第五章 细胞的能量供应和利用课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修一

第三单元 细胞的能量供应和利用 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，通常为细胞代谢 鹰消化道中消化食物的过程不属于细胞代谢 第7讲　ATP和酶 考点一　ATP的结构与功能 01 考点二　酶的本质、作用及特性 02 考点三　探究影响酶活性的因素 03 考点一　ATP的结构与功能 ATP 结构 利用 ATP与ADP的相互转化 元素组成 化学组成 结构简式 C、H、O、N、P 1分子腺苷和3分子磷酸基团 A—P～P～P 功能 直接给细胞生命活动提供能量 特殊的化学键 此键首先断裂 主动运输、发光发电、肌肉收缩、 物质合成、大脑思考等 细胞的能量“货币” 腺嘌呤 核糖 腺苷 ATP ADP + Pi 能量 酶 来于高能磷酸键的断裂 水解酶 酶 能量 来于细胞呼吸和光合作用 细胞中这种转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。 细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。 合成酶 三磷酸腺苷 A P P P 1.ATP的结构特点 重点剖析 ①由于相邻的磷酸基团都带 而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其它分子结合的趋势，也就是具有较高的 。 ATP水解时，脱离下来的末端基团挟能量与其它分子结合，使后者发生变化。 ②1molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ/mol，所以说ATP是一种 。 答案 负电荷 高能磷酸化合物 转移势能 A P P P 解析 2.ATP与ADP的相互转化 是不是可逆反应？ ATP的合成 ATP的水解 (1)植物细胞可以通过 形成ATP，而动物细胞只能通过 形成ATP。 (2)合成ATP所需的能量来源有 、 ,ATP水解释放的能量可用于主动运输、 、肌肉收缩、 、大脑思考等。 3.ATP的功能与动、植物细胞代谢 光合作用和细胞呼吸 细胞呼吸 发光发电 物质合成 答案 光能 化学能 场所 常见的生理过程 产生ATP 细胞质基质 细胞呼吸第一阶段 线粒体 有氧呼吸第二阶段和第三阶段 叶绿体（类囊体薄膜） 光合作用光反应阶段 消耗ATP 细胞膜 主动运输、胞吞胞吐等 细胞质基质 一些吸能反应 叶绿体 暗反应；自身DNA复制、转录、蛋白质的合成等 线粒体 自身DNA复制、转录、蛋白质的合成等 核糖体 蛋白质合成 细胞核 DNA复制、转录等 4.细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程 5.ATP产生速率与O2供给量之间的关系分析 (1)A点表示在无氧条件下,细胞可进行无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。 (2)AB段表示随O2供给量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生速率随之增加。 (3)BC段表示O2供给量超过一定范围后,ATP的产生速率不再加快,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。 1 命题探究 (1)“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”(　　) (2)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(　　) (3)ATP是生命活动的直接能源物质，在细胞中的含量很少，但是ATP与ADP的相互转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量(　　) (4)葡萄糖和果糖合成蔗糖为吸能反应，此反应需要ATP水解提供能量(　　) (5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源(　　) (6)在种子形成幼苗的过程中,不会同时发生ATP的合成与水解(　　) × √ √ × × × 答案 判断下列说法是否正确 考点二　酶的本质、作用及特性 答案 酶 发现历程 概念 合成原料 合成场所 特性 影响酶促反应的因素 探究实验设计 来源 功能 本质 降低化学反应的活化能 催化 作用机理 活细胞 大多数为蛋白质，少数为RNA 氨基酸或者核糖核苷酸 核糖体或者细胞核 高效性 专一性 作用条件温和 书P81（关于酶本质的探索） 酶 发现历程 概念 合成原料 合成场所 特性 影响酶促反应的因素 探究实验设计 温度 底物浓度 pH 酶浓度 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。 (1)酶高效性的曲线 与酶有关的曲线分析 重点剖析 酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶专一性的曲线 ①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。 ②加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。 (3)影响酶活性因素的相关曲线 ①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。 ②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，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢； 图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH； 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 ①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。 ②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 (4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线 2 命题探究 1 (1)酶在活细胞内产生，也只在细胞内发挥催化作用(　　) (2) 酶的形成不需要消耗ATP，ATP的形成需要酶的催化(　　) (3) ATP含有核糖，而所有的酶均不含核糖(　　) (4) 在适宜条件下酶比无机催化剂更能显著降低化学反应的活化能(　　) (5) 酶只在核糖体上合成，ATP可在细胞质基质、线粒体和叶绿体合成(　　) × √ × × × 答案 判断下列说法是否正确 (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)若在时间t2时，向C组反应体系中增加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__________________________。 (4)生物体内酶的化学本质是_____________，其特性有_________________(答出两点即可)。 (2016·全国Ⅱ，29)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。回答下列问题： 答案 B 2 命题探究 2 加快 蛋白质或RNA 高效性、专一性 不变 60 ℃条件下t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加 ①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是 段。 ③酶降低的活化能是 段。 AC BC AB 答案 考点三　探究影响酶活性的因素 H2O2→H2O＋O2 探究实验设计 1.与酶的作用及特性相关的实验设计思路 (1)酶具有催化作用的实验设计思路 (2)酶的专一性实验设计思路 (3)酶的高效性实验设计思路 或者 实验组＝对照组±自变量 常温 90℃水浴 加FeCl3 加肝脏 研磨液 卫生香 H2O2 H2O2 H2O2 H2O2 1.实验原理 (1)探究温度对酶活性的影响 ①反应原理 实验解读 ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响 ，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。 答案 淀粉的水解 蓝色 蓝色 不出现蓝色 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 加入等量的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 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 ___________ (呈现碘液颜色) ____ ____ 2.实验步骤和结果 (1)探究温度对酶活性的影响 (2)探究pH对酶活性的影响 ①反应原理(用反应式表示)： 。 ②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用_________ 的情况来检验O2的生成速率。 答案 2H2O2 2H2O＋O2 带火星的卫生香燃烧 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 4 观察实验现象 ______________ ____________ ___________ 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 (2)探究pH对酶活性的影响 3 关键点拨 1 1.实验材料选择时的注意事项 (1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，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。 (2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。 2.下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是( ) A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 C.利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响 D.利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响 √ 答案 解析 解析　温度影响过氧化氢的分解，从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰，A项错误； 利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究pH对酶活性的影响，B项正确； 斐林试剂使用时需要水浴加热，温度会对实验结果造成干扰，C项错误； 酸性条件下淀粉会水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。 3 命题探究 1 2.实验步骤和结果检测的注意事项 (1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。 (2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(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。 (3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，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 关键点拨 2 探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是 ①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液　②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度5 min　③向各试管中滴一滴碘液　④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中　⑤观察实验现象 A.①②④③⑤ B.①③②④⑤ C.①③④②⑤ D.①④②③⑤ √ 答案 解析 3 命题探究 2 解析　探究温度对酶活性影响的实验步骤为：分组→酶与底物在各自温度下处理一段时间→酶与底物混合，保温一段时间→检测→观察实验现象。 Lavf57.62.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $$