1、第5章 细胞的能量供应和利用 考纲内容能力要求命题分析1.酶在代谢中的作用2.ATP 在能量代谢中的作用3.光合作用的基本过程4.影响光合作用速率的环境因素5.细胞呼吸实验：(1)探究影响酶活性的因素(2)叶绿体色素的提取和分离(3)探究酵母菌的呼吸方式实验与探究能力实验与探究能力实验与探究能力在选择题和非选择题中都有出现，并且非选择题出现的频率高，主要的命题内容有：1.酶的实质、特点及其实验验证和探究2.ATP 的结构与功能及其与光合作用和呼吸作用的关系3.细胞呼吸的过程及影响因素，细胞呼吸在生产实践中的应用4.光合作用发现过程的有关实验原理、方法、过程和结论5.光合作用过程中的物质变化与实
2、验探究、影响因素分析及其在生产中的应用第 1、2 节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”ATP化学本质蛋白质(绝大多数)RNA(少数)合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要在细胞核(真核生物)来源_作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能_作用原理_考点酶的作用、本质及特性活细胞1.酶的概念：生物催化作用降低化学反应的活化能2.酶的特性：(1)_：催化效率是无机催化剂的 1071013 倍。(2)_：每一种酶只能催化_化学反应。高效性专一性一种或一类温和(3)作用条件较温和：在_条件下，酶的活性最高。【考点对应练】1.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
3、.酶的数量因参与化学反应而减少C.酶的活性与 pH 有关D.酶的催化效率很高解析酶是细胞和生物体内的有机催化剂，与无机催化剂 一样，反应前后的数量是不变的。答案B2.(2013 新课标全国)关于酶的叙述，错误的是()A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B.低温能降低酶活性的原因是破坏了酶的空间结构C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物解析有些酶是生命活动所必须，比如呼吸作用有关的酶，那么在分化程度不同的细胞中都存在；导致酶空间结构发生破 坏变形的因素有：过酸、过碱、高温等，低温只能降低酶的活 性，不会破坏结构；酶的作用实质即为降
4、低反应所需活化能从 而提高反应速率；酶是蛋白质或者 RNA，本身是催化剂，也可 作为底物被蛋白酶或者 RNA 酶降解。答案B考点ATP 在能量代谢中的作用1.ATP 的结构及特点：高能磷酸键APPP(1)结构式：由结构式可看出，ATP 的化学组成包括一个腺苷、两个_、三个磷酸基团。(2)结构简式：_。(3)特点：末端的高能磷酸键容易断裂和重新生成。2.ATP 的形成途径：(CH2O)中稳定的化学能热能(散失)3.吸能反应和放能反应与 ATP 的关系：吸能反应一般与ATP 的_反应相联系，由 ATP 水解提供能量；放能反应一般与 ATP 的_相联系，释放的能量储存在_中。生命活动水解合成ATP(
5、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：在ATP 和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需的酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，但物质是可循环利用的。【考点对应练】3.下面关于 ATP 的叙述中，错误的是()A.细胞质和细胞核中都有 ATP 的分布B.ATP 合成所需的能量由磷酸提供C.ATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸D.正常细胞中 ATP 与 ADP 的比值在一定范围内变化解析细胞呼吸和光合作用这两个生理过程中均有 ATP 合 成，前者所需要
6、能量来自有机物氧化分解释放的能量，后者经 光合作用光反应中由光能转换为电能，进而转换为 ATP 中活跃 的化学能。答案B4.(2013 年海南)关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是()A.DNA 复制需要消耗能量B.光合作用的暗反应阶段需要消耗能量C.物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗 ATPD.细胞代谢所需的 ATP 可在细胞质基质中产生解析协助扩散需要载体，不需要能量。答案C一、酶的催化作用的实验验证2.实验设计及现象：1.原理：2H2O2 酶2H2OO2；肝细胞中含有过氧化氢酶。试管试剂处理现象2 mL H2O2常温几乎无气泡产生2 mL H2O290 有较少气泡2 mL H
7、2O23.5%FeCl3溶液2滴有较多气泡2 mL H2O2新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡3.实验结论：(1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样，都可以加快化学反应速率。(2)酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶发挥作用的场所(1)酶由活细胞产生，可以在细胞内发挥作用，如细胞内的 呼吸氧化酶；也可以分泌到细胞外发挥作用，如各种消化酶。(2)在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验。【典例】关于酶的叙述中，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
8、即被降解成氨基酸解析酶能降低化学反应的活化能，但不提供反应的活化能；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，催化反应前后酶的数量和性质不会改变。答案C【举一反三 1】(2012 年长沙模拟)下列有关酶的正确叙述是()是由具有分泌功能的细胞产生的酶对底物有严格的选择性酶是活细胞产生的酶在发挥作用后立即被分解有的酶不是蛋白质酶的活性与温度呈正相关在新陈代谢和生长发育中起调控作用酶只是起催化作用A.C.B.D.解析凡是活细胞一般都能产生酶，并不只是由具分泌功 能的细胞产生；酶对底物有严格的选择性，但酶在发挥作用后 不会立
9、即被分解，而是会被反复利用；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA；酶只是起催化作用，不起调控作用；酶的活性 与温度和 pH 有关，但有最适值，在最适值前随温度和pH 的升高其活性逐渐增强，超过最适值后则下降，而不呈正相关。答案C二、与酶有关的曲线分析1.表示酶高效性的曲线：(1)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不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.表示酶专一性的曲线：在 b 反应中，加入酶 A 的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶 A 不能催化 b 反应；在 a 反应中，加入酶 A 后，反应物
10、在一定浓度范围内，随反应物浓度增大，反应速率明显加快，说明酶 A 只能催化 a 反应，不能催化 b 反应等其他反应，即酶具有专一性。3.影响酶促反应的因素：(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。从图丙可以看出：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：图甲：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
11、加。图乙：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。A.pHa 时，e 点下移，d 点左移B.pHc 时，e 点为 0C.温度降低时，c 点不移，d 点右移D.H2O2 量增加时，e 点不移，d 点左移【典例】图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pHb时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是()解析图甲的 b 点是其最适 pH ，a、c 点的酶活性受到影 响；图乙的 d 点是氧气生成量达到最高值(e)所需的最少时间。当 pHa 时，酶的活性下降，e 点不变，d 点右移，A 项错误；当 pHc 时，酶
12、失去活性，e 点将趋于 0，但仍有少量 O2 来自于自然状态下的分解，B 项错误；当 H2O2 量增加时，达到反应 平衡时，产物增加，故 e 点上移，反应时间延长，d 点右移，故 D 项错误。答案C【举一反三 2】图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况，下列说法中，不正确的是()A.图甲中 T0 表示淀粉酶催化反应的最适温度B.图甲中，Ta、Tb 时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别C.图乙中 Tb 到 Tc 的曲线表明随温度的升高，麦芽糖不再上升，酶的活性已达到最大D.图乙中 A 点对应的温度为 T0解析图乙中纵
13、坐标是麦芽糖的积累量，从 Tb 到 Tc 的曲线麦芽糖不再上升，说明酶失活；A 点时的积累量增长最快，说明此时的温度为最适温度。答案C影响酶活性的条件1.实验原理：(1)温度对酶活性的影响：鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶活性的大小。(2)pH 对酶活性的影响：鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气生成量。可用带火星的卫生香燃烧情况来检验 O2 产生量的多少。反应原理：2H2O2 酶2H2OO2。2.实验步骤：(1)温度对酶活性的影响：实验操作步骤试管 1试管 2试管 3注入等量过氧化氢酶溶液2 滴2 滴2 滴注入不同 pH 的
14、溶液1 mL 蒸馏水1 mL 5%的HCL1 mL 5%的NaOH注入等量 3%的过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL观察现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生(2)pH 对酶活性的影响：【疑难探究】1.在探究温度对酶活性的影响的实验中不宜选用过氧化氢酶催化 H2O2 分解，因为 H2O2 在加热的条件下分解会加快。2.在探究温度对酶活性的影响的实验中也不宜选用斐林试剂检测，因为斐林试剂与还原糖需要在水浴加热到 5065 的条件下才能生成砖红色沉淀，但该实验需要控制的变量是温度。3.实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同。若淀粉酶为市售的淀粉酶，其最适温度为 5075；若淀粉酶来自人体或生物
15、组织，则最适温度为 37 左右。4.在探究温度对酶活性影响的实验中，操作过程中第一步与第二步不能颠倒；在探究 pH 对酶活性影响的实验中，操作步骤与一定不能颠倒顺序，否则在调节温度或 pH 的过程中，酶会将淀粉或过氧化氢分解，导致实验失败。【典例】(2012 年全国)某同学为了探究 pH 对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：在 A、B、C、D、E 5 支试管中分别加入 pH 为 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 的适宜浓度缓冲液 5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液 1 mL。各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液 1 mL，摇匀。将 5 支试管放入 70 恒温水浴中，保温
16、时间相同且合适。取出各试管，分别加入斐林试剂 2 mL，摇匀。观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适 pH。上述实验步骤中有 2 处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH 梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。(1)_。(2)_。解析 本题以酶的探究性实验为载体考查实验方案的分 析、评价与改进。唾液淀粉酶的最适温度为 37，在 70 时，由于高温使酶失去活性，干扰了 pH 对人唾液淀粉酶活性的影响。斐林试剂与还原糖在水浴加热的条件下才能发生反应，产生砖红色沉淀。答案(1)中 70 应改为 37，因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为 37(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色