高考生物一轮精品复习 5.1 降低化学反应活化能的酶学案 新人教版必修1.doc

第5章 细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶【高考新动向】1、酶在代谢中的作用2、探究影响酶活性的因素【考纲全景透析】一、酶在细胞代谢中的作用1、细胞代谢：细胞中每时每刻进行着许多化学反应的统称，是细胞生命活动的基础。2、酶的概念：产生部位：活细胞，作用：催化作用，成分：绝大多数是蛋白质，少数是rna。3、酶的作用机理（1）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。（2）酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能。（3）同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因在于酶降低活化能的作用更显著。二、酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是rna。三、酶的特性：1、高效性：酶的催化效率约是无机催化剂的1071013倍 2、专一性：一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应 3、作用条件较温和：在过酸、过碱或温度过高的条件下酶会失活；在低温条件下，酶的活性降低，但不会失活。【热点难点全析】一、酶的本质、作用及其实验验证1、酶的本质及生理功能化学本质绝大多数是蛋白质少数是rna合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核（真核生物）来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能2、酶化学本质的实验验证3、酶的催化作用的实验验证（1）原理：2h2o22h2o+o2（2）实验设计及现象.试管编号试剂处理现象2ml h2o2常温几乎无气泡产生2ml h2o290有较少气泡产生2ml h2o23.5%fecl2溶液2滴有较多气泡2ml h2o2新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡（4）实验结论酶具有催化作用，同无机催化剂一样，都可以加快化学反应速率酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。【例】为了认识酶作用的特性，某同学以20%的过氧化氢溶液为反应底物进行了一组实验，其方法及结果如下表所示，通过分析实验不能得出的结论是( )步骤方法观察结果1常温下自然分解氧气泡少而小2常温下加铁离子氧气泡稍多而小3常温下加入鲜肝提取液氧气泡极多而大4加入煮沸后冷却的鲜肝提取液同自然分解一样【解】选c。本题是以实验现象来分析酶的特征，在考试中比较常见。实验1是其他实验的对照，实验3与1比较可得出酶具有高效性的特点，分析实验4可得出酶发挥作用需要一定的条件，即必须是在常温下有效。实验3与实验2比较说明酶的催化效率比普通的化学催化剂要高。但整个实验不能得出酶有专一性的特点。二、影响酶促反应的曲线分析1、表示酶高效性的曲线：（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。（3）酶只能催化已存在的化学反应。2、表示酶专一性的曲线：（1）在a反应物中加入酶a，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶a催化底物a参加反应。（2）在a反应物中加入酶b，反应速率和未加酶时相同，说明酶b不催化底物a参加反应。3、影响酶活性的曲线：（1）甲图表明：在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。（2）乙图表明：在最适ph时，酶的催化作用最强，高于或低于最适ph，酶的催化作用都将减弱。由甲、乙两图可见：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。（4）从丙图可以看出：反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度。4、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响（1）在其他条件适宜、酶量一定的条件下，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，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。（2）在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。【例】如图表示在不同处理条件(a、b、c)下，某酶促反应生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是()a温度不同b酶制剂的量不同c反应底物的量不同dph不同【解】解析：选c。影响酶活性的因素包括温度、酸碱度、酶浓度、底物浓度等，由图可知，a、b、c三种情况下生成物的量相同，只是达到平衡的时间不同，因此可以推知与反应底物的量不同无密切关系。【高考零距离】1、(2012江苏高考)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” 的叙述，合理的是（ ）a. 先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度b. 实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度c. 相同 ph 时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉d. 衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果【解析】酶的活性受温度的影响，高温使酶失活，a错；实验的应变量是洗涤效果，其可观测指标可以为污渍残留程度，b正确；酶的活性受ph的影响，只有在最适ph时，酶的活性最高，加酶洗衣粉的洗涤效果才最好，c错；衣物质地对去污也有重要的影响，而酶的作用效率与用量有关，d错。【答案】b2、(2011福建高考)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是（）a.在细胞内发挥作用b.由活细胞产生的蛋白质c.与特定分子结合后起作用d.在发挥作用后还能保持活性【解析】a项，激素有的在细胞内起作用，有的在细胞外起作用，酶可以在细胞外起催化作用，神经递质作用于突触后膜，在细胞外起作用；b项，激素和神经递质的本质不一定是蛋白质，少数的酶是rna；c项，激素与靶细胞结合、神经递质与突触后膜受体结合、酶与反应物结合；d项，激素和神经递质作用完后要被分解失活。【答案】c3、(2011海南高考)某一不可逆化学反应（spw）在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。下图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是 （）a甲 b乙 c丙 d丁【解析】当反应进行到t时加入催化该反应的酶，由于酶的高效性，反应物浓度迅速降低，最后反应物浓度降为0。【答案】d4、（2011天津高考）下列有关酶的叙述正确的是（）a.酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸b.酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率c.在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞d.dna连接酶可连接dna双链的氢键，使双链延伸【解析】a项，多数酶是蛋白质，少数是rna，所以酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；b项，酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率，但不能为反应物供能；c项，动物细胞外含有多种胞外蛋白，如胶原蛋白，使细胞间或细胞与培养瓶内壁粘连起来。胰蛋白酶有消化作用，胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他蛋白质成分酶解，获得单个细胞；d项，酶具有专一性，dna连接酶只能连接两脱氧核苷酸形成磷酸二酯键。【答案】c5、(2011新课标全国卷)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图，下列分析错误的是（）a甲酶能够抗该种蛋白酶降解b甲酶不可能是具有催化功能的rnac乙酶的化学本质为蛋白质d乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变【解析】a项，通过曲线可以看出甲酶活性没有变化，因此蛋白酶不能水解甲酶；b项，甲酶不能被蛋白酶水解，因此甲酶不是蛋白质，可能是rna；c项，乙酶能被蛋白酶水解，因此乙酶是蛋白质；d项，乙酶的活性降低，是因为蛋白酶分解破坏了乙酶的分子结构。【答案】b【考点提升训练】1、（2012大连模拟）下列关于酶的论述正确的是 （ ）对底物有严格的选择性酶在体内不能更新温度越高酶的活性越大酶制剂通常在低温下保存酶能降低化学反应的活化能酶只能在细胞内发挥催化作用酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物a. b. c. d.【解析】绝大多数酶是蛋白质，在体内不能贮存，所以要不断更新；温度过高会使酶失活；酶可在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用。【答案】a2、(2011广州模拟)下面左图表示的是ph对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示的是3种脱氢酶(a、b、c)的活性受温度影响的情况。下列叙述正确的是()a从左图中可以知道ph6时植物淀粉酶的活性最高b从右图中无法知道酶c的最适温度c从左图中可以知道若细胞由酸性变成碱性时，淀粉酶的活性逐渐升高d从右图中可以知道活性温度范围最广的酶是b【解析】温度过高、过酸、过碱都能使酶彻底失活，且这种失活是不可逆转的，从左图可以看出，植物淀粉酶的最适ph在5和6之间，人的淀粉酶的最适ph在7左右。在右图中酶活性温度范围最窄的是酶b。酶c的活性受温度影响的曲线不完整，因此从右图中无法知道酶c的最适温度。【答案】b3、某同学在研究化合物p对淀粉酶活性的影响时，得到如右图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是()a在一定范围内，底物浓度影响着酶促反应速率b曲线作为实验对照cp对该酶的活性有抑制作用d若反应温度不断升高，则a点持续上移【解析】在一定温度范围内，酶的活性随温度升高而增强，但超过最适温度，酶的活性随温度升高而减弱，最后变性失活，故a点不会随温度的升高持续上升。【答案】d4、(2012福州质检)在研究酶特性的实验中，以体积分数为3%的过氧化氢溶液为底物的一组实验记录如下表所示：实验实验过程实验现象1常温下自然分解气泡少而小2常温下加入2滴质量分数为3.5%的氯化铁溶液气泡稍多而小3常温下加入2滴鲜肝研磨液气泡极多而大4加入2滴煮沸后冷却的鲜肝研磨液气泡少而小据表分析，不能得出的结论是 （ ）a.从催化反应条件看，酶的作用条件温和b.从催化反应物种类看，酶具有专一性c.从催化反应效率看，酶具有高效性d.酶降低活化能的作用显著【解析】本题以实验现象来分析酶的特性。实验1是其他实验的对照。实验3与实验2和实验1比较可得出酶的催化作用具有高效性，即酶降低活化能的作用显著，c、d项正确；实验3与实验4比较，分析可得出酶发挥作用的条件温和，a项正确；整组实验的底物均为过氧化氢溶液，故不能得出酶具有专一性，b项错误。【答案】b5、(2011葫芦岛模拟)下列有关酶的说法，不正确的是()a不是所有的酶都在核糖体上合成b酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变c酶都是由活细胞产生的d细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件【解析】有的酶在体外也可发挥作用，如消化酶。【答案】d6、（2012温州十校联考）在一块含有淀粉的琼脂块的四个圆点位置，分别用不同的方法处理，如图所示。将上述实验装置放入37 恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液滴在琼脂块上，可见其上面呈蓝色的斑块个数是 （ ）a.1个 b.2个 c.3个 d.4个【解析】唾液煮沸或与酸混合，唾液淀粉酶失去活性，淀粉不水解；酶具有专一性，蔗糖酶不催化淀粉水解，所以圆点1、2、3遇碘液均变蓝；圆点4中淀粉会被水解，遇碘液不变蓝。【答案】c7、对下列曲线图的相关描述，正确的是()a图(1)纵坐标可以是k吸收量，横坐标可以是呼吸作用强度b图(2)纵坐标可以是酶活性，横坐标可以是温度c若图(3)中横坐标表示底物浓度，纵坐标表示反应速度，则可表示等量酶在不同温度下的反应速度曲线d若图(3)中横坐标表示底物浓度，纵坐标表示反应速度，表示正常情况下反应速度与底物浓度的关系，则可表示加入抑制剂后的反应速度与底物浓度关系【解析】图(1)纵坐标若是k吸收量，横坐标应是有氧呼吸强度。图(2)纵坐标若是酶活性，横坐标若是温度，低温时酶活性不能为零。等量酶在不同温度下的最大反应速度是不同的，而图(3)中最大反应速度相同，故错误。若图(3)中横坐标表示底物浓度，纵坐标表示反应速度，表示正常情况下反应速度与底物浓度的关系，加入抑制剂后的反应速度减慢，达到相同速度须增大反应物浓度，也可能使最大反应速度降低。【答案】d8、（2012济宁一中质检）猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。经35 水浴保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4不加任何试剂，下列实验能达到目的的是（ ）a.实验 b.实验c.实验、实验都能 d.实验、实验都不能【解析】实验是根据蛋白质与双缩脲试剂的颜色反应来验证实验，但由于分泌液中的蛋白酶也是蛋白质，故实验不能达到目的。实验可根据蛋白质块的消失来验证实验目的。【答案】b9、(2011抚顺模拟)生命活动中，酶是不可缺少的生物催化剂，以下五种酶的作用对象分别是()肽酶 解旋酶 纤维素酶 atp水解酶 dna连接酶a碱基间氢键、肽键、植物细胞壁、磷酸基团、磷酸基团b肽键、碱基间氢键、植物细胞壁、高能磷酸键、磷酸二酯键c肽键、碱基间氢键、原生质层、nadph、氢键dr基、脱氧核苷酸、细胞膜、atp、磷酸基【解析】肽酶破坏的是肽键，解旋酶破坏的是碱基间氢键，纤维素酶破坏植物细胞壁(植物细胞壁由纤维素和果胶组成)，atp水解酶破坏高能磷酸键，高能磷酸键断裂释放化学能供给生命活动的需要；dna连接酶连接被限制酶切开的核苷酸之间的磷酸二酯键，形成重组dna分子。【答案】b10、如图曲线表示物质m生成物质n的化学反应，在无催化剂条件下和有酶催化条件下的能量变化过程。下列相关叙述正确的是()aab段表示在有酶催化条件下，使物质m生成物质n反应发生需要的活化能bab段表示在无催化剂催化条件下，使物质m生成物质n反应发生需要的活化能c若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动d若只改变反应的温度或ph条件，则图中的曲线原有形状可发生改变【解析】分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。催化剂可以降低反应的活化能。bc段表示有酶存在的条件下物质m生成物质n反应需要的活化能；ac段表示在无催化剂催化条件下，使物质m生成物质n反应所需要的活化能；若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动；若只改变反应的温度或ph等条件，则酶的活性会发生改变，故图中的曲线原有形状可发生改变。【答案】d11、(2011西安模拟)图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说法中，不正确的是() at0表示淀粉酶催化反应的最适温度b图甲中ta和tb对酶活性的影响有区别c图乙中温度超过tb时，酶的活性达到最大d图乙中a点可能对应图甲中的温度为t0【解析】图甲表示酶的活性与温度的关系，图乙表示产物的积累量与温度的关系。图乙中，随着温度的升高当产物的积累量达到最大值不再发生变化时，说明反应已经停止，即因温度而使酶的活性丧失。【答案】c12、(2012济宁一中月考)如图表示在不同条件下,酶催化反应的速率(或生成物)变化。下列有关叙述中,不正确的是 ( c )a.图虚线表示酶量增加一倍时,底物浓度和反应速率的关系b.图虚线表示增加酶浓度,其他条件不变时,生成物的量与反应时间的关系c.图不能表示在反应开始的一段时间内,反应速率与时间的关系d.若图中的实线表示fe3+的催化效率,则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率【解析】在底物浓度相同条件下,酶促反应速度与酶的浓度成正比。酶的浓度增大,其酶促反应速度就增大,生成相同量的产物所需的时间就短,a、b项正确;图可表示随着反应的进行,底物浓度越来越小,由于酶量一定的条件下,随着底物浓度的减少,反应速率也减小,所以图可以表示反应速率与时间的关系,c项错误;过氧化氢酶比fe3+的催化效率高,在同样底物浓度的条件下,过氧化氢酶使反应达到平衡点比fe3+快,因此图虚线可表示过氧化氢酶的催化效率,d项正确。【答案】c13、下列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一项是（ b ）【答案】b14、(2011海淀期末)下图中的新鲜土豆片与h2o2接触后，产生的现象及推测错误的是()a若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶b若增加新鲜土豆片的数量，量筒中所产生的气体速度加快c一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限d为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量【解析】土豆片中含有过氧化氢酶，会促使h2o2大量分解产生o2；增加新鲜土豆片的数量，h2o2酶的数量增加，会使h2o2分解加快，气体产生速度加快；作为催化剂，酶在催化反应前后的量不变，所以一段时间后气体量不再增加的原因最有可能是底物h2o2消耗殆尽；酶的活性受温度影响较大，为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量。【答案】c15、(2011扬州调研)猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在35 水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是()a只有实验能 b只有实验能c实验、实验都能 d实验、实验都不能【解析】甲试管中的蛋白液可被蛋白酶水解，但蛋白酶的化学成分是蛋白质，因此，甲、乙试管均出现紫色反应。丙试管中的蛋白酶可水解蛋白块，因此，丙中的蛋白块体积变小，丁中蛋白块体积不变。【答案】b二、非选择题16、(2012泉州质检)苹果压汁加工时，容易发生褐变而影响果汁的品质。苹果汁褐变是指在有氧条件下，细胞内的多酚氧化酶氧化多酚化合物，以至生成褐色物质而引起的现象。请分析回答：（1）刚压榨的苹果汁置于冰箱（4 ）中可延缓褐变，其原因是 。（2）削皮后的苹果也易发生褐变，请提出一种对削皮苹果既能保鲜又能延缓褐变的简便方法（冰箱保存除外）。 。（3）生产中发现：成熟苹果压汁加工时，褐变程度轻于未成熟苹果。某研究小组提出下列两种实验假设以解释此现象的产生原因。请完成下列实验。假设一：苹果成熟过程中多酚化合物含量逐渐降低，而多酚氧化酶含量相对稳定。假设二：苹果成熟过程中多酚氧化酶含量逐渐降低，而多酚化合物含量相对稳定。供选实验材料：未成熟苹果，成熟苹果，多酚氧化酶溶液，多酚化合物溶液，蒸馏水等。实验步骤：第一步：选取 （填“未成熟”或“成熟”）苹果，压榨制成苹果汁，静置一段时间，待用。第二步：取a、b两支试管，分别加入等量的苹果汁，观察并记录褐色深浅程度。第三步：往a试管中加入适量的多酚氧化酶溶液，振荡混合均匀；往b试管中加入 ，振荡混合均匀。第四步：分别观察比较a、b试管苹果汁加试剂前后褐色