高考生物一輪總復習 第5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（必修1）.ppt

第5章 細胞的能量供應和利用 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 酶的本質(zhì) 作用及特性 1 酶的本質(zhì)與作用 活細胞 生物催化作用 降低化學反應的活化能 2 酶的特性 高效性 專一性 溫和 1 催化效率是無機催化劑的107 1013倍 2 每一種酶只能催化一種或一類化學反應 3 作用條件較溫和 在 條件下 酶的活性最高 腺苷 二 ATP在能量代謝中的作用1 ATP的結構及特點 A P P P 1 結構簡式 其中 A 代表 代表 2 特點 末端的高能磷酸鍵容易斷裂和重新生成 3 主要功能 細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物 是細胞生命 活動所需能量的 直接來源 高能磷酸鍵 2 ATP的形成與利用 CH2O 中穩(wěn)定的化學能 3 吸能反應和放能反應與ATP的關系 吸能反應一般與ATP的 反應相聯(lián)系 由ATP水解提供能量 放能反應一般與ATP的 相聯(lián)系 釋放的能量儲存在 中 能量 水解 合成 ATP 熱能 散失 判斷正誤 1 若要長期保存酶 應將其放在低溫環(huán)境下 2 酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì) 3 ATP中含有一個高能磷酸鍵 答案 1 2 3 考點一 酶的催化作用的實驗驗證 2 實驗設計及現(xiàn)象 3 實驗結論 1 酶具有催化作用 和無機催化劑一樣 都可以加快化學 反應速率 2 酶具有高效性 和無機催化劑相比 酶的催化效率更高 酶發(fā)揮作用的場所 1 酶由活細胞產(chǎn)生 可以在細胞內(nèi)發(fā)揮作用 如細胞內(nèi)的呼吸氧化酶 也可以分泌到細胞外發(fā)揮作用 如各種消化酶 2 在生物體外適宜的條件下也能發(fā)揮作用 如證明唾液淀 粉酶水解淀粉的實驗 高考探究 考向 酶的概述 典例 2013年新課標卷 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 解析 有些酶是生命活動所必須 如呼吸作用有關的酶 那么在分化程度不同的活細胞中都存在 A正確 導致酶空間結構發(fā)生破壞變形的因素有 過酸 過堿 高溫等 低溫只能降低酶的活性 不會破壞結構 B錯誤 酶的作用實質(zhì)是降低反應所需活化能從而提高反應速率 C正確 酶是蛋白質(zhì)或者RNA 本身是催化劑 也可作為底物被蛋白酶或RNA酶降解 D正確 答案 B 考點練透 1 2015年廣西柳州檢測 下面三個圖是某研究小組利用過氧化氫酶探究H2O2分解條件而獲得的實驗結果 請回答下列有關問題 圖1 圖2 圖3 1 圖1 2 3所代表的實驗中 實驗自變量依次為 H2O2濃度 pH 2 根據(jù)圖1可以得出的實驗結論是 3 圖2曲線bc段產(chǎn)生的最可能原因是 4 若進行圖2所代表的實驗時增加過氧化氫酶的含量 請 在圖2中 利用虛線繪出曲線的變化情況 5 能否以H2O2為材料來探究溫度對H2O2酶活性的影響 解析 1 分析圖1 該實驗的自變量是催化劑的種類 即過氧化氫酶和Fe3 過氧化氫酶的催化效率高于Fe3 分析圖2 該實驗的自變量是底物 H2O2 濃度 在一定范圍內(nèi) 隨著H2O2濃度的升高 酶促反應速率加快 但最終趨于平衡 分析圖3 該實驗的自變量是pH 在最適pH前 隨著pH的增大 酶促反應速率逐漸加快 達到最適pH后 酶促反應速率達到最大值 超過最適pH后 隨著pH的增大 酶促反應速率逐漸減慢 由以上分析可知 圖1 2 3所代表的實驗的自變量依次為催化劑種類 H2O2濃度 pH 2 由圖1可以看出過氧化氫酶的催化效率明顯高于Fe3 說明酶的催化作用具有高效性 3 圖2曲線bc段 隨著H2O2濃度的升高 酶促反應速率不再加快 最可能原因是過氧化氫酶的數(shù)量有限 4 增加過氧化氫酶的含量 能加快化學反應速率 因此其曲線比原來的曲線高 5 因為H2O2在加熱條件下會分解 所有不能以H2O2為材料來探究溫度對H2O2酶活性的影響 答案 1 催化劑種類 過氧化氫酶和Fe3 2 酶的催化作用具有高效性 3 過氧化氫酶數(shù)量 濃度 有限 4 如右圖 5 不能 H2O2在加熱條件下會分解 影響實驗結果的觀測 考點二 與酶有關的曲線分析 1 表示酶高效性的曲線 1 與無機催化劑相比 酶降低活化能的作用更顯著 因而催化效率更高 2 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 2 表示酶專一性的曲線 在b反應中 加入酶A后的反應速率和無酶條件下的反應速率相同 說明酶A不能催化b反應 在a反應中 加入酶A后 反應速率在一定濃度范圍內(nèi) 隨反應物濃度增大 反應速率明顯加快 綜上說明酶A只能催化a反應 不能催化b反應 即酶具有專一性 3 影響酶促反應的因素 1 溫度和pH 在一定溫度 pH 范圍內(nèi) 隨溫度 pH 的升高 酶的催化作用增強 超過這一范圍 酶的催化作用逐漸減弱 過酸 過堿 高溫都會使酶變性失活 而低溫只是抑制酶的活性 酶分子結構未被破壞 溫度升高可恢復活性 從圖丙可以看出 反應溶液pH的變化不影響酶作用的 最適溫度 2 底物濃度和酶濃度 圖甲 在其他條件適宜 酶量一定的情況下 酶促反應速率隨底物濃度增加而加快 但當?shù)孜镞_到一定濃度后 受酶數(shù)量和酶活性限制 酶促反應速率不再增加 圖乙 在底物充足 其他條件適宜的情況下 酶促反應 速率與酶濃度成正比 高考探究 考向 影響酶促反應的相關曲線 典例 2015年山東濟南一模 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(chǎn)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 以下改變正確的是 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 圖甲的b點是其最適pH a c點的酶活性受到影響 圖乙的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 酶的活性下降 e點不變 d點右移 A項錯誤 當pH c時 酶失去活性 e點將趨于0 但仍有少量O2來自于自然狀態(tài)下的分解 B項錯誤 當H2O2量增加時 達到反應平衡時 產(chǎn)物增加 故e點上移 反應時間延長 d點右移 故D項錯誤 答案 C 考點練透 2 圖甲表示溫度對淀粉酶活性的影響 圖乙是將一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后 麥芽糖積累量隨溫度變化的情況 下列說法中錯誤的是 甲 乙 A 圖甲中T0表示淀粉酶催化反應的最適溫度B 圖乙中溫度超過Tb時 酶的活性達到最大C 圖甲中Ta和Tb對酶活性的影響有區(qū)別D 圖乙中A點可能對應圖甲中的溫度為T0 解析 圖甲中T0時 淀粉酶的活性最高 所以T0為淀粉酶的最適溫度 A正確 圖乙中Tb Tc溫度時酶已變性失活 此時酶促反應已經(jīng)停止 酶活性為0 B錯誤 圖甲中Ta時溫度較低 抵制酶的活性 Tb時溫度較高 酶變性失活 兩者原理不同 C正確 圖乙A點時麥芽糖的積累速度最快 說明A點可能對應的溫度為T0 D正確 答案 B 3 2016年湖北武漢模擬 下圖表示的是在有酶催化和無酶催化條件下某化學反應過程的能量變化 下列有關說法正確的 是 A 曲線A表示有酶催化的化學反應B E表示酶降低的化學反應的活化能C 該化學反應常常伴隨著ATP的合成D 該結果表示酶的催化作用具有專一性解析 曲線A表示沒有酶催化時的化學反應 該化學反應需要消耗能量 常常伴隨著ATP的水解 該結果不能表示酶的催化作用具有專一性 答案 B 考點三ATP來源與去路 1 ATP在生物體內(nèi)含量少 但轉化十分迅速 從而使細胞 中的ATP供應穩(wěn)定 2 ATP與ADP的相互轉化不是可逆反應 因為轉化過程中的反應類型 所需酶 能量的來源和去路及反應場所都不完全相同 但是物質(zhì)是可循環(huán)利用的 3 ATP的形成需要滿足4個條件 2種原料 ADP和Pi 能量和酶 另外合成ATP的過程中有水生成 4 ATP初步水解只能斷裂遠離腺苷 A 的高能磷酸鍵 若進 一步水解則兩個高能磷酸鍵全斷裂 高考探究 考向 ATP的概述 典例 2015年海南卷 ATP是直接為細胞生命活動提供能 量的有機物 關于ATP的敘述 錯誤的是 A 酒精發(fā)酵過程中有ATP生成B ATP可為物質(zhì)跨膜運輸提供能量C ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量D ATP由腺嘌呤 脫氧核糖和磷酸組成 解析 酒精發(fā)酵為無氧呼吸過程 第一階段中有ATP生成 A正確 ATP作為直接能源物質(zhì) 可為物質(zhì)跨膜運輸提供能量 B正確 ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量 用于各項生命活動 C正確 ATP由腺嘌呤 核糖和磷酸組成 D錯誤 答案 D ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關系曲線解讀 1 A點表示在無氧條件下 細胞可通過進行無氧呼吸分解 有機物 產(chǎn)生少量ATP 2 AB段表示隨O2供應量增多 有氧呼吸明顯加強 通過有氧呼吸分解有機物釋放的能量增多 ATP的產(chǎn)生量隨之增加 3 BC段表示O2供應量超過一定范圍后 ATP的產(chǎn)生量不再增加 此時的限制因素可能是酶 ADP 磷酸等 考點練透 4 2016年甘肅蘭州一模 下列關于ATP的敘述 正確的 是 A 葉綠體中合成的ATP可以用于各項生命活動B ATP合成酶通過為ADP提供能量來催化ATP合成C 細胞中的能量通過ATP在吸能和放能反應之間的循環(huán)實現(xiàn)流通D 劇烈運動時 骨骼肌細胞內(nèi)ATP的水解速率顯著大于合成速率答案 C 影響酶活性的條件 1 實驗原理 1 溫度對酶活性的影響 鑒定原理 溫度影響酶的活性 從而影響淀粉的水解 滴加碘液 根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來判斷酶活性的大小 反應原理 2H2O2 2H2O O2 2 pH對酶活性的影響 酸 堿 鑒定原理 pH影響酶的活性 從而影響氧氣生成量 可用帶火星的衛(wèi)生香燃燒情況來檢驗O2產(chǎn)生量的多少 2 實驗步驟 1 溫度對酶活性的影響 2 pH對酶活性的影響 1 在探究溫度對酶活性的影響的實驗中 不宜選用過氧化氫酶催化H2O2分解 因為H2O2在加熱的條件下分解會加快 2 在探究溫度對酶活性的影響的實驗中 也不宜選用斐林試劑檢測 因為斐林試劑與還原糖需要在水浴加熱到50 65 的條件下才能生成磚紅色沉淀 但該實驗需要控制的變量是溫度 3 實驗中所用酶的來源不同 則最適溫度也不同 若淀粉酶為市售的 淀粉酶 其最適溫度為50 75 若淀粉酶來自人體或生物組織 則最適溫度為37 左右 4 在探究溫度對酶活性影響的實驗中 操作過程中第一步與第二步不能顛倒 在探究pH對酶活性影響的實驗中 操作步驟 與 一定不能顛倒順序 否則在調(diào)節(jié)溫度或pH的過程中 酶會將淀粉或過氧化氫分解 導致實驗失敗 典例 重金屬離子會導致蛋白質(zhì)分子變性 某小組進行實驗探究銅離子對唾液淀粉酶活性的影響 步驟如下 請回答 1 實驗原理 唾液淀粉酶可以催化淀粉水解為還原性糖 2 實驗步驟 取兩支潔凈的試管 編號A B A試管加入1 CuSO4溶液和pH6 8緩沖液各1mL B試管中加入 往兩支試管各加入相同濃度的唾液淀粉酶溶液各1mL 往兩支試管各加入 各1mL 放入適宜溫度下保溫一段時間 取出試管 各加入斐林試劑1mL 50 65 水浴加熱 2分鐘 觀察顏色變化 3 預估結果 A試管 B試管 4 實驗結論 解析 1 淀粉水解被水解為還原糖 還原糖可以與斐林試劑水浴加熱生成磚紅色沉淀 2 實驗設計要遵循對照原則 所以實驗中設置B組的目的是起對照作用 另外實驗還要遵循單一變量原則 該實驗的單一變量是有無CuSO4溶液 其他變量都要相同且適宜 所以 實驗步驟 中B處應為蒸餾水和pH6 8緩沖液 因為 往兩支試管各加入等量相同濃度的唾液淀粉 酶溶液1mL 唾液淀粉酶只能催化淀粉水解 故 往兩支試管各加入等量相同濃度的底物淀粉溶液1mL 3 因為重金屬離子會導致蛋白質(zhì)分子變性 所以A組淀粉不能被分解 無磚紅色沉淀 B組淀粉酶將淀粉水解 產(chǎn)生了葡萄糖 會跟斐林試劑發(fā)生顏色反應產(chǎn)生磚紅色沉淀 4 根據(jù) 3 的實驗結果 可以說明銅離子使唾液淀粉酶發(fā)生了變性 其活性喪失 答案 1 還原性糖與斐林試劑水浴加熱生成磚紅色沉 淀 2 蒸餾水和pH6 8緩沖液各1mL 相同濃度的淀 粉溶液 3 無磚紅色沉淀 或藍色 出現(xiàn)磚紅色沉淀 4 銅離 子使唾液淀粉酶發(fā)生了變性 其活性喪失 與酶有關的實驗分析 續(xù)表 舉一反三 某同學為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影 響 設計了如下實驗步驟 在A B C D E5支試管中分別加入pH為5 0 6 0 7 0 8 0 9 0的適宜濃度緩沖液5mL 再分別加入質(zhì)量分數(shù)為1 的淀粉液1mL 各試管中分別加入適當濃度的唾液稀釋液1mL 搖勻 將5支試管放入70 恒溫水浴中 保溫時間相同且合適 取出各試管 分別加入斐林試劑2mL 搖勻 觀察各試管溶液的顏色 通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶 作用的最適pH 上述實驗步驟中有2處錯誤 請更正并說明更正的理由 不考慮試劑的濃度和加入量 pH梯度以及實驗重復次數(shù) 以便實驗能得到正確的預期結果 1 2 答案 1 中70 應改為37 因為人唾液淀粉酶作用 的最適溫度為37 2 在觀察各試管中溶液的顏色之前應將各試管放在盛有 50 65 溫水的大燒杯中加熱一段時間 1 下列關于酶和ATP的敘述 不正確的是 A ATP的合成與分解都需要酶的催化B ATP和有些酶的化學元素組成相同C 酶和ATP在細胞代謝中都起重要作用D 酶的催化作用都需要ATP提供能量 解析 ATP的合成需要合成酶 水解時需要水解酶 A正確 少數(shù)酶是RNA 與ATP的組成元素都是C H O N P B正確 酶在細胞代謝中起催化作用 ATP在細胞代謝中提供能量 C正確 酶的催化過程不一定需要能量 如蛋白質(zhì)水解過程 D錯誤 答案 D 2 下圖甲表示細胞中ATP反應鏈 圖中a b c代表酶 A B C代表化合物 圖乙表示酶活性與溫度的關系 下列敘 述正確的是 甲 乙 A 圖甲中的B含有2個高能磷酸鍵 C為腺嘌呤核糖核苷酸B 神經(jīng)細胞吸收K 時 a催化的反應加快 c催化的反應被抑制 C 研究酶活性與溫度關系時 可以選擇H2O2和H2O2酶 為實驗材料 D 圖乙中溫度m比n時酶活性低 此時更有利于酶的保存解析 圖甲中的B是ADP 含有1個高能磷酸鍵 A錯誤 神經(jīng)細胞吸收K 是主動運輸 消耗能量 a催化的反應加速 但c催化的反應也會加速 B錯誤 H2O2在不同溫度下 分解不同 研究酶活性與溫度關系時 不能選擇H2O2和H2O2酶為實驗材料 C錯誤 低溫抑制酶的活性 溫度為m時比n時 更有利于酶的保存 D正確 答案 D 3 下列關于酶特性實驗設計的敘述中 正確的是 A 驗證酶的專一性時 自變量一定是酶的種類B 驗證酶的高效性時 自變量是酶的濃度C 探究溫度對酶活性的影響時 自變量是溫度D 探究酶催化作用的最適pH時 應設置過酸 過堿 中性三組 解析 酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應的特性 驗證酶的專一性時 自變量應是不同的底物 或者是不同的酶種類 A錯誤 酶的高效性是和無機催化劑相比 所以驗證酶的高效性時 自變量是催化劑的種類 酶和無機催化劑 不是酶的濃度 B錯誤 酶的活性受溫度的影響 每一種酶都有其最適宜溫度 溫度過高或過低都會使酶的活性降低 探究溫度對酶活性的影響時 自變量是溫度 C正確 酶的活性受pH的影響 每一種酶都有其最適宜pH pH過高或過低都會使酶的活性降低 甚至失去活性 探究酶催化作用的最適pH時 設置的pH梯度要細 甚至要進行預實驗 不能只設置過酸 過堿 中性三組 因為這三組可能都不是最適宜pH D錯誤 答案 C 4 現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B 某小組為探究不同溫度條件下 這兩種淀粉酶的活性 做了如下探究實驗 實驗過程 實驗結果 對各組淀粉含量進行檢測 結果如下圖所示 1 該實驗的自變量是 無關變量有 至少寫出2種 2 根據(jù)實驗結果分析 酶A在 條件時活性較 高 3 此實驗通過檢測淀粉的剩余量來表示酶的活性 不能用斐林試劑檢測生成物麥芽糖的含量來表示 說明理由 4 若要進一步探究酶B的最適溫度 實驗設計的主要思路應是 在 之間設立較小等溫度梯度的分組實驗 按上述步驟進行實驗 分析結果得出結論 解析 1 自變量是在實驗過程中可以人為改變的變量 根據(jù)表格可以看出本實驗有兩個自變量 即酶的種類和溫度 在實驗中存在的一些除自變量以外的對實驗結果造成影響的可變因素稱為無關變量 本實驗的無關變量有溶液的量 反應時間 pH等 2 根據(jù)實驗結果分析可知 酶A在50 條件時淀粉含量最少 酶活性相對其他溫度時較高 3 用斐林試劑檢測時需水浴加熱 會導致溫度發(fā)生改變 影響實驗結果 所以不能用斐林試劑檢測生成物麥芽糖的含量來表示酶的活性 4 根據(jù)實驗結果可知 在30 40 范圍內(nèi)隨溫度的升高酶B活性升高 40 50 范圍內(nèi)隨溫度的升高酶B活性降低 因此在預實驗的基礎上要進一步探究酶B的最適溫度 可在30 50 之間設置較小溫度梯度進行研究 答案 1 溫度 酶的種類 溶液的量 反應時間 pH等 2 50 3 斐林試劑檢測時需水浴加熱 會導致溫度發(fā)生改變 影響實驗結果 4 30 50