2022年醫(yī)學專題-必修1-細胞的能量供應和利用

第5章細胞的能量(néngliàng)供應和利用P46第一頁，共六十頁。P46第二頁，共六十頁。第1、2節(jié)降低化學反應(huàxuéfǎnyìng)活化能的酶細胞的能量“通貨”——ATP

P46第三頁，共六十頁?？季V要求三年考情酶在代謝中的作用Ⅱ2012福建,2012廣東,2012北京,2011新課標全國卷,2011天津,2011海南,2010山東,2010海南,2010江蘇ATP在能量代謝中的作用Ⅱ2010海南,2010天津P46第四頁，共六十頁。一、降低化學反應活化能的酶1.酶在細胞代謝中的作用(1)細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著許多_________。是細胞生命(shēngmìng)活動的基礎(chǔ)。(2)活化能:分子從_____轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的_____狀態(tài)所需要的能量?；瘜W反應(huàxuéfǎnyìng)常態(tài)(chángtài)活躍P46第五頁，共六十頁。2.酶的本質(zhì)(běnzhì)化學本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是____合成原料__________________合成場所_______主要是細胞核(真核生物)來源一般來說,活細胞都能產(chǎn)生酶生理功能具有生物_____作用作用原理降低化學反應的_______蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體催化(cuīhuà)活化能P46第六頁，共六十頁。3.酶的特性(1)_______:酶的催化效率大約(dàyuē)是無機催化劑的107～1013倍。(2)專一性:一種酶只能催化___________化學反應。(3)作用條件較溫和:在_________________條件下,酶會變性失活。

高效性一種(yīzhǒnɡ)或一類高溫(gāowēn)、過酸、過堿P46第七頁，共六十頁。二、細胞(xìbāo)的能量“通貨”——ATP1.結(jié)構(gòu)簡式__________,其中“A”代表_____,“～”代表___________。2.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應式____________________。A-P～P～P腺苷高能(gāonéng)磷酸鍵ATPADP+Pi+能量酶1酶2P46第八頁，共六十頁。3.ATP的主要功能細胞內(nèi)的一種_______________,是細胞生命活動所需能量的_________。4.ATP的主要來源(láiyuán)(1)動物、人、真菌和大多數(shù)細菌的_________。(2)綠色植物的_________和_________。高能(gāonéng)磷酸化合物直接(zhíjiē)來源呼吸作用呼吸作用光合作用P46UTPCTPGTP第九頁，共六十頁。1.酶的基本組成單位(dānwèi)都是氨基酸。()2.能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。()3.一種酶只能催化一種化學反應。()×√×P46第十頁，共六十頁。4.酶在常溫下不會失去活性。()5.(2011天津T3B)酶通過為反應物供能和降低活化能來提高(tígāo)化學反應速率。()××P46第十一頁，共六十頁。6.ATP與ADP的相互(xiānghù)轉(zhuǎn)化不是可逆反應。()7.細胞內(nèi)含有大量的ATP,用于細胞的各項生命活動。()√×P46第十二頁，共六十頁?？键c一酶作用原理和酶的特性(tèxìng)

1.酶的作用原理下圖曲線表示在無酶催化條件和有酶催化條件下某化學反應的能量變化過程。

P47第十三頁，共六十頁。(1)沒有酶催化的反應曲線是②。(2)有酶催化的反應曲線是①。(3)AC段的含義是在無催化劑的條件下,反應所需要的活化能。(4)BC段的含義是酶降低的活化能。(5)若將酶催化改為無機(wújī)催化劑催化該反應,則B點在縱軸上將向上移動,即反應需要的活化能要增大。P47第十四頁，共六十頁?！靖呖季?jǐnɡshì)】(1)酶并不只在細胞內(nèi)發(fā)揮作用:酶由活細胞產(chǎn)生,可以在細胞內(nèi)發(fā)揮作用,如細胞內(nèi)的呼吸氧化酶;也可以分泌到細胞外發(fā)揮作用,如各種消化酶;在生物體外適宜的條件下也能發(fā)揮作用,如實驗證明唾液淀粉酶水解淀粉的實驗。(2)產(chǎn)生激素的細胞一定能產(chǎn)生酶,但產(chǎn)生酶的細胞不一定能產(chǎn)生激素。P47第十五頁，共六十頁。【典例1】(2011·海南高考)關(guān)于酶的敘述,正確的是()A.酶提供了反應過程所必需的活化能B.酶活性的變化與酶所處環(huán)境(huánjìng)的改變無關(guān)C.酶結(jié)構(gòu)的改變可導致其活性部分或全部喪失D.酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸CP47第十六頁，共六十頁。【變式訓練】下列有關(guān)酶的正確敘述是()①酶是由具有分泌功能(gōngnéng)的細胞產(chǎn)生的②酶對底物有嚴格的選擇性③酶是活細胞產(chǎn)生的④酶在發(fā)揮作用后立即被分解⑤有的酶不是蛋白質(zhì)⑥酶的活性與溫度呈正相關(guān)⑦在新陳代謝和生長發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用A.①②⑤⑥B.①④⑤⑧C.②③⑤⑧D.①③⑤⑦CP47第十七頁，共六十頁?？键c二與酶有關(guān)的曲線分析

1.表示酶高效性的曲線及實驗驗證(1)曲線模型:

①與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。②酶只能縮短達到(dádào)化學平衡所需的時間,不能改變化學反應的平衡點。P47第十八頁，共六十頁。2.表示酶專一性的曲線及實驗(shíyàn)驗證(1)曲線模型:①加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同,說明酶B對此反應無催化作用。②而加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快,說明酶具有專一性。

P47第十九頁，共六十頁。(2)實驗驗證:用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖(zhètáng)后,再用斐林試劑鑒定,根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用,從而探究酶的專一性。P47第二十頁，共六十頁。3.影響酶促反應(fǎnyìng)的因素(1)溫度和pH:P47第二十一頁，共六十頁。①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,酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞,溫度升高可恢復活性。③從丙圖可以看出(kànchū):反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。P47第二十二頁，共六十頁。(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響:①甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況(qíngkuàng)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)量和酶活性限制,酶促反應速率不再增加。②乙圖:在底物充足、其他條件適宜的情況下,酶促反應速率與酶濃度成正比。P47第二十三頁，共六十頁。【考查角度1】利用曲線圖考查酶的催化作用【典例2】(2011·海南高考)某一不可逆化學反應(S→P+W)在無酶和有酶催化(cuīhuà)時均可以進行。當該反應在無酶條件下進行到時間t時,向反應液中加入催化(cuīhuà)該反應的酶。如圖中能正確表示加酶后反應物濃度隨反應時間變化趨勢的曲線是()A.甲B.乙C.丙D.丁P48第二十四頁，共六十頁?！净犹骄俊?1)丁曲線后來變化趨勢變緩的原因是由于酶的活性降低了嗎?提示:不是。因為隨著反應物濃度的降低,反應速率逐漸減慢,但酶的活性保持(bǎochí)不變。(2)若將縱坐標改為生成物的量,其曲線變化趨勢會改變嗎?提示:會改變。其應該先呈快速增長,然后緩慢增長,最后達到相對穩(wěn)定。(3)若在t時加入無機催化劑,反應物(S)的濃度達到0的時間點和丁曲線表示的時間點相同嗎?提示:不同。時間點要比丁曲線表示的時間點長。因為無機催化劑的催化效率低于酶的催化效率。P48第二十五頁，共六十頁?！咀兪接柧殹咳鐖D為不同條件下同種酶促反應速率的變化曲線,下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.影響AB段酶促反應速率的主要因素(yīnsù)是底物的濃度B.影響B(tài)C段酶促反應速率的主要因素是酶量C.溫度導致酶促反應Ⅰ和Ⅱ的速率不同D.曲線Ⅰ顯示,該酶促反應的最適溫度為37℃DP48第二十六頁，共六十頁?！究疾榻嵌?】利用實驗考查酶的特性及影響酶活性的因素【典例3】下表是探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用的實驗設(shè)計及結(jié)果。

注:“+”表示(biǎoshì)有;“-”表示(biǎoshì)無。*:此行“+”的多少代表顏色的深淺。

試管編號項目①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液+++---2mL3%蔗糖溶液---+++1mL2%的新鮮淀粉酶溶液++++++反應溫度(℃)4060804060802mL斐林試劑++++++磚紅色深淺*++++++---P48第二十七頁，共六十頁。根據(jù)實驗結(jié)果,以下結(jié)論正確的是()A.蔗糖被水解(shuǐjiě)成非還原糖B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成還原糖C.淀粉酶的活性在60℃時比40℃時低D.淀粉酶對蔗糖的水解具有專一性B試管編號項目①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液+++---2mL3%蔗糖溶液---+++1mL2%的新鮮淀粉酶溶液++++++反應溫度(℃)4060804060802mL斐林試劑++++++磚紅色深淺*++++++---P48第二十八頁，共六十頁?！净犹骄俊?1)能否只用①②號試管探究淀粉酶催化作用的最適溫度?提示:不能。從實驗結(jié)果分析,不能說明當溫度高于60℃時,淀粉酶的活性是高還是低。僅能說明淀粉酶在60℃時比40℃時活性高,不能說明60℃是淀粉酶的最適溫度。(2)能否用H2O2溶液代替淀粉(diànfěn)溶液來探究溫度對酶活性的影響?提示:不能。H2O2溶液在高溫時會分解,實驗中的變量不是單一的,影響對實驗結(jié)果的分析。P48試管編號項目①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液+++---2mL3%蔗糖溶液---+++1mL2%的新鮮淀粉酶溶液++++++反應溫度(℃)4060804060802mL斐林試劑++++++磚紅色深淺*++++++---第二十九頁，共六十頁。【變式訓練】對圖中的新鮮土豆片與H2O2溶液接觸后,產(chǎn)生的現(xiàn)象及推測錯誤的是()A.若有氣體(qìtǐ)大量產(chǎn)生,可推測新鮮土豆片中含有過氧化氫酶B.若增加新鮮土豆片的數(shù)量,量筒中產(chǎn)生氣體的速度加快C.一段時間后氣體量不再增加是因為土豆片的數(shù)量有限D(zhuǎn).為保證實驗的嚴謹性,需要控制溫度等無關(guān)變量CP48第三十頁，共六十頁。考點三ATP的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)化

1.ATP的結(jié)構(gòu)(1)元素組成:C、H、O、N、P。(2)化學組成:1分子腺苷和3分子磷酸基團。(3)結(jié)構(gòu)式:由結(jié)構(gòu)式可看出(kànchū),ATP的結(jié)構(gòu)特點可用“一、二、三”來總結(jié),即一個腺苷、兩個高能磷酸鍵、三個磷酸基團。(4)結(jié)構(gòu)簡式:A-P～P～P。

P48第三十一頁，共六十頁。2.ATP的形成(xíngchéng)途徑P48第三十二頁，共六十頁。3.ATP與ADP的相互(xiānghù)轉(zhuǎn)化ATP的合成ATP的水解反應式ADP+Pi+能量

ATPATPADP+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)儲存于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酶酶P48第三十三頁，共六十頁?！靖呖季尽?1)ATP≠能量:ATP是一種(yīzhǒnɡ)高能磷酸化合物,是與能量有關(guān)的一種(yīzhǒnɡ)物質(zhì),不能將兩者等同起來。(2)細胞中ATP的含量并不多:ATP是生命活動的直接能源物質(zhì),但它在細胞中的含量很少。ATP與ADP時刻不停地進行相互轉(zhuǎn)化,這是細胞的能量供應機制。

P49無論(wúlùn)在何種狀態(tài)下,細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的速率基本等于產(chǎn)生ADP的速率第三十四頁，共六十頁?！镜淅?】下列關(guān)于人體內(nèi)ATP的敘述,錯誤的是()A.細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的B.線粒體中大量產(chǎn)生ATP時,一定伴隨著氧氣的消耗C.在生命活動旺盛的細胞中ATP的含量較多D.一分子ATP脫去兩個磷酸(línsuān)基團可形成一分子腺嘌呤核糖核苷酸CP49第三十五頁，共六十頁?！咀兪接柧殹肯铝杏嘘P(guān)(yǒuguān)植物細胞中ATP的敘述,正確的是()A.能產(chǎn)生ATP的細胞器只有線粒體B.植物被水淹時,根細胞不能產(chǎn)生ATPC.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應D.遠離腺苷(A)的高能磷酸鍵中的能量可以來自化學能或光能DP49第三十六頁，共六十頁。與酶有關(guān)的實驗設(shè)計方法【典例】請用所給的實驗材料和用具,設(shè)計實驗來驗證哺乳動物(bǔrǔdòngwù)的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性,要求完成實驗設(shè)計、補充實驗步驟、預測實驗結(jié)果、得出結(jié)論,并回答問題:實驗材料與用具:適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液,斐林試劑、試管、37℃恒溫水浴鍋、50℃～65℃溫水浴鍋。P49第三十七頁，共六十頁。(1)若“+”代表加入適量的溶液(róngyè),“-”代表不加溶液(róngyè),甲、乙等代表試管標號,請用這些符號完成下表實驗設(shè)計。

溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲+-+-P49第三十八頁，共六十頁。溶液試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第三十九頁，共六十頁。(2)實驗步驟:①按照上表中的設(shè)計(shèjì),取試管、加溶液;②___________________________________________________;③___________________________________________________;④___________________________________________________;(3)結(jié)果預測:________________________________________。(4)結(jié)論:____________________________________________。混勻,將四支試管均放入37℃恒溫(héngwēn)水浴鍋內(nèi)保溫一段時間取出試管,分別加入適量的斐林試劑(shìjì),混勻,放入50℃～65℃溫水中水浴加熱約2min觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結(jié)果含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管,以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀,其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀酶的催化作用具有專一性P49第四十頁，共六十頁。(5)在上述實驗(shíyàn)中,如果僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調(diào)到20℃,而在其他條件不變的情況下重做上述實驗(shíyàn),試管中出現(xiàn)的顏色會比37℃時的淺,其原因是_____________________________。

20℃低于酶的最適溫度,酶活性低,水解產(chǎn)生(chǎnshēng)的還原糖少P49第四十一頁，共六十頁?！痉椒w納】與酶有關(guān)的實驗設(shè)計,可以歸納為以下五個方面(1)驗證或探究酶具有高效性:高效性是一種比較性概念,是指與無機催化劑相比具有高效性。因此應設(shè)置酶與無機催化劑對同一反應的催化(cuīhuà)效率的對照。用酶和蒸餾水作對照,可用來驗證酶具有催化功能。(2)驗證或探究酶具有專一性:專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應。因此驗證或探究酶具有專一性應設(shè)置一種酶對不同化學反應的催化效果的對照。可用同一底物、兩種不同酶,也可用不同底物、同一種酶來驗證或探究。

P49第四十二頁，共六十頁。(3)驗證或探究溫度對酶活性的影響:自變量是溫度,應設(shè)置具有一定梯度的多個不同溫度條件,比較某種酶的催化效率。一般至少應設(shè)置“低溫、適溫、高溫”三個指標(zhǐbiāo)。(4)驗證或探究pH對酶活性的影響:自變量是pH,應設(shè)置具有一定梯度的多個不同pH條件,比較某種酶的催化效率。一般至少應設(shè)置“低pH、最適pH、高pH”三個指標。注意胃蛋白酶最適pH為1.5。(5)驗證某種酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì):蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應,也可用蛋白酶水解的方法使酶失活來證明。P49第四十三頁，共六十頁?！咀兪接柧殹吭诒容^過氧化氫(ɡuòyǎnɡhuàqīnɡ)在不同條件下的分解實驗中,對實驗的處理如表所示。對該實驗的有關(guān)分析不正確的是()試管組別實驗處理加入3%H2O2(mL)溫度加入試劑試管12常溫/試管2290℃/試管32常溫MnO2少量試管42常溫2滴20%肝臟研磨液P49第四十四頁，共六十頁。A.在上表的實驗處理中,研究了溫度和催化劑兩個自變量B.試管2中因為沒有加入(jiārù)任何試劑,所以應為空白對照組C.若試管4和試管1組成對照實驗,可說明酶具有催化作用D.若要研究酶的高效性,可選用的實驗組合是試管4和試管3試管組別實驗處理加入3%H2O2(mL)溫度加入試劑試管12常溫/試管2290℃/試管32常溫MnO2少量試管42常溫2滴20%肝臟研磨液√P49第四十五頁，共六十頁。1.下列有關(guān)酶的敘述中,正確的是()A.合成ATP與分解ATP的酶相同B.酶只能(zhīnénɡ)在細胞內(nèi)起催化作用C.高溫和低溫都會使酶永久失活D.酶在4℃左右時空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定√P50第四十六頁，共六十頁。2.下列有關(guān)細胞(xìbāo)的能量“通貨”——ATP變化的敘述錯誤的是()A.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制是生物界的共性B.人體在緊張或憤怒狀態(tài)下,細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的速率大大超過產(chǎn)生ADP的速率C.ATP中的能量可以來源于光能或化學能D.人體在劇烈運動時,通過機體的神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié),細胞產(chǎn)生ATP的速率迅速增加√P50第四十七頁，共六十頁。3.有人進行(jìnxíng)實驗以研究化合物P對淀粉酶活性的影響,結(jié)果如圖所示。下列分析不正確的是()A.反應溫度升高A點上移B.實驗中應保持pH不變C.曲線1代表對照組的實驗結(jié)果D.化合物P對淀粉酶有抑制作用√P50第四十八頁，共六十頁。4.下列有關(guān)酶和ATP的敘述,正確的是()A.葉綠體和線粒體中[H]被消耗的過程中都會伴隨ATP含量的增加B.常溫常壓下,要使過氧化氫溶液迅速放出大量的氧氣,可以加入過氧化氫酶C.測定胃蛋白酶的活性時,將pH由2上升(shàngshēng)至6的過程中,該酶的活性保持不變D.植物的根細胞吸收鉀離子的過程中,ATP中兩個高能磷酸鍵中的能量都會釋放出來√P50第四十九頁，共六十頁。5.過氧化氫酶能催化過氧化氫分解為水和氧氣,其催化活性可用如下方法測定:用打孔器將濾紙制成小圓片,浸泡在含酶的過氧化氫緩沖液中,實驗開始(kāishǐ)時,小圓片沉降在溶液底部,但后來會浮出液面,記錄小圓片上浮時間,用時間的倒數(shù)來表示過氧化氫酶的催化活性。為研究底物濃度對于酶催化活性的影響,實驗在不同濃度的過氧化氫溶液中重復進行,結(jié)果如圖所示:P50第五十頁，共六十頁。分析并回答(huídá)下列問題:(1)小圓片進行到一定時間后開始上浮的原因是________________________________。(2)實驗中過氧化氫溶液加緩沖液的目的是_______________。(3)據(jù)圖所示曲線描述底物濃度與過氧化氫酶催化速率間的關(guān)系:_________________________________________________。(4)當?shù)孜餄舛瘸^140mol·L-1時,反應速率不再加快的原因是__________________________________________________。過氧化氫分解產(chǎn)生(chǎnshēng)了氧氣維持反應(fǎnyìng)溶液中酸堿度的平衡隨著底物濃度增大,反應速率加快,但底物濃度增大到一定程度時反應速率不再加快酶的數(shù)量有限P50第五十一頁，共六十頁。取若干試管并分組,每組兩支試管,各組試管一支加入等量的過氧化氫緩沖液、小圓片,一支加入等量的過氧化氫酶,然后將每組進行不同溫度的水浴加熱,一段時間后,分別(fēnbié)將每組中兩支試管混合,搖勻,并仍置于相應溫度下,測定小圓片上浮的時間(5)若要研究溫度對過氧化氫(ɡuòyǎnɡhuàqīnɡ)酶催化活性的影響,請寫出簡要操作步驟:_____________________________________________。P50第五十二頁，共六十頁。6.(2012·北京高考)細胞中不能合成ATP的部位是()A.線粒體的內(nèi)膜B.葉綠體中進行(jìnxíng)光反應的膜結(jié)構(gòu)C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜D.藍藻中進行光反應的膜結(jié)構(gòu)√P50第五十三頁，共六十頁。7.(2012·江蘇高考)下列關(guān)于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”的敘述(xùshù),合理的是()A.先用熱水溶解洗衣粉,再將水溫調(diào)節(jié)到最適溫度B.實驗的觀察指標可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度C.相同pH時加酶洗衣粉洗滌效果好于普通洗衣粉D.衣物質(zhì)地和洗衣粉用量不會影響實驗結(jié)果√P50第五十四頁，共六十頁。8.(2011·新課標全國卷)甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關(guān)系(guānxì)如圖,下列分析錯誤的是()A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)D.乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變√P50第五十五頁，共六十頁。9.(2010·上海高考)如圖表示細胞中某條生化反應鏈,圖中E1～E5代表不同的酶,A～E代表不同的化合物。據(jù)圖判斷下列敘述中正確的是(