高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATP教学案.docx

1、高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATP教学案第1讲酶和ATP1.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1.ATP是生命活动的直接能源物质(生命观念)2.根据实验总结酶的化学本质与特性(科学思维)3.探究温度、pH对酶促反应的影响(科学探究)4.酶在生产和生活中的应用(社会责任) 酶的本质、作用和特性1酶的本质和作用(1)酶本质的探索历程(连线)科学家 主要观点或成就巴斯德 a引起发酵的是酵母细胞中的某些物 质，细胞死亡并裂解后才能起作用李比希 b少数RNA也具有生物催化功能毕希纳 c把从酵母细胞中提取出的能引起发 酵的物质叫酿酶

2、萨姆纳 d从刀豆种子中提取出脲酶(第一个)切赫和奥特曼 e证明脲酶的化学本质(蛋白质)和作 用(分解尿素) f糖类变成酒精必须有酵母活细胞的 参与提示：facd、eb(2)酶的本质和作用化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA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(真核细胞)来源一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能催化作用(3)作用机理活化能：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。作用机理：降低化学反应的活化能。如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别

3、是。.ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。2比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程(2)变量分析3酶的特性(1)高效性：催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。1酶提供了反应过程所必需的活化能。 ()提示：酶的作用是降低活化能。2酶活性的发挥离不开其特定的结构。 ()3高温和低温均

4、能破坏酶的结构使其失去活性。 ()提示：低温不破坏酶的结构。4酶活性最高时的温度适合酶的保存。 ()提示：酶适合保存在低温条件下。5酶在催化反应完成后立即被分解。 ()提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。6酶只能在细胞内发挥作用。 ()提示：酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。1结合图示理解酶的特性(1)高效性曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而酶的催化效率更高。(2)专一性图形分析：.图中所示的化学反应：BEF。.图中C、D表示不能被该酶催化的物质。结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作

5、用条件较温和酶活性：酶对化学反应的催化效率称为酶活性。曲线分析：如图为温度、pH对酶活性的影响。.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH，b点表示最适温度，e点表示最适pH。.甲图中，温度由a变为b时，酶活性升高；由c变为b时，酶活性不变，原因是高温时酶的空间结构被破坏且不可恢复。.乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏且不可恢复。结论：在适宜的温度、pH条件下，酶的活性最高。2底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲乙(1)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，受酶数量的限制，酶促反应速率

6、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。1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所示，请思考：(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？提示：(1)观察题曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。(2)乙酶被降解的过程中其分子空间结构会发生改变，从而使其活性丧失。2温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质有什么不同？提示：温度和pH影响酶促反应速率的原因

7、是影响了酶的活性；底物浓度和酶浓度影响酶促反应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合，酶的活性并没有改变。3酶活性受多种因素的影响，如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失活。研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论。提示：(1)在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率

8、变化。(2)若酶促反应速率能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B。考查酶本质、作用和特性1(2019日照期中)下列有关酶的叙述，正确的是()A酶的数量因参与化学反应而减少 B细胞中所有酶的合成都受基因控制C同一生物体内的各种酶的催化反应条件都相同 D活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用B酶是生物催化剂，酶促反应前后酶的数量不变，A项错误；细胞中的酶是蛋白质或RNA，它们的合成都受基因控制，B项正确；同一生物体内的各种酶的催化反应条件可能不同，C项错误；活细胞都能产生酶，酶在细胞内和细胞外都能起催化作用，D项

9、错误。2(2019潍坊期中)下列关于酶的叙述，正确的是()A酶的基本组成单位都是氨基酸B所有活细胞都含有与细胞呼吸有关的酶C酶不参与构成细胞结构也不供能，但可调节细胞代谢D酶能加快反应速度是因为它能显著提高化学反应的活化能B酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A项错误；活细胞都要进行细胞呼吸，因此所有活细胞都含有与细胞呼吸有关的酶，B项正确；酶不参与构成细胞结构也不供能，也不调节细胞代谢，只是起催化作用，C项错误；酶能加快反应速度是因为它能显著降低化学反应的活化能，D项错误。与酶相关的常见误区明示项目正确说法错误说法化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA酶的本质是蛋白质产生部位一般来说，凡是

10、活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生酶合成原料氨基酸或核糖核苷酸氨基酸合成场所核糖体或细胞核核糖体生理功能生物催化剂，只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源在生物体内合成有的来源于食物作用场所既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活低温会引起酶变性失活作用前后催化反应前后的数量和性质没有变化发生催化作用后被分解影响酶促反应的坐标曲线分析3(2019汕头模拟)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是()A两图中B点代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH下

11、的反应速率B两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同C两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同D保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pHD甲、乙两图中，在B点对应的温度和pH下，酶促反应速率最大，酶的活性最高，分别表示酶的最适温度和最适pH，A正确。甲图中A点对应的温度较低，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定；乙图中A点对应的pH过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。因此，甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同，B正确。甲、乙两图中C点对应的温度或pH均过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，C正确。低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可

12、以升高。因此，保存酶制品最好在低温条件下保存，即甲图中的A点，D错误。故选D。4(2019长郡中学测试)长郡中学高三生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响，设置a、b、c三组实验，各组pH条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量，结果如图所示。下列相关分析不正确的是()Aa组的pH可能高于b组的pHBa组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多C在c组pH条件下比较适宜保存酶D实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差C酶的活性在最适pH条件下最高，pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，在过酸或过碱的条件下，酶会变性失活。据此依题意并分析图示可知：a组酶

13、的活性高于b组酶的活性，因此a组的pH可能高于b组的pH，A正确；与b、c组相比，a组酶的活性最高，说明a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多，B正确；c组产物的最大生成量明显低于a、b组，说明在c组pH条件下，酶已经变性失活，不适宜保存酶，C错误；实验中的“其他条件”为无关变量，实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差，D正确。“四步法”分析酶促反应曲线(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“

14、水平”等。(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。 探究影响酶活性的因素(实验)1实验原理(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。(2)淀粉水解淀粉检测：加入碘液，溶液变蓝色。淀粉酶可催化淀粉水解。(3)H2O2分解H2O2可分解为H2O和O2。H2O2可在H2O2酶的催化作用下快速分解。常温下H2O2易分解，高温可

15、以使H2O2分解加快。2实验方案设计与预期结果比较项目探究温度对酶活性的影响探究pH对酶活性的影响实验材料淀粉溶液、淀粉酶溶液H2O2溶液、H2O2酶溶液变量控制无关变量反应物与酶的量、溶液pH等应适宜且相同反应物与酶的量、温度等应适宜且相同自变量先将反应物溶液与酶溶液在各梯度温度下分别保温，然后混合先将反应物溶液与酶溶液分别调至各梯度pH，然后混合因变量检测滴加碘液，观察溶液颜色变化观察气泡产生的快慢预期结果酶活性较低时，溶液变为蓝色酶活性较低时，气泡产生较慢1探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(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，加热条件下

16、分解会加快，从而影响实验结果。2探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为强酸强碱能催化淀粉水解，从而影响实验结果。3若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，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。4在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成，自变量控制不严格。5在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后

17、再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。1探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是 ()取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min向各试管中滴一滴碘液将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 的热水、沸水和冰水中观察实验现象ABC DD实验设计要排除无关变量，酶和底物保持在相同温度下发生催化反应，才能严格控制温度。2(2019山西联考)为探究影响酶活性的因素，某班同学设计了如下实验，其中合理的是()编号探究课题选用材料与试剂A温度

18、对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液可溶性淀粉溶液碘液 B温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液斐林试剂 CpH对酶活性的影响过氧化氢溶液新鲜的肝脏研磨液DpH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液碘液C探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，依据酶的专一性，应选择新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，用碘液检测淀粉的剩余量，但不能用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖，因为用斐林试剂检测需水浴(5065 )加热，对实验产生干扰，A、B错误；探究pH对酶活性的影响，自变量是pH的不同，新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶催化过氧化氢水解产生水和氧气，因此可通过观察单位时间内气泡的

19、产生量来推知过氧化氢酶的活性，C正确；因淀粉及其水解产物都能与碘液发生反应，且淀粉在酸性条件下加热，也会发生自然水解，所以探究pH对酶活性的影响，不能使用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液，D错误。3(2019深圳模拟)由青霉菌中提取的淀粉酶在不同温度条件下分别催化淀粉反应1 h和2 h，其产物麦芽糖的相对含量如图所示。相关分析正确的是()A第1 h内，酶的最适温度在4550 之间 B第1 h到第2 h,45 条件下淀粉酶活性提高C第1 h到第2 h,50 条件下酶的催化作用明显D若只生产1 h,45 左右时麦芽糖产量相对较高D由图分析可知，第1 h内，酶的最适温度在4050 之间，A错误

20、；第1 h到第2 h,45 条件下淀粉酶活性并未提高，只是因为1 h的时间并未将所有淀粉分解成麦芽糖，因此，麦芽糖会在1 h的基础上有所增加，B错误；第1 h到第2 h,50 条件下，产物的量不变，说明酶的催化作用已经丧失，C错误；由图可知，若只生产1 h,45 左右时麦芽糖产量相对较高，D正确。综上所述，选D项。4. 图表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)。请回答下列问题：操作步骤操作方法试管甲试管乙1加体积分数为3%的H2O2溶液2 mL2 mL2加质量分数为5%的盐酸溶液1 mL/3加质量分数为5%的氢氧化钠溶液/1 mL4加质

21、量分数为20%的猪肝研磨液2滴2滴5观察相同时间内试管中产生的气泡数量(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：_，_。(2)在完成改进方案后，若实验结果为_，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越_。(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”，你认为是否合适？_，原因是_。解析(1)本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱这三组，并且应该是自变量处理在前。(2)在完成改进方案后，若甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则说明过氧化氢酶的活性受pH的

22、影响；若甲、乙、丙3支试管中产生的气泡的情况基本一样，则说明过氧化氢酶的活性不受pH的影响。(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。(4)过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰，故不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响。答案(1)操作步骤1、4互换增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同(2)甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡(3)低(或“弱”)(4)不合适过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰 ATP的结构和功能1ATP的结构(1)ATP

23、的元素组成：C、H、O、N、P。(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。(3)ATP的结构简式：APPP。(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。2ATP和ADP的相互转化(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。(2)转化关系及过程比较：项目ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量ATPATPADPPi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3.ATP的功能与动

24、、植物细胞代谢(1)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。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。11个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。 ()提示：1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团。2ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ()3淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 ()提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。4人在饥饿时，细胞中ATP与

25、ADP的含量难以达到动态平衡。 ()提示：细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态，保证能量供应。5无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 ()提示：无氧呼吸也能产生ATP。6线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。 ()提示：内质网膜上不能产生ATP。7ATP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。 ()1ATP的再生和利用图解2细胞内常见产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段消耗ATP：一些吸能反应叶绿体产生ATP

26、：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等1据图分析ATP的结构和特点(1)图示a处应为“H”还是“OH”？(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？(3)图示框e中结构的名称是什么？它与RNA有何关系？提示：(1)图示a处应为“OH”，因为该五碳糖为核糖。(2)图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的化学键最易断裂和重建。(3)图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位

27、之一。2细胞内ATP和ADP的转化是不是可逆反应？为什么？提示：细胞内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， 因此细胞内ATP和ADP的转化不是可逆反应，但物质可以重复利用。3人的心肌细胞比口腔上皮细胞新陈代谢旺盛，那么心肌细胞比口腔上皮细胞含有的ATP多吗？提示：ATP在细胞中的含量很少，心肌细胞含有的ATP并不比口腔上皮细胞多，只是ATP与ADP的相互转化更迅速。4实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。提示：将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为

28、甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管；观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光。ATP的结构及其合成和利用1(2019广州一模)如图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是()AATP分子水解时，图中所示的化学键最易断裂B图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同C细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系DATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内B分析图形可知，ATP分子水解时，图中所示的化学键最易断裂，提供能量，A错误；图中酶1和酶2的化学本质相同都是蛋白质，但是

29、二者的种类不同，B正确；细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系，吸能反应一般与ATP的分解反应相联系，C错误；ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内，D错误。2(2019潍坊期中)细胞内的化学反应伴随着能量的变化。以下相关叙述错误的是()AATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性B光合作用暗反应过程中有机物的合成需要ATP水解提供能量C有机物氧化分解释放能量并储存在ATP中，因此属于吸能反应DATP水解释放的能量也可以用于维持人体体温的相对稳定C放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，有机物氧化分解释放能量并储存在ATP中，属于放能反应。ATP的拓展考查3(2019河南九校联考)核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核苷三磷酸(dNTP，d表示脱