

18、是RNA,所以这里的RNA应该是起催化作用的酶。考点三酶的特性实验探究考点三酶的特性实验探究1.酶的专一性的实验探究方法酶的专一性的实验探究方法对比法对比法(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同一种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性2.温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响(1)实验原理淀粉麦芽糖蓝色无蓝色出现温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,

19、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。检测是否出现蓝色及蓝色深浅(2)实验设计思路3.pH对酶活性的影响对酶活性的影响(1)实验原理2H2O22H2O+O2pH影响酶的活性,从而影响O2单位时间的生成量,可用点燃但无火焰的卫生香的燃烧情况来检验O2生成量的多少。(2)实验设计思路O2的产生速率1.探究酶作用特性实验中自变量的处理探究酶作用特性实验中自变量的处理(1)在探究酶作用的最适温度实验时,酶溶液和反应物混合之前,要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜选用碘液,不应该选用本尼迪特试剂。因选用本尼迪特试剂需热水浴加热,

20、而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶作用的最适pH时,实验操作前必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠,以防止反应物在酶的作用下先发生反应。(3)酶促反应速率不同于酶活性温度、pH都能影响酶的空间结构,改变酶的活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性。2.与酶相关的实验设计与分析方法与酶相关的实验设计与分析方法实验名称实验组对照组实验组衡量标准验证酶是蛋白质待测酶液+双缩脲试剂已知蛋白液+双缩脲试剂是否出现紫色验证酶具有催化作用底物+相应

21、酶液底物+等量蒸馏水底物是否被分解验证酶的专一性底物+相应酶液另一底物+相同酶液底物是否被分解验证酶具有高效性底物+相应酶液底物+无机催化剂底物分解速度探索酶的最适温度(或pH)温度(或pH)梯度下的同一温度(或pH)处理后的底物和酶混合底物的分解速度或底物的剩余量3.酶的实验探究中的酶的实验探究中的“变量分析变量分析”项目实验变量分析酶的专一性自变量:不同底物或不同酶液;因变量:底物是否被分解或有无产物生成;无关变量:试剂量、反应温度、pH等酶的温和性温度自变量:一系列温度梯度(至少三组);因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量);无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、pH等p

22、H自变量:一系列pH梯度(至少三组);因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量);无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等典例典例3为验证酶的特性,进行了实验,基本过程如表所示。单位:mL据此分析,下列叙述正确的是(A)试管号123456本尼迪特试剂2222221%淀粉溶液3332%蔗糖溶液333稀释的人新鲜唾液11蔗糖酶溶液11A.试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖B.试管36需在沸水浴中保温23min以利于酶的催化作用C.试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性D.若试管5中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉解题关键解题关键熟悉书本中实验设计的思路,明确

23、实验设计的对照原则、等量原则、单一变量原则等。答案答案A解析解析试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖,A正确;试管36需在沸水浴中保温23min以利于显色反应,B错误;试管3和6的实验结果不能说明酶具有专一性,因为这两组之间存在两个自变量,C错误;若试管5中出现阳性反应,说明实验所用的淀粉中本身可能存在还原糖,D错误。3-1为研究酶的特性,进行了实验,基本过程及结果如下表所示:步骤基本过程试管A试管B1加入淀粉溶液3mL2加入蔗糖溶液3mL3加入新鲜唾液1mL1mL437保温15min,加本尼迪特试剂2mL2mL5沸水浴23min,观察红黄色沉淀无红黄色沉淀据此分析,下列叙述错误的是(C)A.实验的自变量是底物B.检测指标是颜色的变化C.酶的作用具有高效性D.37是该酶作用的适宜温度答案答案C解析解析本题考查活动:探究酶的专一性。根据实验分组及结果,可知试管A与试管B相互对照,两组的唯一不同是底物的不同,即底物为自变量,A正确;观测指标是用本尼迪特试剂来检测有无还原糖的生成(通过颜色的变化),从而确定淀粉或蔗糖有无水解产生还原糖,B正确;37在本实验中为无关变量,应保持相同且适宜,37为唾液淀粉酶的最适催化温度,D正确;综合上述分析,本实验的目的为探究酶的专一性,即唾液淀粉酶只能催化淀粉的水解,而不能催化蔗糖的水解,体现不出酶的作用具有高效性,C错误。