高考生物一輪課件第6講酶與ATP

第6講酶與ATP突破3實驗——探究影響酶活性的因素突破1酶的拓展及驗證實驗突破2

ATP的結構與作用總綱目錄

一、酶在細胞代謝中的作用1.細胞代謝細胞中各種①

化學反應

的統(tǒng)稱,是細胞生命活動的基礎。2.酶的作用機理(1)活化能:分子從②

常態(tài)

轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的③

活躍

狀態(tài)所需要的能量。(2)作用機理:降低化學反應的④

活化能

。3.酶的作用機理分析(1)沒有酶催化的反應曲線是⑤

a

。(2)有酶催化的反應曲線是⑥

b

。(3)AC段的含義是⑦

在無催化劑催化

條件下,反應所需的活化能。(4)BC段的含義是⑧

酶降低的活化能

。(5)若將酶催化改為無機催化劑催化該反應,則B點將向⑨

上

移動。1.酶本質(zhì)的探索

⑩

A—fB—aC—cD—d、eE—b

二、酶的本質(zhì)和特性2.酶的本質(zhì)、基本單位及合成場所本質(zhì)基本單位合成場所絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)

氨基酸

核糖體少數(shù)是

RNA

核糖核苷酸主要是細胞核3.酶的特性(連一連)

A—cB—aC—b

巧學妙記

酶的來源與特性活細胞內(nèi)來合成,降低化能是本領;高效專一需溫和,催化反應屬它行。

三、ATP1.寫出ATP的結構簡式和簡式中A、P所代表的含義(1)結構簡式:

A—P~P~P

。(2)A:

腺苷

;P:

磷酸基團

。2.圖中a是

高能磷酸鍵

,其中

遠離A的高能磷酸鍵

易形成和斷裂。3.圖中b為

高能磷酸鍵水解釋放能量

的過程,其作用是

為各項生命活動提供能量

。

巧學妙記ATP直接能源ATP,五種元素來組成;腺苷磷酸高能鍵,易斷重建行功能。4.寫出ATP與ADP相互轉化的反應式

ATP

ADP+Pi+能量

。5.ATP的來源(1)動物和人:

呼吸作用

。(2)綠色植物:

呼吸作用和光合作用

。1.人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì),每種蛋白質(zhì)都能催化生物化學反應。

(

)?2.體內(nèi)乙醇濃度越高,與乙醇分解相關的酶促反應速率越快。

(

)?1.人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì),每種蛋白質(zhì)都能催化生物化學反應。

(

)?2.體內(nèi)乙醇濃度越高,與乙醇分解相關的酶促反應速率越快。

(

)?3.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與。

()√4.酶既可以作為催化劑,也可以作為另一個反應的底物。

()√5.纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁。

(

)?1.人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì),每種蛋白質(zhì)都能催化生物化學反應。

(

)?2.體內(nèi)乙醇濃度越高,與乙醇分解相關的酶促反應速率越快。

(

)?3.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與。

()√4.酶既可以作為催化劑,也可以作為另一個反應的底物。

()√5.纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁。

(

)?6.同一個體各種體細胞酶的種類相同、數(shù)量不同,代謝不同。

(

)?7.代謝的終產(chǎn)物可反饋調(diào)節(jié)相關酶活性,進而調(diào)節(jié)代謝速率。

()√8.酶制劑適于低溫下保存,是因為低溫時酶活性很低,但空間結構穩(wěn)定。

()√9.ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量。

()√10.能夠直接給細胞生命活動提供能量的是ATP。

()√11.淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖不需要ATP提供能量。

()√12.ATP可為物質(zhì)跨膜運輸提供能量。

()√13.ATP和ADP之間的相互轉化,時刻不停地發(fā)生并處于動態(tài)平衡之

中。

()√14.螢火蟲尾部發(fā)光細胞中含有熒光素酶,可以催化熒光素與氧發(fā)生化

學反應。

()√突破1酶的拓展及驗證實驗1.酶的特性(1)高效性

①與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。②a、b→酶具有高效性;a、c→酶具有催化作用。(2)專一性:每一種酶只能催化一種或一類化學反應,這說明酶的催

化作用具有專一性的特點,酶的專一性的解釋常用“鎖和鑰匙學說”。如圖所示:

(3)作用條件較溫和:低溫抑制酶活性,但不破壞酶空間結構;高溫、強

酸、強堿會破壞酶空間結構,從而使酶發(fā)生不可逆轉的變性或失活。

知能拓展

酶、激素與維生素的比較

酶激素維生素來源活細胞產(chǎn)生的有機物由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細胞分泌主要從食物中得到化學本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),極少數(shù)是RNA多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸衍生物、脂質(zhì)等種類多生理功能催化功能對新陳代謝、生長發(fā)育具調(diào)節(jié)作用多是酶的輔助因子相互關系

共性在生物體內(nèi)均屬于高效能物質(zhì),即含量少,作用大,生物代謝不可缺少2.影響酶促反應的因素曲線分析(1)溫度和pH對酶促反應的影響

甲乙丙①分析甲、乙圖,在一定溫度(pH)范圍內(nèi),隨溫度(pH)的升高,酶的催化

作用增強,超過這一范圍,酶的催化作用逐漸減弱。②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活,而低溫只是抑制酶的活性,此

時酶空間結構未被破壞,溫度升高時可恢復活性。③從丙圖可以看出:反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。甲(在酶量一定情況下)乙(在底物足量情況下)①甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應速率隨底物濃

度增加而加快,但當?shù)孜镞_到一定濃度后,受酶數(shù)量限制,酶促反應速率

不再增加。②乙圖:在其他條件適宜、底物足量情況下,酶促反應速率隨酶濃度的

增加而加快。(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響1.試劑檢測法鑒定酶的本質(zhì)

2.“四步法”分析酶促反應曲線(1)識標:“識標明變量”。明確酶促反應曲線坐標圖中橫坐標(自變量)

和縱坐標(因變量)的含義。(2)析線:“析線理關系”。分析酶促反應曲線走勢,明確因變量怎樣隨

自變量的變化而變化。如“上升”“下降”“先升后降”“先升后

穩(wěn)”“水平”等。(3)明點(特殊點):“抓點求突破”。明確酶促反應曲線中起點、終點、

頂點、拐點、交叉點等表示的生物學含義。(4)判斷:“先分后合巧辨析”。對于多條酶促反應曲線圖,根據(jù)曲線上

不同標示物識別曲線所代表的意義(有的曲線直接標出),首先對每一條

曲線單獨分析,進行比較,判斷曲線間有無聯(lián)系或找出相互關系,然后綜合分析。1.(2017課標全國Ⅱ)下列關于生物體中酶的敘述,正確的是

()A.在細胞中,核外沒有參與DNA合成的酶B.由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性C.從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法D.唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃

考向1以曲線模型的形式,考查酶的作用C答案

C本題考查酶的相關知識。細胞質(zhì)中線粒體和葉綠體內(nèi)也有

參與DNA合成的酶,A錯誤;在適宜環(huán)境下,酶在生物體內(nèi)外都有催化活

性,B錯誤;在胃蛋白酶的提取液中加入某些無機鹽溶液后,可以使胃蛋

白酶凝聚而從溶液中析出,C正確;唾液淀粉酶催化反應的最適溫度不適

合該酶的保存,應該在低溫下保存,D錯誤。2.如圖表示某反應進行時,有酶參與和無酶參與的能量變化,則下列敘述

正確的是

()

A.此反應為放能反應B.曲線Ⅰ表示有酶參與C.E1為反應前后能量的變化D.酶參與反應時,所降低的活化能為E4

答案

D曲線Ⅱ是有酶催化條件下的能量變化,其降低的活化能為E4,

反應前后能量的變化應為E3,反應產(chǎn)物的能量值比底物的高,此反應為

吸能反應?？枷?以曲線分析的形式,考查影響酶促反應速率的因素3.(2018北京東城期末)甲圖是某類酶發(fā)揮催化作用的模型。酶的抑制

劑可以與酶結合并降低其活性,乙、丙兩圖分別表示兩種不同類型抑制

劑的作用原理。相關敘述不正確的是

()

A.底物與酶活性部位互補時,酶才能發(fā)揮作用,因此酶有專一性B.抑制劑①與底物空間結構相似,競爭酶的活性部位C.抑制劑②會通過改變酶的結構進而影響酶促反應速率D.兩種抑制劑對酶促反應的影響均可通過提高底物濃度來緩解D答案

D由題圖可知,底物與酶活性部位互補時,酶才能發(fā)揮作用,這

體現(xiàn)了酶的專一性,A正確;抑制劑①與底物結構相似,二者競爭酶的活

性部位,B正確;抑制劑②與酶結合后,使活性部位的形狀改變,底物不能

與活性部位結合,造成酶促反應速率下降,C正確;提高底物濃度只能減

弱抑制劑①的作用效果,D錯誤。4.將A、B兩種物質(zhì)混合,T1時加入酶C。如圖為最適溫度下A、B濃度的

變化曲線。敘述錯誤的是

()A.酶C降低了A生成B這一反應的活化能B.該體系中酶促反應速率先快后慢C.T2后B增加緩慢是酶活性降低導致的D.適當降低反應溫度,T2值增大C答案

C本題考查酶促反應過程中酶的作用。由圖示中A、B物質(zhì)變

化曲線知,A、B分別為反應物和生成物,酶C的作用是降低A生成B這一

反應的活化能,A正確;隨反應物濃度降低,該體系中酶促反應速率先快

后慢,B正確;T2后因A濃度降低導致了反應速率下降,從而導致B濃度增

加緩慢,C錯誤;該圖為最適溫度下的酶促反應曲線,若適當降低反應溫

度,達到反應平衡的時間會延長,T2值會增大,D正確?？枷?以實驗分析的形式,考查酶的作用與特性的實驗探究5.下列是研究乳糖酶催化乳糖水解的相關實驗,實驗條件均為最適,實驗

結果如下:實驗一(乳糖濃度為10%)實驗二(酶濃度為2%)酶濃度相對反應速率乳糖濃度相對反應速率00001%255%252%5010%504%10020%655%20030%65以下分析正確的是

()A.實驗一若繼續(xù)增加酶濃度,相對反應速率不再增大B.實驗一若增加乳糖濃度,相對反應速率將減小C.實驗二若繼續(xù)增大乳糖濃度,相對反應速率不再增大D.實驗二若將反應溫度提高5℃,相對反應速率將增大答案

C酶濃度能影響酶促反應速率,且酶濃度越高,酶促反應速率越

大,因此實驗一若繼續(xù)增加酶濃度,相對反應速率將繼續(xù)增大,A錯誤;實

驗一若增加乳糖濃度,相對反應速率將增大,B錯誤;由于受到酶濃度限

制,實驗二若繼續(xù)增大乳糖濃度,其相對反應速率不再增大,C正確;實驗

二是在最適溫度下進行的,此時酶活性最高,若再將反應溫度提高5℃,

相對反應速率將減小,D錯誤。6.如表是關于酶專一性的實驗設計,相關敘述正確的是(多選)

()A.該實驗的自變量是酶的種類,無關變量是底物的用量、反應溫度等B.步驟3可以選用新鮮的淀粉酶或蔗糖酶C.若步驟3選用新鮮的淀粉酶,則現(xiàn)象A是產(chǎn)生磚紅色沉淀,B無磚紅色

沉淀D.該實驗還可選用碘液作為檢測試劑步驟編號

12345注入淀粉溶液注入蔗糖溶液注入某種酶溶液注入斐林試劑并水浴

加熱觀察現(xiàn)象試管Ⅰ2mL—2mL2mLA試管Ⅱ—2mL2mL2mLBBC答案

BC本實驗用同種酶催化兩種不同的物質(zhì)來研究酶的專一性,

自變量是底物的種類,A錯誤;酶可以選擇新鮮的淀粉酶或蔗糖酶,B正

確;若選擇新鮮的淀粉酶,試管Ⅰ中的淀粉被水解生成還原性糖,所以現(xiàn)

象A是產(chǎn)生磚紅色沉淀,試管Ⅱ中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解,蔗糖是

非還原性糖,所以現(xiàn)象B是無磚紅色沉淀,C正確;蔗糖及蔗糖水解產(chǎn)物都

不能跟碘液發(fā)生顏色反應,故用碘液無法判斷蔗糖是否被催化水解,D錯

誤。1.ATP和ADP相互轉化是不可逆反應由表可以看出,ATP的合成和ATP的水解所需的酶、能量來源、能

量去路都不同,反應場所也不完全相同,因此ATP和ADP的相互轉化并

不是可逆反應。

ATP的合成ATP的水解反應式ADP+Pi+能量

ATPATP

ADP+Pi+能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源光能(光合作用)、化學能(細胞呼吸)儲存在高能磷酸鍵中的能量能量去路儲存于形成的高能磷酸鍵中用于各項生命活動反應場所細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位突破2ATP的結構與作用2.ATP與光合作用及細胞呼吸的關系(1)與光合作用的關系:

(2)與細胞呼吸的關系:

3.細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程

轉化場所常見的生理過程細胞膜消耗ATP:主動運輸、胞吞、胞吐細胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP:細胞呼吸第一階段葉綠體產(chǎn)生ATP:光反應消耗ATP:暗反應和自身DNA復制、轉錄、翻譯等線粒體產(chǎn)生ATP:有氧呼吸第二、三階段消耗ATP:自身DNA復制、轉錄、翻譯等核糖體消耗ATP:蛋白質(zhì)的合成細胞核消耗ATP:DNA復制、轉錄等1.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關系

(1)在無氧條件下,生物細胞可通過無氧呼吸分解有機物,產(chǎn)生少量ATP。(2)隨O2供給量增多,有氧呼吸明顯加強,ATP產(chǎn)生量隨之增加;但當O2供

給量達到一定值后,ATP產(chǎn)生量不再增加,此時的限制因素可能是酶、

有機物、ADP、磷酸等。

知能拓展

(3)當橫坐標表示呼吸強度時,ATP產(chǎn)生量曲線應從原點開始。2.不同物質(zhì)中“A”代表的含義

1.(2018北京海淀第一學期期末)下列生命活動中不需要ATP提供能量

的是

()A.淀粉酶催化淀粉水解為麥芽糖B.吞噬細胞吞噬病原體的過程C.細胞中由氨基酸合成新的肽鏈D.葉綠體基質(zhì)中三碳化合物的還原考向1結合生物體中發(fā)生的生理過程,考查ATP的結構與作用A答案

A淀粉酶是在消化道將淀粉水解為麥芽糖的,不需要消耗能量,A正確;吞噬細胞吞噬病原體的過程屬于胞吞,需要消耗能量,B錯

誤;由氨基酸合成肽鏈需要消耗能量,C錯誤;暗反應階段三碳化合物的

還原需要消耗光反應階段產(chǎn)生的ATP和[H]中的能量,D錯誤。2.在下列四種化合物的化學組成中,“○”中所對應的含義最接近的是

()

A.①②B.①③C.③④D.⑤⑥D答案

D根據(jù)題意,“○”中所對應的含義分別為:①一磷酸腺苷

(AMP)即腺嘌呤核糖核苷酸,②腺嘌呤,③DNA分子上的腺嘌呤脫氧核

苷酸,④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸,⑤腺苷,⑥腺苷。3.(2017北京師大附中期中)螢火蟲尾部發(fā)光器能發(fā)光的機理如圖所

示。ATP快速熒光檢測儀中含有熒光素、熒光素酶等物質(zhì),用來快速檢

測食品表面的微生物。下列說法正確的是

()

考向2依托反應式或相關圖示,考查生物體中ATP與ADP的轉化A.ATP是細胞中的能量貨幣,細胞中儲存大量ATP為生命活動供能B.ATP快速熒光檢測儀只能檢測是否有微生物殘留,不能檢測數(shù)量C.ATP快速熒光檢測儀既可以檢測殘留的需氧型微生物,也可以檢測厭

氧型微生物D.螢光素酶可以催化熒光素轉化為熒光素酰腺苷酸答案

CATP是細胞中的能量貨幣,但細胞中儲存的ATP較少,A錯誤;

根據(jù)圖示可知,微生物殘留量越多,產(chǎn)生的ATP越多,所發(fā)熒光強度越強,

B錯誤;ATP快速熒光檢測儀能檢測殘留的所有能產(chǎn)生ATP的微生物,C

正確;螢光素酶可以催化熒光素酰腺苷酸轉化為氧合熒光素,D錯誤。4.據(jù)下圖判斷,有關敘述錯誤的是

()

A.甲→ATP的過程所需的酶與酶1不同B.乙中不含高能磷酸鍵,是RNA基本組成單位之一C.丙物質(zhì)為腺苷,丁可用于某些脂質(zhì)的合成D.ATP為生命活動提供能量需要經(jīng)過圖示的整個過程D答案

D甲表示ADP,乙表示AMP,丙表示腺苷,丁表示磷酸基團,甲→

ATP的過程所需的酶與酶1不同,A正確;乙中不含高能磷酸鍵,是RNA基

本組成單位之一,B正確;丙物質(zhì)為腺苷,丁可用于某些脂質(zhì)的合成,C正

確;ATP為生命活動提供能量主要經(jīng)過圖示的ATP→甲過程,D錯誤。1.梯度法探究酶的最適溫度(1)實驗原理①淀粉

麥芽糖

藍色無藍色出現(xiàn)②溫度影響淀粉酶活性,從而影響淀粉的分解,滴加碘液后,根據(jù)藍色深

淺來判斷淀粉分解狀況,進而推斷出酶活性變化。突破3實驗——探究影響酶活性的因素

(2)實驗探究思路淀粉t1溫度下+淀粉酶t1溫度下淀粉t2溫度下+淀粉酶t2溫度下???淀粉tn溫度下+淀粉酶tn溫度下

檢驗藍色的出現(xiàn)及深淺2.梯度法探究酶的最適pH(1)實驗原理①2H2O2

2H2O+O2↑②pH影響酶的活性,從而影響氧氣的生成速率,可用點燃但無火焰的衛(wèi)

生香燃燒的情況來檢驗氧氣生成速率。(2)實驗探究思路

O2的產(chǎn)生速率

常見的與酶有關的實驗設計思路注:根據(jù)實驗目的,有些實驗需設置相互對照,設兩個或兩個以上實

驗組。如探究酶作用的最適溫度(或pH)時,應按一定的自變量梯度設置

多個實驗組,通過對比實驗結果找出酶的最適溫度(或pH)。實驗目的自變量實驗組對照組驗證酶具有催化作用相應酶液的有無底物+相應酶液底物+等量蒸餾水驗證酶的高效性催化劑的種類(無機催化劑和酶)底物+相應酶液底物+無機催化劑驗證酶的專一性不同的底物或不同的酶液底物+相應的酶液同一底物+另一酶液