【3年高考2年模拟】2016届高三生物一轮课件：第6讲《酶与ATP》

1、一、酶的作用与本质1.酶的作用知识梳理知识梳理知识一酶知识一酶酶在细胞代谢中具有催化作用。2.酶的作用机理(1)活化能是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)酶的催化作用机理是降低化学反应的活化能。3.酶的本质(1)产生:活细胞。(2)作用:催化。(3)成分:有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA。4.酶的本质探索(连一连)(2)专一性:一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和。2.影响酶活性的因素(1)温度与酶活性:每种酶只能在一定限度的温度范围内起作用。酶表现最大活性时的温度叫做酶的最适温度。低于这个温度,酶活性受到抑制(或降低),温度过高,酶的空间结

2、构遭到破坏,永久失活。(2)pH与酶的活性:每种酶只能在一定限度的pH范围内起作用。酶表现最大活性时的pH叫做酶的最适pH。过酸或过碱,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。二、酶的特性及影响因素1.酶的特性(1)高效性:酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。1.判断下列有关酶叙述的正误。(1)高温易使酶失活,因此冷水洗涤去污效果应该比温水好。(2014江苏单科,18A)()(2)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同。(2013安徽理综,2C)()(3)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。(2013课标,6B)()(4)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反

3、应速率。(2013课标,6C)()(5)不同酶的最适温度可能相同。(2013海南单科,3A)()(6)酶活性最高时的温度不适合该酶的保存。(2013海南单科,3C)()2.20世纪80年代,科学家发现了一种RnaseP酶,是由20%的蛋白质和80%的RNA组成,如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,这一结果表明()A.RNA具有生物催化作用B.酶是由RNA和蛋白质组成的C.酶的化学本质是蛋白质D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA答案A根据题意,除去蛋白质后剩下来的RNA仍具有催化活性,说明该RNA具有生物催化作用。3.在测定胃蛋

4、白酶活性时,将溶液的pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将()A.不断上升B.没有变化C.先升后降D.先降后升答案B胃蛋白酶的最适pH为1.5左右,pH为10时,胃蛋白酶变性失活,在pH从10降到2时,胃蛋白酶活性不再变化。4.如图所示为过氧化氢被分解的曲线,说明了酶的哪一种特性()专一性高效性催化特性在温和条件下进行A.B.C.D.答案B加入酶与未加催化剂对比,到达反应平衡所需时间缩短,反应速度加快,说明酶具有催化特性。而加入生物催化剂酶与加入Fe3+对比,反应速度加快,说明酶具有高效性。知识二知识二ATP一、ATP的结构与功能1.生物体中的能源物质细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学

5、能,但是直接给细胞的生命活动提供能量的却是ATP。2.ATP分子的化学组成和结构3.ATP分子的特点ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂,释放出能量,也可以接受能量而重新形成。因此,ATP分子结构具有不稳定性。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol,所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。二、ATP与ADP的转化1.构成生物体的活细胞,内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化,同时也就伴随有能量的释放和储存,故把ATP比喻成细胞内流通着的能量“通货”。2.植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。1.判断有关ATP叙述的正误。(

6、1)线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用。(2014全国,2A)()(2)机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATP。(2014全国,2B)()(3)细胞中内质网膜不能合成ATP。(2012北京理综,1C)()(4)叶绿体和线粒体都有ATP合成酶,都能发生氧化还原反应。()(5)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。(2008广东理综,4D)()(6)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(2008天津理综,6)()2.下列关于ATP的叙述,错误的是()A.ATP中含有C、H、O、N、P五种元素B.动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的,说明了生物

7、界具有统一性C.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D.ATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成了RNA的基本单位答案CATP由C、H、O、N、P五种元素组成,它是生物体的直接供能物质,由1个腺苷和3个磷酸基团组成,若去掉两个磷酸基团则形成腺嘌呤核糖核苷酸,腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的基本单位。 突破一酶突破一酶1.酶的特性(1)高效性重难突破重难突破与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。a、b酶的催化具高效性a、c酶具有催化作用(2)专一性:每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应,这说明酶的催化作用具有专一性的特点,酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。如图所示:(3)作用条件较温

8、和见2(1)温度和pH对酶促反应的影响2.影响酶促反应的因素曲线分析(1)温度和pH对酶促反应的影响甲乙丙在一定温度(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。从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲(酶量一定情况下)乙(在底物足量情况下)甲图: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,受酶数量限制,酶促反应速率不再增加。乙图:在底物充足、其他

9、条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。酶的作用与特性的实验探究(1)酶的催化作用实验探究对照组:反应物+清水反应物不被分解;实验组:反应物+等量的相应酶溶液反应物被分解。(2)酶的专一性实验探究此实验中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同酶溶液,因变量是反应物是否被分解。设计思路一:换反应物不换酶实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解;对照组:另一反应物+等量相同酶溶液反应物不被分解。设计思路二:换酶不换反应物实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解;对照组:相同反应物+等量另一种酶溶液反应物不被分解。(3)酶的高效性实验探究对照组:反应物+无机催化剂底物分解速率;实验组:反应物+等量

10、酶溶液底物分解速率。实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速率。典例1图表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系,图表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述不正确的是()A.图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变B.图中甲酶可能是具有催化功能的RNAC.图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶D.图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化,说明酶已经失活解题关键解析图中乙酶经蛋白酶处理,分子结构改变,活性下降,A正确;图中甲酶经蛋白酶处理后活性不变,说明甲酶本质不是蛋白质而是RNA,B正确;图的酶活性不随外界温度变化而变化,其可以是恒温动物体内的酶,C正确

11、,D错误。答案D1-1为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示。在37水浴中保温一段时间后,1、2中加入适量双缩脲试剂,3、4不加任何试剂,下列实验能达到目的的是()A.实验B.实验C.实验、实验都能D.实验、实验都不能答案A解析实验中双缩脲试剂与蛋白液会呈显色反应。正确的做法应该像实验一样,用蛋白块,直接用肉眼观察蛋白块是否消失或变小。若消失或变小,则表明口腔的分泌液中有蛋白酶;若蛋白块没有变化,则表明口腔的分泌液中没有蛋白酶。1-2请回答下列有关酶的实验探究的问题:(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响,同学甲做了如下实验:试管编号AB实验步骤1加入2mL5%H

12、2O2溶液加入2mL5%H2O2溶液25滴2%H2O2酶溶液5滴2%H2O2酶溶液30.5mL5%NaOH溶液0.5mL5%HCl溶液4观察气泡的产生速率观察气泡的产生速率上述实验设计中有两处不妥之处,请指出:;。(2)一般情况下,不能用H2O2酶作为材料探究温度对酶活性的影响,原因是。你认为我们应该怎样设计实验来证明温度能影响H2O2酶的活性(简单写出设计思路,也可用示意图表示):。查阅资料发现:H2O2受热和受日光照射时分解速率加快,在温度为30以下时比较稳定,在70以上时,分解速率更快。你认为设计上述实验时,应特别注意的事项是。答案(1)缺少pH=7的对照组加入NaOH和HCl的时间顺序

13、不合理,应在加入H2O2酶前改变溶液的pH(2)H2O2不稳定易分解,温度会影响H2O2的分解速率将盛有H2O2酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间,然后与同温度的H2O2溶液混合,观察同温度下加H2O2酶和不加H2O2酶的两组试管中气泡的产生速率将温度控制在70以下解析验证酶的活性受pH的影响时,除了设置酸性条件、碱性条件的实验组外,还需要设置pH=7的对照组。一般情况下,不用H2O2酶作为材料探究温度对酶活性的影响,是由于在不同温度下,H2O2分解速率不同。若设计实验来证明温度能影响H2O2酶的活性,我们可以采取每一温度下设置两组实验,一组中加入H2O2酶,另一组不加,比较同一温度下这两

14、组试管中气泡的产生速率。突破二突破二ATP1.ATP和ADP相互转化是不可逆反应ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量ATPATPADP+Pi+能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位由表可以看出,ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面不尽相同,因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应。2.ATP与光合作用及细胞呼吸的关系(1)与光合作用的关系:(2)与细胞呼吸的关系:转化场所常见的生理过程细

15、胞膜消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP:细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP:光反应消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等线粒体产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP:自身DNA复制、转录、翻译等核糖体消耗ATP:蛋白质的合成细胞核消耗ATP:DNA复制、转录等3.细胞内产生与消耗ATP的生理过程1.ATP产生量与O2供给量之间的关系(1)在无氧条件下,生物细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。(2)随O2供应量增多,有氧呼吸明显加强,ATP产生量随之增加;但当O2供应量达到一定值后,ATP产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。(3

16、)当横坐标表示呼吸强度时,ATP产生量曲线应从原点开始。2.不同物质中“A”代表的含义典例2ATP是细胞的能量通货,是生命活动的直接能源物质,如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是()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具有高效性D.酶1和酶2催化作用的机理是降低反应的活化能解析图1中A表示腺嘌呤,b、c是高能磷酸键。ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。酶的催化作用具有高效性,酶催化作用的机理是降低反应的活化能。答案A解题关键2-1下列关于人体内ATP的叙述,错

17、误的是()A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的B.线粒体中大量产生ATP时,一定伴随着氧气的消耗C.在生命活动旺盛的细胞中ATP的含量较多D.一分子ATP脱去两个磷酸基团可形成一分子腺嘌呤核糖核苷酸答案C解析ATP是生命活动的直接能源物质;有氧呼吸的第三阶段消耗氧气,生成水,产生大量的ATP;ATP在细胞中的含量很少,转化速度快。2-2下图表示ATP的结构,下列相关说法正确的是()A.b键断裂后形成ADP和PiB.图中的3表示ATP中的字母AC.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D.a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动答案D解析a键断裂后形成ADP

18、和Pi,A错误;ATP中的字母A表示腺苷,而图中的3表示腺嘌呤,B错误;由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸,它是组成RNA的基本单位,C错误;ATP是生命活动所需能量的直接来源,a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动。突破三实验探究影响酶活性的因素突破三实验探究影响酶活性的因素1.探究原理(1)温度对酶活性的影响淀粉麦芽糖蓝色无蓝色出现温度影响淀粉酶活性,从而影响淀粉的分解,滴加碘液后,根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况,进而推断出酶活性变化。(2)pH对酶活性的影响2H2O22H2O+O2pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速率。

19、2.实验探究思路(1)温度对酶活性的影响检测是否出现1122nntttttt淀粉 温度下淀粉酶 温度下淀粉 温度下淀粉酶 温度下淀粉 温度下淀粉酶 温度下蓝色及蓝色深浅(2)pH对酶活性的影响O2的产生速率易混辨析(1)在酶的最适温度探究实验中,酶溶液和反应物混合之前,需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,检测的试剂宜用碘液,不应该选用斐林试剂。因选12222222pHH OpHH OpHH On酶液溶液酶液溶液酶液溶液用斐林试剂需热水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(2)在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶置于不同pH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。典例3下列有关酶特性的实验设计中,最科学、严谨的一项是()实验实验目的主要实验步骤A验证酶具有高效性实验组:2mL3%H2O2溶液+1mL过氧化氢酶,保温5min后观察;对照组:2mL3%H2O2溶液+1mL蒸馏水,保温5min后观察B验证酶具有专一性实验组:2mL3%可溶性淀粉溶液+1mL新鲜唾液,保温5min后,碘液检验;对照组:2mL3%蔗糖溶液+1mL新鲜唾液,保温5