细胞的能量供应和利用 (2)课件

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1、综合分析近几年各地高考理综试题生物部分，本章有以下高考命题规律。 1.命题内容：本章内容较多，为高考热点，主要有细胞呼吸、光合作用的基本过程、影响光合作用速率的环境因素，此外酶与ATP在细胞代谢中的作用也不可忽视。实验主要有三个，分别是探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、叶绿体色素的提取和分离。,2.命题形式：选择题和非选择题都有出现，并且非选择题出现频率高，在广东高考中，2008年第37题，2009年第30题，2011年第26题， 2012广东理综26题，其他省份也一样高频出现。 3.命题思路： 第一，结合影响酶活性的因素，考查实验与探究能力。第二，结合图形图表的分析，考查对细胞呼吸

2、和光合作用的理解和综合运用。第三，结合环境影响因素，考查细胞呼吸和光合作用原理在实际中的应用。第四，考查探究酵母菌的呼吸方式、叶绿体色素的提取和分离的原理、方法、结果等。,4.命题趋势：估计本章内容依然是2014年高考的命题热点，趋向以生活实例或图表曲线为载体，考查对细胞呼吸或光合作用原理的理解与应用，或者结合影响酶活性的因素，考查实验与探究能力。考虑在2012年广东理综的情况，以选择题的形式出现的可能性很大。,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；

3、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。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

4、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。,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。,酶的作用和本质,1

5、.验证酶具有催化作用的实验,（2）实验方法和结果,（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,（2010青岛模拟）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( ),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

6、同样地降低正逆反应的活化能 D.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，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，

7、首先要进行变量分析，对各种变量处理如下：设置不同的自变量；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

8、三调换。用斐林试剂可以检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

9、减小；当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：,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

10、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，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”

11、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

12、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。,D,ATP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，并不表示化学上的可逆反应，这是因为： （1）从反应条件看：ATP的分解是一个水

13、解反应，催化该反应的酶是水解酶（酶1）；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶是一种合成酶（酶2），酶具有专一性，因此其反应条件不同。,（2）从能量来源看：ATP水解释放出的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，而合成ATP的能量则主要是化学能和太阳能，因此能量的来源不同。 （3）从ATP的合成与分解场所看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，因此其合成与分解的场所不完全相同。 综上所述，ATP与ADP相互转化的反应并不是可逆反应。但ATP与ADP在细胞内可以反复循环变化着，该反应能明确表示二者在一定条件下的循环过程，从而保证了生命活动的顺利进行。,2.AT

14、P与ADP的相互转化：,反应式ADP+Pi+能量 ATP是在所有活细胞中均发生的反应，下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是( ) A.向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程 B.向右反应所需要的能量可以来自乳酸的氧化分解 C.向左反应产生的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO2的固定 D.向左反应产生的能量可以用于组织细胞吸收CO2和O2,向右反应（ATP合成）所需的能量可来自光合作用和细胞呼吸（有机物的氧化分解），而蛋白质水解释放的能量无法用于合成ATP，A错误。乳酸的氧化分解是通过细胞呼吸完成的，因此，乳酸的氧化分解释放的能量可用于合成ATP，B正确。叶绿体中H2O

15、的分解所需能量来自于太阳能，CO2的固定不消耗ATP，C错误。组织细胞吸收CO2和O2的方式是自由扩散，不消耗能量，D错误。,B,一、细胞呼吸的概念 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.酵母菌是一种单细胞真菌，既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸，属于兼性厌氧细菌。,2.CO2的检测 CO2澄清石灰水浑浊 CO2溴麝香草酚蓝（蓝）绿黄 3.酒精的检测 酒精重铬酸钾（橙色）灰绿色 三、细胞呼吸类型有氧呼吸和无氧呼吸 （一）有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式,1.概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把

16、糖类等有机物彻底氧化分解产生CO2和H2O，同时释放大量能量的过程。 2.反应式：,3.过程：,3.过程,四、细胞呼吸的意义 （1）为生物体的生命活动提供能量。 （2）为体内其他化合物的合成提供中间产物，如丙酮酸是三大营养物质相互转化的枢纽物质。,探究酵母菌细胞呼吸的方式,1.配制酵母菌培养液（酵母菌+葡萄糖溶液） 2.设计对比实验,空气先通过NaOH溶液的目的是洗除CO2。 B瓶应先封口放置一段时间，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶，这样做的目的是耗尽氧气。 该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组，进行相互对照。 3.检测产物 CO2+澄清石灰水浑浊 CO2+溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄 酒精+重铬酸钾（橙色）灰绿色（酸性条件）,4.实验结果 有氧实验组的澄清石灰水的混浊度比无氧组高；重铬酸钾检测无氧变灰绿色，有氧组不变。若有氧组长也出现灰绿色则说明充气不