2019-2020年高中生物 第四章 细胞代谢第1节 ATP和酶学案 苏教版必修1.doc

2019-2020年高中生物 第四章 细胞代谢第1节 ATP和酶学案 苏教版必修1【学习目标】 1.解释ATP是细胞内的能量“货币”。 2.举例说明酶的特性和酶促反应的过程。 3.解释影响酶活性的因素。【重难点提示】重点：ATP的生理功能，酶的概念及催化特点难点：ATP和ADP之间的相互转化【学习展示】 生物体内时时刻刻都进行着 。新陈代谢一旦停止，生命也就结束了。 是生物最基本的特征，是生物与非生物 的区别。一、新陈代谢与ATP：知识梳理 阅读教材，完成并记住如下内容. 新陈代谢不仅需要酶，而且需要_。_是细胞的主要能源物质，_是生物体内储存能量的物质。但是，这些有机物中的能量都不能直接被生物体利用，只有在细胞中随着这些有机物逐步氧化分解而释放出来，并且储存在_中才能被生物利用。_是新陈代谢所需能量的_。1、ATP的结构简式ATP是_ _的英文缩写符号，高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在 以上的磷酸化合物，ATP水解时释放的能量高达 。ATP的结构式可以简写成_ _。简式中的_代表腺苷，腺苷由 和 组成，如果腺苷上加上一个磷酸基就是 核苷酸。2、ATP与ADP的相互转化ATP分子中_A的那个高能磷酸键，在一定的条件下很容易水解，也很容易重新形成。在ATP与ADP的转化中，ATP的第_个高能磷酸键位于末端，能很快地水解断裂，释放能量，同样，在提供能量的条件下，也容易加上第_个磷酸使ADP又转化为ATP，转化式可表示为 ，其中ATP的水解酶与合成酶 同一种酶。ATP在细胞内的含量是_的。ATP在细胞内的转化是十分迅速的。细胞内ATP的含量总是处在_之中，对于构成生物内部稳定的供能环境，具有重要意义。3、ATP的形成途径对于动物和人来说，ADP转化成ATP时所需要的能量，来自_，对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需要的能量，来自_和_。构成生物体的活细胞，内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随有能量的 _和 。故把ATP比喻成细胞内流通着的“ ”。思考讨论1、ATP中有哪些磷酸键？ATP在细胞中很少，如何实现源源不断供应能量的？ 2、ATP 彻底水解后可以得到哪些成分？3、推测能产生ATP的场所有哪些？二、新陈代谢与酶:知识梳理 阅读教材，完成并记住如下内容. 新陈代谢是生物体内全部 的化学变化的总称，其中的每一个化学变化都是在 作用下进行的。1、酶的发现：美国科学家萨姆纳通过实验证实酶是一类具有_ ，科学家切赫和奥特曼发现少数 也具有生物催化作用。总之，酶是_产生的一类_ _的_，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是_，少数的酶是RNA。2、酶的特性科学研究表明，所有的酶在一定的条件下，都能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，而酶本身_ 。实验说明，过氧化氢酶和Fe3+的催化效率不同，一般地说酶的催化效率是无机催化剂的 倍，说明酶的催化作用具有 性的特点。实验说明，淀粉酶只能催化_，对蔗糖则不起作用，确切地说每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。酶的催化作用具有_的特点。实验说明，_、_以及_和_，都影响淀粉酶的活性，_、_和_都能使酶分子结构遭到破坏而_。除上述原因外，影响酶促反应的因素还有 、_ _等。思考讨论 1、为什么酶具有高效性？ 2、用图像模型说明酶具有专一性？3、为什么酶的活性容易受环境的温度、PH的影响？交流思路例1下列关于酶的叙述，不正确的是A酶的催化效率很高 B酶大多数是蛋白质，少量是RNAC酶只有在细胞内才具有催化功能 D淀粉酶不能催化麦芽糖分解成葡萄糖例2下列关于“ATP ADP+Pi +能量”反应式的叙述正确的是 A反应式物质可逆，能量不可逆 B反应式能量可逆，物质不可逆C两者均可逆 D生物体内，ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用【知识归纳】 第1节 ATP和酶A、 基础训练一、ATP：1、高等植物体内产生ATP的生理过程有 A.呼吸作用、渗透作用 B.呼吸作用、蒸腾作用 C.光合作用、主动运输 D.光合作用、呼吸作用 2、生物体内既能贮存能量,又能为生命活动直接提供能量的物质是 A.葡萄糖 B.糖原 C.三磷酸腺苷 D.脂肪 3、下列生命现象中不伴有ATP消耗的是 A神经冲动的传导 B植物细胞吸收水分 C葡萄糖在小肠中被吸收 D根尖生长点细胞有丝分裂4、ATP是生物体内的高能化合物。人和动物的生命活动所需要的ATP主要通过_作用释放的能量来合成。植物体内ADP转化成ATP所需要的能量主要来自_作用和_作用。ATP中_水解，释放能量用于生命活动。二、酶：1.血液凝固是一系列酶促反应过程,采集到的血液在体外下列哪一种温度条件下凝固最快 A.0 B.15 C.35 D.25 2酶是活细胞产生的。下列关于酶的论述错误的是 A有些酶是核酸 B酶的数量因参与化学反应而减少 C酶的活性与pH有关 D酶的催化效率很高3催化脂肪酸水解的酶是 A 肽酶 B 蛋白酶 C 脂肪酸 D 淀粉酶4、在适宜的条件下，用含有过氧化氢酶的鲜猪肝研磨液催化过氧化氢分解，比用FeCl3溶液催化过氧化氢分解的速度快得多，这说明与无机催化剂相比，酶具有的特性是 A专一性 B多样性 C高效性 D适应性B、提升探究1、下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是（ ） 2右图表示某种动物消化酶的催化反应速度与温度之间关系的曲线是 A. B. C. D. 实验题训练1、下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速度和反应物浓度、温度、pH值的关系。请据图回答下列问题： （1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升，其原因是 。 （2）图B中，a点所对应的温度称 。 （3）图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是 。 （4）将装有酶与反应物的甲、乙现两试管分别放入12和75水浴锅中，20分钟后取出转入37的水浴锅中保温，两试管内反应分别应为甲 ，乙 。 （5）图C表示了 催化反应的速率变化曲线。 A、唾液淀粉酶 B、胃蛋白酶 C、胰蛋白酶 D、植物淀粉酶 2、用蛋清制备一定量的混浊液，然后用其进行下列实验。实验处理和结果如下表所示。根据实验结果回答：实验一 单位：mL处理试管号1234水2000蛋清混浊液0222A酶溶液1110煮沸后冷却的A酶溶液0001稀盐酸溶液0.50.500.5碳酸钠溶液000.5037水浴30min结果无变化液体变清无变化无变化实验二 单位：mL处理试管号5678水2000蛋清混浊液0222B酶溶液1110煮沸后冷却的B酶溶液0001碳酸钠溶液0.50.500.5稀盐酸溶液0005037水浴30min结果无变化液体变清无变化无变化（1）A酶发挥作用所需要的pH环境为_；B酶发挥作用的pH环境为_。（2）第4管和第8管液体不发生变化的原因是_。（3）如果第2管反映的是胃内的消化过程，那么A酶是_，蛋清的分解产物主要是_。（4）如果第6管代表小肠内消化过程，且B酶由多种消化酶组成，其消化产物能否被吸收?为什么?_。3、胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图，请回答下列问题：（1）该酶作用的底物是_。（2）在140分钟后，曲线变成水平，这是因为_。（3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。（4）若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH值由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将_，原因是_。（5）下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是4、为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管并编号为A、B，各注入2mL体积分数3的H2O2溶液；再向A管滴人2滴3.5FeCI3溶掖，向B管满人2滴质量分数20的肝脏研磨液；堵住管口，轻轻振蔼；用点燃但无火焰的卫生香检验；观察并记录结果。(1)本实验的主要目的是探索 (2)如果两支试管的现象均不明显，从实验材料分析，原因可能是 。 (3)过氧化物酶也能催化H2O2的分解，产生的O能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化物酶，设计了如下实验。参照上图所给信息，回答下列问题。3号试管内加入的物质是 。设计2号试管作为对照的具体目的是 。如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是第 号试管。5、荔枝是著名的岭南佳果其果皮中存在多酚氧比酶，多酚氧比酶能够氧化果皮中的一些无色物质，形成褐色物质。这是引起采后荔枝果皮褐变的原因之一褐变的发生严重影响了荔枝的深鲜效果：果皮褐变面积百分率常作为荔枝保鲜效果的指标，在不考虑其它因素影响褐变的前提下，利用上述现象以荔枝果皮褐变面积百分率为多酚氧化酶活性的指标，某同学设计了一个实验，旨在探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响。 (1)请补充下列实验设计中空缺的内容： 设计温度梯度：5、lO、15、20、25、30 确定测量指标：荔枝果皮褐变面积百分率； 选择同一品种、 和成熟度一致且无机械损伤的新鲜荔枝果实，将其分成 组，每组数量 ，装入保鲜袋并作好标签后分别放入相应温度的恒温箱中；经过5天后，取出荔枝果实测定并记录褐变面积（2）请据右图分析实验结果：_ (3)请结合上述实验结果，指出对荔枝具有较好保鲜效果所需的温度范围。(4)削皮后的苹果和马铃薯容易发生褐变，请据此分析要选择无机械损伤的荔枝果实为实验材料的原因_ (5)在完全无氧条件下，多酚氧化酶将无法催化上述的褐变反应过程。如果在此条件下荔枝果皮不会发生褐变，可否在此条件下贮藏荔枝?为什么?_(6)除上述温度、氧和机械损伤以外还有哪些因素影响果蔬保鲜效果，请提出两种相应的保鲜措施。答案1-9 D/C/B/BD/A/B/D/D/B 10答案: 呼吸 光合 呼吸 高能磷酸键1-10 C/B/B/A/C/C/D/A/B/9（8分）（1）在该实验中，只有在恒温的条件下，才能排除温度因素对结果的干扰（1 分），37是唾液淀粉酶起作用的适宜温度（2分）。 （2）淀粉已完全分解（1分）。（3）提高唾液的稀释倍数（1分）。（4）唾液淀粉酶的最适pH值6.8（2分），高于或低于此pH时，酶活性逐渐降低（1分）。10、（1）受反应液中的酶浓度的限制（写酶不足也给分） （2）酶反应的最适温度（3）温度升高使酶活性下降 （4）速度加快 无催化反应（5）C11答案：（9分）（1）酸性碱性（2）高温煮沸使A酶及B酶均失去活性（或答酶失去活性）（3）胃蛋白酶多肽（4）能吸收蛋清已被分解成氨基酸12答案：（8分）（1）见右图（2）实验结果预测及分析：一段时间后，袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。（注：结果预测应与实验设计一致）13答案:（7分）（1）蛋白质（2）底物量一定，底物已被消耗尽 （3）见右图 （4）不变 在pH2时酶已经失活14、(10分) (1)酶的高效性（过氧化氢酶和Fe”催化效率的高低） (2)H2O，溶液放置时间过长而分解 (3)2m1焦性没食子酸溶液，2淌H2O2溶液，2mL马铃薯块茎提取液 排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响 315、（11分）（1）大小，6，相等；（2）分析：在530范围内，荔枝果皮褐变面积百分率随温度升高而增加，表明果皮内多酚氧化酶活性随温度的升高而增强。（3）015。（4）机械损伤的荔枝易发生褐变，从而影响实验结果的准确性。（5）不可以。因为在完全无氧条件下，果实的有氧呼吸停止，但无氧呼吸明显加强，造成酒精的大量积累，从而对细胞造成毒害，引起果实腐烂。（6）控制水分如采用薄膜包装或表面喷涂果蜡等；防止微生物感染如采后对果蔬进行杀菌处理。B提升探究阅读下列材料，回答问题 在对癌症的研究过程中，许许多多的科学家们付出了大量的努力。劳斯在研究一种鸡的肉瘤（一种癌）时，做了下面的实验：他把鸡的肉瘤组织取出来磨成液体，用一种特别的“筛子”过滤，这种装置连最小的细胞也通不过。然后把过滤液注射到健康的鸡体内，结果健康的鸡很快长出了肉瘤。 （1）根据以上内容，推测劳斯当时提出的观点是 。 （2）这个观点为以后 致癌因子的提出提供了证据。 （3）请你设计一个实验，来研究某种具体的物理或化学因子是否有可能致癌。（写出主要实验思路）【学科资料精编】 新奇的生物催化剂1982年美国生物化学家西卡在细胞杂志上发表一篇论文，他宣布自己已发现生物催化剂的新成员。这个消息像长了翅膀一样传遍了世界，被称为一项激动人心的发现。什么是生物催化剂？任何生物的生存，每时每刻都要进行一系列的化学变化，这些化学变化的总称叫做新陈代谢。虽然，生物体内的化学变化既多又复杂，但是它们只在常温常压下完成，例如有一种叫做根瘤菌的微生物，它在常温、常压下能把空气中的氮气固定下来，使之成为植物需要的含氮化合物，而人们要做到这一点，则需要几百大气压和几百度的高温。那么生物体为什么有这些本领呢？原来，生物体内广泛存在一种特殊催化剂酶，它能有效地降低参加化学反应的各分子的活化能，使生物能够快速高效地完成各种复杂反应，例如植物的光合作用，牛吃草变成牛奶，牛奶变酸，淀粉发酵，食物消化无一不是在酶参加下发生和完成的，因此长期以来科学家把酶称为生物催化剂，它算得上一个老牌生物催化剂了。酶是蛋白质，广泛存在于生物体内，至今人类已发现xx多种酶，其中被提纯、结晶的有100种，作为商品生产的有120种，已在工业上应用的有60多种。所以长期以来人们总以为生物催化剂只有酶这一“家”，别无分号。西卡的新发现1982年的春天，西卡在研究一种名叫嗜热四膜虫的单细胞微生物中，发现这种微生物的核糖体中的前面一段核糖核酸（西卡称之为“前体核糖核酸”），能够自我拼接，也可以环化断键。开始西卡以为一定有酶在帮助核糖核酸反应，但是他经过多次分析，把一切现代化办法都用上，还是没有发现任何蛋白质存在，这使西卡想到，难道生物体内还存在一种非酶生物催化剂吗？经过一番细致研究后，他发现这种前体核糖核酸（简称pre-RNA）有如下催化特性：它催化效率很高，能有效地降低分子活化能，从而使共价键破裂和再生；它有很大选择性，在核糖核酸130个部位中只使两个特定部位断键；它对温度和溶液的酸碱度十分敏感，在高温和强酸、强碱下往往会失去活性。西卡的这一系列发现，都说明前体核糖核酸是一种新的生物催化剂。与酶的异同酶和前体核糖核酸都是生物催化剂，所以在催化特点上有很多相似之处。主要相同的地方是都有严格的专一性，一般来说，它们只能促进少数同类物甚至仅一种物质、一个部位的化学变化，有时对被催化物质的空间构型也有选择性。另外相同的是高效性，它们不仅催化效率都很高，而且都不需要高温和高压等条件。最后一点相似的地方，是两者都是十分敏感的物质，例如温度和溶液酸碱度，对它们催化活性影响很大，一般超过一定温度就失去活性，而且某些金属的盐和某些负离子往往会降低以致破坏它们的催化作用。那么，酶和前体核糖核酸有没有不同之处呢？有的，它们的组成不一样，酶都是蛋白质，而前体核糖核酸是核酸。在催化特性上也有不同的地方，酶在催化作用后本身组成不变，而且活性往往能够恢复。而前体核糖核酸发挥催化作用后就会失去活力，而催化后本身组成往往也改变了，并且不能恢复。前途无量西卡发现新的生物催化剂的意义是很大的，这不仅打破了认为生物催化剂只有酶一“家”的传统观念，尤为重要的是，西卡的发现给生命的起源和演变提供了一个新的线索。可以想象在地球原始海洋里，当形成核酸后，它就可能催化自身变化，这对揭开生命的秘密，又得到一把“金钥匙”。同时它也给人们一个启示，核酸类催化剂，能否也像酶那样有几百甚至几千种呢？