《高考生物一轮总复习 第5章 第12节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货” ATP课件（必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物一轮总复习 第5章 第12节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货” ATP课件（必修1）（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章细胞的能量供应和利用考纲内容能力要求命题分析1.酶在代谢中的作用2.ATP 在能量代谢中的作用3.光合作用的基本过程4.影响光合作用速率的环境因素5.细胞呼吸实验：(1)探究影响酶活性的因素(2)叶绿体色素的提取和分离(3)探究酵母菌的呼吸方式实验与探究能力实验与探究能力实验与探究能力1.近两年新课标卷主要以选择题的形式考查了 ATP 的组成和功能，光合作用与呼吸作用的过程和意义等；以非选择题的形式，并结合图表，综合考查光合作用与呼吸作用的过程，影响因素及在实际生产中的应用。2.命题趋势：以选择题或非选择题的形式，考查 ATP 的组成与功能，酶特性的相关实验，光合作用和呼吸作用的反应过程
2、和应用等，并结合曲线图等对二者之间的综合考查，以及对线粒体和叶绿体的结构与功能，色素的提取和分离，酵母菌呼吸方式探究的考查。第1、2节降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”ATP化学本质蛋白质(绝大多数)RNA(少数)合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要在细胞核(真核生物)来源_作用场所细胞内、外或生物体外生理功能_作用原理_一、酶的本质、作用及特性1酶的本质与作用：活细胞生物催化作用降低化学反应的活化能2.酶的特性：高效性专一性温和(1)_：催化效率是无机催化剂的 1071013 倍。(2)_：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和：在_条件下，酶的活性最高。腺苷
3、二、ATP 在能量代谢中的作用1ATP 的结构及特点：APPP(1) 结 构简式： _ 。其中 “A” 代表 _ ，“”代表_。(2)特点：末端的高能磷酸键容易断裂和重新生成。(3)主要功能：细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的_。直接来源高能磷酸键2ATP 的形成与利用：(CH2O)中稳定的化学能3吸能反应和放能反应与 ATP 的关系：吸能反应一般与ATP 的_反应相联系，由 ATP 水解提供能量；放能反应一般与 ATP 的_相联系，释放的能量储存在_中。能量水解合成ATP热能(散失)判断正误1若要长期保存酶，应将其放在低温环境下。(2酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。(
4、)3ATP 中含有一个高能磷酸键。()答案：1.2.3.考点一酶的催化作用的实验验证 2实验设计及现象：试管试剂处理现象2 mL H2O2常温几乎无气泡产生2 mL H2O290 有较少气泡2 mL H2O23.5% FeCl3溶液2滴有较多气泡2 mL H2O2新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡3.实验结论：(1)酶具有催化作用，和无机催化剂一样，都可以加快化学反应速率。(2)酶具有高效性，和无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶发挥作用的场所(1)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。(2)在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如证明唾
5、液淀粉酶水解淀粉的实验。 高考探究 考向酶的概述)典例(2013年新课标卷)关于酶的叙述，错误的是(A同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物解析有些酶是生命活动所必须，如呼吸作用有关的酶，那么在分化程度不同的活细胞中都存在，A 正确；导致酶空间结构发生破坏变形的因素有：过酸、过碱、高温等，低温只能降低酶的活性，不会破坏结构，B 错误；酶的作用实质是降低反应所需活化能从而提高反应速率，C 正确；酶是蛋白质或者RNA，本身是催化剂，也可作为底物被蛋白酶或RNA
6、 酶降解，D 正确。答案B【考点练透】1(2015 年广西柳州检测)下面三个图是某研究小组利用过氧化氢酶探究 H2O2 分解条件而获得的实验结果。请回答下列有关问题：图 1图 2图 3(1)图 1、2、3 所代表的实验中，实验自变量依次为_、H2O2 浓度、pH。(2)根据图 1 可以得出的实验结论是_。(3)图 2 曲线 bc 段产生的最可能原因是_。(4)若进行图 2 所代表的实验时增加过氧化氢酶的含量，请在图 2 中，利用虚线绘出曲线的变化情况。(5)能否以 H2O2 为材料来探究温度对 H2O2 酶活性的影响？解析：(1)分析图1：该实验的自变量是催化剂的种类，即过氧化氢酶和Fe3，过
7、氧化氢酶的催化效率高于Fe3。分析图2：该实验的自变量是底物(H2O2)浓度，在一定范围内，随着H2O2浓度的升高，酶促反应速率加快，但最终趋于平衡。分析图3：该实验的自变量是pH，在最适pH前，随着pH的增大，酶促反应速率逐渐加快；达到最适pH后，酶促反应速率达到最大值；超过最适pH后，随着pH的增大，酶促反应速率逐渐减慢。由以上分析可知，图1、2、3所代表的实验的自变量依次为催化剂种类、H2O2浓度、pH。(2)由图1可以看出过氧化氢酶的催化效率明显高于Fe3，说明酶的催化作用具有高效性。(3)图2 曲线 bc 段，随着H2O2 浓度的升高，酶促反应速率不再加快，最可能原因是过氧化氢酶的数
8、量有限。(4)增加过氧化氢酶的含量，能加快化学反应速率，因此其曲线比原来的曲线高。(5)因为H2O2 在加热条件下会分解，所有不能以H2O2 为材料来探究温度对H2O2 酶活性的影响。答案：(1)催化剂种类(过氧化氢酶和 Fe3)(2)酶的催化作用具有高效性(3)过氧化氢酶数量(浓度)有限(4)如右图(5)不能，H2O2 在加热条件下会分解，影响实验结果的观测。考点二与酶有关的曲线分析1表示酶高效性的曲线：(1)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。(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。2表示酶专一性的曲线：在
9、 b 反应中，加入酶 A 后的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶 A 不能催化 b 反应；在 a 反应中，加入酶 A后，反应速率在一定浓度范围内，随反应物浓度增大，反应速率明显加快；综上说明酶 A 只能催化 a 反应，不能催化 b 反应，即酶具有专一性。3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。(2)底物浓度和酶浓度：图甲：在其
10、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。图乙：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。 高考探究 考向影响酶促反应的相关曲线典例(2015年山东济南一模)图甲是 H2O2 酶活性受 pH 影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pHb 时 H2O2 分解产生的O2 量随时间的变化。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()ApHa 时，e 点下移，d 点左移BpHc 时，e 点为 0C温度降低时，c 点不移，d 点右移DH2O2 量增加时，e 点不移，d 点左移解析图甲的
11、b 点是其最适pH ，a、c 点的酶活性受到影响；图乙的d 点是氧气生成量达到最高值(e)所需的最少时间。当 pHa 时，酶的活性下降，e 点不变，d 点右移，A 项错误；当 pHc 时，酶失去活性，e 点将趋于0，但仍有少量O2 来自于自然状态下的分解，B 项错误；当H2O2 量增加时，达到反应平衡时，产物增加，故e 点上移，反应时间延长，d 点右移，故 D 项错误。答案C内容正确说法错误说法影响酶促反应因素与影响酶活性因素的区别影响酶活性的因素一定影响酶促反应，而影响酶促反应的因素未必影响酶的活性二者等同反应速率有酶时的催化速率不一定比无机催化剂快( 有酶时要看外界条件是否适宜)同一反应的
12、速率，有酶时一定比没有酶快酶的失活与抑制高温、过酸、过碱等改变酶结构，酶失活，活性不可恢复；低温使酶的活性暂时受抑制，条件适宜可恢复高温、过酸、过碱等条件下酶无催化作用，条件适宜可恢复【考点练透】2图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说法中错误的是()甲乙A图甲中 T0 表示淀粉酶催化反应的最适温度B图乙中温度超过 Tb 时，酶的活性达到最大C图甲中 Ta 和 Tb 对酶活性的影响有区别D图乙中 A 点可能对应图甲中的温度为 T0解析：图甲中T0 时，淀粉酶的活性最高，所以T0 为淀粉酶的最适温度，A 正确；图乙中TbTc
13、 温度时酶已变性失活，此时酶促反应已经停止，酶活性为0，B 错误；图甲中Ta 时温度较低，抵制酶的活性，Tb 时温度较高，酶变性失活，两者原理不同，C 正确；图乙A 点时麦芽糖的积累速度最快，说明A 点可能对应的温度为T0，D 正确。答案：B3(2016 年湖北武汉模拟)下图表示的是在有酶催化和无酶催化条件下某化学反应过程的能量变化，下列有关说法正确的是()A曲线 A 表示有酶催化的化学反应BE 表示酶降低的化学反应的活化能C该化学反应常常伴随着 ATP 的合成D该结果表示酶的催化作用具有专一性解析：曲线A表示没有酶催化时的化学反应；该化学反应需要消耗能量，常常伴随着ATP 的水解；该结果不能
14、表示酶的催化作用具有专一性。答案：B项目光合作用呼吸作用来源过程场所过程场所ADP 形成ATP 时所需能量来自太阳光能叶绿体囊状结构薄膜(类囊体)第一阶段：从葡萄糖到丙酮酸(少)细胞质基质第二阶段(少)线粒体基质第三阶段(多)线粒体内膜去路光反应所产生的 ATP 专用于暗反应过程中 C3 还原，其能量释放出来后以稳定化学能形式储存于有机物中三个阶段所产生的 ATP 均可作为能量货币用于生物体(叶绿体除外)各项生命活动，如细胞分裂、蛋白质的合成、细胞对离子吸收、生长素运输等联系考点三 ATP 来源与去路(1)ATP 在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的 ATP 供应稳定。(2)ATP
15、 与 ADP 的相互转化不是可逆反应，因为转化过程中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同，但是物质是可循环利用的。(3)ATP 的形成需要满足 4 个条件：2 种原料(ADP 和 Pi)、能量和酶。另外合成 ATP 的过程中有水生成。(4)ATP 初步水解只能断裂远离腺苷(A)的高能磷酸键；若进一步水解则两个高能磷酸键全断裂。 高考探究 考向ATP 的概述典例(2015 年海南卷)ATP 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(A酒精发酵过程中有 ATP 生成BATP 可为物质跨膜运输提供能量CATP 中高能磷酸键水解可释放能量DATP 由
16、腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成解析酒精发酵为无氧呼吸过程，第一阶段中有ATP 生成，A 正确；ATP 作为直接能源物质，可为物质跨膜运输提供能量，B 正确；ATP 中高能磷酸键水解可释放能量，用于各项生命活动，C 正确；ATP 由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D 错误。答案DATP 产生量与O2 供给量之间的关系曲线解读(1)A 点表示在无氧条件下，细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。(2)AB 段表示随O2 供应量增多，有氧呼吸明显加强。通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP 的产生量随之增加。(3)BC 段表示O2 供应量超过一定范围后，ATP 的产生量不再增加，此时的限制因素可
17、能是酶、ADP、磷酸等。【考点练透】4(2016 年甘肃兰州一模)下列关于 ATP 的叙述，正确的是()A叶绿体中合成的 ATP 可以用于各项生命活动BATP 合成酶通过为 ADP 提供能量来催化 ATP 合成C细胞中的能量通过 ATP 在吸能和放能反应之间的循环实现流通D剧烈运动时，骨骼肌细胞内 ATP 的水解速率显著大于合成速率答案：C影响酶活性的条件1实验原理：(1)温度对酶活性的影响：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活性的大小。反应原理：2H2O22H2OO2。(2)pH 对酶活性的影响：酸/碱鉴定原理：pH 影响酶的活性，
18、从而影响氧气生成量。可用带火星的卫生香燃烧情况来检验 O2 产生量的多少。2实验步骤：(1)温度对酶活性的影响：实验操作步骤试管 1试管 2试管 3注入等量过氧化氢酶溶液2 滴2 滴2 滴注入不同 pH 的溶液1 mL 蒸馏水1 mL5%的HCl 1 mL5%的NaOH注入等量3% 的过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL观察现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生(2)pH 对酶活性的影响：(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2 分解，因为H2O2 在加热的条件下分解会加快。(2)在探究温度对酶活性的影响的实验中，也不宜选用斐林试剂检测，因为斐林试剂与还原糖需要在
19、水浴加热到50 65的条件下才能生成砖红色沉淀，但该实验需要控制的变量是温度。(3)实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同。若淀粉酶为市售的淀粉酶，其最适温度为50 75 ；若淀粉酶来自人体或生物组织，则最适温度为37 左右。(4)在探究温度对酶活性影响的实验中，操作过程中第一步与第二步不能颠倒；在探究pH 对酶活性影响的实验中，操作步骤与一定不能颠倒顺序，否则在调节温度或pH 的过程中，酶会将淀粉或过氧化氢分解，导致实验失败。典例重金属离子会导致蛋白质分子变性，某小组进行实验探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，步骤如下。请回答：(1)实验原理：唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为还原性糖；_。(2)
20、实验步骤取两支洁净的试管，编号 A、B，A 试管加入 1% CuSO4溶液和 pH 6.8 缓冲液各 1 mL，B 试管中加入_。往两支试管各加入相同浓度的唾液淀粉酶溶液各 1 mL。往两支试管各加入_各 1 mL。放入适宜温度下保温一段时间。取出试管，各加入斐林试剂 1 mL,50 65 水浴加热2 分钟，观察颜色变化。(3)预估结果：A 试管：_；B 试管：_。(4)实验结论：_。解析(1)淀粉水解被水解为还原糖，还原糖可以与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀。(2)实验设计要遵循对照原则，所以实验中设置 B 组的目的是起对照作用；另外实验还要遵循单一变量原则，该实验的单一变量是有无CuSO4
21、 溶液，其他变量都要相同且适宜，所以“实验步骤”中 B 处应为蒸馏水和pH6.8 缓冲液。因为往两支试管各加入等量相同浓度的唾液淀粉酶溶液1 mL，唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，故往两支试管各加入等量相同浓度的底物淀粉溶液1 mL。(3)因为重金属离子会导致蛋白质分子变性，所以 A 组淀粉不能被分解，无砖红色沉淀；B 组淀粉酶将淀粉水解，产生了葡萄糖，会跟斐林试剂发生颜色反应产生砖红色沉淀。(4)根据(3)的实验结果，可以说明铜离子使唾液淀粉酶发生了变性，其活性丧失。答案(1) 还原性糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀(2) 蒸馏水和 pH 6.8 缓冲液各 1 mL 相同浓度的淀粉溶液(3)无
22、砖红色沉淀(或蓝色)出现砖红色沉淀(4)铜离子使唾液淀粉酶发生了变性，其活性丧失实验名称实验组对照组自变量因变量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待测酶液和已知蛋白液紫色反应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相应酶液的有无底物是否被分解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无机催化剂和酶底物分解速率底物分解速率验证酶的专一性底物相应酶液另一底物相同酶液或同一底物另一酶液不同底物或不同酶液底物是否被分解底物是否被分解与酶有关的实验分析实验名称实验组对照组自变量因变量实验组衡量标准探究酶的适宜温度不同温度处理后的底物和酶(同一
23、组底物和酶的处理温度相同)不同温度处理的实验组形成相互对照不同温度底物的分解速率或底物的剩余量底物的分解速率或底物的剩余量探究酶的最适 pH不同pH处理后的底物和酶(同一组底物和酶的处理pH相同)不同 pH 处理的实验组形成相互对照不同pH底物的分解速率或底物的剩余量底物的分解速率或底物的剩余量（续表）举一反三某同学为了探究 pH 对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：在 A、B、C、D、E 5 支试管中分别加入 pH 为 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 的适宜浓度缓冲液 5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液 1 mL。各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液 1 mL，摇匀
24、。将 5 支试管放入 70 恒温水浴中，保温时间相同且合适。取出各试管，分别加入斐林试剂 2 mL，摇匀。观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适 pH。上述实验步骤中有 2 处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH 梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。(1)_。(2)_。答案：(1)中 70 应改为 37 ，因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为 37 (2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在盛 有50 65 温水的大烧杯中加热一段时间。)1下列关于酶和 ATP 的叙述，不正确的是 (AATP 的合成与分解都需要酶的催化BATP 和
25、有些酶的化学元素组成相同C酶和 ATP 在细胞代谢中都起重要作用D酶的催化作用都需要 ATP 提供能量解析：ATP 的合成需要合成酶，水解时需要水解酶，A 正确；少数酶是RNA，与ATP 的组成元素都是C、H、O、N、P，B 正确；酶在细胞代谢中起催化作用，ATP 在细胞代谢中提供能量，C 正确；酶的催化过程不一定需要能量，如蛋白质水解过程，D 错误。答案：D2下图甲表示细胞中 ATP 反应链，图中 a、b、c 代表酶，A、B、C 代表化合物；图乙表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()甲乙A图甲中的 B 含有 2 个高能磷酸键，C 为腺嘌呤核糖核苷酸B神经细胞吸收 K时，a 催化的反应加
26、快，c 催化的反应被抑制C研究酶活性与温度关系时，可以选择 H2O2 和 H2O2 酶为实验材料D图乙中温度 m 比 n 时酶活性低，此时更有利于酶的保存解析：图甲中的B 是ADP，含有 1 个高能磷酸键，A 错误；神经细胞吸收K是主动运输，消耗能量，a 催化的反应加速，但 c 催化的反应也会加速，B 错误；H2O2 在不同温度下，分解不同，研究酶活性与温度关系时，不能选择H2O2 和H2O2 酶为实验材料，C 错误；低温抑制酶的活性，温度为m 时比 n 时，更有利于酶的保存，D 正确。答案：D3下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是()A验证酶的专一性时，自变量一定是酶的种类B验证酶的高效
27、性时，自变量是酶的浓度C探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度D探究酶催化作用的最适 pH 时，应设置过酸、过碱、中性三组解析：酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的特性，验证酶的专一性时，自变量应是不同的底物，或者是不同的酶种类，A 错误；酶的高效性是和无机催化剂相比，所以验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类(酶和无机催化剂)，不是酶的浓度，B 错误；酶的活性受温度的影响，每一种酶都有其最适宜温度，温度过高或过低都会使酶的活性降低，探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，C 正确；酶的活性受pH 的影响，每一种酶都有其最适宜pH，pH 过高或过低都会使酶的活性降低，甚至失去活性，
28、探究酶催化作用的最适pH 时，设置的pH 梯度要细，甚至要进行预实验，不能只设置过酸、过碱、中性三组，因为这三组可能都不是最适宜pH，D错误。答案：C组别12345678.设置水浴缸温度/2030405020304050.取 8 支试管各加入淀粉溶液/mL，分别保温 5 分钟1010101010101010.另取 8 支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温 5 分钟酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶B.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温 5 分钟4现有两种淀粉酶 A 与 B，某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，做了如下探究实验。实验过程：实验结果：对各组淀粉含量进行检测，
29、结果如下图所示。(1)该实验的自变量是_，无关变量有_(至少写出 2 种)。(2)根据实验结果分析，酶 A 在_条件时活性较高。(3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性，不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示，说明理由：_。(4)若要进一步探究酶 B 的最适温度，实验设计的主要思路应是：在_之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。解析：(1)自变量是在实验过程中可以人为改变的变量，根据表格可以看出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度；在实验中存在的一些除自变量以外的对实验结果造成影响的可变因素称为无关变量。本实验的无关变量有溶液的量、反应时间、pH 等。(2)根据实验结果分析可知，酶 A 在 50 条件时淀粉含量最少，酶活性相对其他温度时较高。(3)用斐林试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生改变，影响实验结果，所以不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示酶的活性。(4)根据实验结果可知，在 30 40 范围内随温度的升高酶 B 活性升高，40 50 范围内随温度的升高酶 B 活性降低，因此在预实验的基础上要进一步探究酶 B 的最适温度，可在 30 50 之间设置较小温度梯度进行研究。答案：(1)温度、酶的种类溶液的量、反应时间、pH 等(2)50(3)斐林试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生改变，影响实验结果(4)3050
