2022年医学专题-必修1-细胞的能量供应和利用

第5章细胞的能量(néngliàng)供应和利用P46第一页，共六十页。P46第二页，共六十页。第1、2节降低化学反应(huàxuéfǎnyìng)活化能的酶细胞的能量“通货”——ATP

P46第三页，共六十页。考纲要求三年考情酶在代谢中的作用Ⅱ2012福建,2012广东,2012北京,2011新课标全国卷,2011天津,2011海南,2010山东,2010海南,2010江苏ATP在能量代谢中的作用Ⅱ2010海南,2010天津P46第四页，共六十页。一、降低化学反应活化能的酶1.酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多_________。是细胞生命(shēngmìng)活动的基础。(2)活化能:分子从_____转变为容易发生化学反应的_____状态所需要的能量。化学反应(huàxuéfǎnyìng)常态(chángtài)活跃P46第五页，共六十页。2.酶的本质(běnzhì)化学本质绝大多数是_______少数是____合成原料__________________合成场所_______主要是细胞核(真核生物)来源一般来说,活细胞都能产生酶生理功能具有生物_____作用作用原理降低化学反应的_______蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体催化(cuīhuà)活化能P46第六页，共六十页。3.酶的特性(1)_______:酶的催化效率大约(dàyuē)是无机催化剂的107～1013倍。(2)专一性:一种酶只能催化___________化学反应。(3)作用条件较温和:在_________________条件下,酶会变性失活。

高效性一种(yīzhǒnɡ)或一类高温(gāowēn)、过酸、过碱P46第七页，共六十页。二、细胞(xìbāo)的能量“通货”——ATP1.结构简式__________,其中“A”代表_____,“～”代表___________。2.ATP与ADP相互转化的反应式____________________。A-P～P～P腺苷高能(gāonéng)磷酸键ATPADP+Pi+能量酶1酶2P46第八页，共六十页。3.ATP的主要功能细胞内的一种_______________,是细胞生命活动所需能量的_________。4.ATP的主要来源(láiyuán)(1)动物、人、真菌和大多数细菌的_________。(2)绿色植物的_________和_________。高能(gāonéng)磷酸化合物直接(zhíjiē)来源呼吸作用呼吸作用光合作用P46UTPCTPGTP第九页，共六十页。1.酶的基本组成单位(dānwèi)都是氨基酸。()2.能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。()3.一种酶只能催化一种化学反应。()×√×P46第十页，共六十页。4.酶在常温下不会失去活性。()5.(2011天津T3B)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高(tígāo)化学反应速率。()××P46第十一页，共六十页。6.ATP与ADP的相互(xiānghù)转化不是可逆反应。()7.细胞内含有大量的ATP,用于细胞的各项生命活动。()√×P46第十二页，共六十页。考点一酶作用原理和酶的特性(tèxìng)

1.酶的作用原理下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。

P47第十三页，共六十页。(1)没有酶催化的反应曲线是②。(2)有酶催化的反应曲线是①。(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能。(4)BC段的含义是酶降低的活化能。(5)若将酶催化改为无机(wújī)催化剂催化该反应,则B点在纵轴上将向上移动,即反应需要的活化能要增大。P47第十四页，共六十页。【高考警示(jǐnɡshì)】(1)酶并不只在细胞内发挥作用: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;在生物体外适宜的条件下也能发挥作用,如实验证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验。(2)产生激素的细胞一定能产生酶,但产生酶的细胞不一定能产生激素。P47第十五页，共六十页。【典例1】(2011·海南高考)关于酶的叙述,正确的是()A.酶提供了反应过程所必需的活化能B.酶活性的变化与酶所处环境(huánjìng)的改变无关C.酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失D.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸CP47第十六页，共六十页。【变式训练】下列有关酶的正确叙述是()①酶是由具有分泌功能(gōngnéng)的细胞产生的②酶对底物有严格的选择性③酶是活细胞产生的④酶在发挥作用后立即被分解⑤有的酶不是蛋白质⑥酶的活性与温度呈正相关⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用A.①②⑤⑥B.①④⑤⑧C.②③⑤⑧D.①③⑤⑦CP47第十七页，共六十页。考点二与酶有关的曲线分析

1.表示酶高效性的曲线及实验验证(1)曲线模型:

①与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。②酶只能缩短达到(dádào)化学平衡所需的时间,不能改变化学反应的平衡点。P47第十八页，共六十页。2.表示酶专一性的曲线及实验(shíyàn)验证(1)曲线模型:①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性。

P47第十九页，共六十页。(2)实验验证:用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖(zhètáng)后,再用斐林试剂鉴定,根据是否有砖红色沉淀来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探究酶的专一性。P47第二十页，共六十页。3.影响酶促反应(fǎnyìng)的因素(1)温度和pH:P47第二十一页，共六十页。①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。②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。③从丙图可以看出(kànchū):反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。P47第二十二页，共六十页。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响:①甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况(qíngkuàng)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。②乙图: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。P47第二十三页，共六十页。【考查角度1】利用曲线图考查酶的催化作用【典例2】(2011·海南高考)某一不可逆化学反应(S→P+W)在无酶和有酶催化(cuīhuà)时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时,向反应液中加入催化(cuīhuà)该反应的酶。如图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是()A.甲B.乙C.丙D.丁P48第二十四页，共六十页。【互动探究】(1)丁曲线后来变化趋势变缓的原因是由于酶的活性降低了吗?提示:不是。因为随着反应物浓度的降低,反应速率逐渐减慢,但酶的活性保持(bǎochí)不变。(2)若将纵坐标改为生成物的量,其曲线变化趋势会改变吗?提示:会改变。其应该先呈快速增长,然后缓慢增长,最后达到相对稳定。(3)若在t时加入无机催化剂,反应物(S)的浓度达到0的时间点和丁曲线表示的时间点相同吗?提示:不同。时间点要比丁曲线表示的时间点长。因为无机催化剂的催化效率低于酶的催化效率。P48第二十五页，共六十页。【变式训练】如图为不同条件下同种酶促反应速率的变化曲线,下列有关叙述错误的是()A.影响AB段酶促反应速率的主要因素(yīnsù)是底物的浓度B.影响BC段酶促反应速率的主要因素是酶量C.温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速率不同D.曲线Ⅰ显示,该酶促反应的最适温度为37℃DP48第二十六页，共六十页。【考查角度2】利用实验考查酶的特性及影响酶活性的因素【典例3】下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。

注:“+”表示(biǎoshì)有;“-”表示(biǎoshì)无。*:此行“+”的多少代表颜色的深浅。

试管编号项目①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液+++---2mL3%蔗糖溶液---+++1mL2%的新鲜淀粉酶溶液++++++反应温度(℃)4060804060802mL斐林试剂++++++砖红色深浅*++++++---P48第二十七页，共六十页。根据实验结果,以下结论正确的是()A.蔗糖被水解(shuǐjiě)成非还原糖B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖C.淀粉酶的活性在60℃时比40℃时低D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性B试管编号项目①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液+++---2mL3%蔗糖溶液---+++1mL2%的新鲜淀粉酶溶液++++++反应温度(℃)4060804060802mL斐林试剂++++++砖红色深浅*++++++---P48第二十八页，共六十页。【互动探究】(1)能否只用①②号试管探究淀粉酶催化作用的最适温度?提示:不能。从实验结果分析,不能说明当温度高于60℃时,淀粉酶的活性是高还是低。仅能说明淀粉酶在60℃时比40℃时活性高,不能说明60℃是淀粉酶的最适温度。(2)能否用H2O2溶液代替淀粉(diànfěn)溶液来探究温度对酶活性的影响?提示:不能。H2O2溶液在高温时会分解,实验中的变量不是单一的,影响对实验结果的分析。P48试管编号项目①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液+++---2mL3%蔗糖溶液---+++1mL2%的新鲜淀粉酶溶液++++++反应温度(℃)4060804060802mL斐林试剂++++++砖红色深浅*++++++---第二十九页，共六十页。【变式训练】对图中的新鲜土豆片与H2O2溶液接触后,产生的现象及推测错误的是()A.若有气体(qìtǐ)大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生气体的速度加快C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量CP48第三十页，共六十页。考点三ATP的结构和转化

1.ATP的结构(1)元素组成:C、H、O、N、P。(2)化学组成:1分子腺苷和3分子磷酸基团。(3)结构式:由结构式可看出(kànchū),ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结,即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。(4)结构简式:A-P～P～P。

P48第三十一页，共六十页。2.ATP的形成(xíngchéng)途径P48第三十二页，共六十页。3.ATP与ADP的相互(xiānghù)转化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)储存于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酶酶P48第三十三页，共六十页。【高考警示】(1)ATP≠能量:ATP是一种(yīzhǒnɡ)高能磷酸化合物,是与能量有关的一种(yīzhǒnɡ)物质,不能将两者等同起来。(2)细胞中ATP的含量并不多:ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化,这是细胞的能量供应机制。

P49无论(wúlùn)在何种状态下,细胞内产生ATP的速率基本等于产生ADP的速率第三十四页，共六十页。【典例4】下列关于人体内ATP的叙述,错误的是()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(línsuān)基团可形成一分子腺嘌呤核糖核苷酸CP49第三十五页，共六十页。【变式训练】下列有关(yǒuguān)植物细胞中ATP的叙述,正确的是()A.能产生ATP的细胞器只有线粒体B.植物被水淹时,根细胞不能产生ATPC.ATP与ADP的相互转化是可逆反应D.远离腺苷(A)的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能DP49第三十六页，共六十页。与酶有关的实验设计方法【典例】请用所给的实验材料和用具,设计实验来验证哺乳动物(bǔrǔdòngwù)的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性,要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论,并回答问题:实验材料与用具:适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液,斐林试剂、试管、37℃恒温水浴锅、50℃～65℃温水浴锅。P49第三十七页，共六十页。(1)若“+”代表加入适量的溶液(róngyè),“-”代表不加溶液(róngyè),甲、乙等代表试管标号,请用这些符号完成下表实验设计。

溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲+-+-P49第三十八页，共六十页。溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲+-+-乙-+-+丙+--+丁-++-P49第三十九页，共六十页。(2)实验步骤:①按照上表中的设计(shèjì),取试管、加溶液;②___________________________________________________;③___________________________________________________;④___________________________________________________;(3)结果预测:________________________________________。(4)结论:____________________________________________。混匀,将四支试管均放入37℃恒温(héngwēn)水浴锅内保温一段时间取出试管,分别加入适量的斐林试剂(shìjì),混匀,放入50℃～65℃温水中水浴加热约2min观察实验现象并记录实验结果含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管,以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀,其他试管中不出现砖红色沉淀酶的催化作用具有专一性P49第四十页，共六十页。(5)在上述实验(shíyàn)中,如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃,而在其他条件不变的情况下重做上述实验(shíyàn),试管中出现的颜色会比37℃时的浅,其原因是_____________________________。

20℃低于酶的最适温度,酶活性低,水解产生(chǎnshēng)的还原糖少P49第四十一页，共六十页。【方法归纳】与酶有关的实验设计,可以归纳为以下五个方面(1)验证或探究酶具有高效性:高效性是一种比较性概念,是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化(cuīhuà)效率的对照。用酶和蒸馏水作对照,可用来验证酶具有催化功能。(2)验证或探究酶具有专一性:专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶,也可用不同底物、同一种酶来验证或探究。

P49第四十二页，共六十页。(3)验证或探究温度对酶活性的影响:自变量是温度,应设置具有一定梯度的多个不同温度条件,比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标(zhǐbiāo)。(4)验证或探究pH对酶活性的影响:自变量是pH,应设置具有一定梯度的多个不同pH条件,比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH为1.5。(5)验证某种酶的化学本质是蛋白质:蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应,也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明。P49第四十三页，共六十页。【变式训练】在比较过氧化氢(ɡuòyǎnɡhuàqīnɡ)在不同条件下的分解实验中,对实验的处理如表所示。对该实验的有关分析不正确的是()试管组别实验处理加入3%H2O2(mL)温度加入试剂试管12常温/试管2290℃/试管32常温MnO2少量试管42常温2滴20%肝脏研磨液P49第四十四页，共六十页。A.在上表的实验处理中,研究了温度和催化剂两个自变量B.试管2中因为没有加入(jiārù)任何试剂,所以应为空白对照组C.若试管4和试管1组成对照实验,可说明酶具有催化作用D.若要研究酶的高效性,可选用的实验组合是试管4和试管3试管组别实验处理加入3%H2O2(mL)温度加入试剂试管12常温/试管2290℃/试管32常温MnO2少量试管42常温2滴20%肝脏研磨液√P49第四十五页，共六十页。1.下列有关酶的叙述中,正确的是()A.合成ATP与分解ATP的酶相同B.酶只能(zhīnénɡ)在细胞内起催化作用C.高温和低温都会使酶永久失活D.酶在4℃左右时空间结构保持稳定√P50第四十六页，共六十页。2.下列有关细胞(xìbāo)的能量“通货”——ATP变化的叙述错误的是()A.ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性B.人体在紧张或愤怒状态下,细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率C.ATP中的能量可以来源于光能或化学能D.人体在剧烈运动时,通过机体的神经调节和体液调节,细胞产生ATP的速率迅速增加√P50第四十七页，共六十页。3.有人进行(jìnxíng)实验以研究化合物P对淀粉酶活性的影响,结果如图所示。下列分析不正确的是()A.反应温度升高A点上移B.实验中应保持pH不变C.曲线1代表对照组的实验结果D.化合物P对淀粉酶有抑制作用√P50第四十八页，共六十页。4.下列有关酶和ATP的叙述,正确的是()A.叶绿体和线粒体中[H]被消耗的过程中都会伴随ATP含量的增加B.常温常压下,要使过氧化氢溶液迅速放出大量的氧气,可以加入过氧化氢酶C.测定胃蛋白酶的活性时,将pH由2上升(shàngshēng)至6的过程中,该酶的活性保持不变D.植物的根细胞吸收钾离子的过程中,ATP中两个高能磷酸键中的能量都会释放出来√P50第四十九页，共六十页。5.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解为水和氧气,其催化活性可用如下方法测定:用打孔器将滤纸制成小圆片,浸泡在含酶的过氧化氢缓冲液中,实验开始(kāishǐ)时,小圆片沉降在溶液底部,但后来会浮出液面,记录小圆片上浮时间,用时间的倒数来表示过氧化氢酶的催化活性。为研究底物浓度对于酶催化活性的影响,实验在不同浓度的过氧化氢溶液中重复进行,结果如图所示:P50第五十页，共六十页。分析并回答(huídá)下列问题:(1)小圆片进行到一定时间后开始上浮的原因是________________________________。(2)实验中过氧化氢溶液加缓冲液的目的是_______________。(3)据图所示曲线描述底物浓度与过氧化氢酶催化速率间的关系:_________________________________________________。(4)当底物浓度超过140mol·L-1时,反应速率不再加快的原因是__________________________________________________。过氧化氢分解产生(chǎnshēng)了氧气维持反应(fǎnyìng)溶液中酸碱度的平衡随着底物浓度增大,反应速率加快,但底物浓度增大到一定程度时反应速率不再加快酶的数量有限P50第五十一页，共六十页。取若干试管并分组,每组两支试管,各组试管一支加入等量的过氧化氢缓冲液、小圆片,一支加入等量的过氧化氢酶,然后将每组进行不同温度的水浴加热,一段时间后,分别(fēnbié)将每组中两支试管混合,摇匀,并仍置于相应温度下,测定小圆片上浮的时间(5)若要研究温度对过氧化氢(ɡuòyǎnɡhuàqīnɡ)酶催化活性的影响,请写出简要操作步骤:_____________________________________________。P50第五十二页，共六十页。6.(2012·北京高考)细胞中不能合成ATP的部位是()A.线粒体的内膜B.叶绿体中进行(jìnxíng)光反应的膜结构C.内质网的膜D.蓝藻中进行光反应的膜结构√P50第五十三页，共六十页。7.(2012·江苏高考)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述(xùshù),合理的是()A.先用热水溶解洗衣粉,再将水温调节到最适温度B.实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C.相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉D.衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果√P50第五十四页，共六十页。8.(2011·新课标全国卷)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(guānxì)如图,下列分析错误的是()A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的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√P50第五十五页，共六十页。9.(2010·上海高考)如图表示细胞中某条生化反应链,图中E1～E5代表不同的酶,A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是(