1、第3单元 光合作用和细胞呼吸,第1讲 ATP和酶,-3-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.ATP的结构(1)写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。 结构简式为 。 A代表 ; P代表 。 (2)图中a是 , 其中 易形成和断裂。 (3)图中b为 的过程, 其作用是 。,ATP的结构和作用,APPP,腺嘌呤核苷,磷酸基团,高能磷酸键,末端的高能磷酸键,高能磷酸键水解释放能量,直接为各项需能反映提供能量,-4-,自主梳理,核心突破,考向感悟,巧学妙记直接能源ATP,五种元素来组成; 腺苷磷酸高能键,易断重建行功能。,-5-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.写出ATP与ADP相互转化反
2、应式3.ATP的来源 (1)动物和人: 。 (2)绿色植物: 。,ATP ADP+Pi+能量,细胞呼吸,细胞呼吸和光合作用,-6-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)能够直接给细胞生命活动提供能量的是ATP。 ( ) (2)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP提供能量。( ) (3)细胞中内质网膜不能合成ATP。( ) (4)ATP的组成元素为C、H、O、N、P,其中A是指腺嘌呤,P代表磷酸基团。( )(5)细胞中ATP和ADP之间的相互转化,时刻不停地发生并处于动态平衡之中。( ) (6)叶绿体和线粒体都有ATP合成酶,都能发生氧化还原反应。( ),提示:A是腺嘌呤核苷。,(7)主动运输
3、过程中需要载体蛋白协助和ATP提供能量。( ),-7-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.ATP的分子结构,-8-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.ATP的形成途径,细胞呼吸所释放的能量大部分以热能形式散失,只有少部分用于ATP的合成(ADP+Pi+能量 ATP)。,-9-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.ATP的去向,-10-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.细胞内ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析(1)生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量ATP,因此在O2为0的时候,ATP的产生量大于0。 (2)当O2供给量增多,有氧呼吸明显加强。ATP的产生量随之增加,但当O2供给量达到一定值
4、后,其产生量不再增加,是由酶、有机物、ADP或磷酸等限制因素所致。 (3)当横坐标表示呼吸强度时,ATP的产生量曲线应从原点开始。,-11-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 ATP的结构 1.下图是生物体内ATP合成与分解示意图,下列叙述正确的是( )A.能量1可以来自蛋白质水解为氨基酸的过程 B.能量1可以来自丙酮酸的氧化分解 C.能量2可以用于叶绿体中H2O的光解 D.能量2可以用于葡萄糖的氧化分解,答案,解析,-12-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,结果产生 (
5、) A.一分子AMP和一分子ADP B.两分子ADP C.一分子ATP和一分子ADP D.一分子ADP,答案,解析,-13-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 ATP的作用 3.ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,下列相关叙述正确的是( ) A.ATP与RNA都由核糖、含氮碱基和磷酸构成 B.ATP为生命活动供能的过程中有水和磷酸的产生 C.细胞内 H的产生和利用都可为ATP的合成提供能量 D.ATP分解释放的能量都可用于细胞的各项生命活动,答案,解析,-14-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.(2018湖南永州一模)如图是生物界中能量“通货”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是(
6、)A.图中的M指的是腺苷,N指的是核糖 B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物 C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐 D.ATP的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要,答案,解析,-15-,自主梳理,核心突破,考向感悟,酶的本质和作用 1.细胞代谢 细胞中各种 的统称,是细胞生命活动的基础。 2.酶的作用机理 (1)活化能:分子从 转变为容易发生化学反应的 状态所需要的能量。 (2)作用机理:降低化学反应的 。,化学反应,常态,活跃,活化能,-16-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.酶的作用机理分析 下图曲线表示在无催化剂的条件下和有酶催化的条件下某化学反应的能量变化过程。
7、(1)无催化剂的反应曲线是 。 (2)有酶催化的反应曲线是 。 (3)CA段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能。 (4)BA段的含义是 酶降低的活化能 。 (5)若将酶改为无机催化剂,则B点在纵轴上将向 上 移动。,-17-,自主梳理,核心突破,考向感悟,氨基酸,核糖体,错混辨析酶不是只能在生物体内起催化作用。在适宜条件下,酶在生物体内和生物体外都能起催化作用。 4.酶的基本单位、合成场所,-18-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与。 ( ) (2)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物。( ) (3)酶的专一性是指每一种酶只能催化
8、一种或一类化学反应。( ) (4)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同。( )(5)生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键,导致多肽链分解为氨基酸。( ) (6)酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能,使化学反应顺利进行。( ),提示:同一个体各种体细胞中,酶的种类、数量可能不同,代谢可能相同。,-19-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(7)酶制剂适于低温下保存,是因为低温时酶活性很低,但空间结构稳定。( ) (8)淀粉酶经高温烘干制成粉剂,或在淀粉酶溶液中加入强酸或蛋白酶,均不可能导致淀粉酶活性发生变化。 ( ),提示:高温、强酸均使酶不可逆地变性失活;淀粉酶为蛋白质,可被蛋白
9、酶分解。,-20-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.酶的本质及生理功能,-21-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.酶、激素与维生素的比较,-22-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析(1)酶并不只在细胞内发挥作用。酶由活细胞产生,可以在细胞内发挥作用,如细胞内的呼吸氧化酶;也可以分泌到细胞外发挥作用,如各种消化酶;酶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。 (2)产生激素的细胞一定能产生酶,但产生酶的细胞不一定能产生激素。,-23-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向 酶的本质和作用 1.(2019吉林通化中学高三入学调研考试)下图是某种酶的作用模式图。以下
10、对该模型的叙述,正确的是( )A.酶的基本组成单位是氨基酸 B.酶提供底物RNA活化所需的能量 C.pH影响酶的空间结构从而影响催化效率 D.酶与底物间碱基配对方式体现了酶的专一性,答案,解析,-24-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2017天津理综)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是( )A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能 B.该体系中酶促反应速率先快后慢 C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的 D.适当降低反应温度,T2值增大,答案,解析,-25-,自主梳理,核心突破,考向感悟,酶的特性及影响因素 1.酶的特性(连一连),巧学
11、妙记酶的来源与特性:活细胞内来合成,降低化能是本领,高效专一需温和,催化反应属它行。,-26-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.影响酶活性的因素 (1)低温抑制酶的活性,而 高温、强酸、强碱 则会使酶的 空间结构破坏 ,从而使酶发生不可逆转的变性失活。 (2)一般来说,动物体内酶的 最适温度 是3540 ,植物体内酶的最适温度是4050 。 (3)动物体内大部分酶的 最适pH 是6.58.0,但也有例外,如胃蛋白酶的最适pH为 1.5 。植物体内大部分酶的最适pH是4.56.5。,-27-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)人体内乙醇浓度越高,与乙醇分解相关的酶促反应速率越快。( )(2)
12、代谢的终产物可反馈调节相关酶活性,进而调节代谢速度。( ) (3)在温度影响酶的活性的实验中,若某两支试管的反应速率相同,在其他条件均相同的条件下,可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。( )(4)影响酶促反应速率的因素一定影响酶活性。 ( ),提示:若与乙醇分解相关的酶处于饱和状态,则酶促反应速率不会加快。,提示:在最适温度两侧的两个不同的温度下,酶活性可能相同。,提示:酶浓度和底物浓度影响酶促反应速率,但不影响酶活性。,-28-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(5)高温下酶失活是酶的空间结构被破坏的结果。 ( ) (6)淀粉酶溶液中加入强酸会导致淀粉酶活性发生变化。( ),-29-
13、,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.表示酶高效性的曲线(1)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,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。,-30-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.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:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,-31-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)底物浓度和
14、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增大,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大。 图乙:在其他条件适宜、底物充足的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。,-32-,自主梳理,核心突破,考向感悟,方法技巧“四看法”分析酶促反应曲线 (1)一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。 (2)二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握变量变化的生物学意义。如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,限制因素是横坐标所表示的因素,当达到饱和后,限制因素是除横坐标所表示的因素
15、之外的其他因素。 (3)三看特殊点:即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等,理解特殊点的意义。 (4)四看不同曲线的变化:理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及变化的原因。,-33-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 酶的特性 1.(2017全国理综)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 ,答案,解析,-34-,自主梳理,核心突破,考向感悟,方法技巧在解答酶的曲线题时,易错原因分析: 误认为酶能改
16、变反应平衡,实际上酶只会增大反应速率; 误认为低温和高温、强酸、强碱都会使酶失活; 温度和pH通过影响酶活性影响反应速率,而底物浓度和酶浓度并未改变酶活性。,-35-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 酶的影响因素 2.右图表示在25 、pH=7条件下,向2 mL的H2O2溶液中加入两滴肝脏研磨液,H2O2分解产生O2的量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一条件,以下分析正确的是( ) A.以Fe3+替代肝脏研磨液,a值减小,b值增大 B.滴加4滴肝脏研磨液,a值不变,b值增大 C.温度为35 时,a值不变,b值减小 D.H2O2溶液增加为4 mL时,a值增大,b值减小,答案,解析,-
17、36-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.(2018安徽芜湖高三5月模拟)在过氧化氢酶催化下,H2O2分解释放的O2与愈创木酶反应生成茶褐色产物;氧气产生越多,溶液颜色越深。为探究pH对过氧化氢酶活性的影响,某研究小组运用比色法,测定了5 min内茶褐色产物相对值的变化,结果如图所示。下列叙述正确的是 ( ),A.实验结果说明过氧化氢酶的最适pH是6 B.依据01 min的曲线斜率,能比较不同pH条件下的酶活性 C.pH为58的缓冲液处理组,反应完全结束时的产物相对值不同 D.在pH为3的缓冲液中过氧化氢酶因肽键结构被破坏而失活,答案,解析,-37-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.(201
18、6全国理综)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。,-38-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(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10 ,那么A组酶催化反应的速度会 。 (3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量 ,原因是 。 (4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有 (答出两点即可)。,-39-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案:(1)B (2)加快
19、(3)不变 60 条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或RNA 高效性和专一性 解析:(1)产物浓度最先达到最大值的B组对应的酶活性最高。 (2)酶活性与温度的关系:在一定温度范围内(低于最适温度),随温度升高,酶活性增强。据图可知,三组实验中B组(40 )酶活性最高,如果A组温度提高10 ,达到30 ,那么A组酶催化反应的速度会加快。 (3)据图可知,60 条件下,t2时酶已失活,即使增加底物浓度,反应产物总量也不会增加。 (4)大多酶的化学本质是蛋白质,少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性和专一性等特性。,-40-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(实
20、验) 探究影响酶活性的因素 1.探究温度对酶活性的影响 (1)原理 反应原理,鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响 ,滴加碘液,根据是否出现 来判断酶的活性。,麦芽糖,蓝色,无蓝色出现,淀粉的水解,蓝色及蓝色的深浅,-41-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)步骤,-42-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)变量分析,(4)若要探究某种酶的最适温度,实验又该如何设计?(请写出思路),温度,淀粉和淀粉酶,pH,碘液,蓝色 蓝色的深浅,反应物的分解速率 或反应物的剩余量 (或生成物的生成速 率或生成量),-43-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.探究pH对酶活性的影响 (1)原理 反应原理:
21、2H2O2 2H2O+O2。,鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响 O2的生成量 ,可用 滤纸片下沉、上升整个过程所用时间的倒数 来表示酶促反应速率。,(2)步骤,-44-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)若要探究某种酶的最适pH,实验又该如何设计?(请写出思路),-45-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)以H2O2为底物,以过氧化氢酶为催化剂可探究pH对酶活性的影响,但不能用于探究温度对酶活性的影响。( ) (2)对照实验一般要设置对照组和实验组,在对照实验中除了要观察的变量外,其他变量都应当保持相同。( ) (3)如果以淀粉为底物,以淀粉酶为催化剂探究温度影响酶活性的实验,则测定酶
22、促反应速率既可以用碘液检测淀粉的分解速率,也可以用斐林试剂检测淀粉水解产物的生成速率。( )(4)在探究pH对酶活性影响的实验中,温度、酶的用量等是无关变量,但它们也影响反应速率。( ),提示:斐林试剂使用时需要水浴加热,这会影响反应速率,因此测定该反应速率时不能用斐林试剂检测淀粉水解产物的生成速率。,-46-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.探究实验的注意事项 (1)在探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项 实验室使用的-淀粉酶最适温度为60 左右。 由于H2O2不稳定,因此探究温度对酶活性的影响时,不选择H2O2作反应物。 本实验不宜选用斐林试剂进行鉴定,因为水浴加热会干扰实验结果。 (
23、2)在探究pH对酶活性的影响实验中的注意事项 本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解,因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应且I2与NaOH也能发生化学反应。,-47-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.实验中操作步骤要规范 在探究温度对酶活性影响的实验中,操作过程中第2步与第3步不能颠倒顺序,否则在调节温度的过程中,酶会将淀粉分解,导致实验失败。,-48-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向 探究影响酶活性的因素实验分析 1.(2019安徽合肥九中高三调研)某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时,得到下图结果。下列分析不正确的是( )A.Mn2+降低了相应化学反应过程所必
24、需的活化能 B.Co2+或Mg2+可能导致酶结构的改变使其活性降低 C.不同离子对酶的活性有提高或降低作用 D.该水解酶的用量是实验的无关变量,答案,解析,-49-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2. 下列生物学实验所采取的措施中,不涉及“降低化学反应活化能”原理的是( ) A.37 水浴加热以确保唾液淀粉酶对淀粉的水解 B.滴加20%新鲜肝脏研磨液促使H2O2分解 C.滴加3.5%的FeCl3溶液促使H2O2分解 D.用斐林试剂鉴定还原糖时进行水浴加热,答案,解析,-50-,一、高中生物常见酶的种类和作用,-51-,-52-,应用体验1生命活动中,酶是不可缺少的生物催化剂,以下三种酶的作用对
25、象分别是( ) 肽酶 解旋酶 ATP水解酶 A.碱基间氢键、肽键、磷酸基团 B.肽键、碱基间氢键、高能磷酸键 C.肽键、碱基间氢键、NADPH D.R基、脱氧核苷酸、ATP,答案,解析,二、酶的本质、特性实验的设计 1.酶是蛋白质的探究实验(利用双缩脲试剂),实验结果分析:通过对照,实验组若出现紫色,证明待测酶的化学本质是蛋白质;若不出现紫色,则该酶的化学本质不是蛋白质。,2.酶具有催化作用的探究实验,实验结果分析:根据底物性质利用相应试剂检测,若底物被分解,则证明酶具有催化作用,否则不具有催化作用。,3.酶的高效性的验证实验(比较H2O2在不同条件下的分解),(1)实验过程中的理论分析,(2
26、)酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能,缩短反应达到平衡点的时间,并使细胞代谢在温和条件下快速进行。,(3)验证酶的高效性实验中的注意事项 实验时必须用新鲜的肝脏作为实验材料。肝脏如果不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解,使组织中酶分子的数量减少且活性降低。 实验中使用肝脏的研磨液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中H2O2的接触面积,从而加速H2O2的分解。 滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管,因为酶的催化效率具有高效性,带入少量酶到FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性。 H2O2分解过程有气泡冒出,若反应一段时间,不再有气泡冒出,说明反应
27、结束;在不增加H2O2溶液量的前提下,若使气泡(O2)的生成量增加,可采取的措施是提高H2O2溶液浓度。,4.酶的专一性的验证实验 (1)实验方案 方案一:用同种酶催化两种不同物质。 实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解。 对照组:另一反应物+等量相同酶溶液反应物不被分解。 方案二:用两种不同酶催化同一物质。 实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解。 对照组:相同反应物+等量另一种酶溶液反应物不被分解。 变量分析:方案一中的自变量为反应物的种类,方案二中的自变量为酶溶液的种类,因变量均为反应物是否被分解。 (2)验证酶的专一性实验中的注意事项 选择好检测反应物的试剂,如果反应物选择淀粉和蔗糖,酶溶液为淀粉酶,则应选用斐林试剂检测反应物是否被分解,不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。 保证淀粉酶的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。,应用体验2(2018辽宁六校协作体期初考试)下表是某同学探究温度对酶活性影响的实验操作和实验现象的记录。该同学进行实验时,正确的操作步骤应是( ),A. B. C. D.,答案,解析,
