2014届高三生物一轮复习课件： 1.4.1ATP和酶（苏教版必修1）.ppt

1、第一节ATP和酶一、生命活动的能量“通货”ATP1.写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义(1)结构简式：_。(2)A：_；P：_。2图中是_，其中_易形成和断裂3.图中为_的过程，其作用是_A-PPP腺嘌呤核苷磷酸基团高能磷酸键远离A的高能磷酸键高能磷酸键水解释放能量为各项生命活动提供能量4.写出ATP与ADP相互转化的反应式_5.ATP的来源(1)动物和人：_。(2)绿色植物：_。6.ATP的作用直接为生物体的各种_提供能量。ATP ADP+Pi+能量酶1酶2呼吸作用呼吸作用和光合作用需能反应【点拨】(1)ATP中含有两个高能磷酸键，若两个高能磷酸键都断裂，剩下的结构是腺嘌呤核糖核

2、苷酸,是RNA的基本组成单位之一。(2)真核生物合成ATP的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质。二、酶的本质、作用及特性产生场所：_1.酶的概念生理作用：具有_化学本质：_2.酶催化作用的实质：_3.酶的特性(1)_：例如，1个过氧化氢酶分子在25 条件下1 min可催化500万个过氧化氢分子的分解反应。活细胞蛋白质降低化学反应的活化能高效性催化活性(2)_：一种酶只能对_发生催化作用。酶具有一定的空间结构，酶的_往往与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系。(3)作用条件较温和，需要_、_、_等。4.影响酶促反应速率的因素：_、_、_和_等特异性一定的底物活性中心常温常压适宜pH温度pH酶浓度底

3、物浓度【点拨】酶与无机催化剂的相同之处(1)化学反应前后数量和性质不变；(2)加快化学反应的速度，缩短达到平衡的时间，但不能改变平衡点；(3)都能降低化学反应的活化能。三、探究影响酶活性的因素PH1.实验原理(1)反应原理：2H2O2 _(2)鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响_的生成量。可通过气泡生成量的多少，及滤纸片_直至_所需时间的长短来检验O2生成量的多少。过氧化氢酶氧气向上运动浮出液面2H2O+O22.实验步骤步骤实验操作内容烧杯烧杯烧杯(1)将若干小滤纸片浸入_中，然后取出晾干、备用(2)取三个相同烧杯，各注入等量的2%不同pH的H2O2溶液_pH=7_(3)将滤纸片逐片放入三个

4、烧杯中(4)观察并记录现象有_产生，并附在滤纸片上，滤纸片浮出液面的时间长有_产生，并附在滤纸片上，滤纸片浮出液面的时间_有_产生，并附在滤纸片上，滤纸片浮出液面的时间长酵母菌液pH=5少量气泡大量气泡少量气泡pH=9短3.实验结论：pH对_有影响4.实验实质：pH对酶活性的影响是通过改变_等发挥作用的酶的活性酶的活性中心【思维判断】1.ATP中的A和腺嘌呤脱氧核苷酸中的A所代表的含义不一样。()【分析】ATP中的A表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，腺嘌呤脱氧核苷酸中的A只表示腺嘌呤。2.糖类是细胞的主要能源物质，生命活动所需要的能量有70%是由其供给的，所以糖类是生物体生命活动的直接能源。(

5、)【分析】糖类氧化分解所释放的能量不能直接用于各项生命活动，必须转移到ATP中才能被各项生命活动利用。因此ATP是生物体各项生命活动的直接能源。3.酶的基本组成单位是氨基酸。()【分析】绝大多数酶是蛋白质，少部分酶是RNA，因此其基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸。4.能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。()【分析】淀粉酶的化学本质是蛋白质，根据酶的特异性，蛋白质由蛋白酶来水解。ATP的结构和转化1.ATP的结构式“巧记一、二、三”由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺嘌呤核苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。PPPA（腺嘌呤）高能磷酸键（磷酸基团）腺嘌呤核苷（核糖）2.AT

6、P形成的两大途径3.ATP合成与水解的五项比较ATP的合成ATP的水解反应式所需酶能量来源能量去路反应场所酶ADP+Pi+能量ATP酶ATP ADP+Pi+能量ATP合成酶ATP水解酶光能（光合作用）化学能（细胞呼吸）储存在高能磷酸键中的化学能储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位4.ATP产生量与O2供给量关系模型分析(1)生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量ATP，因此在O2为0的时候，其产生量仍有一定数值，而非0。(2)当O2供给量增多，有氧呼吸明显加强。ATP的产生随之增加，但当O2供给量达到一定值后，其产生量不再增加，是由于酶、有机物、ADP或

7、磷酸的限制因素所致。(3)当横坐标表示呼吸强度时，ATP的产生量曲线应该从原点开始。【高考警示钟】ATP的合成与转化(1)细胞中ATP含量很少，ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞内的含量并不高，因此细胞内ATP的形成与分解相当频繁。(2)ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同。但物质是可循环利用的。【典例训练1】下列有关植物细胞中ATP的叙述，正确的是()A能产生ATP的细胞器只有线粒体BATP在细胞中含量很多才能满足生命活动的顺利进行CATP与ADP的相互转化是可逆反应D远离腺苷(A)的高能磷酸

8、键中的能量可以来自化学能或光能【解题指南】1.题眼：植物细胞。2.解题关键：抓住ATP的结构特点、来源及与ADP之间的转化关系。【解析】选D。植物细胞中能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体；ATP在细胞中含量不多，但可以通过与ADP的快速转化而满足生命活动的顺利进行；ATP与ADP的相互转化在物质方面是可逆的，但在能量方面是不可逆的；远离腺嘌呤核苷(A)的高能磷酸键中的能量可以来自有机物氧化分解释放的化学能，也可以来自光能。酶的概念拓展及其实验验证1.酶概念的拓展化学本质蛋白质来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化活性作用原理降低化学反应的活化能2.酶化

9、学本质是蛋白质的实验设计实验组：待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂紫色实验结果分析：通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶液的化学本质是蛋白质，否则，不是蛋白质。3.酶催化活性的实验验证(1)原理：2H2O2 2H2O+O2。酵母菌液中含有过氧化氢酶。酶(2)实验设计及现象：结论：酶具有催化活性。试管编号试剂处理现象3%的H2O2溶液3 mL新鲜酵母菌液、并用棉花堵住管口有大量气泡产生，能使点燃但无火焰的卫生香复燃3%的H2O2溶液3 mL加等量蒸馏水，并用棉花堵住管口无气泡产生，不能使点燃但无火焰的卫生香复燃【高考警示钟】对酶活性的理解误区(1)酶可以在细胞内

10、发挥作用，如细胞内的呼吸氧化酶；(2)酶可以分泌到细胞外发挥作用，如各种消化酶；(3)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。【典例训练2】(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【解题指南】1.知识储备：(1)酶的活性受环境条件的影响；(2)酶结构改变可导致其活性部分或全部丧失；(3)酶在催化反应前后不会改变。2.解题关键：理解酶的作用原理和特点。【解析】选C。酶能降低化学反应的活化能，但不提供反应的活化

11、能;酶的活性受外界环境的影响，如温度、pH等；结构决定功能，酶的结构改变，酶的活性就会部分或全部丧失；酶是一种催化剂，催化反应前后不会改变。与酶有关的三类曲线分析1.表示酶高效性的曲线未加酶加入酶加入无机催化剂平衡点时间(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。2表示酶特异性的曲线无酶条件加酶A加酶B1012345反应速率A反应物浓度加入酶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，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有特异性。3.影响酶促反应的因素(

12、1)温度和pH：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，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。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。【高考警示钟】有关影响酶活性的理解误区(1)底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性

13、。pH、温度与底物浓度、酶浓度对酶促反应速率的影响方式不同。pH和温度通过影响酶活性而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性，只能通过改变底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率。(2)低温对酶的影响不同于高温、过酸、过碱对酶的影响。低温下，酶活性只是受到抑制而下降，并未变性而失活，温度升高时酶活性会逐渐恢复。高温、过酸、过碱则不同，它们改变酶的结构，酶失去活性，直到丧失活性，即使恢复最适条件，酶也不会复活。【典例训练3】(2011海南高考)某一不可逆化学反应(SPW)在无酶和有酶催化时均可以进行。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该反应的酶。图中能正确表示加酶后反

14、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【解题指南】1.考查实质：本题考查酶浓度对酶促反应的影响及曲线分析能力。2.解题关键：题眼：“某一不可逆化学反应”；由此推出反应物浓度只会减少而不会增加。【解析】选D。不可逆反应，反应物最终会全部消耗。当反应进行到t时加入催化该反应的酶，由于酶的高效性，反应物浓度迅速降低，最后反应物浓度降为0。探究实验的步骤及结果分析影响酶活性的因素【案例】(2011江苏高考)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备

15、用。饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。根据上述实验，回答下列问题：蛋白酶活性(U/mg)脂肪酶活性(U/mg)淀粉酶活性(U/mg)对照组

16、1.090.080.12实验组1.710.100.13(1)步骤中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是_；实验前的驯养是为了_。(2)步骤中将配制好的饲料进行烘干要特别注意_，其原因是_。(3)步骤中还应控制好的无关变量主要有_。(4)本实验得出的初步结论是_。(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：_。【命题人透析】(1)鲈鱼的两个生理特性：鲈鱼鱼苗的生长特性。鲈鱼鱼苗生长较快，成体生长缓慢。因此在“探究植酸酶对鲈鱼生长的影响”时，选择鱼苗作为实验材料，便于在实验过程中能明显地观察其效果。另外，环境的改变影响其生长。据题意，实验需要在网箱中进行较长的时间(8周)，所以在实验前让鲈鱼适应实验养殖环境，否

17、则有可能因为鲈鱼因不适应新环境而影响生长，导致实验结果出现较大误差。鲈鱼的食性。鱼的食性有植食性、肉食性和杂食性。据题干表格给予的信息：鲈鱼肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶，说明其食物中含有丰富的蛋白质，所以可判定为肉食性。(2)分析影响实验结果的无关变量：酶受温度的影响。实验组的饲料中已添加了植酸酶，因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高，否则会因高温处理使植酸酶变性而失去活性。分析实验环境深挖无关变量。实验过程中除注意温度的影响之外，还要将可能影响实验结果的其他无关变量进行严格的控制：“体格健壮、大小一致的鲈鱼”、“随机分组”、“规格相同的浮式海水网箱”、“放养密度为60尾箱”、“投

18、喂等量饲料”等。除此之外，还要充分考虑生活环境的“水温、盐度和溶解氧”等对实验结果的影响。(3)提炼题中信息归纳实验结论：题干实验过程中的结果和表中数据给出了分析归纳结论的依据。结果显示“对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%”，由此可得出“添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长”；表格显示“实验组蛋白酶活性明显较对照组高，而脂肪酶和淀粉酶活性则相近”，可归纳得出：“植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小”。【标准答案】(1)成体生长缓慢，实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境(2)温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性(3)水温、盐度和溶解氧

19、等(4)添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小(5)肉食性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶【阅卷人点评】得分要点(1)必须体现“成体生长缓慢”、“适应环境”。(2)必须体现“温度过高使植酸酶变性失活”。(3)必须体现“水温”。(4)必须体现“提高肠道中蛋白酶的活性，对脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小”。(5)必须是“肉食性、蛋白酶活性高”。失分案例(1)错答成“成体消耗饲料多”、“让鲈鱼生长加快”等。(2)错答成“防止烫伤”或“高温会使植酸酶变性而死亡”。(3)错答成“消毒、灭菌”等。(4)错答成“植酸酶能促进鲈鱼的生长

20、”。(5)错答成“杂食性”。1.下列关于酶的叙述正确的是()A具有多样性、特异性、高效性B其活性不受温度的影响C酶只有在细胞内才具有催化功能D只能由生物体腺细胞产生【解析】选A。酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊蛋白质，其活性受温度的影响。酶虽然是活细胞产生的，但酶不仅在细胞内具有催化活性，在细胞外的适宜环境中也同样具有催化活性，典型的如消化道内消化酶的催化活性。2(2012沈阳模拟)20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，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，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

21、RNA具有生物催化活性B酶是由RNA和蛋白质组成的C酶的化学本质是蛋白质D绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA【解析】选A。由题可知，除去RNaseP酶中的蛋白质，在提高Mg2浓度的前提下，RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，说明起催化作用的不仅是这种蛋白质，其中的RNA也有催化活性，从而得出酶的成分是蛋白质或是RNA。D项由于本题只说明了这种酶的成分有RNA，故不具有普遍性。3.如图所示，a曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系。在一定的温度和pH条件下，A点以前和以后反应速率的限制因素是()A.酶量和反应物浓度B.反应物浓度和酶量C.反应物浓度和反应物浓度D.酶量和酶量【解析】

22、选B。在一定的温度和pH条件下，A点以前随着反应物浓度增加，反应速率提高，故限制反应的因素为反应物浓度；A点以后随着反应物浓度增加，反应速率增加不明显，此时的限制因素为酶量。4.下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是()A.肝糖原B.肌糖原C.葡萄糖D.腺嘌呤核苷三磷酸【解析】选D。腺嘌呤核苷三磷酸即ATP是直接的能源物质。肝糖原、肌糖原和葡萄糖是主要的能源物质。5.(2012扬州模拟)下列关于人体细胞内ATP的叙述，正确的是(多选)()AATP中含有C、H、O、N、P元素B人体细胞内贮有大量ATP，以备生命活动需要CATP在线粒体和细胞质基质中生成D动植物形成ATP的途径分别是细

23、胞呼吸和光合作用【解析】选A、C。ATP中含有C、H、O、N、P元素；人体细胞内ATP含量很少，但可以通过ATP和ADP的快速转化满足生命活动的需要；ATP在人体内能在细胞质基质和线粒体中生成，动物形成ATP的途径是细胞呼吸，植物形成ATP的途径是细胞呼吸和光合作用。6.如图表示生物体内发生的两个化学反应，请回答下列相关问题：(1)ATP分子水解时，图中所示的化学键_(填序号)最易断裂，产物ADP的分子结构简式是_。(2)酶2在人体细胞内分布在_(细胞结构)。(3)细胞中的吸能反应一般与_的反应相联系，由_提供能量，放能反应一般与_相联系，释放的能量储存在_中。(4)细胞内_的能量供应机制，是

24、生物界的共性。【解析】(1)ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时，远离A的高能磷酸键最容易断裂，因此ADP的分子结构简式是A-PP。(2)在人体细胞内ATP主要来自细胞呼吸，因此酶2分布在细胞质基质和线粒体。(3)细胞中需要吸收能量的吸能反应由ATP水解提供能量，而释放能量的反应(放能反应)将能量储存在ATP中。(4)生物界的共性之一：细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制。答案：(1)A-PP(2)细胞质基质和线粒体(3)ATP水解ATP水解ATP合成ATP(4)ATP与ADP相互转化实验方法实验变量的控制【理论指导】实验过程中可以变化的因素为变量，分为自变量、因变量和无关变量。

25、1.自变量(1)含义：实验要研究的引起实验结果改变的因素，即人为改变的因素。(2)控制方法：设置几组自变量不同的实验。如“探究温度影响酶活性”的实验中，其控制自变量的方法为设置几种不同的温度进行实验。2.因变量随着自变量的变化而变化的变量。如“验证淀粉酶能水解淀粉，而蔗糖酶不能水解淀粉”的实验中，淀粉水解与否就是因变量。3.无关变量(1)含义：可影响实验结果但不是实验要研究的因素。如“探究温度影响酶活性”的实验中，pH、试管的大小、实验试剂的量等都是无关变量。(2)控制方法：“等同法”，即几组实验中除自变量不同外，其他条件均要相同。如“探究不同pH对酶活性的影响”实验中，不同组之间除pH不同外

26、，其他条件如温度、实验器具、实验试剂的量等都要相同。【典例分析】“探究温度对淀粉酶活性的影响”,实验设计如下：取甲、乙、丙三支试管，分别加入1 mL质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液。将三支试管分别放在0、37、100 条件下保温5min。向三支试管中分别加入相应温度的等量的(2 mL)质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。一段时间后，向试管中各加入2滴碘液。观察三支试管中溶液的颜色变化。【分析】实验设计的关键是实验变量的确定和控制，分析如下：(1)自变量：温度。控制方法：设置几种不同温度(0、37、100)，使淀粉酶在接触淀粉溶液前即处在这几种温度下。(2)因变量：淀粉酶的活性。检验方法：滴加碘液，观察颜色变化。(3)无关变量的控制步骤中各组加入可溶性淀粉溶液的量保证相同。步骤中各组加入碘液的量保证相同。【拓展】(1)步骤能否颠倒？提示：不能，颠倒将导致实验结果不准确，因为在达到相应温度之前酶已经对淀粉进行了水解。(2)步骤中可溶性淀粉溶液加入前在相应温度下保温有无必要？提示：有，若直接加入会对设置的酶温度造成影响。(3)在检验时能否用斐林试剂？提示：不能，因为斐林试剂在检测淀粉的水解产物时需加热，加热会影响设置的酶温度。