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）.ppt

第5章 细胞的能量供应和利用 第1 2节 降低化学反应活化能的酶 细胞的能量 通货 atp 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107 1013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 二 atp在能量代谢中的作用1 atp的结构及特点 a p p p 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 2 atp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 3 atp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 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 ph b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 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 c点不移 d点右移d h2o2量增加时 e点不移 d点左移 解析 图甲的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ph a时 酶的活性下降 e点不变 d点右移 a项错误 当ph c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 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tb tc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 b 3 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b e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 该结果不能表示酶的催化作用具有专一性 答案 b 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 d atp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b atp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 2h2o2 2h2o o2 2 ph对酶活性的影响 酸 碱 鉴定原理 ph影响酶的活性 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 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 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ph6 8缓冲液各1ml 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1ml 往两支试管各加入 各1ml 放入适宜温度下保温一段时间 取出试管 各加入斐林试剂1ml 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1ml 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1ml 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ph6 8缓冲液各1ml 相同浓度的淀 粉溶液 3 无砖红色沉淀 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 与酶有关的实验分析 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 e5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5ml 再分别加入质量分数为1 的淀粉液1ml 各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1ml 摇匀 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2ml 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 a atp的合成与分解都需要酶的催化b atp和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 d 2 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 d 3 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