高考生物一轮复习讲义-第3单元第1课时降低化学反应活化能的酶.docx
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1、第1课时降低化学反应活化能的酶目标要求1.酶在代谢中的作用。2.实验:探究影响酶活性的因素。考点一酶的本质、作用及特性1酶的作用及本质(1)酶的本质源于必修1 P81“关于酶本质的探索”:巴斯德认为酿酒中的发酵是由于酵母菌细胞的存在,没有活细胞就不能产生酒精;李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质,不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。提示将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤,将提取液加入葡萄糖溶液中,也能产生酒精,说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。(2)酶的作用原理表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是A
2、C段。表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。表示酶降低的活化能是AB段。2酶的特性(1)高效性含义解读:与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。作用实质:酶和无机催化剂一样,只能缩短到达化学平衡所需要的时间,不能改变化学反应的平衡点。因此,酶不能改变最终生成物的量。(2)专一性含义解读:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。曲线解读:酶A可催化底物水解,酶B则与“无酶”相同,说明酶催化具有专一性。模型解读(3)作用条件较温和曲线解读:在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高;高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。3.酶促反应速率的影
3、响曲线分析(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线(2)温度和pH对酶促反应速率的影响据图可知,不同pH条件下,酶最适温度不变;不同温度条件下,酶最适pH也不变,即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响底物浓度对酶促反应速率的影响酶浓度对酶促反应速率的影响特别提醒(1)酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。(2)温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触,进而影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。(3)同一个体不同细胞中,酶的种类和数量不完全相同,对于同一个细胞而
4、言,在不同的时期或生理状态下,细胞中酶的种类和数量也会发生改变。(1)源于必修1 P83“探究”:已知胃蛋白酶的最适pH约为1.5,小肠液的pH约为7.6,胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗?为什么?提示不能。因为没有了适宜的pH,胃蛋白酶活性大大下降甚至失活,不再发挥作用。(2)源于必修1 P87“科学技术社会”:溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用,能增强抗生素的疗效。考向一酶的本质、作用与特性的综合分析1下列关于酶的叙述正确的是()酶具有催化作用,并都能与双缩脲试剂反应呈紫色酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率蛋白酶能催化不同的蛋白质水解,因此酶
5、不具有专一性细胞代谢能够有条不紊地进行,主要由酶的高效性决定酶是由具有分泌功能的细胞产生的酶既可作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物A B C D答案D解析酶大部分是蛋白质、少量是RNA,蛋白质类的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色,RNA类的酶不能,错误;酶的作用原理是降低化学反应的活化能,错误;酶的专一性是指:酶能催化一种或一类化学反应,错误;细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关,错误;几乎所有活细胞均能产生酶,错误;酶催化相应的化学反应时属于催化剂,酶被分解时作为反应的底物,正确。2温度会影响酶促反应速率,其作用机理可用下图坐标曲线表示。其中a表示底物分子具有的能量,b表示温度对酶空间结
6、构的影响,c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是()A随着温度的升高,底物分子具有的活化能增加B处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的C酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果D酶适于低温保存,原因是底物分子的能量低答案C解析由图可知,随着温度的升高,底物分子具有的能量增加,A错误;处于曲线c中1、2位点酶促反应速率相等,但酶分子活性不一定相同,B错误;酶适于低温保存,原因是低温只是抑制酶活性,不会使酶变性失活,D错误。考向二酶促反应速率的影响因素3如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()A酶量是限制曲线AB段反应
7、速率的主要因素B酶量减少后,图示反应速率可用曲线a表示C在B点升高温度5 后,图示反应速率可用曲线c表示D减小pH,重复该实验,A、B点位置都不变答案B解析从图中可以看出,在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关,因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素,A错误;酶量减少后,反应速率减慢,图示反应速率能用曲线a表示,B正确;曲线b是在最适温度条件下进行的,在B点升高温度5 后,酶活性将会下降,反应速率下降,C错误;曲线b是在最适温度、最适pH条件下进行的,减小pH,酶的活性会下降,A、B点位置都会下移,D错误。4如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图,下列相
8、关叙述错误的是()A影响乙曲线的因素是温度,影响丙曲线的因素是pHB甲曲线中,a点与b点限制酶促反应速率的因素不相同C乙曲线中,d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D丙曲线中,g点时对应因素升高,酶的活性不能到达h点答案C解析分析题图可知,甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系,a点的限制因素是底物浓度,b点时底物达到饱和状态,限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度;乙曲线是温度对酶活性的影响曲线,d点是低温条件,酶的活性很低,但是酶的空间结构没有被破坏,温度恢复,酶的活性可恢复,f点是高温条件,高温使酶的空间结构发生改变,即使温度降低,酶的空间结构也不能恢复;丙曲线是pH对酶活性的影响曲线,g
9、点时pH过低,酶的空间结构发生改变,pH升高,酶的活性不能恢复,故不能到达h点。考点二探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素1探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验步骤试管编号12注入可溶性淀粉溶液2 mL注入蔗糖溶液2 mL注入新鲜的淀粉酶溶液2 mL2 mL60 水浴保温5 min新配制的斐林试剂2 mL2 mL沸水浴煮沸1 min实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀(2)实验结果和结论:1号试管有砖红色沉淀生成,说明产生了还原糖,淀粉被水解,2号试管不出现砖红色沉淀,说明蔗糖没有被水解。结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶的作用具有专一性。(3)上述实验中不能(填“能”
10、或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂,因为碘液只能检测淀粉是否被水解,而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。(4)该实验的自变量是底物的种类;因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。2探究温度对酶活性的影响(1)实验原理反应原理鉴定原理: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的活性。(2)实验步骤和结果取6支试管,分别编号为1与1、2与2、3与3,并分别进行以下操作。试管编号112233实验步骤一2 mL淀粉酶溶液2 mL可溶性淀粉溶液2 mL淀粉酶溶液2 mL可溶性淀粉溶液2 mL淀粉酶溶液2
11、mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5 min在60 温水中水浴5 min在沸水中水浴5 min三1与1试管内液体混合,摇匀2与2试管内液体混合,摇匀3与3试管内液体混合,摇匀四在冰水中水浴数分钟在60 温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟五取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高或过低都会影响酶活性3.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理反应原理2H2O22H2OO2。鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响O2的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。(2)实验步骤和结果序号实验操作内容试管1试管2试管
12、31注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL 5%的HCl1 mL 5%的NaOH3注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察实验现象有大量气泡产生无明显气泡产生无明显气泡产生5将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱1实验材料选择时的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中,能否选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料?提示不能,因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果,所以不能选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料。(2)在探究pH对酶活性的影响
13、实验中,能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料?提示不能,因为在酸性条件下淀粉分解也会加快,从而影响实验结果。(3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中,宜选用蛋白块(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物,同时探究酶活性的观测指标是相同时间内蛋白块体积的变化。2实验步骤和结果检测的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中,底物和酶溶液应在何时进行混合?提示先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合,保证反应从一开始就是预设的温度。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与
14、酶接触。(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不能选用斐林试剂的原因是?提示因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热,而该实验中需严格控制温度。考向探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素5下列实验材料及试剂的选择不能达到实验目的的是()选项实验目的主要实验材料及试剂A酶具有催化作用蛋白块、蛋白酶、蒸馏水B酶具有专一性淀粉、蔗糖、淀粉酶、碘液C酶具有高效性过氧化氢溶液、过氧化氢酶、氯化铁溶液D温度影响酶的活性淀粉、淀粉酶、碘液答案B解析利用淀粉、蔗糖、淀粉酶进行酶具有专一性的实验时,应用斐林试剂进行检测,而不能使用碘液检测,因为无论蔗糖与淀粉酶是否反应,其与
15、碘液均不会发生反应,B错误。6下图表示比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。下列有关分析不合理的是()A本实验的因变量是过氧化氢的分解速率B本实验的无关变量有过氧化氢的浓度、催化剂的用量等C1号与3号,1号与4号可分别构成对照实验D分析2号、4号试管的实验结果可知,加热和酶都能降低反应的活化能答案D解析本实验的自变量是不同的反应条件,因变量是过氧化氢的分解速率,A正确;加热能提供能量而不是降低活化能,D错误。1(2022广东,13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析错误的是()组别pHCaCl2温度()降解率(%)990389708897007705854030
16、注:/分别表示有/无添加,反应物为型胶原蛋白。A该酶的催化活性依赖于CaCl2B结合组的相关变量分析,自变量为温度C该酶催化反应的最适温度为70 ,最适pH为9D尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物答案C解析分析组可知,没有添加CaCl2,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2,A正确;分析组变量可知,pH均为9,都添加了CaCl2,温度分别为90 、70 ,故自变量为温度,B正确;组酶的活性最高,此时pH为9,温度为70 ,但由于分组较少,不能说明其最适温度为70 ,最适pH为9,C错误;该实验的反应物为型胶原蛋白,要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验,D正确。2(202
17、0北京,4)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如图。第1组曲线是在pH7.0、20 条件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了()A悬液中酶的浓度 BH2O2溶液的浓度C反应体系的温度 D反应体系的pH答案B解析提高酶的浓度能够提高反应速率,不能提高生成氧气的量,A错误;提高H2O2溶液的浓度,就是提高底物浓度,可使产物的量增加,B正确;适度的提高温度可以加快反应速率,不能提高产物的量,C错误;改变反应体系的pH,可以改变反应速率,不能提高产物的量,D错误。3(2022全国
18、乙,4)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“”表示有,“”表示无)。实验组底物RNA组分蛋白质组分低浓度Mg2高浓度Mg2产物根据实验结果可以得出的结论是()A酶P必须在高浓度Mg2条件下才具有催化活性B蛋白质组分的催化活性随Mg2浓度升高而升高C在高浓度Mg2条件下RNA组分具有催化活性D在高浓度Mg2条件下蛋白质组分具有催化活性答案C解析由组可知酶P在低浓度Mg2条件下也有产物的生成,说明并非一定要在高浓度Mg2条件下酶P才具有催化活性,A错误;由第组和第组对比可知,只有蛋白质组分的酶存在时,在低浓
19、度Mg2和高浓度Mg2的条件下,均无产物的生成,说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性,B错误;由第组和第组对比可知,在高浓度Mg2条件下,第组有产物的生成,第组没有产物的生成,说明RNA组分具有催化活性,蛋白质组分没有催化活性,C正确,D错误。4(2022湖南,3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。下列叙述错误的是()A碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量
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