生物第5章 细胞的能量供应和利用 第1、2节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”——ATP 必修1.ppt
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1、第5章细胞的能量供应和利用考纲内容能力要求命题分析1.酶在代谢中的作用2.ATP 在能量代谢中的作用3.光合作用的基本过程4.影响光合作用速率的环境因素5.细胞呼吸实验:(1)探究影响酶活性的因素(2)叶绿体色素的提取和分离(3)探究酵母菌的呼吸方式实验与探究能力实验与探究能力实验与探究能力1.近几年新课标卷主要以选择题的形式考查了 ATP 的组成、结构和功能,光合作用与呼吸作用的过程和意义等;以非选择题的形式,并结合图表,综合考查光合作用与呼吸作用的过程,影响因素及在实际生产中的应用。2017 年考查了酶的特性、合成及影响酶活性的因素,光合速率的计算,光合作用与呼吸作用的关系等内容。2.命题
2、趋势:以选择题或非选择题的形式,考查 ATP 的组成、结构与功能,酶特性及影响因素,光合作用、呼吸作用的过程、影响因素及两者之间的联系等内容,同时兼顾考查相关实验。考纲导读第1、2节降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”ATP化学本质蛋白质(绝大多数)RNA(少数)合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要在细胞核(真核生物)来源_作用场所细胞内、外或生物体外生理功能_作用原理_一、酶的本质、作用及特性活细胞生物催化作用1酶的本质与作用降低化学反应的活化能2.酶的特性高效性专一性高(1)_:催化效率是无机催化剂的 1071013 倍。(2)_:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用
3、条件较温和:在温和条件下,酶的活性最_。二、ATP 在能量代谢中的作用1ATP 的结构及特点(1)结 构简式:_。其中“A”代表 _,“”代表_。APPP腺苷(2)特点:远离 A 的那个高能磷酸键容易断裂和重新生成。(3)主要功能:细胞内的一种高能磷酸化合物,是细胞生命活动所需能量的_。高能磷酸键直接来源2ATP 的形成与利用(CH2O)中稳定的化学能热能(散失)能量3吸能反应和放能反应与 ATP 的关系:吸能反应一般与ATP 的_反应相联系,由 ATP 水解提供能量;放能反应一般与 ATP 的_相联系,释放的能量储存在_中。水解合成ATP判断正误1若要长期保存酶,应将其放在低温环境下。(2酶
4、是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。()3ATP 中含有一个高能磷酸键。()4酶提供了反应过程所必需的活化能。(5随着温度降低,酶促反应的活化能下降。()答案:1.2.3.4.5.考点一酶的催化作用的实验验证考点梳理酶1原理:2H2O22H2OO2;肝细胞中含有过氧化氢酶。2实验设计及现象3.实验结论(1)酶具有催化作用,和无机催化剂一样,都可以加快化学反应速率。(2)酶具有高效性,和无机催化剂相比,酶的催化效率更高。试管试剂处理现象2 mL H2O2常温几乎无气泡产生2 mL H2O290 有较少气泡2 mL H2O23.5%FeCl3溶液2滴有较多气泡2 mL H2O2新鲜肝脏研磨液2滴有
5、大量气泡酶发挥作用的场所(1)酶由活细胞产生,可以在细胞内发挥作用,如细胞内的呼吸酶、RNA 聚合酶等;也可以分泌到细胞外发挥作用,如各种消化酶。(2)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。高考探究考向酶的概述典例1(2017 年新课标卷)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是()A在细胞中,核外没有参与 DNA 合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是 37 解析线粒体和叶绿体中也有合成 DNA 的酶,A 错误;只要给予适宜的温度和 pH,活细胞产生的酶在生物体外酶仍然有催化
6、活性,B 错误;向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后,可以降低蛋白质的溶解度,使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析,可在胃蛋白酶的提取液中加浓(NH4)2SO4使蛋白质凝聚沉淀,C 正确;酶在低温环境中保存,D 错误。答案C考向预测1(2017 年湖南益阳箴言中学十模)下列关于酶与 ATP 的叙述,正确的是()A噬菌体、硝化细菌和哺乳动物成熟的红细胞内都可以合成酶B用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时,一般用斐林试剂进行检测C酶的合成需要消耗 ATP,ATP 的合成需要酶的催化D吸能反应一般与 ATP 的合成相联系解析:噬菌体没有细胞结构,哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器,因
7、此噬菌体和哺乳动物成熟的红细胞内均不能合成酶,但硝化细菌的细胞内可以合成酶,A 错误;用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时,温度是自变量,而用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖时需水浴加热(5065),对实验结果有干扰,因此一般用碘液进行检测,B 错误;绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA,蛋白质和 RNA 的合成均需要消耗 ATP,ATP 的合成需要酶的催化,C 正确;吸能反应一般与 ATP 的水解相联系,D 错误。答案:C2(2016 年烟台一模)下图是生物体内常见的一种生理作用图示,下列叙述不正确的是()A的成分有可能是蛋白质B图中显示具有高效性,反应完成后,的性质未发生改变C和的生成速率可以
8、表示酶促反应的速率D如果探究底物浓度对酶促反应速度的影响,的数量就是实验的自变量解析:是酶,是底物,底物可能是蛋白质;图中显示具有专一性,反应完成后,的性质未发生改变;生成物的生成速率可以表示酶促反应的速率;如果探究底物浓度对酶促反应速率的影响,的数量就是实验的自变量。答案:B3下列关于酶特性实验设计的叙述中,正确的是()A验证酶的专一性时,自变量一定是酶的种类B验证酶的高效性时,自变量是酶的浓度C探究温度对酶活性的影响时,自变量是温度D探究酶催化作用的最适 pH 时,应设置过酸、过碱、中性三组解析:酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的特性,验证酶的专一性时,自变量可以是不同的底物
9、或不同的酶种类,A 错误;酶的高效性是和无机催化剂相比,所以验证酶的高效性时,自变量是催化剂的种类(酶和无机催化剂),不是酶的浓度,B 错误;酶的活性受温度的影响,每一种酶都有其最适宜温度,温度过高或过低都会使酶的活性降低,探究温度对酶活性的影响时,自变量是温度,C 正确;酶的活性受pH 的影响,每一种酶都有其最适宜 pH,pH 过高或过低都会使酶的活性降低,甚至失去活性,探究酶催化作用的最适 pH 时,设置的 pH 梯度要细,甚至要进行预实验,不能只设置过酸、过碱、中性三组,因为这三组可能都不是最适宜 pH,D 错误。答案:C4猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶。某学生设计
10、了两组实验,如下图所示。在 35 水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂。对实验现象的预测正确的是()A甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失B甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失C甲和乙中溶液呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失D甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失解析:蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽,且蛋白酶本身也为蛋白质,由于蛋白质和多肽均能与双缩脲试剂反应,所以甲、乙中溶液都呈紫色;丙中蛋白块被分泌液中的蛋白酶水解而消失,丁中蛋白块因无蛋白酶而不发生水解。答案:C步骤第 1 组第 2 组
11、第 3 组1 mol/L 的 HCl 溶液浸泡 5 min1 mol/L 的 NaOH 溶液蒸馏水浸泡 5 min取出后,用吸水纸吸去马铃薯块茎圆片上多余的液体5为了探究 pH 对过氧化氢酶活性的影响,某小组同学进行了如下实验。实验材料:直径 4 cm、厚度 0.5 cm 的马铃薯块茎圆片若干,随机平均分为三组。实验步骤:步骤第 1 组第 2 组第 3 组3%的过氧化氢溶液5 滴5 滴5 滴及时观察现象马铃薯块茎圆片上均无气泡产生(续表)注:“”表示不做处理请分析回答:(1)表格中的是_,是_。(2)该实验的无关变量有_(至少写出两项)。(3)观察时,第 1、2 组马铃薯块茎圆片上均无气泡产生
12、,是因为_。(4)放置几分钟后,该组同学发现第 3 组马铃薯块茎圆片上基本无气泡继续产生,第 1、2 组马铃薯块茎圆片上竟然有少量气泡产生。请分析:第 3 组基本无气泡继续产生的原因是_;第 1、2 组有少量气泡产生的原因可能是_(写出一点即可)。解析:(1)根据单一变量原则,对第 1、2、3 组的处理分别是用HCl溶液、NaOH 溶液、蒸馏水浸泡,且浸泡时间均为5 min,故是浸泡 5 min。第 1、2 组分别用 HCl 溶液和 NaOH 溶液处理后,滴加过氧化氢溶液后不产生气泡,说明强酸和强碱影响了马铃薯块茎中过氧化氢酶的活性,第 3 组没有用酸和碱处理,该组马铃薯块茎中过氧化氢酶的活性
13、强,可催化过氧化氢分解产生氧气,从而产生大量气泡。(2)该实验的自变量是 pH(或加入的是酸、碱,还是蒸馏水),无关变量有多种,如马铃薯块茎圆片的大小,浸泡时间,过氧化氢溶液的浓度、用量,观察时间等。(3)强酸和强碱会使过氧化氢酶变性失活,因此,在观察时第 1、2 组马铃薯块茎圆片上无气泡产生。(4)第 3 组马铃薯块茎圆片起初有大量气泡产生是过氧化氢酶催化过氧化氢分解的结果,当过氧化氢全部被分解后,不再产生气泡。一段时间后,第 1、2 组马铃薯块茎圆片有少量气泡产生,可能是过氧化氢自然分解,产生的氧气积累,也可能是强酸、强碱浸泡时间过短,只使马铃薯块茎圆片中部分酶失活,使得过氧化氢分解减慢,
14、几分钟以后产生的气体逐渐积累。答案:(1)浸泡 5 min马铃薯块茎圆片上有大量气泡产生(2)马铃薯块茎圆片的大小、浸泡时间(或过氧化氢溶液的浓度、用量,观察时间等)(3)强酸、强碱使马铃薯块茎圆片表面的过氧化氢酶失活(4)过氧化氢分解完毕过氧化氢自然分解的气体得到积累,形成少量气泡(浸泡时间短,HCl、NaOH 只破坏了马铃薯块茎圆片中部分过氧化氢酶的结构,使得过氧化氢分解减慢,放置几分钟后气体积累形成气泡)(言之有理即可)考点二与酶有关的曲线分析考点梳理1表示酶高效性的曲线(1)与无机催化剂相比,酶降低化学反应的活化能的作用更显著,因而催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,
15、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在 b 反应中,加入酶 A 后的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶 A 不能催化 b 反应;在 a 反应中,加入酶 A后,在一定的反应物浓度范围内,随反应物浓度增大,反应速率明显加快;综上说明酶 A 只能催化 a 反应,不能催化 b 反应,即酶具有专一性。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。从图丙可以看出:反应
16、溶液 pH 的变化不影响酶作用的最适温度。(2)底物浓度和酶浓度图甲: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。图乙: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。高考探究考向影响酶促反应的相关曲线典例2(2016 年新课标卷)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A 组(20)、B 组(40)和C组(60),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如下图。回答下列问题:(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是_组。(2)在时间 t1 之前,如果 A 组温度提高
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