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高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第一节 生命活动需要酶和能源物质图片课件ppt
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这是一份高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第一节 生命活动需要酶和能源物质图片课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，预习反馈，归纳提升，酶的本质和作用，探究应用等内容，欢迎下载使用。
1.根据实验总结酶的化学本质与作用机理,明确酶在代谢中的作用,理解细胞生命活动离不开酶的催化作用。2.实验探究影响酶活性的因素,阐明生命现象离不开温和条件的原因,了解酶在生产和生活中的应用。3.简述ATP的化学组成,写出ATP的分子简式,说出ATP与ADP相互转化的过程和意义。4.解释ATP在能量代谢中的作用,了解ATP的用途。阐明生命活动离不开能量,明确ATP是生命活动的直接能源物质。建立物质与能量观,形成生命离不开能量的观念。
一、生物催化剂——酶1.酶的化学本质:能催化生化反应的酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA。2.酶促反应:由酶催化的化学反应。3.酶催化作用的实质是:降低化学反应的活化能。(1)活化能:在一定温度下,分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。
(2)右图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。Ⅱ.“a-c”与“a-b”的含义分别是无酶催化需要的活化能、酶降低的活化能。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将向上移动。
4.酶的特性(1)高效性:催化效率比无机催化剂高很多。(2)专一性:一种酶只能催化一种或一类生化反应。5.酶的催化作用通常是在常温、常压下进行的。酶是由活细胞产生的,一般在细胞内、外均具有催化活性。
二、影响酶促反应速率的因素1.酶活性:指酶催化生化反应的能力。2.温度、pH对酶活性的影响
(1)甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH,b表示酶的最适温度,e表示酶的最适pH。(2)图甲中,温度由a变为b时,酶活性升高;由c变为b时,酶活性不变,原因是高温使酶的空间结构被破坏且不可恢复。(3)图乙中,pH由d变为e或由f变为e时,酶活性均不变,原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构被破坏且不可恢复。(4)结论:在适宜的温度、pH条件下,酶的活性最高。
3.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)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,受酶数量的限制,酶促反应速率不再增加。(2)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。
三、ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质1.ATP是腺苷三磷酸的简称。ATP的分子结构可以简写成A—P~P~P,其中,A代表腺嘌呤核苷(简称腺苷),T代表三,P代表磷酸基团,~ 表示磷酐键。2.ATP的结构特点(1)ATP的化学组成:一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团,ATP中有两个磷酐键。(2)ATP分子末端的磷酐键易断裂也易形成。ATP分子末端的磷酐键断裂后,ATP转化为ADP(腺苷二磷酸)和游离的Pi(HP )。(3)ATP是通过基团转移提供能量的,ATP转移的基团是一个磷酰基(-P ),而不是磷酸基(-OP )。
3.ATP与ADP的相互转化(1)在生物体内能量的转换和利用中,ATP起着关键的作用,它直接为各种需能反应提供能量。(2)细胞中ATP和ADP的相互转化,一方面为细胞提供所需的ATP,另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。
(3)ATP水解产物:ADP、Pi,并释放能量。
(4)转化反应式:ATP ADP+Pi+能量。
1.将下列科学家与他们的主要观点或成就连线。
2.判断。(1)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( √ )(2)发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。( × )(3)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。( √ )(4)酶活性最高时的温度适合酶的保存。( × )(5)过酸、过碱或温度过高、过低,都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。( × )
(6)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。( × )(7)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( √ )(8)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。( × )(9)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( × )(10)ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少,ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。( √ )
3.下列关于酶的叙述,正确的是( )A.酶只有在生物体内才能发挥催化作用B.所有酶都含有C、H、O、N四种化学元素C.人体内酶不会发生自我更新D.酶都在核糖体上合成答案 B解析 酶是由活细胞产生的,在细胞内和细胞外都可发挥催化作用,A项错误;酶的本质是蛋白质或RNA,故都含有C、H、O、N四种元素,在核糖体或细胞核中合成,B项正确,D项错误;反应前后,酶的物理性质、化学性质不变,但在人体内的酶会不断分解,需要不断更新,C项错误。
4.为探究影响酶活性的因素,某班同学设计了如下实验,其中合理的是( )
答案 C解析 探究温度对酶活性的影响,自变量是温度,依据酶的专一性,应选择新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液,用稀碘液检测淀粉的剩余量,不能用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖,因为用斐林试剂检测需水浴(50~65 ℃)加热,会对实验结果产生干扰,A、B两项错误;探究pH对酶活性的影响,自变量是pH,新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶,过氧化氢酶催化H2O2水解产生H2O和O2,因此可通过观察单位时间内气泡的产生量来推知过氧化氢酶的活性,C项正确;淀粉在酸性条件下会发生水解,对实验结果产生干扰,D项错误。
5.下图表示生物体内发生的两个化学反应,下列相关说法正确的是( )
A.ATP分子水解时,图中所示的化学键③④最易断裂B.图中酶1和酶2的化学本质相同,但是二者的种类不同C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系D.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
答案 B解析 ATP分子水解时,图中所示的化学键④最易断裂,提供能量,A项错误;图中酶1和酶2的化学本质相同,都是蛋白质,但是二者的种类不同,酶1是分解酶,酶2是合成酶,B项正确;细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系,吸能反应一般与ATP的水解反应相联系,C项错误;ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内,D项错误。
上海举行的中国国际食品添加剂和配料展上,帝斯曼展出了一系列酶制剂产品,旨在帮助食品生产厂商节能减排。该公司推出的Panamre Spring产品与其他乳化剂相比,能降低生产过程中近80%的碳排放量;微生物磷脂酶Cake Zyme产品能使食品厂商在生产蛋糕等食品中节省20%的鸡蛋用量,延长保质期;高性能酶制剂Rapidase FP Super能有效避免新鲜水果在机械或热处理加工后产生的副作用,改善口感。请讨论回答下列问题。
1.酶在人们的生活中越来越重要,那么酶具有什么作用?酶的化学本质又是什么呢?答案 酶具有催化作用。酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA。2.酶的作用机理是什么?酶具有哪些特性呢?答案 降低化学反应的活化能。酶具有高效性、专一性等。
3.淀粉和蔗糖不是还原糖,但淀粉水解后会生成麦芽糖,蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖,它们都是还原糖。下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用实验,请分析并回答下列问题。
(1)1号试管有砖红色沉淀生成,2号试管没有砖红色沉淀生成,说明什么?答案 1号试管中淀粉被水解,2号试管中蔗糖没有被水解。(2)上述实验说明了什么?答案 淀粉酶只催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶的催化作用具有专一性。(3)肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸,是否说明肽酶没有专一性?答案 不是。酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应,肽酶是一种能够水解肽链的酶,催化的是一类反应,也说明其具有专一性。
2.酶的催化作用和高效性(1)曲线
(2)实验验证①实验组:a.底物+生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物形成速率);b.底物+无机催化剂→底物分解速率(或产物形成速率)。②对照组:底物(未加催化剂)→底物分解速率(或产物形成速率)。
(3)实验结论①与未加催化剂相比,加酶后生化反应速率加快,酶具有催化能力。②与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而酶的催化效率更高。③酶和无机催化剂一样,并不改变平衡点的位置,只是改变生化反应的速率,使化学反应更快地达到平衡点。
3.酶的专一性(1)物理模型
图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质。①图中所示的化学反应:B E+F。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。②图中C、D表示不能被该酶催化的物质。
(2)曲线模型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而加入酶A的反应速率随A反应物浓度的增大明显加快,说明酶A可催化该反应,即酶具有专一性。
(3)实验验证①实验组:淀粉+淀粉酶→麦芽糖。②对照组:蔗糖+淀粉酶→不分解,仍为蔗糖。③现象:两组中都加入斐林试剂,并水浴加热,只有实验组中出现砖红色沉淀。
特别提醒 有关酶的注意事项(1)不要认为酶都是蛋白质,因为有少部分酶是RNA。(2)不要认为只有有分泌功能的细胞才产生酶。一般来说,活细胞都能产生酶。(3)不要认为酶只在细胞内起作用,只要条件适宜,酶在细胞内、外和体外都能发挥作用。(4)酶只有催化作用,没有调节功能。(5)不要认为酶催化的生化反应不需要活化能,只是所需的活化能减少了。
1.下列关于酶的叙述,正确的是( )A.酶的化学本质都是蛋白质B.酶的化学本质都是RNAC.酶是有机催化剂D.酶是无机催化剂答案 C解析 酶的本质绝大多数是蛋白质,少数是RNA,是有机催化剂。
2.下图是酶促反应某学说示意图,对此示意图的理解正确的是( )A.该图显示酶具有高效性B.酶的作用是切断反应物的化学键C.该反应一定是合成反应D.酶的活性中心决定了酶的专一性
答案 D解析 该图显示酶具有专一性,A项错误;酶的作用是降低化学反应的活化能,B项错误;该反应是分解反应,C项错误;酶的特殊的活性中心决定了酶具有专一性,D项正确。
3.胃蛋白酶是一种消化性蛋白酶,下列有关说法不正确的是( )A.胃蛋白酶可催化多肽的水解B.胃蛋白酶被彻底水解的产物是氨基酸C.胃蛋白酶溶液中加入蛋清后仍会与双缩脲试剂发生紫色反应D.胃蛋白酶主要由C、H、O、N四种元素构成
答案 A解析 胃蛋白酶可以催化蛋白质初步水解产生多肽,但是不能催化多肽水解,A项错误;胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,其被彻底水解的产物是氨基酸,B项正确;胃蛋白酶溶液中加入蛋清后,蛋清中的蛋白质水解产生多肽,胃蛋白酶和多肽中都含有肽键,都能够与双缩脲试剂发生紫色反应,C项正确;胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,主要由C、H、O、N四种元素构成,D项正确。
4.下图为四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管在不同条件下,相同时间内O2释放量的柱状图。下列相关叙述错误的是( )
A.①组与②组中H2O2分解反应的活化能相同,③组与④组中该反应的活化能相同B.与①组相比较,②组的水浴加热为H2O2的分解提供能量C.综合分析①组、③组和④组,说明过氧化氢酶具有高效性D.如要验证过氧化氢酶的专一性,则实验的自变量应为底物的种类
答案 A解析 加热能为H2O2的分解提供能量,但不会改变该反应活化能的大小,而催化剂能降低反应的活化能,其中酶降低活化能的效果更为显著,A项错误,B、C两项正确;要验证某种特定酶的专一性,设计思路是“同一种酶+不同底物”,那么相应实验的自变量为底物的种类,D项正确。
酶的活性受到温度和pH的影响,我们可以设计实验来探究影响酶活性的两个条件,总的设计思路是:
请结合下列两个实验进行分析,回答下列问题。1.探究温度对酶活性影响的实验(以工业淀粉酶的催化作用为例)
(1)结合实验结果你能得出什么结论?答案 工业淀粉酶的活性受温度的影响。本实验中,工业淀粉酶在60 ℃时活性最高,温度偏高或者偏低,都会影响酶的活性。(2)能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成,来判断试管中的淀粉是否发生水解?答案 不能。因为这个实验要严格控制温度,而斐林试剂的反应需要水浴加热。(3)能否用H2O2溶液和过氧化氢酶来做这个实验?答案 不能。H2O2本身在不同温度下就存在分解速率的差异,会干扰实验结果。
2.探究pH变化对过氧化氢酶催化作用影响的实验
(1)该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系?答案 酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会使酶活性降低。(2)该实验中,能否在加入肝脏研磨液后,直接加入3%H2O2溶液,然后再调节pH?答案 不能。因为酶的作用具有高效性,在调节pH之前,试管中已经发生了剧烈反应,会影响实验结果。(3)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料?为什么?答案 不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
影响酶催化作用的因素
总结方法1.实验设计应遵循的原则及对照实验(1)实验设计原则:单一变量原则、对照性原则、等量适宜原则、可观测性原则等。只有对照实验中才需要设置变量,纯粹的观察实验(如高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动)则无须设置变量。(2)对照实验①含义:除了一个因素(自变量)以外,其余因素都保持不变的实验。②原则:除了要观察的变量外,其他变量(无关变量)都应当始终保持相同。
2.验证性实验的设计思路(1)验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验是建立在已知结论基础上的,实验原理、实验结果是已知的,因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然。
(2)实验设计思路及方法①如果需要提取、配制、处理实验材料,则把提取、配制等操作作为第一步。②分组标号。研究对象、器皿等要分组标号,设立实验组和对照组;注意控制无关变量,在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。③实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量;实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。④培养、观察、记录等。依然在措辞中体现对无关变量的控制,经常有“相同条件下”等字眼描述,观察记录实验现象或记录测定的实验数据。
1.甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是( )A.两图中B点代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH下的反应速率B.两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同C.两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
答案 D解析 在B点对应的温度和pH下,酶促反应速率最大,酶的活性最高,分别表示酶的最适温度和最适pH,A项正确;图甲中A点对应的温度较低,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,图乙中A点对应的pH过低,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,因此,甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同,B项正确;C点对应的温度或pH均过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,C项正确;低温条件下,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高,因此,保存酶制品最好在低温条件下保存,即图甲中的A点,D项错误。
2.甲、乙、丙三图依次表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。据图判断,下列叙述不正确的是( )
A.图甲表明当反应物浓度超过某一浓度时,反应速率受酶浓度的制约将不再上升B.图乙中A点以后,随温度升高酶的活性下降C.图丙可以表示胃蛋白酶催化反应的速率曲线D.三图说明反应物浓度、温度、pH对反应速率均有影响
答案 C解析 胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.2,图丙曲线不能表示胃蛋白酶催化反应的速率变化。
3.某同学为了探究温度对唾液淀粉酶催化作用的影响,设计了下表所示的实验。其他同学看了该实验设计后,提出了下列修改意见,其中正确的是( )
A.1号试管不必加入2 mL蒸馏水,而应该加入2 mL新鲜唾液B.2号试管不必加入2 mL新鲜唾液,而应该加入2 mL 蒸馏水C.2号试管应该保持在37 ℃环境中进行恒温处理D.1号试管应加入2 mL新鲜唾液,并保持在0 ℃环境中进行恒温处理
答案 A解析 本实验的自变量是温度,除两试管控制温度不同之外,其他方面都是相同的。
4.某高三生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响,设置a、b、c三组实验,各组pH条件均不同,其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量,结果如下图所示。下列相关分析不正确的是( )A.a组的pH可能高于b组的pHB.a组pH条件下,该酶降低化学反应的活化能可能最多C.在c组pH条件下比较适宜保存酶D.实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差
答案 C解析 a组酶的活性高于b组酶的活性,因此a组的pH更接近最适pH,可能高于b组的pH,A项正确;与b、c组相比,a组酶的活性最高,说明a组pH条件下,该酶降低化学反应的活化能可能最多,B项正确;c组产物的最大生成量明显低于a、b组,说明在c组pH条件下,酶已经变性失活,不适宜保存酶,C项错误;实验中的“其他条件”为无关变量,实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差,D项正确。
1.下图所示为ATP的分子结构式,据图分析回答下列问题。
(1)ATP的组成元素有哪些?含有几个磷酸基团?几个磷酐键?答案 ATP的组成元素为C、H、O、N、P,含有3个磷酸基团、2个磷酐键。(2)ATP中的“A”“T”和组成DNA中的“A”“T”含义相同吗?答案 不同。ATP中的“A”指的是腺苷,包括腺嘌呤和核糖;“T”的含义是三。DNA中的“A”只是指腺嘌呤,“T”是指胸腺嘧啶。(3)ATP彻底水解会得到哪些成分?答案 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。(4)ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系?答案 ATP去掉两个磷酸基团后,形成腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一。
2.在活细胞中,下图中的循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识,分析回答ATP和ADP循环中的有关问题。
(1)有人说ATP和ADP相互转化的过程是个可逆反应。这种说法合适吗?通过下面的分析来解答。a.从反应条件上看:ATP的分解是一种 反应,催化该反应的酶A2属于 酶;而ATP的合成是一种 反应,催化该反应的酶A1属于 酶。由酶的专一性可知,上述反应的条件是 (填“相同”或“不相同”)的。
b.从ATP合成与分解的场所上看:ATP合成的场所有细胞质基质、 和 ;而ATP分解的场所有 (主动运输消耗的能量)、 (DNA复制和RNA合成所消耗的能量)等,因此,其合成与分解的场所 。 c.从能量上看:ATP水解的能量是储存在 内的化学能,释放出来后供 利用,不能再由Pi和ADP形成ATP而储存;而合成ATP的能量主要是 中的化学能和 ,因此,反应中的能量流向是 (填“可逆”或“不可逆”)的。 综上所述,ATP和ADP相互转化的过程 (填“是”或“不是”)可逆反应。
答案 (1)a.水解 水解 合成 合成 不相同 b.线粒体 叶绿体 细胞质膜 细胞核 不相同 c.磷酐键 各项生命活动 有机物 太阳能 不可逆 不是
(2)在绿色植物的叶肉细胞内,与①相应的生理活动有哪些?答案 光合作用和细胞呼吸。(3)A1和A2分别起什么作用?二者相同吗?答案 二者不相同。A1催化ATP的合成,是ATP合成酶;A2催化ATP的水解,是ATP水解酶。(4)动物细胞中,能量E1的来源是什么?②中能量E2的去向有哪些?答案 E1来自细胞呼吸中糖类等有机物氧化分解释放的能量。②中能量E2转化为其他各种形式的能量,用于生物的各项生命活动。
1.ATP的元素组成与结构
2.ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的磷酐键容易水解和形成,可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位,许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中,ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
3.ATP与ADP的相互转化分析
综上所述,ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的,能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的,能量是不能循环的”。
4.ATP的功能与动植物细胞代谢
(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
误区警示 1.区分ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义
ATP结构中的A为腺苷,DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。
2.与ATP相关的易错点(1)ATP不能等同于能量。ATP是一种高能磷酸化合物,是一种储能物质,不能将两者等同起来。(2)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少,其供应取决于ATP与ADP之间快速转化。(3)ATP合成往往与放能反应(如细胞呼吸)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物),ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。(4)切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解,事实上,ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速,但其合成也迅速。
1.细胞中的ATP是生命活动的直接能源物质。下列有关ATP的叙述,错误的是( )A.ATP中的A代表腺苷B.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATPC.细胞中的ATP含量很少,但可以迅速合成D.正常细胞中的ATP与ADP不停转化,维持动态平衡
答案 B解析 ATP的结构简式是A—P~P~P,其中的A由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成,代表腺苷,A项正确;机体在运动时消耗ATP,睡眠时也消耗ATP,只不过消耗的ATP较少,B项错误;ATP为直接能源物质,在体内含量不高,可与ADP在体内迅速转化满足人体对能量的需求,同时二者维持着动态平衡,C、D两项正确。
2.下列关于酶和ATP相互关系的叙述,错误的是( )A.ATP的合成与分解需要酶的催化B.酶的元素组成与ATP不完全相同C.酶和ATP在代谢中都与能量有关D.酶的催化作用都需要ATP提供能量
答案 D解析 细胞内的生化反应是在酶的催化作用下进行的,所以ATP的合成与分解需要酶的催化,A项正确;酶的化学本质是蛋白质或RNA,所以其元素组成为C、H、O、N或C、H、O、N、P,ATP的元素组成为C、H、O、N、P,所以两者的元素组成不完全相同,B项正确;酶在细胞代谢中一般起催化作用,所催化的反应可能是吸能反应或放能反应,ATP是生命活动的直接能源物质,所以两者在代谢中都与能量有关,C项正确;酶所催化的反应可能是放能反应,此时不需要ATP提供能量,D项错误。
3.下列有关ATP的叙述,错误的是( )A.ATP在细胞中含量不多,但一旦减少后能迅速生成B.ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”表示相同物质C.ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能D.ATP与ADP转化的机制在所有细胞内都一样,体现了生物界的统一性答案 B解析 ATP在细胞中含量并不多,一旦减少后能迅速生成,A项正确;ATP中的“A”代表的是腺苷,ATP彻底水解后生成的“A”是腺嘌呤,B项错误;ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能,C项正确;细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡中,细胞内ATP与ADP相互转化是生物界的共性,D项正确。
4.(多选)dATP是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写,其结构式可简写成dA—P~P~P(该结构式中的dA表示脱氧腺苷)。下列分析正确的是( )A.与ATP相比,dATP分子结构的主要区别是含氮碱基不同B.在DNA复制过程中,dATP不可直接参与DNA子链的合成C.若dATP中的磷酐键水解,也可为某些吸能反应供能D.细胞内生成dATP时有能量的储存,常与吸能反应相联系
答案 BC解析 与ATP相比,dATP分子结构的主要区别是所含的五碳糖种类不同,前者含的是核糖,后者含的是脱氧核糖,A项错误;dATP含有三个磷酸基团,不能直接作为合成DNA的原料,若dATP脱去两分子的磷酸,剩余部分就是腺嘌呤脱氧核苷酸,腺嘌呤脱氧核苷酸可直接参与DNA的复制,B项正确;若dATP中的磷酐键水解,可以释放比较多的能量,也可为某些需要能量的反应提供能量,C项正确;与合成ATP类似,细胞内合成dATP时要储存能量,因此合成dATP的反应常与放能反应相联系,D项错误。
1.根据实验总结酶的化学本质与作用机理,明确酶在代谢中的作用,理解细胞生命活动离不开酶的催化作用。2.实验探究影响酶活性的因素,阐明生命现象离不开温和条件的原因,了解酶在生产和生活中的应用。3.简述ATP的化学组成,写出ATP的分子简式,说出ATP与ADP相互转化的过程和意义。4.解释ATP在能量代谢中的作用,了解ATP的用途。阐明生命活动离不开能量,明确ATP是生命活动的直接能源物质。建立物质与能量观,形成生命离不开能量的观念。
一、生物催化剂——酶1.酶的化学本质:能催化生化反应的酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA。2.酶促反应:由酶催化的化学反应。3.酶催化作用的实质是:降低化学反应的活化能。(1)活化能:在一定温度下,分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。
(2)右图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。Ⅱ.“a-c”与“a-b”的含义分别是无酶催化需要的活化能、酶降低的活化能。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将向上移动。
4.酶的特性(1)高效性:催化效率比无机催化剂高很多。(2)专一性:一种酶只能催化一种或一类生化反应。5.酶的催化作用通常是在常温、常压下进行的。酶是由活细胞产生的,一般在细胞内、外均具有催化活性。
二、影响酶促反应速率的因素1.酶活性:指酶催化生化反应的能力。2.温度、pH对酶活性的影响
(1)甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH,b表示酶的最适温度,e表示酶的最适pH。(2)图甲中,温度由a变为b时,酶活性升高;由c变为b时,酶活性不变,原因是高温使酶的空间结构被破坏且不可恢复。(3)图乙中,pH由d变为e或由f变为e时,酶活性均不变,原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构被破坏且不可恢复。(4)结论:在适宜的温度、pH条件下,酶的活性最高。
3.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)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,受酶数量的限制,酶促反应速率不再增加。(2)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。
三、ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质1.ATP是腺苷三磷酸的简称。ATP的分子结构可以简写成A—P~P~P,其中,A代表腺嘌呤核苷(简称腺苷),T代表三,P代表磷酸基团,~ 表示磷酐键。2.ATP的结构特点(1)ATP的化学组成:一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团,ATP中有两个磷酐键。(2)ATP分子末端的磷酐键易断裂也易形成。ATP分子末端的磷酐键断裂后,ATP转化为ADP(腺苷二磷酸)和游离的Pi(HP )。(3)ATP是通过基团转移提供能量的,ATP转移的基团是一个磷酰基(-P ),而不是磷酸基(-OP )。
3.ATP与ADP的相互转化(1)在生物体内能量的转换和利用中,ATP起着关键的作用,它直接为各种需能反应提供能量。(2)细胞中ATP和ADP的相互转化,一方面为细胞提供所需的ATP,另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。
(3)ATP水解产物:ADP、Pi,并释放能量。
(4)转化反应式:ATP ADP+Pi+能量。
1.将下列科学家与他们的主要观点或成就连线。
2.判断。(1)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( √ )(2)发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。( × )(3)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。( √ )(4)酶活性最高时的温度适合酶的保存。( × )(5)过酸、过碱或温度过高、过低,都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。( × )
(6)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。( × )(7)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( √ )(8)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。( × )(9)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( × )(10)ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少,ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。( √ )
3.下列关于酶的叙述,正确的是( )A.酶只有在生物体内才能发挥催化作用B.所有酶都含有C、H、O、N四种化学元素C.人体内酶不会发生自我更新D.酶都在核糖体上合成答案 B解析 酶是由活细胞产生的,在细胞内和细胞外都可发挥催化作用,A项错误;酶的本质是蛋白质或RNA,故都含有C、H、O、N四种元素,在核糖体或细胞核中合成,B项正确,D项错误;反应前后,酶的物理性质、化学性质不变,但在人体内的酶会不断分解,需要不断更新,C项错误。
4.为探究影响酶活性的因素,某班同学设计了如下实验,其中合理的是( )
答案 C解析 探究温度对酶活性的影响,自变量是温度,依据酶的专一性,应选择新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液,用稀碘液检测淀粉的剩余量,不能用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖,因为用斐林试剂检测需水浴(50~65 ℃)加热,会对实验结果产生干扰,A、B两项错误;探究pH对酶活性的影响,自变量是pH,新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶,过氧化氢酶催化H2O2水解产生H2O和O2,因此可通过观察单位时间内气泡的产生量来推知过氧化氢酶的活性,C项正确;淀粉在酸性条件下会发生水解,对实验结果产生干扰,D项错误。
5.下图表示生物体内发生的两个化学反应,下列相关说法正确的是( )
A.ATP分子水解时,图中所示的化学键③④最易断裂B.图中酶1和酶2的化学本质相同,但是二者的种类不同C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系D.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
答案 B解析 ATP分子水解时,图中所示的化学键④最易断裂,提供能量,A项错误;图中酶1和酶2的化学本质相同,都是蛋白质,但是二者的种类不同,酶1是分解酶,酶2是合成酶,B项正确;细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系,吸能反应一般与ATP的水解反应相联系,C项错误;ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内,D项错误。
上海举行的中国国际食品添加剂和配料展上,帝斯曼展出了一系列酶制剂产品,旨在帮助食品生产厂商节能减排。该公司推出的Panamre Spring产品与其他乳化剂相比,能降低生产过程中近80%的碳排放量;微生物磷脂酶Cake Zyme产品能使食品厂商在生产蛋糕等食品中节省20%的鸡蛋用量,延长保质期;高性能酶制剂Rapidase FP Super能有效避免新鲜水果在机械或热处理加工后产生的副作用,改善口感。请讨论回答下列问题。
1.酶在人们的生活中越来越重要,那么酶具有什么作用?酶的化学本质又是什么呢?答案 酶具有催化作用。酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA。2.酶的作用机理是什么?酶具有哪些特性呢?答案 降低化学反应的活化能。酶具有高效性、专一性等。
3.淀粉和蔗糖不是还原糖,但淀粉水解后会生成麦芽糖,蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖,它们都是还原糖。下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用实验,请分析并回答下列问题。
(1)1号试管有砖红色沉淀生成,2号试管没有砖红色沉淀生成,说明什么?答案 1号试管中淀粉被水解,2号试管中蔗糖没有被水解。(2)上述实验说明了什么?答案 淀粉酶只催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶的催化作用具有专一性。(3)肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸,是否说明肽酶没有专一性?答案 不是。酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应,肽酶是一种能够水解肽链的酶,催化的是一类反应,也说明其具有专一性。
2.酶的催化作用和高效性(1)曲线
(2)实验验证①实验组:a.底物+生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物形成速率);b.底物+无机催化剂→底物分解速率(或产物形成速率)。②对照组:底物(未加催化剂)→底物分解速率(或产物形成速率)。
(3)实验结论①与未加催化剂相比,加酶后生化反应速率加快,酶具有催化能力。②与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而酶的催化效率更高。③酶和无机催化剂一样,并不改变平衡点的位置,只是改变生化反应的速率,使化学反应更快地达到平衡点。
3.酶的专一性(1)物理模型
图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质。①图中所示的化学反应:B E+F。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。②图中C、D表示不能被该酶催化的物质。
(2)曲线模型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而加入酶A的反应速率随A反应物浓度的增大明显加快,说明酶A可催化该反应,即酶具有专一性。
(3)实验验证①实验组:淀粉+淀粉酶→麦芽糖。②对照组:蔗糖+淀粉酶→不分解,仍为蔗糖。③现象:两组中都加入斐林试剂,并水浴加热,只有实验组中出现砖红色沉淀。
特别提醒 有关酶的注意事项(1)不要认为酶都是蛋白质,因为有少部分酶是RNA。(2)不要认为只有有分泌功能的细胞才产生酶。一般来说,活细胞都能产生酶。(3)不要认为酶只在细胞内起作用,只要条件适宜,酶在细胞内、外和体外都能发挥作用。(4)酶只有催化作用,没有调节功能。(5)不要认为酶催化的生化反应不需要活化能,只是所需的活化能减少了。
1.下列关于酶的叙述,正确的是( )A.酶的化学本质都是蛋白质B.酶的化学本质都是RNAC.酶是有机催化剂D.酶是无机催化剂答案 C解析 酶的本质绝大多数是蛋白质,少数是RNA,是有机催化剂。
2.下图是酶促反应某学说示意图,对此示意图的理解正确的是( )A.该图显示酶具有高效性B.酶的作用是切断反应物的化学键C.该反应一定是合成反应D.酶的活性中心决定了酶的专一性
答案 D解析 该图显示酶具有专一性,A项错误;酶的作用是降低化学反应的活化能,B项错误;该反应是分解反应,C项错误;酶的特殊的活性中心决定了酶具有专一性,D项正确。
3.胃蛋白酶是一种消化性蛋白酶,下列有关说法不正确的是( )A.胃蛋白酶可催化多肽的水解B.胃蛋白酶被彻底水解的产物是氨基酸C.胃蛋白酶溶液中加入蛋清后仍会与双缩脲试剂发生紫色反应D.胃蛋白酶主要由C、H、O、N四种元素构成
答案 A解析 胃蛋白酶可以催化蛋白质初步水解产生多肽,但是不能催化多肽水解,A项错误;胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,其被彻底水解的产物是氨基酸,B项正确;胃蛋白酶溶液中加入蛋清后,蛋清中的蛋白质水解产生多肽,胃蛋白酶和多肽中都含有肽键,都能够与双缩脲试剂发生紫色反应,C项正确;胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,主要由C、H、O、N四种元素构成,D项正确。
4.下图为四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管在不同条件下,相同时间内O2释放量的柱状图。下列相关叙述错误的是( )
A.①组与②组中H2O2分解反应的活化能相同,③组与④组中该反应的活化能相同B.与①组相比较,②组的水浴加热为H2O2的分解提供能量C.综合分析①组、③组和④组,说明过氧化氢酶具有高效性D.如要验证过氧化氢酶的专一性,则实验的自变量应为底物的种类
答案 A解析 加热能为H2O2的分解提供能量,但不会改变该反应活化能的大小,而催化剂能降低反应的活化能,其中酶降低活化能的效果更为显著,A项错误,B、C两项正确;要验证某种特定酶的专一性,设计思路是“同一种酶+不同底物”,那么相应实验的自变量为底物的种类,D项正确。
酶的活性受到温度和pH的影响,我们可以设计实验来探究影响酶活性的两个条件,总的设计思路是:
请结合下列两个实验进行分析,回答下列问题。1.探究温度对酶活性影响的实验(以工业淀粉酶的催化作用为例)
(1)结合实验结果你能得出什么结论?答案 工业淀粉酶的活性受温度的影响。本实验中,工业淀粉酶在60 ℃时活性最高,温度偏高或者偏低,都会影响酶的活性。(2)能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成,来判断试管中的淀粉是否发生水解?答案 不能。因为这个实验要严格控制温度,而斐林试剂的反应需要水浴加热。(3)能否用H2O2溶液和过氧化氢酶来做这个实验?答案 不能。H2O2本身在不同温度下就存在分解速率的差异,会干扰实验结果。
2.探究pH变化对过氧化氢酶催化作用影响的实验
(1)该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系?答案 酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会使酶活性降低。(2)该实验中,能否在加入肝脏研磨液后,直接加入3%H2O2溶液,然后再调节pH?答案 不能。因为酶的作用具有高效性,在调节pH之前,试管中已经发生了剧烈反应,会影响实验结果。(3)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料?为什么?答案 不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
影响酶催化作用的因素
总结方法1.实验设计应遵循的原则及对照实验(1)实验设计原则:单一变量原则、对照性原则、等量适宜原则、可观测性原则等。只有对照实验中才需要设置变量,纯粹的观察实验(如高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动)则无须设置变量。(2)对照实验①含义:除了一个因素(自变量)以外,其余因素都保持不变的实验。②原则:除了要观察的变量外,其他变量(无关变量)都应当始终保持相同。
2.验证性实验的设计思路(1)验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验是建立在已知结论基础上的,实验原理、实验结果是已知的,因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然。
(2)实验设计思路及方法①如果需要提取、配制、处理实验材料,则把提取、配制等操作作为第一步。②分组标号。研究对象、器皿等要分组标号,设立实验组和对照组;注意控制无关变量,在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。③实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量;实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。④培养、观察、记录等。依然在措辞中体现对无关变量的控制,经常有“相同条件下”等字眼描述,观察记录实验现象或记录测定的实验数据。
1.甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是( )A.两图中B点代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH下的反应速率B.两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同C.两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
答案 D解析 在B点对应的温度和pH下,酶促反应速率最大,酶的活性最高,分别表示酶的最适温度和最适pH,A项正确;图甲中A点对应的温度较低,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,图乙中A点对应的pH过低,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,因此,甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同,B项正确;C点对应的温度或pH均过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,C项正确;低温条件下,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高,因此,保存酶制品最好在低温条件下保存,即图甲中的A点,D项错误。
2.甲、乙、丙三图依次表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。据图判断,下列叙述不正确的是( )
A.图甲表明当反应物浓度超过某一浓度时,反应速率受酶浓度的制约将不再上升B.图乙中A点以后,随温度升高酶的活性下降C.图丙可以表示胃蛋白酶催化反应的速率曲线D.三图说明反应物浓度、温度、pH对反应速率均有影响
答案 C解析 胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.2,图丙曲线不能表示胃蛋白酶催化反应的速率变化。
3.某同学为了探究温度对唾液淀粉酶催化作用的影响,设计了下表所示的实验。其他同学看了该实验设计后,提出了下列修改意见,其中正确的是( )
A.1号试管不必加入2 mL蒸馏水,而应该加入2 mL新鲜唾液B.2号试管不必加入2 mL新鲜唾液,而应该加入2 mL 蒸馏水C.2号试管应该保持在37 ℃环境中进行恒温处理D.1号试管应加入2 mL新鲜唾液,并保持在0 ℃环境中进行恒温处理
答案 A解析 本实验的自变量是温度,除两试管控制温度不同之外,其他方面都是相同的。
4.某高三生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响,设置a、b、c三组实验,各组pH条件均不同,其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量,结果如下图所示。下列相关分析不正确的是( )A.a组的pH可能高于b组的pHB.a组pH条件下,该酶降低化学反应的活化能可能最多C.在c组pH条件下比较适宜保存酶D.实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差
答案 C解析 a组酶的活性高于b组酶的活性,因此a组的pH更接近最适pH,可能高于b组的pH,A项正确;与b、c组相比,a组酶的活性最高,说明a组pH条件下,该酶降低化学反应的活化能可能最多,B项正确;c组产物的最大生成量明显低于a、b组,说明在c组pH条件下,酶已经变性失活,不适宜保存酶,C项错误;实验中的“其他条件”为无关变量,实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差,D项正确。
1.下图所示为ATP的分子结构式,据图分析回答下列问题。
(1)ATP的组成元素有哪些?含有几个磷酸基团?几个磷酐键?答案 ATP的组成元素为C、H、O、N、P,含有3个磷酸基团、2个磷酐键。(2)ATP中的“A”“T”和组成DNA中的“A”“T”含义相同吗?答案 不同。ATP中的“A”指的是腺苷,包括腺嘌呤和核糖;“T”的含义是三。DNA中的“A”只是指腺嘌呤,“T”是指胸腺嘧啶。(3)ATP彻底水解会得到哪些成分?答案 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。(4)ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系?答案 ATP去掉两个磷酸基团后,形成腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一。
2.在活细胞中,下图中的循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识,分析回答ATP和ADP循环中的有关问题。
(1)有人说ATP和ADP相互转化的过程是个可逆反应。这种说法合适吗?通过下面的分析来解答。a.从反应条件上看:ATP的分解是一种 反应,催化该反应的酶A2属于 酶;而ATP的合成是一种 反应,催化该反应的酶A1属于 酶。由酶的专一性可知,上述反应的条件是 (填“相同”或“不相同”)的。
b.从ATP合成与分解的场所上看:ATP合成的场所有细胞质基质、 和 ;而ATP分解的场所有 (主动运输消耗的能量)、 (DNA复制和RNA合成所消耗的能量)等,因此,其合成与分解的场所 。 c.从能量上看:ATP水解的能量是储存在 内的化学能,释放出来后供 利用,不能再由Pi和ADP形成ATP而储存;而合成ATP的能量主要是 中的化学能和 ,因此,反应中的能量流向是 (填“可逆”或“不可逆”)的。 综上所述,ATP和ADP相互转化的过程 (填“是”或“不是”)可逆反应。
答案 (1)a.水解 水解 合成 合成 不相同 b.线粒体 叶绿体 细胞质膜 细胞核 不相同 c.磷酐键 各项生命活动 有机物 太阳能 不可逆 不是
(2)在绿色植物的叶肉细胞内,与①相应的生理活动有哪些?答案 光合作用和细胞呼吸。(3)A1和A2分别起什么作用?二者相同吗?答案 二者不相同。A1催化ATP的合成,是ATP合成酶;A2催化ATP的水解,是ATP水解酶。(4)动物细胞中,能量E1的来源是什么?②中能量E2的去向有哪些?答案 E1来自细胞呼吸中糖类等有机物氧化分解释放的能量。②中能量E2转化为其他各种形式的能量,用于生物的各项生命活动。
1.ATP的元素组成与结构
2.ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的磷酐键容易水解和形成,可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位,许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中,ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
3.ATP与ADP的相互转化分析
综上所述,ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的,能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的,能量是不能循环的”。
4.ATP的功能与动植物细胞代谢
(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
误区警示 1.区分ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义
ATP结构中的A为腺苷,DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。
2.与ATP相关的易错点(1)ATP不能等同于能量。ATP是一种高能磷酸化合物,是一种储能物质,不能将两者等同起来。(2)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少,其供应取决于ATP与ADP之间快速转化。(3)ATP合成往往与放能反应(如细胞呼吸)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物),ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。(4)切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解,事实上,ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速,但其合成也迅速。
1.细胞中的ATP是生命活动的直接能源物质。下列有关ATP的叙述,错误的是( )A.ATP中的A代表腺苷B.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATPC.细胞中的ATP含量很少,但可以迅速合成D.正常细胞中的ATP与ADP不停转化,维持动态平衡
答案 B解析 ATP的结构简式是A—P~P~P,其中的A由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成,代表腺苷,A项正确;机体在运动时消耗ATP,睡眠时也消耗ATP,只不过消耗的ATP较少,B项错误;ATP为直接能源物质,在体内含量不高,可与ADP在体内迅速转化满足人体对能量的需求,同时二者维持着动态平衡,C、D两项正确。
2.下列关于酶和ATP相互关系的叙述,错误的是( )A.ATP的合成与分解需要酶的催化B.酶的元素组成与ATP不完全相同C.酶和ATP在代谢中都与能量有关D.酶的催化作用都需要ATP提供能量
答案 D解析 细胞内的生化反应是在酶的催化作用下进行的,所以ATP的合成与分解需要酶的催化,A项正确;酶的化学本质是蛋白质或RNA,所以其元素组成为C、H、O、N或C、H、O、N、P,ATP的元素组成为C、H、O、N、P,所以两者的元素组成不完全相同,B项正确;酶在细胞代谢中一般起催化作用,所催化的反应可能是吸能反应或放能反应,ATP是生命活动的直接能源物质,所以两者在代谢中都与能量有关,C项正确;酶所催化的反应可能是放能反应,此时不需要ATP提供能量,D项错误。
3.下列有关ATP的叙述,错误的是( )A.ATP在细胞中含量不多,但一旦减少后能迅速生成B.ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”表示相同物质C.ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能D.ATP与ADP转化的机制在所有细胞内都一样,体现了生物界的统一性答案 B解析 ATP在细胞中含量并不多,一旦减少后能迅速生成,A项正确;ATP中的“A”代表的是腺苷,ATP彻底水解后生成的“A”是腺嘌呤,B项错误;ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能,C项正确;细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡中,细胞内ATP与ADP相互转化是生物界的共性,D项正确。
4.(多选)dATP是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写,其结构式可简写成dA—P~P~P(该结构式中的dA表示脱氧腺苷)。下列分析正确的是( )A.与ATP相比,dATP分子结构的主要区别是含氮碱基不同B.在DNA复制过程中,dATP不可直接参与DNA子链的合成C.若dATP中的磷酐键水解,也可为某些吸能反应供能D.细胞内生成dATP时有能量的储存,常与吸能反应相联系
答案 BC解析 与ATP相比,dATP分子结构的主要区别是所含的五碳糖种类不同,前者含的是核糖,后者含的是脱氧核糖,A项错误;dATP含有三个磷酸基团,不能直接作为合成DNA的原料,若dATP脱去两分子的磷酸,剩余部分就是腺嘌呤脱氧核苷酸,腺嘌呤脱氧核苷酸可直接参与DNA的复制,B项正确;若dATP中的磷酐键水解,可以释放比较多的能量,也可为某些需要能量的反应提供能量,C项正确;与合成ATP类似,细胞内合成dATP时要储存能量,因此合成dATP的反应常与放能反应相联系,D项错误。
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