必修一第四單元第1講酶與ATP公開課一等獎市優(yōu)質課賽課獲獎課件

第四單元細胞的能量供應和利用知識內容考綱要求1酶在代謝中的作用Ⅱ2ATP在能量代謝中的作用Ⅱ3光合作用的基本過程Ⅱ4影響光合作用速率的環(huán)境因素Ⅱ知識內容考綱要求5細胞呼吸Ⅱ6探究影響酶活性的因素

參考考試目標與要求

7葉綠體中色素的提取和分離8探究酵母菌的呼吸方式

新陳代謝是生物最基本的特征，是生物與非生物最本質的區(qū)別，是生物體進行一切生命活動的基礎。因此，本單元知識在高考命題中常作為命題重點，且分量很重。題型涉及選擇、簡答、實驗、圖文轉換等類型；難度覆蓋高、中、低命題的考查；熱點是與生產和生活實際有密切聯(lián)系的知識內容。在復習中，應注意如下幾個方面：

1.代謝與細胞的結構、生命活動調節(jié)、遺傳與變異、環(huán)境等的關系。

2.代謝各組成內容之間的相互關系。

3.影響酶活性的一系列探究實驗。

4.光合作用、影響光合作用的因子的探究及相關原理在農業(yè)生產中的應用分析。

5.呼吸作用與光合作用的相互關系、影響呼吸作用的因子、呼吸作用的實質與意義的原理在生活和生產實踐中的應用與探究。

6.相關曲線模型的分析

尤其注意知識的整合，構建合理的知識結構。同時應用比較法或圖解法，尋找各種生命現(xiàn)象的本質規(guī)律，發(fā)掘知識本身或與其有關的生產與生活現(xiàn)象作素材進行探究，以提高實驗能力與探究能力。

1.酶的本質及生理功能化學本質絕大多數(shù)是蛋白質少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體細胞核(真核細胞)來源一般來說，活細胞都能產生酶作用場所細胞內、外或生物體外均可生理功能生物催化作用作用原理降低化學反應的活化能2.酶化學本質的實驗驗證(1)證明某種酶是蛋白質對照組：已知蛋白液＋雙縮脲試劑―→出現(xiàn)紫色反應。實驗組：待測酶液＋雙縮脲試劑―→是否出現(xiàn)紫色反應。(2)證明某種酶是RNA

對照組：已知RNA溶液＋吡羅紅染液―→出現(xiàn)紅色。實驗組：待測酶液＋吡羅紅染液―→是否呈現(xiàn)紅色。(1)證明酶是蛋白質的其他證據(jù)①酶經酸、堿水解后的最終產物是氨基酸。②酶是具有一定空間結構的生物大分子，凡是能使蛋白質變性的因素都可使酶變性失活。③酶和蛋白質一樣，具有不能通過半透膜的膠體性質。④酶也有蛋白質所具有的化學呈色反應。⑤與蛋白質的分子相對量相似、結構相似。⑥在物理、化學因素的作用下，也可變性沉淀。(2)證明酶是RNA的其他證據(jù)將某種酶液用核糖核酸酶處理，根據(jù)酶液是否被水解予以判斷。1.20世紀80年代科學家發(fā)現(xiàn)了一種RNaseP酶，是由20%的蛋白質和80%的RNA組成，如果將這種酶中的蛋白質除去，并提高Mg2＋的濃度，他們發(fā)現(xiàn)留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結果表明(

)A.RNA具有生物催化作用

B.酶是由RNA和蛋白質組成的

C.酶的化學本質是蛋白質

D.絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)是RNA解析：RNaseP酶的蛋白質部分除去后，提高Mg2＋濃度，其中的RNA可發(fā)揮該酶的催化活性，可以說明RNA具有生物催化作用。因為是個案，無法得出普遍性的結論。答案：A1.表示酶高效性的曲線(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平衡點。2.表示酶專一性的曲線(1)在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應。(2)在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化底物A參加反應。3.影響酶活性的曲線(1)甲、乙曲線表明：①在一定溫度(pH)范圍內，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在最適溫度(pH)時，酶的催化作用最強，高于或低于最適溫度(pH)酶的催化作用都將減弱。③過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。(2)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。4.底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響(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。①溫度和pH是通過影響酶活性進而影響酶促反應速率的。②底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸而影響酶促反應的速率，并不影響酶的活性。2.(2010·廣州質檢)左圖表示的是pH對植物和人的淀粉酶活性的影響；右圖表示的是3種脫氫酶(A、B、C)的活性受溫度影響的情況。下列敘述正確的是(

)A.從左圖中可以知道pH＝6時植物淀粉酶的活性最高B.從右圖中無法知道酶C的最適溫度C.從左圖中可以知道若細胞由酸性變成堿性時，淀粉酶的活性逐漸升高D.從右圖中可以知道活性溫度范圍最廣的酶是B解析：溫度過高、過酸、過堿都能使酶徹底失活，且這種失活是不可逆轉的，從左圖可以看出，植物淀粉酶的最適pH在5和6之間，人的淀粉酶的最適pH在7左右。在右圖中酶活性溫度范圍最窄的是酶B。酶C的活性受溫度影響的曲線不完整，因此從右圖中無法知道酶C的最適溫度。

答案：B1.結構式及各組分的含義(1)ATP結構式(2)相關物質的關系腺嘌呤核苷腺嘌呤核糖核苷酸ADPATP2.ATP的再生與利用3.ATP與ADP的相互轉化

ATP分子中，遠離A的那個高能磷酸鍵容易水解和重新生成，這對于細胞中能量的捕獲、貯存和釋放非常重要。

ATP在細胞內含量并不多，但可迅速轉化循環(huán)利用。如下圖所示：轉化式：ADP＋Pi＋能量ATP。ATP的合成和水解比較如下：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基質、線粒體、葉綠體細胞的需能部位從表上可看出，ATP和ADP的相互轉化過程中，反應類型、反應所需酶以及能量的來源、去路和反應場所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互轉化不是可逆反應。但物質是可循環(huán)利用的。

能源物質總結①光能是生物體生命活動所需能量的根本來源，植物光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。②光能進入生物群落后，是以化學能的形式儲存于有機物中，以有機物為載體通過食物鏈而流動的。能量流動是物質循環(huán)的動力，物質是能量的載體。③生物不能直接利用有機物中的化學能，只能利用有機物氧化分解后轉移至ATP中的能量。④能量一經利用，即從生物群落中消失。⑤ATP水解釋放的能量是儲存于高能磷酸鍵中的化學能，可直接用于各項生命活動(光反應階段合成的ATP只用于暗反應)；而合成ATP所需能量則主要來自有機物氧化分解釋放的化學能或光合作用所固定的光能。⑥病毒等少數(shù)種類的生物不具有獨立代謝能力，在其生命活動——增殖中也消耗ATP，但這些ATP則來自于其宿主細胞。3.(2010·鹽城模擬)在某細胞培養(yǎng)液中加入32P標記的磷酸分子，短時間內分離出細胞的ATP，發(fā)現(xiàn)其含量變化不大，但部分

ATP的末端P已帶上放射性標記，該現(xiàn)象能夠說明(

)①ATP中遠離A的P容易脫離②部分32P標志的ATP是重新合成的③ATP是細胞內的直接能源物質④該過程中ATP既有合成又有分解

A.①②③④

B.①②③C.①②④D.②③④解析：在某細胞培養(yǎng)液中加入32P標記的磷酸分子，短時間內分離出細胞的ATP，部分ATP的末端P已帶上放射性標記，但含量變化不大，說明ATP既有合成又有分解。答案：C

右圖表示酶活性與溫度的關系。下列敘述正確的是(

)A.當反應溫度由t2調到最適溫度時，酶活性下降

B.當反應溫度由t1調到最適溫度時，酶活性上升

C.酶活性在t2時比t1高，故t2時更適合酶的保存

D.酶活性在t1時比t2低，表明t1時酶的空間結構破壞更嚴重[解析]

由圖可知，在一定溫度范圍內，隨溫度的升高酶活性增強，t1屬于此區(qū)間；超過適宜溫度后，隨溫度升高酶活性而下降，t2屬于此區(qū)間。在高溫沒有使酶失活的溫度范圍內，酶活性可隨溫度的變化而變化，只有較高的溫度才能破壞酶的空間結構。[答案]

B已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通過觀察反應過程中O2的生成速度(即氣泡從溶液中釋放的速度)來判斷H2O2分解反應的速度。請用所給的實驗材料和用具設計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟、預測實驗結果、得出結論，并回答問題。

實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管。

(1)實驗步驟：

(2)實驗結果預測及結論：整個實驗中，不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是：

。由此可得出的結論是

。

(3)如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80℃，重做上述實驗，O2釋放的速度最快的是

，原因是

。[解析]

(1)要驗證過氧化氫酶具有催化作用，需將有無過氧化氫酶設置為單一變量進行對照實驗。而驗證過氧化氫酶具有高效性，則需要將催化劑的種類(即：催化劑為過氧化氫酶或Fe3＋)設置為單一變量進行對照實驗。(2)與Fe3＋相比，酶具有高效性，所以不同處理的試管中釋放O2的速度從快到慢依次是：加酶溶液的試管，加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管。(3)因80℃的高溫環(huán)境中，酶因失活而失去催化作用，而FeCl3催化作用加快，故加FeCl3溶液的試管O2釋放速度最快。而另兩支試管O2釋放速度無明顯差異。[答案]

(1)①取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間；②分別向上述3支試管加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液；③觀察各管中釋放氣泡的快慢。

(2)加酶溶液的試管、加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管酶具有催化作用和高效性

(3)加FeCl3溶液的試管在此溫度下，F(xiàn)eCl3催化作用加快，而過氧化氫酶因高溫變性而失去了活性

下列有關ATP的敘述，正確的是(

)①人長時間劇烈運動時，骨骼肌細胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時相等②若細胞內Na＋濃度偏高，為維持Na＋濃度的穩(wěn)定，細胞消耗ATP的量增加③人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細胞產生ATP的量增加④人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡

A.①②B.②③C.③④D.①④[解析]人長時間劇烈運動時，骨骼肌細胞中因缺氧進行無氧呼吸，而安靜時進行有氧呼吸，氧化分解等摩爾葡萄糖，安靜時生成的ATP量較多。細胞中ATP和ADP的含量少，人在饑餓時，兩者的含量仍會達到動態(tài)平衡。Na＋進出細胞的方式是主動運輸，主動運輸要消耗能量。人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細胞代謝增強，促進細胞中ATP的量增加，以維持體溫的恒定。[答案]

B本講實驗關于酶催化作用特點的實驗

(1)2H2O22H2O＋O2↑。(2)比較H2O2在常溫、高溫、過氧化氫酶、Fe3＋等條件下氣泡產生的數(shù)量多少或衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度，了解過氧化氫酶的作用和意義。實驗一：比較過氧化氫在不同條件下的分解——酶的作用原理與高效性試管號1234H2O2溶液2mL2mL2mL2mL溫度常溫90℃常溫常溫FeCl3溶液－－2滴－肝臟研磨液－－－2滴氣泡釋放量少多較多多衛(wèi)生香燃燒較弱劇烈較強劇烈結論酶可以降低反應的活化能，提高反應速率

實驗的第3、4號試管的對比，可以說明酶的催化作用具有高效性，酶的作用的高效性還可用以下實驗說明：①制備唾液。漱口后制備較純凈的唾液。②將制備的唾液進行稀釋后倒入試管。將唾液依次稀釋10

倍、100倍、1000倍、10000倍等。③向經稀釋的唾液中分別加入等量的淀粉糊，37℃水浴加熱30min。④定時檢測樣液的變化。每隔5min取樣用碘液檢測，觀察顏色變化。(1)實驗時，必須用新鮮的剛從活體動物體內取出的肝臟做實驗材料。因為酶是蛋白質，如果取材過早，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物就會在腐生細菌的作用下分解，使組織中酶的數(shù)量減少且活性降低。(2)實驗使用肝臟的研磨液，可使過氧化氫酶與過氧化氫充分接觸，從而加速過氧化氫的分解。(3)滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液不能合用一支滴管。原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶帶入氯化鐵溶液中也會影響實驗結果的準確性，導致得出錯誤的結論。(4)由于反應速率快，實驗時要特別注意觀察比較產生氣泡的多少，冒氣泡時間的長短，衛(wèi)生香的燃燒情況。(5)H2O2具有一定的腐蝕性，使用時不要讓其接觸皮膚。實驗二：探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用——證明酶的專一性(2)用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判定淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。序號項目試管號121注入可溶性淀粉溶液2mL/2注入蔗糖溶液/2mL3注入新鮮的淀粉酶溶液2mL振蕩2mL振蕩序號項目試管號12460℃熱水保溫5min5min5加斐林試劑2mL振蕩2mL振蕩6將試管下半部放入熱水中加熱2min2min7觀察實驗結果有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀結論淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解(1)保證蔗糖的純度和新鮮程度是做好實驗的關鍵。如果蔗糖中混有少量的葡萄糖或果糖或蔗糖放置久了受細菌作用部分分解成單糖，則與斐林試劑共熱時能生成磚紅色沉淀，而得不到正確的實驗結論。為了確保實驗的成功，實驗之前應先檢驗一下蔗糖的純度。(2)在實驗中，質量分數(shù)為3%的蔗糖溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配(以免被細菌污染變質)，取唾液時一定要用清水漱口，以免食物殘渣進入唾液中。(3)制備的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷卻后才能使用，因為溫度過高會使酶活性降低，甚至失去催化能力。(4)舉一反三：證明酶的專一性實驗中，既可以用不同的底物作自變量，也可以用不同的酶作自變量(底物相同)：

實驗中所用酶的來源不同，則所需最適溫度也不同。若淀粉酶為市售的α-淀粉酶，其最適溫度為50～75℃；若淀粉酶來自人體或生物組織，則最適溫度為37℃左右。實驗三：探究影響酶活性的條件序號實驗操作內容試管1試管2試管31加等量可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同溫度條件60℃熱水(5分鐘)沸水(5分鐘)冰塊(5分鐘)3加等量新鮮淀粉酶溶液1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)（1）溫度對酶活性的影響序號實驗操作內容試管1試管2試管34加等量碘液1滴1滴1滴5觀察實驗現(xiàn)象不出現(xiàn)藍色(呈現(xiàn)碘液顏色)藍色藍色(2)pH對酶活性的影響序號實驗操作內容試管1試管2試管31注入等量的新鮮淀粉酶溶液1mL1mL1mL2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸餾水1mLNaOH1mLHCl3注入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL序號實驗操作內容試管1試管2試管34放60℃熱水中相等時間5分鐘5分鐘5分鐘5加等量斐林試劑并搖勻2mL2mL2mL6水浴加熱2分鐘2分鐘2分鐘7觀察實驗現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無變化無變化

酶的活性需要適宜的溫度和pH，高溫、低溫以及過酸、過堿都將影響酶的活性。(1)在探索溫度與酶活性實驗中，操作2與操作3一定不能顛倒順序。(2)在探索pH與酶活性實驗中，操作2與操作3順序不能顛倒。(2009·全國卷Ⅱ有改動)請用所給的實驗材料和用具，設計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性，要求完成實驗設計、補充實驗步驟、預測實驗結果、得出結論，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、60℃恒溫水浴鍋。(1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標號，請用這些符號完成下表實驗設計。

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＋－＋－(2)實驗步驟：①按照上表中的設計，取試管、加溶液。②

；③

；④

。(3)結果預測：

。(4)結論：

。(5)在上述實驗中，如果僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調到

20℃，而在其他條件不變的情況下重做上述實驗，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會比37℃時的淺，其原因是

。[解析]該實驗為驗證性實驗。要驗證酶的專一性，可根據(jù)底物相同酶不同或底物不同酶相同時，還原糖是否產生來確定酶是否發(fā)揮催化作用。由于要求驗證兩種酶的專一性，故實驗分為4組。另外，驗證性實驗的結果及結論均是確定的，酶的催化作用需要適宜的溫度，低于最適溫度時，酶活性降低，產生的還原糖減少，磚紅色變淺。[答案]

(1)

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＋－－＋?。?2)②混勻，37℃恒溫水浴一段時間③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，60℃水浴一段時間④觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結果(3)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(4)酶的催化作用有專一性(5)20℃低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產生的還原糖少[隨堂高考]1.(2009·廣東高考)水稻細胞內合成的某物質，能夠在常溫下高效分解淀粉，該物質(

)A.在4℃條件下易變性B.只含有C、HC.也能催化淀粉合成D.含有羧基解析：由題意可知，該物質是淀粉酶，淀粉酶的化學本質是蛋白質。組成蛋白質的肽鏈，一端含游離氨基，另一端含游離羧基。答案：D2.(2009·上海高考)將剛采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。這是因為加熱會(

)A.提高淀粉酶活性

B.改變可溶性糖分子結構

C.防止玉米粒發(fā)芽

D.破壞將可溶性糖轉化為淀粉的酶解析：甜玉米在成熟過程中可溶性糖會在酶的作用下轉化為淀粉，放在沸水中可破壞酶的結構，使酶失去活性，導致可溶性糖不能轉化成淀粉。答案：D3.(2009·重慶高考)下列有關酶的敘述，正確的是(

)A.高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性

B.酶是活細胞產生并具有催化作用的蛋白質

C.細胞質基質中有催化葡萄糖分解的酶

D.細胞質中沒有作用于DNA的解旋酶解析：高溫能破壞酶的結構使其失去活性，而低溫抑制酶的活性，當溫度升高時，酶活性可以恢復。酶是活細胞產生并具有催化作用的有機物，大多數(shù)是蛋白質，少數(shù)是RNA。細胞質基質中有催化葡萄糖分解形成丙酮酸的酶(即細胞呼吸第一階段的酶)。作用于DNA的解旋酶是在細胞質中合成的。答案：C4.(2008·廣東高考)生產中使用的普通淀粉酶的最適溫度在

40℃～60℃，而極端耐熱淀粉酶在100℃仍能保持較高的活性，因此具有更