(浙江选考)2020版高考生物一轮复习第5讲细胞与能量及酶课件.pptx

1、第5讲细胞与能量及酶知识1 ATP在能量代谢中的作用知识2 酶的本质、特性和作用知知识识梳梳理理考点一 ATP在细胞代谢中的作用考点二 酶的功能与特性考考点点突突破破考点三 酶的特性实验探究知识知识1 1ATPATP在能量代谢中的作用在能量代谢中的作用一、吸能反应和放能反应一、吸能反应和放能反应 1.吸能反应吸能反应(1)细胞中的许多反应是吸能反应,因为其产物分子中的势能比反应物分子中的势能高,如由氨基酸合成蛋白质的反应就是吸能反应。教材研读(2)吸能反应所需要的能量一般来自放能反应。光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应,这个吸能反应所需的能量来自太阳光。2.放能反应放能反应(1)所有细胞

2、中最重要的放能反应是糖的氧化,人们通常把这个过程称为细胞呼吸。(2)ATP不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带,更是细胞中的能量通货。二、二、ATP是细胞中的能量通货是细胞中的能量通货1.ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。2.核糖与腺嘌呤结合成的基团叫腺苷,3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上,其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。两个磷酸基团之间的化学键称为高能磷酸键,在酶的作用下,该键容易断裂。3.ATP在细胞中易于再生,是细胞中普遍使用的能量载体。通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程称为ATPADP循环。知识知识2 2酶的本质、特性和作用

3、酶的本质、特性和作用一、发现过程一、发现过程二、本质二、本质绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。三、特性三、特性1.(2017浙江4月选考,11,2分)下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述,错误的是(D)A.糖的氧化反应是放能反应B.光合作用的碳反应是吸能反应C.ATP是吸能反应和放能反应的纽带D.氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应解析解析糖的氧化反应是放能反应,A正确;光合作用的碳反应是吸能反应,B正确;ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带,C正确;在氨基酸合成蛋白质的过程中利用了ATP所提供的能量,属于吸能反应,D错误。2.(2016浙江10月选考,18,2分)某同学进行有关酶的实验:组

4、11%淀粉溶液+新鲜唾液+本尼迪特试剂红黄色沉淀组22%蔗糖溶液+新鲜唾液+本尼迪特试剂无红黄色沉淀组32%蔗糖溶液+蔗糖酶溶液+本尼迪特试剂下列叙述错误的是(C)A.自变量是底物和酶B.组3的结果是红黄色沉淀C.指示剂可用碘碘化钾溶液替代D.实验结果证明酶有专一性解析解析新鲜唾液中含有唾液淀粉酶,三组实验的自变量是底物和酶,A正确;蔗糖水解后产生还原糖葡萄糖和果糖,可以与本尼迪特试剂在水浴加热的条件下产生红黄色沉淀,B正确;碘碘化钾溶液不能用于检验蔗糖是否被水解,C错误;实验结果证明淀粉酶只能催化淀粉水解,蔗糖酶只能催化蔗糖水解,即酶有专一性,D正确。3.(2016海南单科,11,2分)下列

5、有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是(D)A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D.光下在叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成解析解析ATP中含核糖,DNA中含有脱氧核糖,A项错误;呼吸抑制剂抑制呼吸作用,会使ADP生成增加,ATP生成减少,B项错误;厌氧呼吸的第二阶段不产生ATP,C项错误;光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行细胞呼吸,叶绿体中可进行光合作用,均可产生ATP,D项正确。4.温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示,下列叙述正确的是(

6、D)A.甲酶保持活性的温度范围大于乙酶B.甲酶的活性始终高于乙酶C.乙酶在55后完全失去活性D.乙酶的最适温度高于甲酶解析解析由图可知,甲酶保持活性的温度范围为050,乙酶的范围为1070,因此甲酶保持活性的温度范围小于乙酶,A错误;甲酶的活性约在45之后小于乙酶,B错误;乙酶在55后仍有较高的催化活性,C错误;甲酶的最适温度在40左右,乙酶的最适温度在60左右,乙酶的最适温度大于甲酶,D正确。考点一考点一ATPATP在细胞代谢中的作用在细胞代谢中的作用考点突破1.ATP分子结构特点分子结构特点(1)组成元素:C、H、O、N、P。(2)简称:腺苷三磷酸。(3)各字母代表的含义:A腺苷(腺嘌呤+

7、核糖);P磷酸基团;高能磷酸键。一个ATP分子中含有一个普通磷酸键,两个高能磷酸键,三个磷酸基。(4)结构简式:APPP(远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂,也容易形成)。2.ATP与与ADP的相互转化及其生理意义的相互转化及其生理意义(1)在有关酶的催化作用下,ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解,并释放能量。细胞内的绝大多数生命活动都以ATP作为直接能源物质,但ATP不是唯一的直接能源物质,其他物质如CTP、TTP等都可作为直接能源物质。(2)在有关酶的催化作用下,ADP可以接受能量,同时与磷酸结合,重新形成ATP。细胞内的放能反应主要是细胞呼吸。(3)ATP形成的能量来源:对于动物、

8、人、真菌和大多数细菌来说,均来自细胞呼吸;对于绿色植物来说,则来自光合作用和细胞呼吸。转化场所生理过程消耗ATP产生ATP细胞膜主动转运、胞吞、胞吐等好氧细菌的呼吸作用细胞溶胶转录过程细胞需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段叶绿体碳反应;自身DNA复制、转录、蛋白质合成等光反应线粒体自身DNA复制、转录、蛋白质合成需氧呼吸第二、第三阶段核糖体蛋白质合成细胞核DNA复制、转录等细胞内产生细胞内产生ATP与消耗与消耗ATP的生理过程对比的生理过程对比知识拓展知识拓展人体在不同运动状况下的能量供应问题(1)在100米赛跑时,由ATP磷酸肌酸供能系统供能,维持时间仅为数秒。(2)在400米-800米赛跑时,A

9、TP磷酸肌酸供能系统供能不够,但需氧呼吸尚未达到峰值,整体看来,主要靠厌氧呼吸供能。(3)在马拉松长跑过程中,由于厌氧呼吸产生了大量乳酸,内环境的pH下降,厌氧呼吸减弱,但前两个供能系统供能时产生了大量的ADP和消耗掉H后形成的NAD+,对需氧呼吸具有强烈的促进作用,使得需氧呼吸速率提高,产生大量的ATP。典例典例1ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述,错误的是(D)A.酒精发酵过程中有ATP生成B.ATP可为物质跨膜运输提供能量C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成解题关键解题关键掌握ATP在生物体中的产生途径(如光合作用和呼吸作用

10、)、作用(为各项生命活动提供能量)、组成与水解。解析解析本题主要考查ATP的相关知识。酒精发酵即厌氧呼吸产生酒精和二氧化碳,同时释放少量能量,该过程中有ATP生成,A项正确;物质跨膜运输的方式如果是主动转运,需要消耗能量,这部分能量可由ATP提供,B项正确;ATP中高能磷酸键水解可释放能量,C项正确;ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成,D项错误。1-1如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是(A)A.图1中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键B.图2中反应向右进行时,图1中的c键断裂并释放能量C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用的高效性D.图1方框部分是RNA结构单位

11、之一解析解析图1中的A代表腺嘌呤,b、c为高能磷酸键,A错误;图2中反应向右进行时,图1中的远离腺苷的c键断裂并释放能量,B正确;ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效催化作用,C正确;图1方框部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的组成单位之一,D正确。1-2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(B)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”不需要解析解析题图中M指的是腺嘌呤,A项错误;食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能,需通过呼吸作

12、用来完成,B项正确;如果ATP来自光反应,则这部分ATP只能用于碳反应,不能用于胞吞和胞吐,C项错误;ATP的合成和分解均需要酶的催化,D项错误。考点二酶的功能与特性考点二酶的功能与特性1.酶的本质及生理功能酶的本质及生理功能类别知识要点来源活细胞产生的具有生物催化作用的有机物化学本质绝大多数酶是蛋白质少数酶是RNA合成场所核糖体细胞核(真核生物)生理功能起催化作用(生物催化剂)作用原理降低化学反应的活化能2.酶与无机催化剂的比较酶与无机催化剂的比较3.有关酶的正确理解有关酶的正确理解正确说法错误说法产生场所活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)具有分泌功能的细胞才能产生化学本质有机物(大多数

13、为蛋白质,少数为RNA)蛋白质作用场所可在细胞内、细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活低温和高温均使酶变性失活作用酶只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的可来源于食物等分类酶的名称酶的作用消化酶唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖胰麦芽糖酶、肠麦芽糖酶将麦芽糖分解为葡萄糖胃蛋白酶、胰蛋白酶将蛋白质分解为多肽肠肽酶将多肽分解为氨基酸胰脂肪酶、肠脂肪酶将脂肪分解为脂肪酸和甘油知能拓展知能拓展DNA酶分解DNA纤维素酶分解纤维素果胶酶分解果胶谷丙转氨酶将谷氨酸转化成丙氨酸酪氨酸酶利用酪氨酸合成黑色素,衰老的细胞中酪氨酸酶

14、活性降低,白化病人体内不能合成酪氨酸酶与转录、翻译等有关的酶解旋酶断开DNA碱基对间的氢键逆转录酶催化RNA形成DNA分子RNA聚合酶催化DNA分子转录形成RNA限制性核酸内切酶切割DNA形成粘性末端或平末端DNA连接酶将末端互补的DNA片段连接起来溶酶体酶水解细胞中的代谢废物、衰老的细胞组织以及外源杂质与酶有关的曲线分析方法与酶有关的曲线分析方法项目曲线分析酶的高效性与无机催化剂相比,酶的催化效率更高;酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点酶的专一性(特异性)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能够催化该反应;在A反应物中加入酶B,反应速率与未加酶时相同

15、,说明酶B不能催化该反应影响酶活性的因素甲乙丙在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用都将减弱过酸、过碱、高温都会使酶失活,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反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度影响酶促反应速率的因素在其他条件适宜,酶量一定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,此时限制因素是底物浓度;当底物浓度达到一定限度时,所有的酶与底物结合,反应速率达到最大,再增加底物浓度,反应速率不再增加,此时限制因素是酶的浓度在底物充足,而其他条件适宜的情况下,酶

16、促反应速率与酶浓度成正比。整个过程中限制因素是酶的浓度分析酶促反应曲线时主要注意以下两点:(1)首先要弄清横坐标和纵坐标表示的意义,相同的曲线在不同的坐标系中表示的含义不同。其次明确曲线中的几个关键点,如:起点、与纵横轴的交点、拐点、最低点、最高点等。(2)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,影响因素是横坐标所表示的因素;在生成物达到饱和后,限制因素是横坐标所表示的因素之外的其他因素。典例典例2以下关于酶和ATP相互关系的叙述,正确的是(B)A.ATP的合成与分解需要的酶相同B.少数酶的元素组成与ATP相同C.酶的催化作用需要ATP提供能量D.酶的合成过程不消耗AT

17、P解析解析ATP的合成与分解为两种不同的化学反应,需要的酶分别为ATP合成酶和ATP水解酶,A错误;少数酶为RNA,元素组成与ATP相同,都是C、H、O、N、P,B正确;酶通过降低化学反应活化能来提高反应速率,不需要ATP提供能量,C错误;酶为蛋白质或RNA,其合成过程需要消耗ATP,D错误。2-1当细胞内某种RNA存在时,某一生化反应能正常进行,当这种RNA被有关水解酶水解后,该化学反应停止。导致这一现象的可能原因是(D)A.该生化反应的酶是RNA水解酶B.该种RNA上具有控制生物性状的遗传基因C.该种RNA能调控细胞内所有的生化反应D.该种RNA在此生化反应中能起催化作用解析解析据题意可知

18、,细胞内的某一生化反应需要在RNA存在的条件下才能够进行,而极少数酶的化学本质是RNA,所以这里的RNA应该是起催化作用的。2-2(2018浙江11月选考,7,2分)酶是生物催化剂,其作用受pH等因素的影响。下列叙述错误的是(A)A.酶分子有一定的形状,其形状与底物的结合无关B.绝大多数酶是蛋白质,其作用的强弱可用酶活性表示C.麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解,不能催化蔗糖的水解D.将胃蛋白酶加入到pH10的溶液中,其空间结构会改变解析解析酶分子有一定的形状,恰好能和底物分子结合,酶的活性部位与底物结合形状发生改变进行催化作用,作用完成恢复原状,A错误;绝大多数酶的本质是蛋白质,少数酶的本质是RNA

19、,酶作用的强弱可用酶活性表示,B正确;酶具有专一性,麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解,不能催化蔗糖的水解,C正确;酶发挥作用需要适应的pH,胃蛋白酶的最适pH为2,当加入pH10的溶液时,其空间结构会改变,且变性失活,D正确。考点三酶的特性实验探究考点三酶的特性实验探究1.酶的专一性的实验探究方法酶的专一性的实验探究方法对比法对比法(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同一种底物(等量)与酶相对应的底物 另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发

20、生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性(2)设计方案2.温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响(1)实验原理淀粉麦芽糖蓝色无蓝色出现温度影响酶的活性,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)实验设计思路3.pH对酶活性的影响对酶活性的影响(1)实验原理2H2O22H2O+O2pH影响酶的活性,从而影响O2的生成量,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。O2的产生速率22122222H OHH OHH OHnppp溶液酶液溶液酶液溶液酶液(2)实验设计思路1.探究酶作用特性实验中自变量的处理探究酶作用特性实验中自变量的处理(1)在探

21、究酶作用的最适温度实验时,酶溶液和反应物混合之前,要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜选用碘液,不应该选用本尼迪特试剂。因选用本尼迪特试剂需热水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶作用的最适pH时,实验操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠,以防止反应物在酶的作用下先发生反应。(3)酶促反应速率不同于酶活性:温度、pH都能影响酶的空间结构,改变酶的活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速

22、率的,并不影响酶的活性。2.与酶相关的实验设计与分析方法与酶相关的实验设计与分析方法实验名称实验组对照组实验组衡量标准验证酶是蛋白质待测酶液+双缩脲试剂已知蛋白液+双缩脲试剂是否出现紫色验证酶具有催化作用底物+相应酶液底物+等量蒸馏水底物是否被分解验证酶的专一性底物+相应酶液另一底物+相同酶液底物是否被分解验证酶具有高效性底物+相应酶液底物+无机催化剂底物分解速度探索酶的最适温度(或pH)温度(或pH)梯度下的同一温度(或pH)处理后的底物和酶混合底物的分解速度或底物的剩余量3.酶的实验探究中的酶的实验探究中的“变量分析变量分析”项目实验变量分析酶的专一性自变量:不同底物或不同酶液;因变量:底

23、物是否被分解或有无产物生成;无关变量:试剂量、反应温度、pH等酶的温和性温度自变量:一系列温度梯度(至少三组);因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量);无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、pH等pH自变量:一系列pH梯度(至少三组);因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量);无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等典例典例3(2017浙江11月选考,23,2分)为验证酶的特性,进行了实验,基本过程如下表所示。单位:mL试管号123456本尼迪特试剂2222221%淀粉溶液3332%蔗糖溶液333稀释的人新鲜唾液11蔗糖酶溶液11据此分析,下列叙述正确的是(A

24、)A.试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖B.试管36需在沸水浴中保温23min以利于酶的催化作用C.试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性D.若试管5中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉解题关键解题关键熟悉书本中实验设计的思路,明确实验设计的对照原则、等量原则、单一变量原则等。解析解析试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖,A正确;试管36需在沸水浴中保温23min以利于显色反应,B错误;试管3和6的实验结果不能说明酶具有专一性,因为这两组之间存在两个自变量,C错误;若试管5中出现阳性反应,说明实验所用的淀粉中本身可能存在还原糖,D错误。3-1在3支试管中均

25、加入等量的5%的过氧化氢溶液,再分别加入适量的二氧化锰、鲜猪肝研磨液、唾液,一段时间内测得底物含量变化如图。则对图的表述正确的是()曲线B表示二氧化锰的催化作用,A与B的对照反映了无机催化剂的专一性特点曲线C表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用,A与C对照反映了酶的专一性特点曲线C与B的对照可以说明酶的高效性曲线A不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶底物复合物A.B.C.D.答案答案D解析解析A为唾液的催化作用,B为二氧化锰的催化作用,A与B的对照不能反映无机催化剂的专一性特点,错误;A为唾液的催化作用,C为鲜猪肝中过氧化氢酶的催化作用,唾液中的唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解,过氧化氢酶

26、能催化过氧化氢的分解,A与C对照反映了酶的专一性特点,正确;B为二氧化锰的催化作用,C为鲜猪肝中过氧化氢酶的催化作用,与无机催化剂相比,酶具有高效性,正确;A为唾液中的唾液淀粉酶的催化作用,由于唾液淀粉酶与该底物不能形成酶底物复合物,底物的量没有减少,正确。3-2关于探究酶特性实验的叙述中,正确的是(B)A.若探究pH对淀粉酶活性的影响,可选择可溶性淀粉溶液为底物B.若探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可以选择本尼迪特试剂对实验结果进行检测D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测解析解析若探究pH对酶活性的影响,不宜选用淀粉溶液作为底物,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,A错误;酶的高效性是相对于无机催化剂而言的,所以探究过氧化氢酶的高效性时,可选择无机催化剂作对照,B正确;本尼迪特试剂鉴定还原糖时需要水浴加热,所以探究温度对淀粉酶活性的影响时,不宜选择本尼迪特试剂对实验结果进行检测,C错误;用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性时,不宜用碘液对实验结果进行检测,因为用碘液进行检测蔗糖时,实验前后现象相同,不能说明蔗糖是否被水解,D错误。栏目索引内部文件，请勿外传