高一生物必修1 细胞的能量供应和利用.docx
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高一生物必修1细胞的能量供应和利用
高一生物必修1细胞的能量供应和利用
第1节降低化学反应活化能的酶
第2节细胞的能量“通货”——ATP
【目标导航】
知识方面:
1.说明酶在代谢中的作用、本质和特征。
2.解释ATP的化学组成和特点以及ATP在能量代谢中的作用。
情感态度与价值观方面:
通过研究科学家对酶本质的探索历史以及对光合作用原理的探究历程,认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的;认同科学家不仅要继承前人的科研成果,而且要善于吸收不同意见中的合理成分,还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。
能力方面:
1.进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
2.在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中,运用语言表达能力以及分享信息的能力。
【复习重点】
1.酶的作用、本质和特征
2.ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用
3.ATP与ADP的相互转化
【知识网络】:
【基础回顾】
第1节降低化学反应活化能的酶
一.酶的作用和本质
1.对细胞而言,能量的获得和利用都必须通过化学反应。
,统称为细胞代谢。
2.酶在细胞中的作用
细胞代谢是细胞生命活动的基础,但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质,如
。
幸而细胞中含有一种物质,能将及时分解,变成
。
这种物质就是。
3.比较过氧化氢酶在不同条件下的分解实验原理:
里有较多的过氧化氢酶。
经计算,质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比,每滴FeCl3溶液中的Fe3+数,大约是每滴研磨液中过氧化氢酶的倍。
4.实验过程中称为变量。
其中
称为自变量。
在本实验中,和都属于自变量;
称为因变量。
本实验中,是因变量。
在实验过程中可能还会存在一些,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。
除了以外,的实验叫做对照实验。
对照实验一般要设置和,在对照实验中,除了外,都应当始终保持相同。
5.分子从转变为所需的称为活化能。
同无机催化剂相比,酶的作用更显著,因而催化效率更高。
6.关于酶的本质的探索:
⑴1857年,法国微生物学家巴斯德提出:
酿酒中的发酵是由于的存在,没有的参与,糖类不可能变成酒精。
⑵德国化学家李比希坚持认为:
引起发酵的是,但这些物质只有在后才能发挥作用。
⑶德国化学家毕西纳得到,加入葡萄糖后变成酒,他将引起发酵的物质称为。
⑷美国科学家萨姆纳用作溶剂,得到的结晶,这种结晶溶于水后能够催化分解成和,然后他用多种方法证明该物质是。
⑸后来,科学家又相继获得、等许多酶的结晶,并证明这些酶都是。
⑹20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数也具有生物催化功能。
二.酶的特性
1.酶是产生的具有的,其中绝大多数酶是,少数酶是。
2.酶具有高效性:
酶的催化效率大约是无机催化剂的倍。
3.酶具有专一性,即每一种酶只能催化或化学反应,从而保证细胞代谢。
4.酶的作用条件较温和:
细胞中几乎所有的化学反应都是由酶来催化的。
酶对化学反应的催化效率称为。
⑴一般来说,动物体内的酶最适温度在之间,植物体内的酶的最适温度在之间。
⑵动物体内的酶最适PH大多在之间,但也有例外,如胃蛋白酶的最适PH为
(范围为:
);唾液淀粉酶的PH为;小肠液的PH为。
植物体内的酶最适PH大多数在之间。
6.、或,会使酶的遭到破坏,使酶。
0℃左右的低温虽然使酶的活性,但能使酶的保持稳定,在适宜的温度下酶的活性。
第2节细胞的能量“通货”——ATP
1.ATP的全称:
,结构简式:
,
其中A代表:
(由和结合而成)
P代表:
—代表:
~代表:
(ATP分子中就储存在此化学键中)
2.ATP水解的本质:
实际上是指ATP分子中的水解。
水解时释放的能量多达30.54kJ/mol,所以说ATP是细胞内的一种。
3.ATP的化学性质,在有关酶的催化下,ATP分子中的那个容易水解,于是远离A的那个就脱离下来,形成游离的,同时,储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来,ATP就转化成(的英文名称缩写)在相关酶的催化下,可以接受,同时与一个
结合,重新形成ATP。
ATP和ADP相互转化也用以下图示表示:
。
在ATP和ADP的相互转化中是不可逆的,是可逆的。
4.对细胞的正常生活来说,ATP和ADP的这种相互转化,是地发生并且处于
之中的。
这种相互转化的能量供应机制是生物界的。
5.对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,ADP转化成ATP所需要的能量均来自细胞进行
时有机物分解所释放的能量。
对于绿色植物来说,除了依赖所释放的能量外,在内进行时,ADP转化成ATP还利用了。
6.细胞内的吸能反应一般与ATP的反应相联系,由提供能量;放能反应一般与ATP的相联系,释放的能量储存在中。
能量通过
在反应和反应之间,因此,ATP被形象的比喻成细胞内
。
【例题讲解】
例1.酶具有极强的催化能力,其原因是()
A.增加了反应物之间的接触面积B.提高了反应物分子的活化能
C.提供了反应开始时所需的活化能D.降低了反应物分子的活化能
变式训练:
(多选)酶作为生物催化剂,与一般催化剂的相同之处是()
A.改变化学反应速率,与反应前后不发生变化
B.只能催化热力学允许进行的反应,但不能产生新反应
C.加快化学反应速率,但不改变一个反应的平衡点
D.降低活化能,使反应速率加快
例2.在测定胃蛋白酶活性时,将溶液PH值由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将()
A.不断上升B.没有变化C.先升后降D.先降后升
变式训练:
能水解酶的是()
A.淀粉酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.肽酶
例3.下列关于酶的化学成分的叙述中,不正确的是()
A.大多数酶的化学成分是蛋白质
B.淀粉酶和过氧化氢酶的主要成分是蛋白质
C.酶是由蛋白质和RNA组成的
D.大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA
变式训练:
下列各项中,不能证明酶的化学本质是蛋白质的是()
A.酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸,酶不能被蛋白酶水解
B.与蛋白质的分子量相似,结构相似
C.做元素分析,与蛋白质的元素含量相似,可以用氨基酸人工合成
D.酶是具有空间结构的生物大分子,凡使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活
例4.分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后,酶都没有活性但()
A.经过0℃处理的酶的活性能够恢复
B.经过100℃处理的酶的活性能够恢复
C.经过0℃处理的酶的空间结构遭破坏
D.经过100℃处理的酶被水解成氨基酸
变式训练:
下列哪些条件处理过后,酶的活性依然能够恢复的是()
A.用浓盐酸处理B.高温处理
C.0℃左右的低温处理D.用氢氧化钠处理
例5.血液凝固是一系列酶促反应过程。
采集到的血液在体外的下列哪种温度条件下凝固最快
A.0℃B.15℃C.35℃D.25℃()
变式训练:
蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的应为()
A.低温、干燥、低氧B.低温、温度适中、低氧
C.高温、干燥、高氧D.高温、温度适中、高氧
例6.生物体内既能储存能量,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
变式训练:
ATP之所以称为通用的“能量通货”,主要是因为ATP是()
A.主要的能源物质B.高能化合物
C.直接的能源物质D.能量储备物质
【巩固练习】
1.细胞内酶合成的主要场所是()
A.线粒体B.高尔基体C.核糖体D.内质网
2.选用新鲜的肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验,是因为新鲜的肝脏中()
A.含Fe离子多B.含酶的种类多
C.温度高D.过氧化氢酶多且活性高
3.下列关于生物体内酶的叙述中正确的是()
是由分泌功能的细胞产生的
有的从食物中获得,有的在体内转化而成
凡是活细胞都能产生酶
绝大多数是蛋白质,少数酶是RNA
有的酶是蛋白质,有的酶是固醇
酶在代谢中有许多功能
在新陈代谢和生殖发育中起调控制作用
酶只能起催化作用
A.
B
C
D
4.多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,具有辅助消化的作用。
其片剂是糖衣片,这样制作的目的是()
A.补充体内糖类物质的供给B.防止胃液的消化作用
C.经唾液的消化后即可起作用D.使其中各种酶慢慢的释放
5.用某种物质处理细胞,处理后,该细胞的膜仅具有自由扩散的运输方式,则处理该细胞的物质最可能是()
A.淀粉酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.生长素
6.根据酶在生物体内存在的部位,可分为胞内酶和胞外酶。
下列各项中,属于胞外酶的是()
A.呼吸酶B.光合酶C.消化酶D.解旋酶
7.下图示酶促反应,甲、乙、丙、丁中属于酶的是()
A、甲B、乙C、丙D、丁
8.如果酶的数量一定,下列哪个图示最确切地反映了反应速率与底物浓度的数量关系()
9.比较H2O2在不同条件下分解的实验中,新鲜肝脏研磨液属于:
()
A.因变量B.自变量C.无关变量D.以上都对
10.验证酶的高效性实验成功的关键是:
()
A.试管是否干净 B.肝脏是否新鲜
C.卫生香(或火柴梗)是否点燃 D.所用肝脏研磨液的多少
11.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内,调整pH至2.0,保存于37℃的水浴锅中,过一段时间后,容器内剩余的物质是:
()
A.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
12.随食团进入胃内的唾液淀粉酶不再消化淀粉的主要原因是:
()
A.唾液淀粉酶只能催化一次B.酸碱度改变使酶失活
C.温度改变使酶失活D.胃中已没有淀粉
13.下列关于ATP
ADP+Pi+能量的反应式的叙述中,正确的是:
()
A.反应式中物质可逆,能量不可逆 B.反应式中能量可逆,物质不可逆
C.反应式中的物质和能量均可逆D.生物体内ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用
14.以下是对生物体ATP的有关叙述,其中正确的一项是:
()A.ATP与ADP的相互转化,在活细胞中其循环是永无休止的
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.生物体内的ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.ATP与ADP的相互转化,使生物体内的各项化学反应能在常温常压下快速而又顺利地进行
15.(5分)下图是验证酶的催化特性的几组对比实验,1―5号试管内装有等量的H202液。
1―4号试管控制温度与投入物品如图所示,请回答:
(1)若投入物品后,立即用带有余烬的卫生香去试探1―4号试管口,其中2号试管口火柴_____________________。
(2)若1号、2号、3号和4号都是为了验证酶的某项特性而设置的对照,哪一号设置得不科学,应如何改进?
答:
______号设置得不科学,改进的方法:
____________________________。
(3)若要证明酶的活性受酸碱度的影响,而再增设5号试管,请补充:
①5号试管内应加入:
_____________________________________________。
②5号试管温度应控制在:
_________________________________________。
16.将萝卜磨碎制得提取液,取少量分别加入PH=3~9的盛等量过氧化氢(H2O2)溶液的几个试管中,保持30℃温度。
结果每个试管都产生气体。
重复上述实验,只是把提取液的添加量减半。
两次实验过氧化氢含量的变化曲线如图所示。
据图回答:
⑴萝卜提取液中含有。
⑵为什么曲线A和B中,过氧化氢含量的相对值最低点位于同一直线上?
。
⑶B是第次实验的曲线,理由是。
⑷如果把提取液加热到70℃,在进行第三次实验,结果是
,其原因是
。
17.为研究温度对酶催化反应速率的影响,某同学设计了如下实验:
1
按右图所示装置装好仪器。
其中胶头滴管中盛有含酵母菌的溶液,具支试管甲中盛有煮沸后又冷却的10%的葡萄糖溶液,试管丙中盛放有液态石蜡。
2检查装置气密性。
3从A处通入纯净的N2,使整个装置中充满N2,然后关闭A处的止水夹,调整水浴温度至15℃。
4将胶头滴管中的酵母菌溶液加到具支试管甲中,并混合均匀。
5当丙中导管有均匀气泡冒出后,以1分钟为时间单位,测定冒出气泡的数量,并作好记录。
6
将水浴温度调高5℃,待温度恒定后重复实验⑤。
7多次重复实验⑥,直至水浴温度上升至60℃。
回答以下问题:
⑴在图示装置中,画出烧杯乙中水面的高度。
⑵该实验采用水浴加热的优点是:
。
⑶实验前煮沸葡萄糖溶液以及通入N2的目的是:
。
⑷如果在1分钟内没有观察到有气泡产生或气泡较少,可采用的最合理方法是:
。
⑸根据你的认识,请在右图描绘出酶催化反应速率V与温度(t)之间的关系的示意曲线。
⑹该同学设计的实验存在一定的误差,请说明产生误差的一种原因:
。
18.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:
实验一单位:
ml
1
2
3
4
水
2
0
0
0
蛋清混浊液
0
2
2
2
A酶溶液
1
1
1
0
煮沸后冷却的
A酶溶液
0
0
0
1
稀盐酸溶液
0.5
0.5
0.5
0.5
碳酸钠溶液
0
0
0.5
0
37℃水浴30分钟
结果
无变化
液体变清
无变化
无变化
实验二单位:
ml
5
6
7
8
水
2
0
0
0
蛋清混浊液
0
2
2
2
B酶溶液
1
1
1
0
煮沸后冷却的
B酶溶液
0
0
0
1
碳酸钠溶液
0.5
0.5
0
0.5
稀盐酸溶液
0
0
0.5
0
37℃水浴30分钟
结果
无变化
液体变清
无变化
无变化
根据实验结果完成下列问题:
(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?
19.下图是用含有淀粉的琼脂块设计的一个实验装置图。
将该装置放在37℃的温度下培养24小时以后,用碘液冲洗琼脂块圆点处。
各琼脂块的处理方法和实验结果见下表(提示:
碘液遇到淀粉呈蓝黑色,否则呈现红棕色),根据表和图回答:
圆点
处理方法
碘液冲洗后的颜色变化
A
滴加新鲜唾液
红棕色
B
接种面包上的黑根霉
红棕色
C
滴加新鲜唾液与酸的混合液
蓝黑色
D
滴加煮沸的唾液
蓝黑色
O
滴加酒精酵母的浸制液
?
⑴圆点A的颜色变化表明。
⑵圆点B的颜色变化与A一样,你对这种实验结果的合理解释为
。
⑶圆点C的颜色变化表明。
⑷圆点D的颜色变化表明。
⑸制备好的实验装置需放在37℃的条件下培养,你对这项实验条件的合理解释是
。
⑹如果在含有淀粉的琼脂块的中心O处,滴加新鲜的酒精酵母浸制液(内含与蔗糖分解有关的酶),实验结果可能是出现。
你做出这种预测的理由是
。
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