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高三数学第5章 细胞的能量供给和利用第1节 第2节人教实
验版
【本讲教育信息】
:
第5章 细胞的能量供给和利用
第1节 降低化学反响活化能的酶
第2节 细胞的能量“通货〞
酶的作用、本质和特性。
ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用
〔1〕酶降低化学反响活化能的原理。
〔2〕控制变量的科学方法
〔3〕ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
〔4〕ATP与ADP的相互转化。
〔一〕酶的作用和本质
〔1〕酶的概念:是活细胞产生的一类具有催化能力的有机物
来源功能化学本质
〔2〕酶的化学本质:绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。
实验比拟过氧化氢在不同条件下的分解
考前须知及几点说明:
注意:①本实验成功的关键是实验材料〔肝脏〕的新鲜程度〔新鲜肝脏中含有较多的
H2O2酶〕。如果肝脏不新鲜,在一些微生物的作用下,H2O2酶被分解,影响实验效果。因
此,取材时一定取新鲜的肝脏研磨液。
②向试管中插入快要熄灭的卫生香时,动作要快,但不要插到气泡中,以免使卫生香
因潮湿而熄灭。
③试管最好使用20mm×200mm的,这是因为如果试管过小,整个试管就会因充满
了稠密的气泡而影响卫生香复燃。
④H2O2溶液有一定的腐蚀性,实验时应小心,切勿溅到皮肤上。否那么:用清水及
时洗掉。
几点说明:
〔1〕实验使用的是肝脏的研磨液,这样可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化
氢的接触面积,从而加速过氧化氢的分解。
〔2〕滴加***化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管。否那么,由于酶的催化效率的
高效性,少量酶带入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性,甚至使人产生错觉,做出
错误的判断。
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〔3〕实验时要特别注意比拟
产生气泡多少、卫生香燃烧情况,冒气泡时间长短的比拟〔时间短的是因为酶很快将
过氧化氢分解完了〕等。
〔4〕参加催化剂后,要用棉花塞紧试管口,以免O2逸出。轻轻振荡,使试管中物质
混合均匀,为下一步使用卫生香验证做准备。
理解:什么是活化能?
在一个化学反响体系中,反响开始时,反响物分子的平均能量水平较低,为“初态
〞。在反响的任何一瞬间反响物中都有一局部分子具有了比初态更高一些的能量,高出的
这一局部能量称为“活化能〞。活化能的定义是,在一定温度下一摩尔底物全部进入活化
态所需要的自由能,是焦/摩尔,符号是J/mol。
〔二〕酶的特性:
:——催化各种化学反响。
酶是一种生物催化剂,它作为催化剂与一般的无机催化剂有相同的地方,如只改变反
响速度,但不改变反响方向,也不能改变反响的最终分子浓度。实际上酶只能催化那些在
没有酶时也能发生的反响,如葡萄糖的氧化分解,在自然状态下也能发生,只速度极慢,
我们很难觉察到,但在一系列酶的作用下葡萄糖被分解的速度就大大加快了。但酶是一种
高分子有机物,具有一般的无机催化剂所不具备的特性,如专一性、高效性、易受pH值
和温度的影响等。
:
〔1〕酶的高效性:酶的高效性是指与无机催化剂相比拟,酶的催化效率要高出很多,
一般要高出107~1013倍。
〔2〕酶的专一性:酶的专一性是指每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学
反响。
〔3〕酶需要适宜的外界条件:
①温度对酶的影响:酶促反响的正常进行需要适宜的温度。在最适温度条件下,酶的
催化能力最高。温度对酶催化能力的影响可用如图1所示的曲线表示。
图1图2
②pH对酶的影响:酶促反响的正常进行需要适宜的pH值。〔如图2曲线所示〕
③酶的催化能力与时间关系:酶的催化能力与时间的关系〔如图3曲线所示〕
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图3图4
〔3〕酶促反响速度与底物浓度的关系:〔如图4曲线所示〕
酶促反响的速度与底物浓度的关系是:在酶量一定的条件下,在一定范围内会随着底
物浓度的增加,反响速度也增加,但到达一定浓度后酶促反响的速度也就不再增加了。原
因是酶饱和了。
〔4〕酶浓度与酶促反响的关系
酶促
反应
速度
酶浓度
第2节细胞中的能量“通货〞——ATP
为生物体的新陈代谢过程直接提供能量。ATP是生物体进行新陈代谢所需能量的直接
来源。
生物体中与能量有关的物质有哪几种?
①葡萄糖——细胞内的重要能源物质。
②淀粉——植物细胞中储存能量的物质。
③糖元——动物细胞中储存能量的物质。
④糖类——是生物体进行生命活动的主要能源物质。
⑤脂肪——是生物体内储存能量的物质。
⑥糖类、脂肪、蛋白质——生物体内的能源物质。
⑦三磷酸腺苷〔ATP〕——是生物体内的直接能源物质。
有人将人和高等动物中的几种能源物质按使用的“轻重缓急〞作了如下比喻:
——零花钱,直接用,相当于平常口袋中的,随用随取;
——家中的钱,转移用,可先支取;
——活期存折,主要用,随时支取;
——定期存折,储藏用,轻易不取。
:
:A—P~P~P
ATP的结构简式可写成:A—P~P~P。其中A代表腺苷〔即腺嘌呤核苷〕,T表示3
个,P表示磷酸,所以ATP也称为三磷酸腺苷。“~〞表示高能磷酸键,即“P~O〞键,“—
〞表示一般的共价键。
:C10H16O13N5P3
:
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高三数学第5章 细胞的能量供应和利用第1节 第2节人教实
ATP是一种高能磷酸化合物,一分子ATP中含有两个高能磷酸键,每个高能磷酸键中
贮存了大量的自由能,所谓自由能是指能直接用于作功的能量。ATP中高能磷酸键贮存的
自由能在键断裂时释放出来,能直接推动各项生命活动而作功,普通共价键断裂时释放的
能量不能直接用于各项生命活动。。所以
ATP被称为生命活动的直接能源物质。
〔ATP在细胞中含量很少,但转化很快〕
ATPADP+Pi+能量〔能量不循环,但物质可以循环;且ATP生成时,
有水生成〕
〔1〕从反响条件上看:ATP的分解是一种水解反响,催化该反响的酶属于水解酶;
而ATP的合成是一种合成反响,催化该反响的酶属于物质的合成酶。由酶的专一性可知,
正逆反响条件是不同的。
〔2〕从ATP合成与分解的场所上看:ATP合成的场所有细胞质的基质、线粒体和叶
绿体;而ATP分解的场所有细胞质膜〔供主动运输消耗的能量〕、叶绿体的基质〔将ATP
中的能量释放出来,贮存在合成的有机物中〕、细胞质的基质〔由ATP供能,活化氨基
酸,将活化的氨基酸转移到相应的tRNA上〕、细胞核〔DNA复制和RNA合成所消耗的能
量〕等等。因此,其合成与分解的场所不尽相同。显然上述正逆反响并不是同时进行的。
〔3〕从能量上看:ATP水解释放的能量原是储存在高能磷酸键内的化学能,释放出
来后供各种生命活动之用,不能再由Pi与ADP形成ATP而储存,而合成ATP的能量主
要是有机物中的化学能和太阳能。因此,反响物和反响产物中的能量来源是不同的;正反
响中释放出的能量的流向也是不可逆的。
综上所述,对反响式ATPADP+Pi+能量,在生物体内的过程应判断为“物质是
可逆的,能量不是可逆的〞,或解释为“物质是循环的,能量是不循环的〞更为确切。
:叶绿体、线粒体、细胞质基质。
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高三数学第5章 细胞的能量供应和利用第1节 第2节人教实
光合作用化学能酶
植物ATP
叶绿体ADP+Pi
植物热能(散失)
呼吸作用酶
有机物能量化学能ATP
细胞质基质、线粒体
ADP+Pi
呼吸作用热能(散失)酶
有机物能量ATP
细胞质基质、线粒体化学能
ADP+Pi
动物
释放化学能酶
磷酸肌酸ATP
ADP+Pi
注意:①在ATP和ADP的相互转化过程中,有一个能量的来源和能量的去向的问
题,即形成ATP时,能量来源于细胞呼吸和光合作用〔绿色植物〕,当ATP形成时,释放
出的能量用于各项生命活动。
②生物体的各项生命活动需要能量作动力,ATP为高能化合物,既可储能,又可作
为生命活动的直接能源,源源不断地为生命活动提供能量〔见以下图〕
呼吸作用
ATP
(一切生物)各项生命活动
储存酶释放
(肌肉收缩、合
ADP+Pi
成和分泌等)
光合作用
(绿色植物)
【典型例题】
[例1]在比拟过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验中,把肝脏制成研磨液的目的是
〔〕
解析:酶是活细胞产生的,因为过氧化氢酶位于肝细胞内,所以把肝脏制成研磨液的
目的是将肝细胞内的过氧化氢酶释放出来。
答案:A
[例2]关于酶促反响中酶的作用的表达,正确的选项是〔〕
,降低负反响的速度
,降低正反响的速度
解析:酶的作用是降低化学反响的活化能,从而加快化学反响的速度,包括正反响和
负反响。
答案:B
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高三数学第5章 细胞的能量供应和利用第1节 第2节人教实
[例3]关于酶的性质,以下表达不正确的一项为哪项〔〕
,酶的化学性质和质量不变
,不一定就失去催化能力
解析:酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物,绝大多数的酶是蛋白质,少数是
RNA。
答案:A
[例4]在测定胃蛋白酶活性时,将溶液pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将
〔〕
解析:,当pH为10时,,此时胃蛋白酶在过碱
条件下,其分子结构已发生不可逆转的改变,由pH为10降至2时已,胃蛋白酶无法恢复
其活性了。
答案:B
[例5]以下表达错误的选项是〔〕
、葡萄糖、太阳能依次是生命活动的直接能源、主要能源和最终能源
、光合作用的能量生成ATP
解:D规律总结:A、B、C都是符合ATP的生理特性的,而ATP是一种高能磷酸
化合物,并非是蛋白质。可见,解此类题,应从ADP在转化成ATP时的能量来源途径以
及ATP的本质的角度下手。
[例6]ATP在细胞中能够释放能量和储存能量,从其化学结构看,原因是〔〕
①腺苷很容易吸收能量和释放能量②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合③第
三个磷酸基团很容易从ATP上脱离〔即第二个高能磷酸键断裂〕,使ATP转变成ADP,同
时释放能量④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合,吸收能量形成第二个高能
磷酸键,使ADP转变成ATP
A.①③B.②④C.③④D.①④
解:C课标剖析:从ATP结构简式A—P~P~P看,其中含有两个高能磷酸键,在酶
的作用下,远离腺苷的高能磷酸键断裂,形成ADP和Pi,该键又可接受能量,加一分子
磷酸重新形成ATP。在这里,高能磷酸键的断裂和再形成,保证了能量的释放和储存。
[例7]如在过氧化氢酶溶液中参加双缩脲试剂,其结果应该是〔〕
解析:过氧化氢酶的化学本质是蛋白质,过氧化氢酶溶液中参加双缩脲试剂即检验蛋
白质。结果蛋白质和双缩脲试剂反响,溶液呈紫色。
答案:C
[例8]能说明酶不同于一般催化剂的催化特征之一是〔〕
,必须在活细胞中起作用
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高三数学第5章 细胞的能量供应和利用第1节 第2节人教实
,每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反响
,所以酶的数量与反响速率没有关系
,能产生激素的细胞不一定能产生酶
解析:酶一般是在活细胞中产生的,但只要条件适宜,在细胞内外都能起作用,如淀
粉酶在消化道中、试管中都能催化淀粉水解。在一定范围内酶浓度越高,反响速率越快。
能产生激素的细胞一定能产生酶,能产生酶的细胞不一定能产生激素。
答案:B
【模拟试题】
5
×10个CO2与相同数量的H2O结合成H2CO3,这比
非酶催化的反响速度快l07倍。由此说明酶具有〔〕
,分别按下表处理:
编号溶液处理酶试剂处理
13%可溶性淀粉2mL60℃水浴淀粉酶各斐林试剂各加热煮沸
23%蔗糖溶液2mL5min2mL2mL1min
有砖红色沉淀生成的试管及所说明的问题是〔〕
,,酶具有专一性
,,酶需要适宜的条件
,做了如下一组实验:取甲、乙两支试管,分别参加等量
的淀粉糊2mL,甲试管又参加2mL唾液,两试管同时在37℃温水中放置10min后取
出,。实验设计方案上的错误是〔〕
、乙两试管均呈蓝色反响
、B、C三图依次表示酶浓度一定时,反响速度和反响物浓度、温度、pH的关
系。请据图完成以下问题:
〔1〕图A中,反响物到达某一浓度时,反响速度不再上升,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〕将装有酶与反响物的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中,20分钟后取
出转入37℃的水浴锅中保温,附试管内反响分别应为甲_______,乙_____。
-淀粉酶作实验材料,探索温度对酶催化作用的影响,需进行如下步骤:
①取三支试管,编号并注入2mL淀粉溶液
②另取三支试管,编号并注入1mL淀粉酶溶液
③向各试管滴一滴碘液
④将三支试管分别放在60℃的热水、沸水和冰块中维持5min
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高三数学第5章 细胞的能量供应和利用第1节 第2节人教实
⑤观察实验现象
⑥将1mL淀粉酶溶液倒入对应的已注入2mL淀粉溶液的试管中
〔1〕最合理的实验顺序应为:〔〕
A.①→②→⑥→③→④→⑤
B.①→②→⑥→④→③→⑤
C.①→③→⑥→④→②→⑤
D.①→④→②→④→⑥→④→③→⑤
〔2〕将上述经冰水和沸水处理的甲、乙两试管取出转入60℃的水浴锅中保温5min,
两试管内溶液颜色的变化分别为甲________;乙_______。
,正确的选项是〔〕
,所以被称为高能化合物
~P~P—P
,又能为生命活动直接提供能量的物质是〔〕
,为尽快改善患者新陈代谢状况,尽快恢复其右手书
写能力,在治疗时可用以下哪种方法辅助治疗〔〕
〔〕
①高尔基体②核糖体③线粒体④叶绿体⑤细胞质基质
A.①②③B.②③C.③④D.③④⑤
,骨骼肌中ATP的含量仅能维持3s的供能需要,3s以后肌肉消
耗的能量来自再生的ATP,其再生过程中的能量来自〔〕
,该物质就是构成核酸的根本之一,称为〔〕
,请分析答复:
〔1〕生物细胞内主要的储能物质是图中的________________。
〔2〕当动物体内ATP缺乏时,会发生C的变化补充ATP〔丙〕,请写出生成ATP需
要的条件____________________。
〔3〕生物体内最终的能源物质是图中的___________,它表示_____________。
〔4〕图中三项生理活动的名称分别是:A_________,B___________,
D__________。
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【试题答案】
4.〔1〕受反响液中酶浓度的限制〔2〕酶反响的最适温度
〔3〕温度升高使酶活性下降〔4〕速度加快无催化反响
:〔1〕D〔2〕甲:蓝色褪去,乙:仍为蓝色。
12.〔1〕多糖、脂肪〔2〕ADP、Pi、酶、能量〔3〕甲;太阳能〔4〕光合作用光反
响;光合作用暗反响;呼吸作用此题的解答需要明确生物体内能量物质的转变过程与条
件。核心是葡萄糖的形成与分解。由图分析,形成葡萄糖的途径为甲→丙→葡萄糖或乙→
丙→葡萄糖,而题干已经提示C过程是补充形成ATP的途径,那么乙应当是ADP和Pi,
甲应为太阳能,通过光合作用将光能转变为化学能,它是能量的最终来源。
规律总结:解此类题,应从图像分析的角度下手,正确应用条件〔如此题中丙为
ATP〕
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