(全国通用)2020届高考生物优选大一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第8讲酶和ATP课件.ppt
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1、考点互动探究教师备用习题,考试说明,1.酶在代谢中的作用()。 2.ATP在能量代谢中的作用()。 3.实验:探究影响酶活性的因素。,考点一 酶的本质、作用和特性,知识梳理,1.酶本质的探索历程(连一连),答案f a c d、e b,2.酶的本质及生理功能 (1)本质与作用,蛋白质,RNA,活细胞,催化,(2)作用机理: 化学反应的活化能。 无酶催化的反应曲线是 ,有酶催化的反应曲线是 。 ca段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能;ba段的含义是酶 。 若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将 移动。,图3-8-1,降低,乙,甲,降低的活化能,向上,3.酶的特性 (1)
2、 :酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化 化学反应。 (3)作用条件较温和:高温、过酸、过碱都会使酶的 遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。,高效性,一种或一类,空间结构,(1)酶在催化反应前后,其分子结构不变。 ( ) (2)一个细胞中酶的种类和数量是一定的,不会发生变化。 ( ) (3)酶可降低过氧化氢分解反应所需的活化能而无机催化剂不能。 ( ) (4)酶发挥作用后就会被降解。 ( ) (5)产生激素的细胞一定产生酶,但是产生酶的细胞不一定产生激素。 ( ) (6)在稀蛋清液中加入蛋白酶后,再加入双缩脲试剂,由于蛋清液中的
3、蛋白质被分解,因此不再发生紫色反应。( ),正误辨析,答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6),解析 (2)一个细胞在不同时期,可能发生基因的选择性表达,因此酶的种类和数量会发生变化。 (3)酶和无机催化剂都通过降低化学反应所需的活化能来提高反应速率。 (4)酶在催化反应前后化学性质和结构不变,不会立即被降解。 (6)蛋白酶本身也是蛋白质。,1.酶的高效性 图3-8-2 (1)由曲线可知:酶比无机催化剂的催化效率更高。 (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。因此,酶不能改变最终生成物的量。,核心讲解,2.酶的专一性 (1)物理模型图3-8-3 图中A表示酶
4、,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被酶催化的物质。 酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。,(2)曲线模型 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能催化底物A的反应。 在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不能催化底物A的反应。,图3-8-4,3.影响酶促反应速率的因素 (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直至失活。 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,温度升高酶的活性可恢复。,图3-8-5,(2)底物
5、浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 由甲图可知,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。 由乙图可知,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。,图3-8-6,(3)综合影响图3-8-7 据图可知,不同pH条件下,酶最适温度不变;不同温度下,酶最适pH也不变。即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。,命题角度1 考查对酶的本质及作用和特性的理解 1.下列关于酶的叙述,正确的是 ( ) A.RNA聚合酶能催化转录过程 B.酶都在细胞中发挥作用 C.DNA聚合酶参与
6、DNA复制及转录过程 D.酶能调节细胞的生命活动,对点训练,答案 A,解析 RNA聚合酶能催化转录过程,A正确;酶是在活细胞中产生的,但是其可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外发挥作用,B错误;DNA聚合酶参与DNA复制,不参与转录过程,C错误;酶是具有生物催化作用的有机物,而激素能调节细胞的生命活动,D错误。,2.为使反应物 A反应生成产物 P,采取了用酶催化(最适温度和 pH)和用无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图3-8-8甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不合理的是 ( )甲 乙 图3-8-8,A.距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低
7、的原因 B.适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的距离a将减小 C.图乙中可代表蔗糖,那么可代表果糖和葡萄糖 D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性,答案 B,解析 题图甲中曲线表示用无机催化剂催化的反应的能量变化过程,曲线表示用酶催化的反应的能量变化过程,所以距离b代表酶降低的反应活化能比无机催化剂降低的反应活化能多的部分,所以可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因,A正确;适当升高温度,酶的活性降低,曲线中对应的距离a将增大,B错误;图乙是酶的专一性模型,可代表蔗糖,在蔗糖酶催化作用下,可得到果糖和葡萄糖,用代表,C、D正确。,题后归纳 高考常考的酶及其作用归纳 (1)DNA聚合酶:将单
8、个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。 (2)DNA连接酶:将两个DNA片段连接起来。 (3)RNA聚合酶:将单个的核糖核苷酸连接成链。 (4)解旋酶:在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对中的氢键。 (5)ATP水解酶:能打开远离腺苷的高能磷酸键。,(6)ATP合成酶:能催化远离腺苷的高能磷酸键形成。 (7)限制性核酸内切酶:识别特定的核苷酸序列,从固定的切点切开磷酸二酯键。 (8)蛋白酶:将蛋白质的部分肽键切断,得到不同的肽链或氨基酸。 (9)纤维素酶、果胶酶:水解纤维素、果胶,破坏植物细胞壁。,命题角度2 考查酶促反应的曲线分析 3.2019山西大同一中模拟 图3-8-9中甲是过氧化氢酶
9、活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是 ( )图3-8-9,A.pH=a时,e点下移,d点左移 B.pH=c时,e点为0 C.温度降低时,e点不移动,d点右移 D.H2O2量增加时,e点不移动,d点左移,答案 C,解析 由于图乙为最适温度下pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线,故当pH=a时,酶的活性下降,反应速率降低,故e点不移动,d点右移,A错误;pH=c时,酶失活,H2O2没有催化剂催化也能分解,e点不为0,B错误;当温度降低时,酶活性下降,e点不移动,d点右移,C
10、正确;当H2O2量增加时,e点上移,d点右移,D错误。,4.图3-8-10为用同一种酶进行的不同实验结果,下列有关叙述正确的是 ( )甲 乙 丙 图3-8-10,A.本实验研究的酶是蔗糖酶 B.图甲曲线是研究该酶具有高效性的结果 C.实验结果表明,该酶活性的最适温度是30 、最适pH是7D.pH=2与温度为20 条件下酶活性减弱的原因不同,答案 D,解析 图丙显示该酶能催化麦芽糖水解,对蔗糖没有催化作用,说明本实验研究的酶为麦芽糖酶,A错误;分析图甲可知,图甲曲线是研究温度对该酶活性的影响,B错误;图甲显示,在图示的三种温度条件下,30 时酶的活性最高,说明该酶的最适温度为30 左右,但30
11、不一定为该酶的最适温度,图乙显示该酶的最适pH为7,C错误;pH为2时,酶的空间结构遭到破坏而变性失活,温度为20 条件下,酶活性减弱的原因是低温抑制了酶的活性,但酶的空间结构没有被破坏,D正确。,题后归纳 “四看法”分析酶促反应曲线图3-8-11,考点二 实验:探究影响酶活性的因素,知识梳理,1.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 反应原理:淀粉 麦芽糖、葡萄糖蓝色 无蓝色出现 鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,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。,(2)实验步骤,2.探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理 反应原理(用反应式表示): 2H2O2 2H2O
12、+O2。 鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。,(2)实验步骤,3.酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜” (1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性,检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。 (2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。,(3)在探究酶的适宜温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加
13、热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。 (4)在探究pH对酶活性影响时,宜保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。,命题角度1 考查有关酶实验的分析 1.2018河北保定高三摸底 关于酶的相关实验的叙述,正确的是 ( ) A.验证酶的高效性时,自变量是酶的种类 B.探究温度对酶活性的影响实验中,可选用过氧化氢酶为研究对象 C.用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时,可用碘液进行鉴定 D.在探究影响淀粉酶活性的因素时,温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量,对点训练,答案 C,解析 酶的高效性是与无机催化
14、剂相比较而言的,验证酶的高效性时,自变量应是酶和无机催化剂,A错误;由于过氧化氢的分解受温度影响,因此探究温度对酶活性的影响实验不能选用过氧化氢酶为研究对象,B错误;用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时,可用碘液检测反应物是否被分解,C正确;在探究影响淀粉酶活性的因素时,实验的次数不是自变量,D错误。,2.2018浙江杭州质检 下表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。甲做了13组,乙做了46组。 单位:mL,下列叙述错误的是 ( ) A.甲同学实验的检测试剂可换成碘碘化钾溶液 B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性 C.若组4出现阳性反应,则乙同学的实验
15、无法证明酶的专一性 D.甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰,答案 B,解析 分析两位同学的实验,甲同学是用相同底物(淀粉)和不同的酶(唾液淀粉酶和蔗糖酶)探究酶的专一性,乙同学是用相同底物(蔗糖)和不同的酶(蔗糖酶和淀粉酶)探究酶的专一性,都通过加入斐林试剂检测是否有还原糖产生达到实验目的。甲同学实验的检测试剂可换成碘碘化钾溶液,A正确;结合前面的分析,两位同学单独做的实验都能达到实验目的,B错误;组1和组4本身为对照组,若出现阳性反应,说明底物中混有还原糖,则无法证明酶的专一性,C正确;甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰,D正确。,命题角度2 考查有关酶的实验
16、设计 3.普通淀粉酶的最适温度在4060 之间,而极端耐热淀粉酶在100 仍能保持较高的活性,因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答有关问题: (1)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与 混合,若反应液呈 色,则该酶的化学本质为蛋白质。 (2)测定淀粉酶活性时,应选择 作为该酶作用的底物,反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定。,(3)设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。 此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑 (指出两点即可)等因素。 结合题目信息,简要写出探究该酶催化作用最适温度的实验思路: 。,答案(1)双缩脲试剂 紫 (2)淀粉 (酸碱)缓冲 (3)淀粉溶液的浓度和含量、
17、pH及添加试剂的量、实验操作顺序 在40 和100 之间每隔一定温度设置一个实验组,其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度,解析 (1)大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时,根据酶的专一性,应选择淀粉作为该酶作用的底物,反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(3)此实验中除自变量和因变量外,无关变量需要保持相同且适宜,因此还需要考虑淀粉溶液的浓度和含量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等因素。探究该酶催化作用最适温度的实验思路:在4
18、0 和100 之间每隔一定温度设置一个实验组,其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。,题后归纳 梯度法探究酶的最适温度或最适pH (1)实验设计思路 底物t1温度或pH1下+酶,t1温度或pH1下 底物的分解量或剩余量或产物的生成量。 (2)实验设计程序,图3-8-12,考点三 ATP的结构、产生和利用,知识梳理,1.ATP的结构 (1)ATP的元素组成: 。 (2)ATP的化学组成:一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团。 (3)ATP的结构简式: 。 (4)ATP中的能量:主要储存在 中。,图3-8-13,C、H、O、N、P,A-PPP,高能磷酸
19、键,2.ATP和ADP的相互转化 (1)转化基础 ATP的化学性质不稳定,的高能磷酸键容易断裂和重建。 (2)ATP和ADP的相互转化过程比较 ATP的合成,图3-8-14,远离腺苷,ATP的水解图3-8-15,3.ATP的作用图3-8-16,主动,正误辨析 (1)ATP分子脱去2个磷酸基团,称为腺嘌呤核糖核苷酸,它是RNA分子的基本单位之一。 ( ) (2)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 ( ) (3)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器,所以不能合成ATP。 ( ) (4)从ATP获得合成RNA的原料需要破坏远离腺苷的高能磷酸键。 ( ) (5)真核细胞内发生ATP与ADP的相互转化
20、,原核细胞内不发生。 ( ),(6)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 ( ) (7)无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 ( ) (8)细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系,放能反应一般与ATP的水解相联系。( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),解析 (2)淀粉水解成葡萄糖时不释放能量,不合成ATP。 (3)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器,但仍能通过无氧呼吸合成ATP。 (4)RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,ATP水解去掉两个磷酸基团后,形成腺嘌呤核糖核苷酸。 (5)ATP与ADP的相互转化在原核细胞内也
21、能发生。 (6)正常情况下,细胞中ATP与ADP的含量一直处于动态平衡状态。,(7)无氧呼吸也能产生ATP。 (8)ATP是生物体生命活动的直接能源物质,吸能反应一般与ATP的水解相联系,需要ATP水解释放能量。放能反应一般与ATP的合成相联系,放能反应释放的能量储存在ATP中。,1.必修1 P88 ATP由哪几个小分子组成?2.必修1 P90 如果把糖类和脂肪比作大额支票,ATP则相当于现金,这种比喻 (填“有”或“无”)道理,原因是 。,答案 ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸组成。,答案有 糖类和脂肪分子中能量很多而且很稳定,不能被细胞直接利用;这些稳定的化学能只有转化成ATP
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