届高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用听课学案.docx

1、届高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用听课学案第3单元 细胞的能量供应和利用第8讲酶和ATP考试说明 1.酶在代谢中的作用()。2.ATP在能量代谢中的作用()。3.实验:探究影响酶活性的因素。􀎮考点一酶的本质、作用和特性 􀎯1.酶的本质及作用(1)本质与作用化学本质绝大多数是少数是合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核来源一般来说,都能产生酶生理功能具有作用作用场所细胞内、外或生物体外均可(2)作用机理:化学反应的活化能。图3-8-1无酶催化的反应曲线是,有酶催化的反应曲线是。ca段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能;b

2、a段的含义是酶。若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将移动。2.酶本质的探索(连一连) 科学家巴斯德李比希毕希纳萨姆纳切赫和奥特曼主要观点或成就a.糖类变酒精需要酵母细胞死亡并释放其中物质b.少数RNA也具有生物催化功能c.从酵母细胞中提取引起发酵的物质酿酶d.从刀豆种子中提取出脲酶(第一个),证明脲酶的化学本质是蛋白质,其作用是分解尿素e.糖类变酒精必须有酵母活细胞参与3.酶的特性(1):酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。(2)专一性:每一种酶只能催化化学反应。(3)作用条件较温和:高温、过酸、过碱都会使酶的遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活

3、。理性思维模型与建模 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如图3-8-2所示,请思考:图3-8-2(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同?(2)乙酶活性改变的机制是什么?科学探究 下列是与酶相关的实验,请仔细分析并思考:实验目的及结论分别是什么?1.酶的高效性 图3-8-3(1)由曲线可知:酶比无机催化剂的催化效率更高。(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。因此,酶不能改变最终生成物的量。2.酶的专一性 (1)物理模型图3-8-4图中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被酶催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特

4、定的结构。(2)曲线模型图3-8-5在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A能催化底物A的反应。在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不能催化底物A的反应。3.影响酶促反应速率的因素(1)温度和pH图3-8-6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直至失活。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。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响图3-8-7由甲图可知,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

5、定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增加。由乙图可知,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。(3)综合影响图3-8-8据图可知,不同pH条件下,酶最适温度不变;不同温度下,酶最适pH也不变。即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。特别提醒(1)同一个体不同细胞中,酶的种类和数量不完全相同,对于同一个细胞而言,在不同的时期或生理状态下,细胞中酶的种类和数量也会发生改变。(2)酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。角度1考查对酶的本质及作用和特性的理解

6、1.下列关于酶的叙述,正确的是 ()A. DNA连接酶的作用是将单个脱氧核苷酸连接在DNA片段上B. RNA聚合酶能催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键C. DNA分子的复制需要DNA解旋酶D. 过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量比Fe3+催化时要多2.2017湖北黄冈三模 为使反应物 A反应生成产物 P,采取了有酶催化(最适温度和 pH)和有无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图3-8-9甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不合理的是 ()甲乙图3-8-9A.距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因B.适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的距离

7、a将减小C.图乙中可代表蔗糖,那么可代表果糖和葡萄糖D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性易错提醒高考常考的酶及其作用归纳(1)DNA聚合酶:将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。(2)DNA连接酶:将两个DNA片段连接起来。(3)RNA聚合酶:将单个的核糖核苷酸连接成链。(4)解旋酶:在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对中的氢键。(5)ATP水解酶:能打开远离腺苷的高能磷酸键。(6)ATP合成酶:能催化远离腺苷的高能磷酸键形成。(7)限制性核酸内切酶:识别特定的核苷酸序列,从固定的切点切开磷酸二酯键。(8)蛋白酶:将蛋白质的部分肽键切断,得到不同的肽链或氨基酸。(9)纤维素酶、果胶酶:水

8、解纤维素、果胶,破坏植物细胞壁。角度2影响酶促反应的曲线分析3.2017浙江宁波模拟 图3-8-10中曲线a表示在最适温度、最适pH条件下,底物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析,下列叙述不正确的是 ()图3-8-10A.在曲线的AB段限制反应速率的主要因素是底物浓度B.在曲线的B点时再加入一定量的酶,可以用曲线b表示C.酶的数量减少后,图示反应速率可用曲线c表示D.减小pH,重复该实验,曲线中B点位置不变4.2017安徽合肥二检 为了研究温度对某种酶活性的影响,设置甲、乙、丙三个实验组,各组温度条件不同,其他条件相同且适宜,测定各组在不同反应时间内的产物浓度,结果如图3-8-11所示。以下分

9、析正确的是 ()图3-8-11A.在t时刻之后,甲组曲线不再上升,是因为受到酶数量的限制B.在t时刻降低丙组温度,将使丙组酶的活性提高,曲线上升C.若甲组温度小于乙组温度,则酶的最适温度不可能大于乙组温度D.若甲组温度大于乙组温度,则酶的最适温度不可能大于甲组温度归纳提炼“四看法”分析酶促反应曲线一看二看三看四看􀎮考点二探究影响酶活性的因素􀎯1.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理反应原理:淀粉麦芽糖、葡萄糖 蓝色无蓝色出现鉴定原理: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的活性。(2)实验步骤序号实验操作内容试管

10、1试管2试管31加入等量的可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2控制不同的温度条件60 热水(5分钟)沸水(5分钟)冰块(5分钟)3加入等量的新鲜淀粉酶溶液1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色蓝色2.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理反应原理(用反应式表示):2H2O22H2O+O2。鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。(2)实验步骤序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1 m

11、L蒸馏水1 mL 5%的HCl1 mL 5%的NaOH3注入等量的3%的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生5将带火星的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱3.酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性,检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(3)在探究酶的适宜温度的实验中,不宜选择过氧化氢(

12、H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。(4)在探究pH对酶活性影响时,宜保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。角度1考查有关酶实验的分析1.2018成都七中模拟 下列关于酶的实验的叙述,正确的是 ()A.验证酶的高效性时,自变量是酶的种类B.“探究温度对酶活性的影响”实验中,可选用过氧化氢酶作为研究对象C.用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时,可用碘液进行鉴定D.在探究影响淀粉酶活性的因素时,温度、酸碱度、实验的次数

13、等都是自变量2.2017广东广州二模 下列关于酶的实验的叙述,正确的是 ()A.利用唾液淀粉酶可以除去植物细胞壁B.用丙酮能从刀豆种子中提取到纯度较高的脲酶C.H2O2分解实验中,Fe3+、加热与过氧化氢酶降低活化能的效果依次增强D.利用pH分别为7、8、9和10的缓冲液探究pH对胃蛋白酶活性的影响实验小锦囊实验设计遵循的原则1.对照原则对照实验是除了一个因素之外,其他因素都保持不变的实验,通常分为实验组和对照组,实验组是接受实验变量处理的对象组,对照组是不接受实验变量处理的对象组。2.单一变量原则所谓单一变量原则,就是要尽可能控制无关变量,以确保实验变量的唯一性。(1)实验变量与反应变量实验

14、变量也称自变量,是研究者主动操纵的条件和因子,是作用于实验对象的刺激变量。反应变量又称因变量,是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量,应具可测性和客观性。(2)无关变量:无关变量又称干扰变量、控制变量,是指与研究目标无关,但却影响研究结果的变量。3.等量原实验中除“单一变量”(即实验变量)外,其他变量需注意等量原则,即:(1)生物材料要相同:所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。(2)实验器具要相同。(3)实验试剂要相同。(4)处理方法要相同。角度2考查有关酶的实验设计3.2017广东六校联考 普通淀粉酶的最适温度在4060 之间,而极端耐热淀粉

15、酶在100 仍能保持较高的活性,因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答有关问题:(1)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与混合,若反应液呈色,则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时,应选择作为该酶作用的底物,反应液中应加入溶液以维持其酸碱度稳定。(3)设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑(指出两点即可)等因素。结合题目信息,简要写出探究该酶催化作用最适温度的实验思路:。技法提炼梯度法探究酶的最适温度或最适pH(1)实验设计思路底物t1温度或pH1下+酶t1温度或pH1下底物的分解量或剩余量或产物的生成量(2)实验设计程序图3-8-1

16、2􀎮考点三ATP的结构、产生和利用􀎯1.ATP的结构与功能(1)组成元素:。(2)分子结构:分子结构式:(简写)。a.1分子ATP=1分子(A)+3分子(Pi)。b.腺苷=+核糖。c.含有个高能磷酸键。d.ATP与RNA的关系:ATP去掉个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。特点:远离腺苷的高能磷酸键易水解,释放出能量,也可以接受能量而重新形成。(3)功能:生命活动的物质。2.ATP和ADP的相互转化ATP+能量(1)下列需要A过程提供能量的是。主动运输生物发光、发电肌肉收缩淀粉合成大脑思考植物根细胞吸收水分(2)进行B过程的生命活动和场所生命活

17、动场所:。(3)进行B过程的能量来源和去向来源:和有机物氧化释放的能量。去向:用于形成ATP中的。 正误辨析1.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ()2.在线粒体内膜上不能合成ATP。 ()3.在无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 ()4.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 ()5.在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会同时发生ATP的合成与分解。 ()理性思维1.归纳与概括 ATP和酶在成分上有联系吗?2.归纳与概括 酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系?1.ATP与ADP的相互转化图3-8-13(1)ATP在生物体内含量少,但转化十分迅速

18、,从而使细胞中的ATP与ADP的转化总是处于一种动态平衡中。(2)ATP与ADP的相互转化过程中,物质可重复利用,但能量不可循环利用,它们不是可逆反应。(3)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也消耗水。(4)ATP不等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,是一种与能量有关的物质,不能将二者等同起来。(5)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用,只要提供能量(光能或化学能),生物体就可不断合成ATP,满足生物体的需要。2.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析图3-8-14角度1考查ATP的来源、结构及生理作用 1.

19、ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物,它们的结构只是碱基不同,下列叙述错误的是 ()A.ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应B.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的D.UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料2.2017辽宁葫芦岛二模 下列关于ATP的叙述,错误的是 () A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布B.神经元释放神经递质需要ATP供能C.细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相关联D.病毒的生命活动既不产生ATP也不消耗ATP3.2014全国卷 ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述,错误的是 (

20、)A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATPC.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATPD.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用易错提醒比较法辨析ATP、DNA、RNA、核苷酸中“A”的含义图3-8-15ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成),DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。角度2ATP和酶的综合考查4.下列关于酶和ATP的叙述,正确的是 ()A.基因的表达需要酶和ATP,酶和ATP也是基因表达的产物B.加酶和加热促进H2O2分

21、解的机理相同C.ATP的形成不一定伴随着氧气的消耗D.ATP是RNA水解的产物之一5.2017河北衡水中学三调 下列关于酶和ATP的叙述,正确的是 ()A.酶通过给反应物提供能量来提高化学反应速率B.某种酶经蛋白酶处理后活性不变,推断其组成成分中含有核糖C.人的成熟红细胞产生ATP的速率随氧气浓度的增大而加快D.合成酶时,在合成场所内有一定水和ATP的合成易错提醒关于ATP的5个易错提醒(1)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、糖原、淀粉等)的水解都需要消耗水。(2)ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能,可

22、直接用于各项生命活动(光反应阶段合成的ATP只用于暗反应);而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用中吸收的光能。(3)ATP并不是细胞内唯一的高能化合物,高能化合物在生物体内有很多种,如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。(4)ATP与ADP转化总处于“动态平衡”中,切不可认为ATP合成量大于分解量或ATP分解量大于合成量,如剧烈运动时ATP分解量增加,此时其合成量也增加。(5)细胞放能反应中可将ADP与Pi合成ATP,吸能反应中可将ATP水解为ADP与Pi。􀎮历年真题明考向􀎯1.2017全国卷 下

23、列关于生物体中酶的叙述,正确的是 ()A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 2.2017天津卷 将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。图3-8-16为最适温度下A、B浓度的变化曲线。 叙述错误的是 ()图3-8-16A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能B.该体系中酶促反应速率先快后慢C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D.适当降低反应温度,T2值增大3.2016全国卷 若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是 ()A.加入酶

24、加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量4.2016全国卷 为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 )、B组(40 )和C组(60 ),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图3-8-17所示。回答下列问题:图3-8-17(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是组。(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10 ,那么A组酶催化反应的速度会。(3)如果在时间t2时,向C组反应体

25、系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量,原因是。(4)生物体内酶的化学本质是,其特性有(答出两点即可)。完成课时作业(八)第9讲细胞呼吸考试说明 1.细胞呼吸()。2.实验:探究酵母菌的呼吸方式。􀎮考点一细胞呼吸的过程􀎯1.有氧呼吸(1)总反应式图3-9-1(2)过程图解(3)能量的释放与去向有氧呼吸个阶段都释放能量产生ATP。细胞呼吸释放的能量大部分以形式散失,少部分转移到中。2.无氧呼吸(1)反应式 产物为酒精:C6H12O6。产物为乳酸:C6H12O6。(2)过程第一阶段第二阶段场所细胞质基质反应物葡萄糖生成物丙酮酸、H生成

26、ATP数量少量(3)能量的释放与去向只在释放少量能量,生成少量ATP。葡萄糖分子的大部分能量存留在中。正误辨析1.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有H的积累。 ()2.有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水。 ()3.葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞有氧呼吸时。 ()4.无氧呼吸能产生ATP,但没有H的生成过程。 ()5.人体细胞内O2/CO2的值,线粒体内比细胞质基质中高。 ()理性思维1.归纳与概括 春季种子萌发初期,细胞释放CO2与吸收O2的比值大于1,此时细胞的呼吸方式是什么?2.归纳与概括 人和动物细胞呼吸过程中CO2的来源与酵母菌有何不同?科学探究如图3-9-2是探究细

27、胞呼吸作用的两套实验装置,甲装置瓶内和乙装置A瓶内都是萌发的种子,乙装置B瓶内是煮熟的种子。请认真分析图文信息,回答问题:图3-9-2(1)甲、乙两个实验,其中属于对照实验的是。(2)甲实验的结果证明。(3)乙实验的结果证明。1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较类型有氧呼吸无氧呼吸过程模型必需条件O2和酶不需O2,但必须有酶催化场所细胞质基质(第一阶段);线粒体(第二、三阶段)在细胞质基质中进行全过程产物CO2和H2O酒精、CO2(或乳酸)联系第一阶段完全相同;实质相同:氧化分解有机物,释放能量(并合成ATP满足细胞生命活动的需要);有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的2.细胞呼吸中H和ATP的来源和去路来源去路有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸H葡萄糖和水葡萄糖与O2结合生成H2O还原丙酮酸ATP三个阶段都产生只在第一阶段产生用于各项生命活动3.有氧呼吸过程中氢元素和碳元素的来源和去路分析(1)氢元素:葡萄糖、H2O(反应物)HH2O。(2)碳元素:葡萄糖丙酮酸CO2。角度1考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析1.2017辽宁锦州质检 下列关于细胞呼吸的叙述,不正确的是 ()A. 长跑时,人体产生的CO