2019版高考生物一轮复习第四单元细胞的能量供应与利用第6讲酶的本质、特性及相关实验探究课件中图版.pptx

第6讲 酶的本质、特性及相关实验探究,最新考纲 1.酶在代谢中的作用()。2.探究影响酶活性的因素。,1.酶的作用与本质,考点一 酶的本质和作用,活细胞,催化,蛋白质,RNA,氨基酸,核糖体,2.酶的作用原理,下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。,(1)无酶催化的反应曲线是_。 (2)有酶催化的反应曲线是_ 。 (3)ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。 (4)ba段的含义是酶_ _ _ 。 (5)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_ _移动。,降低的活化能,向上,(1)实验流程,小、少、慢,大、多、快,(2)变量分析,产生的气泡的数目多少,温度,4.酶本质的探索(连一连),提示 (1)e (2)a (3)c (4)d (5)b,1.酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？,提示 化学反应前后其数量和性质不变；加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点；二者都能降低化学反应的活化能。,2.酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？,提示 催化(降低化学反应的活化能)是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源(或组成)物质。,1.(2017全国卷，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是( ),A.在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶 B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性 C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法 D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ,酶的化学本质及分布,解析 DNA的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性，B错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性。而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C正确；唾液淀粉酶催化反应最适温度是37 ，但是37 不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D错误。 答案 C,2.(2017广东五校一诊)核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子，在特异地结合并切断特定的mRNA后，核酶可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于核酶的叙述，正确的是( ),A.向核酶中滴加双缩脲试剂，水浴加热可发生紫色反应 B.与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶的高效性 C.核酸具有热稳定性，故核酶的活性不受温度的影响 D.核酶与催化底物特异性结合时，有氢键形成，也有磷酸二酯键的断裂,解析 核酶的化学本质是RNA，滴加双缩脲试剂可发生紫色反应的是蛋白质，且不需加热，A错误；与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，表明核酶具有催化作用，要证明酶具有高效性，应该与无机催化剂做对比，B错误；与蛋白质相比，核酸虽然具有热稳定性，但温度过高或过低也能影响其性质或结构，因此核酶的活性也受温度的影响，C错误；核酶特异地结合mRNA是通过碱基互补配对实现的，因此有氢键的形成，核酶能切断特定的mRNA，在该过程中有磷酸二酯键的断裂，D正确。 答案 D,(1)从酶的化学本质上讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶(如淀粉酶、蛋白酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)，若无特别说明，其本质都是蛋白质。 (2)若题目信息中告知某催化功能的物质经蛋白酶处理后“丧失活性”，则该酶为蛋白质，仍具活性，则该酶为RNA。,1.(2013课标，6)关于酶的叙述，错误的是( ),A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中 B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构 C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度 D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物 解析 低温只能降低酶的活性，并没有改变酶的空间结构，当温度回到最适温度时，酶的催化效率仍然可以达到最大；而高温、强酸和强碱会破坏酶的空间结构，从而导致酶活性的降低甚至丧失，所以B错误。 答案 B,酶的作用,2.(2017江西赣州一模，2)下列关于酶的说法中，正确的是( ),A.酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体 B.pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性 C.在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著 D.所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中 解析 大多数酶是蛋白质，在核糖体合成，少数酶是RNA，主要在细胞核合成，A错误；温度较低时会降低酶的活性，但不会使酶失去活性，B错误；酶的催化作用需要适宜的条件，故并非所有条件下，酶降低活化能的效果都比无机催化剂显著，C错误；真核细胞的呼吸酶分布在细胞质基质和线粒体中，原核细胞的呼吸酶分布于细胞质和细胞膜上，D正确。 答案 D,1.对酶在细胞代谢中作用的理解 (1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。 (2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。 (3)酶只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的位置。 (4)在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。 2.高考常考的10种酶及其作用归纳 (1)DNA聚合酶：将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。 (2)DNA连接酶：将两个DNA片段连接起来。,(3)RNA聚合酶：将单个的核糖核苷酸连接成链，并能够在转录时打开DNA碱 基对间的氢键。 (4)解旋酶：在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对之间的氢键。 (5)ATP水解酶：能打开远离腺苷的高能磷酸键。 (6)ATP合成酶：能连接远离腺苷的高能磷酸键。 (7)限制性核酸内切酶：识别特定的核苷酸序列，从固定的切点切开磷酸二酯键。,(8)蛋白酶：将蛋白质的部分肽键切断，得到不同的肽链和氨基酸。 (9)纤维素酶、果胶酶：水解纤维素、果胶，破坏植物细胞壁。 (10)胰蛋白酶、动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶第一次为用其处理“剪碎的组织”以使分散成单个细胞，第二次为“用其处理贴于瓶壁生长的细胞”。,1.酶的特性,(1)_：催化效率约是无机催化剂的1071013倍。 (2) _：每一种酶只能催化某_化学反应。 (3)作用条件较温和：在_条件下，酶的活性最高；_会使酶的空间结构遭到破坏而失活；_条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。,考点二 酶的作用特性及影响因素(5年8考),高效性,专一性,一种或一类,最适温度和pH,高温、过酸、过碱,低温,2.酶特性相关模型分析,(1)酶的高效性 与无机催化剂相比，酶的催化效率_。 酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的_ 。,更高,平衡点,(2)酶的专一性 图像模型解读,解读：图中_表示酶，_表示被酶催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示_的物质。,A,B,不能被A催化,曲线模型解读 加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明_。 加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明_。,酶B对此反应无催化作用,酶具有专一性,(3)影响酶促反应速率的因素分析,成正比,加快,最大,最强,不发生,会,不同,会,最适pH也不变,不影响,1.真题重组 判断正误,(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 (2017全国卷，3D)( ) (2)酶的化学本质是蛋白质或RNA(2015海南卷，4A) ( ) (3)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁(2015海南卷，4D) ( ) (4)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构(2013全国卷，6B) ( ) (5)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(2013海南卷，4B) ( ),以上内容侧重于酶的本质、酶的催化特性及酶活性的影响因素的考查；相关内容对应教材P5860，把握酶作用的三大特性及相关内涵是解题的关键。,2.酶在生活中的应用实例,(1)人发烧时不想吃东西，是因为体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。 (2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，是因为唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.91.5。此外，胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠中的消化酶的最适pH为8.09.0。 (3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，是因为口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)因不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。,1.(2017湖北荆州摸底考)下列关于酶的叙述，正确的是( ),A.酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色 B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关 C.酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存 D.可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响,酶的作用特性,解析 大多数酶是蛋白质，蛋白质能与双缩脲试剂反应呈紫色，而少数酶是RNA，RNA不能与双缩脲试剂反应呈现紫色，A错误；每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，这是细胞代谢能够有条不紊地进行的重要原因，B正确；在最适温度和pH条件下，酶的活性最强，不适合长期保存，C错误；过氧化氢高温易分解，所以一般不选择过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶活性的影响，D错误。 答案 B,2.(2017河北石家庄二模，2)细胞代谢能在常温常压下迅速有序地进行，其中酶起着重要作用。下列叙述错误的是( ),A.酶是所有活细胞都含有的具有催化作用的有机物 B.H2O2分解实验中，加热、Fe3、酶降低活化能的效果依次增强 C.有些酶需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输 D.人体的各种酶发挥作用所需的最适条件是不完全相同的,解析 活细胞的代谢离不开酶的催化作用，酶是有机物，A正确；H2O2分解实验中，加热能够为反应提供能量，而不是降低活化能，B错误；有些酶的化学成分为分泌蛋白，需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输，C正确；人体的各种酶发挥作用所需的最适条件不完全相同，D正确。 答案 B,影响因素制约酶活性的机理 (1)高温、过酸、过碱可破坏酶分子空间结构而导致酶永久性失活(不可逆转)。 (2)低温仅抑制酶活性，并不破坏酶分子空间结构，当温度适当升高时活性尚可恢复。 (3)酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响，前者可提升酶活性，后者则降低酶活性。,【典例】 (2016全国课标卷，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 )、B组(40 )和C组(60 )，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：,酶的活性影响因素曲线模型分析,(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_组。 (2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ，那么A组酶催化反应的速度会_。 (3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量_，原因是_。 (4)生物体内酶的化学本质是_，其特性有_ _(答出两点即可)。,慧眼识图 获取信息,答案 (1)B (2)加快 (3)不变 60 条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或RNA 高效性、专一性,【对点小练】,如图曲线b表示在最适温度和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.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变 B.B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现c所示变化 C.酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示 D.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素,解析 题干中提出“曲线b表示在最适温度和pH条件下”，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，故A错误；曲线b是在最适温度条件下测得的，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率应在B点后下降，故B错误；曲线b在B点时反应速率不再增加，这是受酶的数量的限制，因此如果酶量增加，图示反应速率可用曲线c表示，故C错误；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，故D正确。 答案 D,“四看法”分析酶促反应曲线,方法1 用“试剂检测法”鉴定酶的本质,可采用“试剂检测法”或“蛋白酶水解法”确认酶的化学本质若酶为蛋白质，则遇_试剂可呈紫色，并且用蛋白酶处理可失活。同理若为RNA，则遇_呈红色，且用蛋白酶处理仍具生物活性，而用_酶处理会丧失活性。,考点三 与酶相关的实验探究“三法”探究酶本质及 特性(5年6考),双缩脲,派洛宁,RNA水解,方法2 用“对比实验法”探究或验证酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素,(1)验证酶的高效性 设计思路 验证酶高效性的方法是“对比法”，实验变量为_，因变量为底物的反应速率进行比较。,不同类型催化剂,设计方案,无机催化剂,高效性,另一底物,不被分解,另一种酶液,不被分解,(2)酶的专一性的实验探究方法对比法 设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 设计方案,结果分析：根据底物性质选用相应试剂检测，若实验组底物被分解，对照组底物不被分解，则证明酶具专一性。 实验成功关键点 若选择淀粉、蔗糖、淀粉酶做酶的专一性实验，最好选用_检测反应物是否被分解，一般不选用_，因其无法检测_是否被分解。,班氏试剂,碘液,蔗糖,方法3 用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或pH),(1)设计思路：设计实验时需设置_的实验组进行_对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或pH)最接近_。相邻组间的差值(即梯度值)越_，测定的最适温度(或pH)就越精确。,一系列不同温度（或pH）,相互,最适温度（或pH）,小,(2)设计方案,最多,最少,【典例1】 (2016全国课标卷，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是( ),A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量 B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量 D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 解析 测定酶活力影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。 答案 C,【典例2】 (全国卷)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：,在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。 各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。 将5支试管放入70 恒温水浴中，保温时间相同且合适。 取出各试管，分别加入斐林(班氏)试剂2 mL，摇匀。 观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。,上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。 (1)_。 (2)_。 解析 (1)酶的活性受温度的影响，本题探究的是pH对酶活性的影响，因此，温度应为无关变量，必须适宜，而70 恒温水浴的温度过高，会导致5组试管中的酶因高温而失活，最终使不同pH下的实验结果一样。(2)本题使用的是斐林(班氏)试剂，通过检测产物的生成量来确定酶的活性高低，用斐林(班氏)试剂鉴定还原糖必须要加热，如果不加热，则任何一组都不会发生颜色反应。,答案 (1)中70 应改为37 。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 (2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林(班氏)试剂与还原糖反应显色,酶的化学本质、特性、影响因素及其在细胞代谢中的作用及相关实验探究等是本专题的高频考点，题目既有选择题，又有非选择题。选择题通常是综合考查与酶有关的叙述的判断，或通过图示及坐标曲线考查对酶相关知识的分析理解，非选择题则以实验设计与分析的形式考查酶的特性，如2016、2013、2012、2011全国卷均考查了酶相关实验设计。,【对点小练】,(原创)下表为某探究实验的步骤，请分析并回答下列问题：,(1)此探究实验的课题名称是_。 (2)在此实验中，因变量是用_检测的。A、B、C三支试管中，_试管中酶的活性最高。 (3)实验结束后，将B试管所处温度降到唾液淀粉酶的适宜温度，现象是_ _。 (4)有人建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，而不能将实验所用酶互换，试说明提出此建议的理由：_ _。,解析 (1)从表中信息可知，温度是自变量，所以本实验探究的是温度对酶活性的影响。(2)可溶性淀粉在唾液淀粉酶的作用下可被分解为还原性糖，淀粉遇碘变蓝，还原性糖遇碘颜色不发生变化，所以可用碘液来检测因变量。唾液淀粉酶的最适温度是37 ，所以A试管中酶的活性最高。(3)实验时，B试管所处的温度为80 ，此时酶已失活，实验结束后，将B试管所处温度降到唾液淀粉酶的适宜温度，酶的活性不会恢复，故B试管中的现象是没有发生变化。 答案 (1)探究温度对酶活性的影响 (2)碘液 A (3)没有变化 (4)酸能催化淀粉水解，过氧化氢随温度升高分解加快，这些因素都会对实验结果造成干扰,易错防范清零,易错清零,易错点1 对酶产生场所、化学本质、作用、来源等存在系列误区,点拨 防范“酶”的错误说法,易错点2 混淆激素、酶、抗体等5类常考的“专一性”物质,点拨 着眼于四角度比较“酶”与“激素”,易错点3 混淆“酶促反应速率”与“酶活性”,点拨 酶促反应速率不同于酶活性： 温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，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与酶的接触面积而影响酶促反