高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第1、2節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶、細(xì)胞的能量“通貨”-ATP課件 新人教版必修1.ppt

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細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用,第5章,1．本章內(nèi)容較多，是高考的熱點(diǎn)，主要考點(diǎn)有呼吸作用和光合作用的基本過(guò)程、影響光合作用速率的因素、酶與ATP在細(xì)胞代謝中的作用等。高考中涉及的實(shí)驗(yàn)主要有三個(gè)，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(yù)計(jì)本章內(nèi)容依然是2016年高考的熱點(diǎn)，命題時(shí)趨向于以生活實(shí)例或圖表曲線為載體，考查對(duì)細(xì)胞呼吸和光合作用原理的理解與應(yīng)用，或結(jié)合酶活性的影響因素，考查實(shí)驗(yàn)與探究能力。,本章內(nèi)容是必修1的核心內(nèi)容之一，在知識(shí)方面的要求較高，都屬于理解或應(yīng)用層次。在復(fù)習(xí)備考中要注意以下幾個(gè)方面： 1．理解酶和ATP的作用原理；在理解細(xì)胞呼吸和光合作用的原理的基礎(chǔ)上熟悉有氧呼吸和光合作用的過(guò)程，以及有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的聯(lián)系，細(xì)胞呼吸與光合作用的聯(lián)系；做到理論聯(lián)系實(shí)際，掌握細(xì)胞呼吸和光合作用在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。 2．高考對(duì)本章的能力考查主要考查學(xué)生的文字理解能力；圖表、曲線的分析能力；對(duì)細(xì)胞呼吸和光合作用的綜合運(yùn)用能力以及實(shí)驗(yàn)探究能力。,第1、2節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶、 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP,一、酶的作用和本質(zhì) 1．酶的作用 (1)細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為①_________。細(xì)胞代謝是細(xì)胞②_________的基礎(chǔ)。 (2)活化能：分子從③________轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的④___________所需要的能量。 (3)催化劑(酶及無(wú)機(jī)催化劑)的作用機(jī)理是⑤______________________。,細(xì)胞代謝,生命活動(dòng),常態(tài),活躍狀態(tài),降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,(4)實(shí)驗(yàn)：通過(guò)“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，證明酶具有⑥_____能力，而且酶比無(wú)機(jī)催化劑降低活化能的作用更顯著，具有⑦_(dá)______。 (5)作用意義：細(xì)胞代謝能在⑧_____條件下快速進(jìn)行，是由于酶的催化作用。,催化,高效性,溫和,2．酶本質(zhì)的探索過(guò)程 (1)1857年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德認(rèn)為：沒有⑨____________的參與，糖類是不可能變成酒精的。 (2)德國(guó)化學(xué)家李比希認(rèn)為：引起發(fā)酵的物質(zhì)是⑩______________裂解后釋放出來(lái)的。 (3)畢希納把從酵母細(xì)胞中提取出的引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為?______。,酵母活細(xì)胞,酵母細(xì)胞死亡,釀酶,(4)1926年，美國(guó)的薩姆納第一個(gè)提取出?______，并證明了脲酶是?________，其作用是分解?______。 (5)20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)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(zhì)(歸納)：酶是?________產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是?________，少數(shù)酶為RNA。,脲酶,蛋白質(zhì),尿素,RNA,活細(xì)胞,蛋白質(zhì),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(tuán),提供能量,細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸,肌肉收縮,遠(yuǎn)離腺苷,一個(gè)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(xué)本質(zhì)及作用,酶的化學(xué)本質(zhì)及生理功能,2．酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)證明某種酶是蛋白質(zhì) ①實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液＋雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。 ②對(duì)照組：已知蛋白液＋雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應(yīng)。 (2)證明某種酶是 RNA ①實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液＋吡羅紅染液→是否呈現(xiàn)紅色。 ②對(duì)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(zhì)關(guān)系如下圖所示,,下列有關(guān)酶的敘述，正確的是( ) ①是由有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的 ②有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來(lái) ③凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 ④酶都是蛋白質(zhì) ⑤有的酶是蛋白質(zhì) 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(diào)控作用 ⑧酶只是起催化作用，其催化作用的實(shí)質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)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(xì)胞產(chǎn)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(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA；酶只是起催化作用，其催化作用的實(shí)質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用的是激素；病毒只有核酸和蛋白質(zhì)，其所需的酶在宿主細(xì)胞中合成。 答案 A,(2013·貴州模擬)下面關(guān)于酶的表述中，全面而準(zhǔn)確的是( ) A．酶不能脫離生物體起作用 B．酶都是蛋白質(zhì) C．酶與無(wú)機(jī)催化劑沒有本質(zhì)區(qū)別 D．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的有催化作用的有機(jī)物 【答案】D 【解析】酶在體外也能起催化作用。,常見的有關(guān)酶的錯(cuò)誤說(shuō)法,(2013·安徽馬鞍山二模)關(guān)于酶的性質(zhì)，下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A．一旦離開活細(xì)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(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)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(yīng),解析 在適宜的條件下，酶離開活細(xì)胞也有催化作用，如動(dòng)物體內(nèi)的消化酶。蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。 答案 A,糾錯(cuò) 有關(guān)酶的幾種說(shuō)法辨析,(2013·課標(biāo)Ⅱ)關(guān)于酶的敘述，錯(cuò)誤的是( ) A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中 B．低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu) C．酶通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來(lái)提高化學(xué)反應(yīng)速度 D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個(gè)反應(yīng)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(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度回復(fù)到最適溫度時(shí)，酶的催化效率仍然可以達(dá)到最大；而高溫、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致酶活性的降低甚至喪失，所以B錯(cuò)。,1．表示酶催化作用實(shí)質(zhì)的曲線,與酶有關(guān)的曲線解讀,,(1)酶催化化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物中的活化分子增多，反應(yīng)更容易進(jìn)行。 (2)沒有催化劑時(shí)，化學(xué)反應(yīng)需要的活化能最多。 (3)同無(wú)機(jī)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(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 (3)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。 3．表示酶專一性的曲線,,(1)在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快，說(shuō)明酶A催化底物A參加反應(yīng)。 (2)在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說(shuō)明酶B不催化底物A參加反應(yīng)。 (3)表示酶專一性的圖解 ①A表示酶，B表示被催化的反應(yīng)物。 ②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。,,4．影響酶活性的因素 (1)底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響 ①在其他條件適宜，酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度的增加而加快；當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定限度時(shí)，受酶量及酶活性的限制，酶促反應(yīng)速率達(dá)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(yīng)的速率與酶濃度成正比。,,(2)溫度和pH對(duì)酶活性的影響 ①在一定的溫度范圍內(nèi)，酶活性隨溫度的升高而升高。酶活性最高時(shí)的溫度，為酶的最適溫度，若超過(guò)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(qiáng)時(shí)的pH，為該酶的最適pH。若超過(guò)或低于最適pH，酶活性降低，甚至喪失。,,③每一種酶都有一個(gè)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(guò)酸、過(guò)堿都會(huì)破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，將使酶永久失活，而低溫只是抑制酶活性，酶的分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)其活性。 ④反應(yīng)液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。,(2013·泉州質(zhì)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(shí)H2O2分解產(chǎn)生的O2量隨時(shí)間的變化。若該酶促反應(yīng)過(guò)程中改變某一初始條件，以下變化正確的是( ),,A．pH＝a時(shí)，e點(diǎn)下移，d點(diǎn)左移 B．pH＝c時(shí)，e點(diǎn)為0 C．溫度降低時(shí)，c點(diǎn)不移，d點(diǎn)右移 D．H2O2量增加時(shí)，e點(diǎn)不移，d點(diǎn)左移 解析 甲圖中的b點(diǎn)是其最適pH，a、c點(diǎn)的酶活性受到影響，乙圖中的d點(diǎn)是氧氣生成量達(dá)到最高值(e)所需的最少時(shí)間。當(dāng)pH＝a時(shí)，酶活性下降，e點(diǎn)不變，d點(diǎn)右移。當(dāng)pH＝c時(shí)，酶失活，e點(diǎn)將趨于0，但仍有少量O2來(lái)自于自然狀態(tài)下的分解。當(dāng)溫度降低時(shí)，同樣影響酶活性，但不影響pH對(duì)酶活性的影響，c點(diǎn)不移，d點(diǎn)右移。當(dāng)H2O2量增加時(shí)，e點(diǎn)上移，d點(diǎn)右移。 答案 C,(2015屆廣州調(diào)研)(雙選)用某種酶進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)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(shuō)明該酶一定不是胃蛋白酶 C．由圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知酶具有高效性 D．由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知酶具有高效性 【答案】CD 【解析】圖1顯示溫度對(duì)酶活性的影響，從圖中能得到的結(jié)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(shuō)明Cl－是酶的激活劑、Cu2＋是酶的抑制劑。圖4說(shuō)明酶具有專一性。,1．ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及生理功能 (1)ATP的結(jié)構(gòu),細(xì)胞的能量通貨——ATP,,(1)ATP、DNA和RNA相關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(nèi)的能源物質(zhì)：能源物質(zhì)—糖類、脂肪、蛋白質(zhì)；主要能源物質(zhì)—糖類；主要儲(chǔ)能物質(zhì)—脂肪；直接能源物質(zhì)—ATP(不是唯一的直接能源物質(zhì))；根本能源—光能；植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)—淀粉；動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)—糖原。,,(2)ATP的生理功能 細(xì)胞代謝所需的能量主要是由細(xì)胞內(nèi)的ATP直接提供的，ATP是新陳代謝所需能量的直接來(lái)源。 2．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化和ATP的利用 (1)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化圖解及ATP的利用,3．細(xì)胞中ATP的來(lái)源、去路以及含量變化 (1)來(lái)源 ①植物：通過(guò)光合作用和細(xì)胞呼吸兩條途徑生成ATP。 ②動(dòng)物、微生物：通過(guò)細(xì)胞呼吸途徑生成ATP。 (2)去路 ①光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP，用于暗反應(yīng)過(guò)程中C3化合物的還原。,②呼吸作用中產(chǎn)生的ATP，用于生物的各種生命活動(dòng)，如腺體的分泌、物質(zhì)的合成、肌肉收縮、神經(jīng)傳導(dǎo)、細(xì)胞分裂等。 (3)細(xì)胞中ATP的含量變化 細(xì)胞中ATP的含量很少，但是卻不斷發(fā)生著ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化。因此，一般情況下細(xì)胞中ATP的含量相對(duì)穩(wěn)定。一個(gè)成年人安靜狀態(tài)下，24 h內(nèi)有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。,(2013·清遠(yuǎn)二模)ATP是細(xì)胞的能量“通貨”，有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A．細(xì)胞需要儲(chǔ)備大量的ATP B．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)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(jī)物的氧化分解 D．黑暗條件下，只有線粒體可以產(chǎn)生ATP,解析 細(xì)胞需要大量的ATP，ATP可由ADP轉(zhuǎn)化而來(lái)，細(xì)胞中不儲(chǔ)備大量的ATP；生物界的共性有很多，如：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化、核酸、細(xì)胞膜、核糖體等；合成ATP的能量來(lái)源：有機(jī)物的氧化分解、光能的吸收、無(wú)機(jī)物分解等；真核細(xì)胞在黑暗條件下，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。 答案 B,(2014·連州質(zhì)檢)ATP是細(xì)胞內(nèi)直接的能源物質(zhì)，可通過(guò)多種途徑產(chǎn)生，如圖所示。以下說(shuō)法正確的是( ) A．a(chǎn)過(guò)程和b過(guò)程都有[H]的生成 B．a(chǎn)過(guò)程和b過(guò)程都要在細(xì)胞器中進(jìn)行 C．O2由紅細(xì)胞進(jìn)入肝臟細(xì)胞的線粒體使肝臟細(xì)胞內(nèi)的ADP含量迅速下降 D．①、②在物質(zhì)和能量上都可成為互逆反應(yīng) 【答案】A,,實(shí)驗(yàn)：探究影響酶活性的因素 實(shí)例1：比較過(guò)氧化氫酶和Fe3＋的催化效率。 1．實(shí)驗(yàn)原理 鮮肝提取液中含有過(guò)氧化氫酶，過(guò)氧化氫酶和Fe3＋都能催化H2O2分解放出O2。,2．方法步驟,,3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 酶具有高效性。酶通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使生物化學(xué)反應(yīng)盡快達(dá)到平衡點(diǎn)，并使細(xì)胞代謝在溫和條件下快速進(jìn)行。,實(shí)例2：溫度(pH)對(duì)酶活性的影響。 1．實(shí)驗(yàn)原理 (1)環(huán)境中的一些因素，如溫度、pH、溶液濃度等對(duì)酶的催化作用有一定影響。 (2)淀粉遇碘后，形成藍(lán)色的復(fù)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(guò)程中，不同階段的中間產(chǎn)物遇碘后，會(huì)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(duì)酶活性的影響,(2)pH對(duì)酶活性的影響,3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 溫度(或pH)會(huì)影響酶活性，酶活性有一定的最適溫度(或pH)。 4．注意問(wèn)題 實(shí)驗(yàn)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(yīng)一致。實(shí)驗(yàn)一般要求設(shè)計(jì)三組對(duì)比(即適宜、過(guò)高、過(guò)低三種情況)，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵應(yīng)是先確保反應(yīng)所要求的條件，然后才讓酶與底物混合。,(2014·廣東東莞檢測(cè))下表是某同學(xué)為驗(yàn)證酶的專一性而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，a～d表示4支試管，①～⑦表示實(shí)驗(yàn)步驟。對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案的有關(guān)評(píng)價(jià)，錯(cuò)誤的是( ),解釋 此題考查與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。此實(shí)驗(yàn)的自變量是所加底物不同，酶量屬于無(wú)關(guān)變量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；不能將斐林試劑改為碘液，因?yàn)榈庖簾o(wú)法檢測(cè)蔗糖，且碘液只能證明淀粉的存在，對(duì)淀粉沒有被水解和淀粉未完全水解的檢測(cè)結(jié)果不容易區(qū)分，B項(xiàng)錯(cuò)誤；⑥處的溫度應(yīng)為50℃～65℃，C項(xiàng)正確；第②步操作省略不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，D項(xiàng)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(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)由下圖推知，該實(shí)驗(yàn)的目的是__________________。50 ℃時(shí)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(shí)驗(yàn)記錄，請(qǐng)據(jù)表回答問(wèn)題：,①該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了____________________原則。 ②若實(shí)驗(yàn)組1號(hào)洗凈所需時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出兩項(xiàng)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(duì)去污力的影響 0．6 (2)①對(duì)照、單一變量 ②酶失活 (3)②、④ (4)用溫水浸泡；延長(zhǎng)浸泡時(shí)間；增加洗衣粉的用量等(寫出兩項(xiàng)合理答案即可),【解析】由題圖可知，實(shí)驗(yàn)中存在兩個(gè)變量：溫度與堿性蛋白酶含量，即實(shí)驗(yàn)探究的是溫度、堿性蛋白酶含量對(duì)去污力的影響。在50 ℃時(shí)，洗衣粉的去污力在堿性蛋白酶含量為0.6%時(shí)達(dá)到最大。由表中數(shù)據(jù)可知，1、3號(hào)為實(shí)驗(yàn)組，2、4號(hào)為對(duì)照組，1、2號(hào)與3、4號(hào)中只有是否加酶一個(gè)變量，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程體現(xiàn)了對(duì)照原則和單一變量原則。若實(shí)驗(yàn)組1號(hào)加酶后洗凈時(shí)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(zhì)，故毛織品、蠶絲織品等以蛋白質(zhì)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(zhǎng)浸泡時(shí)間(增加酶的催化時(shí)間)、增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗滌效果。,