高中生物 细胞的能量供应和利用

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1、中国药科大学 龙益如第五章 细胞的能量供应和利用根据近几年高考命题特点和规律，本章的复习备考策略如下。 1.知识方面 ：本章内容是必修 1的核心内容之一，故在知识方面的要求较高，都属于理解或应用层次。因此必须理解酶和 ATP的作用的原理；必须在理解细胞呼吸和光合作用的原理的基础上熟悉有氧呼吸和光合作用的过程，以及有氧呼吸与无氧呼吸的联系，细胞呼吸与光合作用的联系；必须将原理密切联系实践，考虑在生产生活中对细胞呼吸和光合作用原理的应用。 2.能力方面 ：课标高考试题对本章的能力考查有很好的体现，能考查考生的文字能力理解、图表曲线的分析能力、对细胞呼吸和光合作用原理的综合运用能力以及实验探究能力。

2、因此除了掌握记忆和理解重要的原理外，还需结合图表曲线或文字信息材料进行强化训练。一、生物催化剂 酶1.基本概念： （ 1） 细胞代谢 ：细胞中每时每刻进行着的许多 化学反应的统称。（ 2） 活化能 ：分子从 常态 转变为容易发生化学反应的 活跃 状态所需要的能量。 2.酶的作用 ： 催化 细胞内的化学反应。 3.作用机理 ： 降低 化学反应的活化能。 4.化学本质 ：绝大多数酶是 蛋白质 ，少数酶是 RNA。5.特性 ：（ 1） 高效性 ：酶的催化效率比无机催化剂高，因为酶 降低活化能 的作用更显著。 （ 2） 专一性 ：每一种酶只能催化 一种 或 一类 化学反应。（ 3）酶的作用条件较 温和

3、 。 6.影响酶活性的因素 ： 温度 和 pH。 （ 1） 最适 温度和 pH条件下，酶的活性最大；温度和 pH偏高或偏低，酶的活性都会 降低 。 （ 2） 过酸 、过碱或 温度过高 ，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 （ 3） 低温 虽然使酶的活性降低，但是酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。 例题别看 我，看题甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示。下列分析错误的是 ( )A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.甲酶是不可能具有催化功能的 RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变B下图实线表示联苯水解酶催化的反应速

4、率与酶浓度的关系，虚线表示在其他条件不变的情况下，底物浓度增加一倍，反应速度与酶浓度的关系，能正确表示两者关系的是 _。B下列有关酶的叙述，正确的是 ( ) 是有分泌功能的细胞产生的 有的从食物中获得，有的从体内转化而来 凡是活细胞都能产生酶 绝大多数酶是蛋白质 有的酶是蛋白质，有的是固醇 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 酶只是起催化作用 酶只在细胞内发挥作用A B C D C例题别看 我，看题酶在酶促反应中能催化特定的底物反应，与酶的活性中心有关。酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生。下列与图示反应类型相符的生

5、理过程是 ( )A核糖体上多肽链的合成B叶绿体内二氧化碳的固定C线粒体内 H的氧化D肝细胞内过氧化氢的分解D下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率 (或生成物量 )的变化曲线图，有关叙述 不 正确的是 ()A图 虚线可表示酶量增加一倍后，底物浓度和反应速率的关系B图 虚线可表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与时间的关系C图 不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系D若图 中的实线表示 Fe3的催化效率，则虚线表示过氧化氢酶的催化效率C二、 ATP1.生理功能 ： 直接 给细胞的生命活动提供能量。2.分子结构 （ 1）中文名字： 三磷酸腺苷 （ 2）结构简式： AP P P（

6、 A代表 腺苷 ， P代表 磷酸基团 ，代表 高能磷酸键 ） 3.ATP和 ADP的相互转化 （ 1） ATP的水解： 远离腺苷 的高能磷酸键水解 ATP ADP Pi能量 酶（ 2） ATP的合成：能量储存在 高能磷酸 键 ADP Pi能量 ATP（ 3） ATP合成所需要的能量来源 异养生物：只有 呼吸 作用。 绿色植物： 呼吸 作用和 光合 作用。 4.ATP的利用 （ 1）吸能反应：一般与 ATP的水解 反应相联系，由 ATP提供能量； （ 2）放能反应：一般与 ATP的合成 反应相联系，释放的能量储存在 ATP中。 酶酶的作用和本质1.验证酶具有催化作用的实验（ 2）实验方法和结果（

7、 3）变量分析（ 4）实验结论 酶可以加快反应速度，说明酶具有催化作用（机理：降低反应的活化能）。 酶比无机催化剂的催化效率更高，说明酶具有高效性（机理：酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著）。 2.酶的本质及实验验证 如 图曲线表示物质 A生成物质 P的化学反应在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。据图判断不正确的是 ()B A. bc段表示在有酶催化条件下，使物质 A生成物质 P反应发生需要的活化能 B. ad段表示在无催化剂催化条件下，使物质 A生成物质P反应发生需要的活化能 C.若物质 A与物质 P之间转化的反应为可逆反应，酶可同样地降低正逆反应的活化能 D.若将酶催化改为无机催

8、化剂催化该反应，则 b在纵轴上将向上移动 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。 ac段为无酶催化时使物质 A生成物质 P所需要的活化能，故 B错； bc段为有酶催化时使物质 A生成物质 P所需要的活化能，故 A对；当该反应为可逆反应时，酶既能降低正反应的活化能，也能降低逆反应的活化能；故 C对，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，故 D对。B酶的特性及实验探究2.专一性1.高效性3.酶的作用条件温和 a.酶具有一般催化剂的特性：反应前后自身的性质、数量不改变；只改变反应的速度，不改变平衡状态。 b.设计对照实验，首先要进行变量分析，对各种变量处理如下： 设

9、置不同的自变量； 为因变量设计可观测的指标； 保持无关变量一致。 c.设计温度或 pH对酶活性的影响实验要注意 3点： 设置多组不同温度或 pH相互对照； 注意在酶发挥作用前设置实验要求的不同温度或 pH条件，即反应物 设置自变量 加酶； 鉴定反应速度的两种方法：一是检测生成物增加的速度，二是检测反应物减少的速度。要选择恰当的试剂检测因变量。淀粉酶是一种水解酶，是目前发酵工业上应用最广泛的一类酶。为了探究温度对淀粉酶的活性的影响，某同学设计了如下实验。请你对其中不合理的地方进行修正。酶具有高效性，在设置不同温度之前加入淀粉酶，反应快速进行将影响实验结果，所以应将步骤二和三调换。用斐林试剂可以检

10、测淀粉分解产物 麦芽糖的生成量，但需要进行水浴加热，会改变设定的温度，因此不宜选用斐林试剂。可以改为用碘液来检测反应物 淀粉的剩余量，以鉴定反应的速度。修正后的实验设计如下：影响酶促反应速率的因素1.温度和 pH 通过影响酶活性而影响反应速率（ 1）每种酶都有最适温度（ pH）。在低于最适温度（pH）的范围内，酶促反应速率随温度（ pH）上升而加快；超过最适温度（ pH），反应速率随温度（ pH）上升而减慢。（ 2） pH（温度）改变不影响最适温度（ pH） 2.底物浓度和酶浓度 通过影响底物和酶的接触几率而影响反应速率（ 1）在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，但斜率逐渐减小；当

11、底物浓度达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此后的限制因素是酶的数量。 （ 2）在底物足够时，酶促反应速率与酶浓度成正比。 3.几种酶的最适温度和 pH如下图所示的曲线，上升段（如 a点）限制 Y值的因素是 X，平台段（如 b点）限制 Y值的因素是 X以外的因素 .下列 A、 B、 C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、 pH的关系。请据图回答下列问题：（ 1）图 A中，反应速率处于 a点时的限制因素是；反应速率处于 b点时不能再增大，限制因素可能是。（ 2）图 B中， c点所对应的温度是酶反应的。 （ 3）图 B中， c点到 d点曲线急剧下降，其原因是。（ 4）将装有

12、酶和反应物的甲、乙两试管分别放入 12 和75 水浴锅内， 20分钟后取出转入 37 的水浴锅中保温，两试管反应分别应为：甲，乙 。 （ 5）如图 C，将装有酶和反应物的甲、乙两支试管的 pH分别由 2逐渐调整到 6、 12逐渐调整到 6，反应速率如何变化？甲，乙 。 本题考查影响酶促反应速率的因素。（ 1）所谓限制因素是指该因素不足，限制了反应速率，如果增强该因素可以使反应加快。点 a时若增大反应物浓度，反应速率继续增大，说明反应物浓度限制了反应速率；点 b时若增大反应物浓度，反应速率不再增大，说明限制反应速率的是除反应物浓度外的其他因素，可能是酶已经饱和，如果增加酶的数量，可以增大反应速率

13、，即酶的数量限制了反应速率。（ 2）反应速率最大时所对应的温度叫最适温度。（ 3）偏离最适温度会影响酶的活性。（ 4） 75 高温使酶失活变性，不能恢复；12 低温抑制酶的活性，但没有变性，所以升高温度，酶的活性逐渐增大。（ 5）强酸和强碱都能使酶失活变性，不能恢复。（ 1）反应物浓度反应体系中酶的数量 （ 2）最适温度 （ 3）温度升高超过最适温度使酶活性下降 （ 4）速率加快无催化反应（ 5）无催化反应无催化 反应 ATP的结构 a. “A”代表腺苷（全称：腺嘌呤核糖核苷），它由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成； “T”表示 “三 ”； “P”代表磷酸基团。b.ATP脱去一个磷酸基团形成二磷酸

14、腺苷（ ADP）。c.ATP脱去两个磷酸基团形成一磷酸腺苷（ AMP）， AMP是组成 RNA的基本单位之一，也叫做腺嘌呤核糖核苷酸。d.ATP是一种有机物，其分子式为 C10H16O13N5P3。 e. ATP能够通过细胞跨膜运输，可以口服片剂，也可以肌肉注射或静脉滴注。 f. 纯净的 ATP呈白色粉末状，溶于水。 g. 常用于治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等。提供能量，改善新陈代谢状况。 下列有关 ATP的叙述，正确的是 ( )A.ATP分子由 1个腺嘌呤和 3个磷酸基团组成 B.一分子 ATP彻底水解得到 3分子磷酸、 1分子核糖和 1分子腺苷 C.ATP脱去两分子磷酸后应成为 DNA的组成单位之一D.ATP分子含有的元素与核酸相同 考查 ATP的结构。 ATP分子由 1个腺苷和 3个磷酸基团组成，腺苷由核糖和腺嘌呤组成，因此一分子 ATP彻底水解得到 3分子磷酸、 1分子核糖和 1分子腺嘌呤。组成 ATP的五碳糖是核糖，因此ATP脱去两分子磷酸后形成的 “AMP”是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的单位之一。组成 ATP和核酸的化学元素都是 C、 H、 O、 N、 P。DATP和 ADP的相互转化上式中 ATP与 ADP的相互转化实际上是表示细胞内 ATP与 ADP的循环过程，