(免费)2011高三生物三轮突破课件：专题三　细胞的分化、衰老、癌变与细胞工程

(共48张PPT)
专题二　生物的新陈代谢
小专题一　酶与ATP
核心考点整合
考点整合一：酶
1．酶催化活性的表示方法：单位时间内底物的减少量或产物的生成量
2．影响酶催化效率的因素的研究方法
(1)自变量：要研究的因素。
(2)因变量：酶的催化效率。
(3)无关变量：除自变量外其他影响酶催化活性的因素都为无关变量，在实验设计过程中，除自变量外应严格控制无关变量，实验研究要做到科学和严谨。
3．影响酶催化活性的因素
(1)酶浓度
在有足够多的底物而又不受其他因素的影响下，酶促反应速率与酶的浓度成正比，如图所示。
(2)底物浓度
当酶浓度、温度、pH等恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度成正比；当底物浓度达到一定限度时，所有的酶全部参与催化，反应速率达到最大，此时即使再增加底物浓度，反应速率也不会增加了，如图所示。
(3)pH
每种酶只能在一定限度的pH范围内表现出活性，其中酶的活性最强时的pH即为该酶的最适pH。过酸、过碱都会使酶的分子结构遭到破坏而失活，且该种变性是不可逆的，如图所示。
(4)温度
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快，其中反应速率最快时的温度即为该种酶的最适温度。温度偏高或偏低，都会使酶的活性降低，温度过高甚至会使酶失去活性，如图所示。
特别提示：高温使酶失活是由于破坏了酶的分子结构，即使恢复到最适温度，该酶的活性也不会恢复，而低温条件不会破坏酶的分子结构，在恢复至适宜温度时，酶的活性可以恢复。
4．教材中常见的酶及其作用
酶的名称 酶的作用
唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶 催化淀粉分解为麦芽糖
胃蛋白酶、胰蛋白酶 催化蛋白质分解为多肽
DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸
纤维素酶 催化分解纤维素
果胶酶 催化分解果胶
酪氨酸酶 催化利用酪氨酸合成黑色素
解旋酶 催化DNA双链之间的氢键断开
逆转录酶 催化以RNA为模板合成DNA
RNA聚合酶 催化DNA分子转录RNA
限制性核酸内切酶 切割DNA形成黏性末端
DNA连接酶 将DNA分子黏性末端连接起来
【例2】　(2009·宁夏理综、辽宁理综)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(　　)
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
[解析]　在最适宜的温度下，酶的活性最高。温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升，故B正确。当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性也逐渐上升，故A错误。当温度超过最适温度后，随温度的升高酶逐渐变性失活，而在温度低于最适温度时，随温度的降低酶的活性减弱，但酶的分子结构并没有被破坏，因此酶适于在低温下保存，故C、D两项均错误。
[答案]　B
[知识总结]　与酶相关的常见误区明示
项目 正确说法 错误说法
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 酶的本质是蛋白质
产生细胞 一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑成熟红细胞) 具有分泌功能的细胞才能产生
合成原料 氨基酸，核糖核苷酸 氨基酸
合成场所 核糖体，细胞核 核糖体
生理功能 生物催化剂，只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 生物体内合成 有的来源于食物
作用场所 既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温使酶失活 低温引起酶的变性失活
【互动探究1】　(2010·合肥质检)下图1表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图2的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图，则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是(　　)
A．曲线1 B．曲线2
C．曲线3 D．曲线4
[解析]　最大生成物的量与温度无关。从图1中可以看到，温度为2a时的酶促反应速率比a时要高，所以在温度为2a时，生成物量达到最大值所需的时间要比a时短，根据图2可以看出只有曲线2符合。
[答案]　B
考点整合二：ATP的结构及其在能量代谢中的作用
1．ATP的结构简式
结构简式可以写为A—P～P～P，其中A代表的是腺嘌呤与核糖结合形成的腺苷，～代表高能磷酸键。
另外，要注意将ATP的结构简式和与遗传相关的DNA、RNA的结构简式中的不同部位的“A”进行区分，如下图中圆圈部分所代表的分别是：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。
2．ATP在能量代谢中的作用图解分析
3．生物与能量归纳
(1)光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
(2)光能通过植物的光合作用转化成化学能储存在有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。
(3)生物不能直接利用有机物中的化学能，只有当有机物氧化分解后将能量转移到ATP中，才可用于生命活动。
(4)能量一经利用，即从生物界中消失。
(5)能量流动是物质循环的动力，物质是能量的载体。
(6)ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；生成ATP的反应是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。
(7)ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动(光反应阶段合成的ATP只用于暗反应)；而ATP所需的能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用所固定的光能。
(8)病毒等少数种类的微生物不能独立进行代谢活动，其生命活动所消耗的能量来自宿主细胞的代谢。
【典例2】　(2010·海淀区质检)下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)
A．无氧条件下，植物叶肉细胞进行光合作用是细胞中ATP的惟一来源
B. 有氧状态下，谷氨酸棒状杆菌在线粒体内合成ATP
C. ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成
D. 有氧条件下，植物根毛细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生AT
[解析]　植物叶肉细胞进行光合作用可以产生ATP，在无氧条件下，细胞通过无氧呼吸也可产生ATP，故A错误。谷氨酸棒状杆菌属于原核生物，不含线粒体，故B错误。根毛细胞中不含叶绿体，故D错误。
[答案]　C
[知识总结]　ATP与ADP之间的相互转化过程并不是可逆反应，两过程反应的场所、条件、反应式中的“能量”均不同，具体如下：
项目 ATP合成 ATP水解
反应式
场所 线粒体、叶绿体、细胞质基质 细胞内所有需要能量进行生命活动的结构
条件 由ATP合成酶催化 由ATP水解酶催化
能量来源 合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(细胞呼吸) ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量
能量去路 储存在ATP中 用于各项生命活动
【互动探究2】　(2010·临沂模拟)如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是(　　)
A．图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键
B. ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量
C. ATP与ADP相互转化过程中物质是可逆的，能量不可逆
D. 酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响
[解析]　ATP是由腺苷和三个磷酸基团组成的，腺苷由一分子的腺嘌呤和一分子的核糖组成；酶具有催化作用，具有高效性，专一性，同时作用的条件要温和，所以要受到温度，酸碱度等其他因素的影响。
[答案]　D
考点整合三：验证酶的高效性和专一性的实验比较
1．两个实验都要严格遵循对照原则和单一变量原则
(1)在“比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率”的实验中，对试管的洁净程度、环境温度、H2O2溶液量、卫生香的使用情况等无关变量的控制要相同，整个反应过程中只有催化剂(过氧化氢酶和Fe3＋)不同，比较得出酶的催化具有高效性。 (2)在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”的实验中，淀粉和蔗糖的溶液量、水浴的温度和处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间相同，只有底物(淀粉和蔗糖)即自变量不同，比较得出酶的催化具有专一性。
2.在“比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率”的实验中的注意事项
(1)肝脏必须是新鲜的即刚从活体动物中取出的，因为过氧化氢酶是蛋白质，放置久了会受到腐生细菌的作用，使酶分子数量减少或活性降低。
(2)要将肝脏研磨成液，目的是使细胞内的过氧化氢酶充分释放出来，增大与H2O2的接触面积。
(3)滴加FeCl3和肝脏研磨液时不能合用一支滴管，原因是酶的催化效率具有高效性，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，作出错误的判断。
3．在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”的实验中的注意事项
(1)保证蔗糖的纯度和新鲜度是做好实验的关键，实验前应先用斐林试剂检验蔗糖是否含有还原糖，且蔗糖溶液现用现配，防止被微生物分解成还原糖。
(2)实验中若选用人的唾液淀粉酶，实验温度应为37℃。
(3)鉴定试剂不能用碘液，因蔗糖及其分解产生的葡萄糖和果糖遇碘液都无颜色变化，这样淀粉酶是否能催化蔗糖水解就得不到验证。
(4)制备的可溶性淀粉溶液一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力。
(5)试管一定要干净，否则试管壁上粘有还原糖也会对实验结果造成影响。
4.验证酶特性的方法
(1)验证酶的高效性：教材中通过比较过氧化氢酶和无机催化剂(如Fe3＋)催化H2O2分解成水和氧气的反应速率，证明酶的高效性。其实也可以通过增加酶的稀释度来验证酶的高效性，即极少量的酶也具有较强的催化作用，从而说明酶具有高效性。
(2)探索酶的专一性
①同一种酶针对不同的底物。在探索酶的专一性实验中，变量可以是酶作用的底物，如用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖的水解反应，再用斐林试剂检测溶液中有无还原糖，从而判断淀粉酶是否只能催化特定的物质或化学反应，以证明酶的专一性。
②同一底物用不同的酶来催化。用不同的酶对同一底物催化作用的比较来验证酶的专一性。此时实验变量为不同的酶如淀粉酶和蛋白酶，底物相同(淀粉或蛋白质)。
【典例3】　下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL 3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度(℃) 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅* ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
注：“＋”表示有；“－”表示无。
*：此行“＋”的多少代表颜色的深浅。
根据实验结果，以下结论正确的是(　　)
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在80℃时比40℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
[解析]　据该实验结果可知：①②③试管中出现砖红色沉淀，④⑤⑥试管中无砖红色沉淀出现，说明淀粉酶催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解为还原糖，但也不能确定蔗糖被水解为非还原糖。①②③三支试管的自变量是温度，其中②号试管所处温度是60℃，砖红色沉淀颜色最深，说明生成的还原糖最多，酶活性最高，其次是40℃，80℃下酶的活性最低。淀粉酶对淀粉的水解具有专一性，而不是蔗糖。
[答案]　B
【互动探究3】　(2011·黄冈质检)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如下表所示：
试管编号 实验处理
加入3%H2O2(mL) 温度 加入试剂
试管1 2 常温 /
试管2 2 90°C /
试管3 2 常温 2滴3.5%FeCl3
试管4 2 常温 2滴20%肝
脏研磨液
对该实验的有关分析不正确的是(　　)
A．在上表的实验处理中，研究了温度和催化剂两个自变量
B．试管2中因为没有加入任何试剂，所以应为空白对照组
C．若试管4和试管1组成对照实验，可说明酶具有催化性
D．若要研究酶的高效性，可选用的实验组合是试管4和试管3
[解析]　本题考查考生对实验对照和实验变量的分析能力。依表格中的实验处理(温度和FeCl3、肝脏研磨液)，可确定该实验的自变量是温度和催化剂。试管2研究温度(90°C)对化学反应的影响，应属于实验组，在常温下，试管1属于空白对照组。
[答案]　B
高考链接
1.(2010·上海生物)下图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述中错误的是(　　)
A．需要解旋酶　　　　　　 B．属于水解反应
C．会有能量变化 D．反应速度与温度有关
解析：分析图示可知：该图表示的是生物体内二肽的水解过程；需酶的催化，所以反应速度与温度有关；该过程发生在生物体内，故该蛋白质被水解时需消耗能量。而解旋酶催化的是DNA分子解旋的过程。
答案：A
2．(2010·上海生物)下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是(　　)
A．酶和激素都是蛋白质
B．酶和激素都与物质和能量代谢有关
C．酶和激素都由内分泌细胞分泌
D．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
解析：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物(多数是蛋白质，少数是RNA)。大部分酶在细胞内发挥催化作用(消化酶需分泌到消化道内)。激素是由内分泌细胞分泌的，产生后释放到血液中，进而运输到靶细胞或靶器官发挥调节作用。激素不全是蛋白质。酶直接催化物质与能量代谢过程，而激素对物质和能量代谢过程有调节作用。
答案：B
3．(2010·上海生物)下图表示细胞中某条生化反应链，图中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是(　　)
A．若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度加快
B．若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平
C．若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多
D．若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多
解析：据题干信息，可以看出：若E1催化的反应被抑制，则A转化为B的速度将会减慢，故A选项错误；虽E5催化的反应被抑制，但由于B还能继续转化为C，故B的积累并没有达到较高水平，所以B选项错误；若E3的催化速度比E4快，则C更多地转化为D，D的产量比E多，故C选项正确；若E1催化速度比E5快，则A更多转化为B，但又由于B还会转化成C，故B的产量不一定比A多，所以D选项错误。
答案：C