高考生物一轮指导 3.1酶课件 新人教版必修1.ppt

第三单元细胞的能量供应和利用 第一讲酶 必修一 知识点一 酶在代谢中的作用及酶的本质1 关于变量 1 变量 是指实验过程中的因素 2 是指的变量 如氯化铁和肝脏研磨液 3 是指随着自变量的变化而变化的变量 如h2o2的分解速率或酶活性 4 是指除自变量外 其他对实验结果 的可能因素 如h2o2浓度 肝脏研磨液新鲜程度等 可以变化 自变量 人为改变 因变量 无关变量 能造 成影响 2 对照实验 除了以外 其余因素都保持不变的实验叫做对照实验 它一般要设置组和组 3 活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的 状态所需要的能量称为活化能 4 通过 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验 证明酶具有能力 同时也证明酶具有 其催化作用的机理是 使细胞代谢在条件下快速进行 一个因素 对照 实验 活跃 催化 高效性 降低化学反应的活化能 温和 5 酶的作用和本质 判断正误 1 细胞代谢是生物体内化学反应的统称 2 酶在生物体内具有催化 调节等多种作用 3 酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能 4 酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 5 活细胞都能产生酶 有些酶是dna 1 下图曲线表示物质a生成物质p的化学反应 在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程 则哪一条曲线为 酶 作用曲线 ab段及bc段的含义分别是什么 若将酶催化改为无机催化剂催化该反应 则b点在纵轴上将如何移动 提示 1 有酶催化的反应曲线是 2 ac段的含义是在无催化剂催化条件下 反应所需的活化能 3 bc段的含义是酶降低的活化能 4 若将酶改为无机催化剂催化该反应 则b点将向上移动 1 酶的概念理解 1 酶与无机催化剂的共性 降低反应的活化能 提高反应速率 但不改变反应的方向和平衡点 反应前后 酶的性质和数量不变 2 酶的化学本质是蛋白质或rna 但不是每种生物都含有这两类酶 rna类的酶仅在少数病毒生物中发现 具有细胞结构的生物 其酶的本质都是蛋白质 解析 酶提高催化效率的本质在于降低反应的活化能 答案 b 2 2011 海南高考 某一不可逆化学反应 s p w 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 上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 加入酶后 加快反应速度 所以反应物浓度下降 速度增大 由于该反应是不可逆反应 所以最后反应物都消耗完 答案 d 知识点二 酶的特性1 酶的特性 1 催化效率约是无机催化剂的107 1013倍 2 每一种酶只能催化化学反应 3 作用条件较温和 在条件下 酶的活性最高 高效性 专一性 一种或一类 最适温度和ph 2 判断正误 1 在各种条件下 酶的催化效率均高于无机催化剂 2 酶的最适温度应为37 左右 最适ph约为7左右 3 高温 低温 过酸 过碱均会使酶变性失活 2 能产激素的细胞是否一定能产酶 产酶的细胞是否一定能产生激素 你能构建酶 激素 抗体 蛋白质间的包含关系模型吗 提示 能产生激素的细胞一定能产生酶 但能产酶的细胞未必能产生激素 激素 酶 抗体 蛋白质间的包含关系模型为 1 酶高效性的曲线及实验验证 1 曲线模型 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 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 2 实验验证对照组 反应物 无机催化剂 反应物分解速率 实验组 反应物 等量酶溶液 反应物分解速率 实验中自变量是无机催化剂和酶 因变量是反应物分解速率 2 酶专一性的曲线及实验验证 1 曲线模型 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的反应 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的反应 2 实验验证 实验思路一 换底物不换酶实验组 反应物 相应酶溶液 反应物被分解 对照组 另一反应物 等量相同酶溶液 反应物不被分解 设计思路二 换酶不换反应物实验组 反应物 相应酶溶液 反应物被分解 对照组 相同反应物 等量另一种酶溶液 反应物不被分解 3 影响酶促反应的因素及实验验证 1 曲线模型 在一定温度 ph 范围内 随温度 ph 的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围 酶的催化作用逐渐减弱 过酸 过碱 高温都会使酶变性失活 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 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 2 实验验证 实验自变量和因变量实验的自变量 即单一变量 为温度或ph 因变量是反应物分解的速率或存在量 实验思路在探究酶活性的最适温度时 需要把两者先分别放在设定温度下保温一段时间 如图甲 在探究酶活性的最适ph时 需先将酶置于不同ph条件下 然后再加入反应物如h2o2溶液 如图乙 切记不能在加入酶后 先加入反应物 再加入盐酸或氢氧化钠 若分别以淀粉和蔗糖作底物验证淀粉酶催化的专一性 宜用斐林试剂作检测剂 不能选用碘液作检测试剂 因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解 3 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1b 曲线2c 曲线3d 曲线4解析 本题考查温度对酶活性的影响 酶不改变化学反应的平衡点 故a d错误 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 所以温度为2a时的曲线比图2中的a曲线先达到最大值 根据图2可以看出只有曲线2符合 答案 b 4 下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案 a d代表试管 代表实验步骤 对该实验方案的有关评价错误的是 a 淀粉酶的用量属于无关变量b 和 会影响酶的活性c 和 的温度设置正确d 和 的顺序有误 解析 由步骤 可知 为了验证酶的专一性 该同学是按照 固定酶的种类而变换底物种类 的思路设计的实验方案 所以自变量应为底物种类的不同 而淀粉酶的用量应为无关变量 唾液淀粉酶的最适温度是37 而斐林试剂与还原糖发生反应的最适温度是50 65 所以 和 的温度设置错误 加入现配的斐林试剂后需在50 65 温水中水浴加热 所以 和 顺序有误 答案 c 2011 新课标全国高考 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所示 下列分析错误的是 酶的本质及作用 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 本题考查酶的化学本质及特性 同时考查分析判断能力 酶具有专一性 蛋白酶能催化蛋白质降解 在蛋白酶的作用下 甲酶活性没有变化而乙酶活性逐渐下降 说明甲酶的化学本质不是蛋白质 而是rna 而乙酶的化学本质是蛋白质 在蛋白酶的作用下其空间结构遭到破坏 故活性逐渐下降 答案 b 高中生物中部分常见易混酶的种类与作用归纳如下 2012 福建高考 大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类 研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究 1 查询资料得知 18 时 在不同ph条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1 由图可知 在各自最适ph下 三种蛋白酶催化效率最高的是 酶的特性及影响酶活性因素的实验探究 图1 2 资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15 18 之间 学习小组假设 大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 18 间 他们设置15 16 17 18 的实验温度 探究三种酶的最适温度 探究实验中以干酪素为底物 干酪素的化学本质是 可用 试剂鉴定 胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的ph应分别控制在 为了控制实验温度 装有酶和底物的试管应置于 中以保持恒温 单位时间内 可以表示蛋白酶催化效率的高低 实验结果如图2 据此能否确认该假设成立 理由是 图2 3 研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少 活性低 所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低 的比例 以减少对海洋的污染 解析 1 分析图可知 在各自最适ph下 幽门盲囊蛋白酶活性最高 故其催化效率最高 2 酶具有专一性 蛋白酶的作用底物只能是蛋白质 由图1可知胃蛋白酶最适ph为2 幽门盲囊蛋白酶最适ph为8 实验中为了控制温度常用水浴保持恒温 酶催化效率的高低常用单位时间内底物消耗量或产物生成量来表示 图2显示随着温度的提高 酶的活性逐渐升高 酶活性峰值并未出现 故学习小组作出的 大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 18 间 的假设不成立 3 大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少 活性低 故应减少饲料中淀粉和脂肪的比例 答案 1 幽门盲囊蛋白酶 2 蛋白质双缩脲 2和8 水浴底物消耗量 或产物生成量 不能据图可知随着温度提高酶活性逐步升高 酶活性峰值未出现 3 淀粉 脂肪 自变量与无关变量的确定与控制 1 自变量的确定和控制根据实验目的 确定实验变量 进而确定控制的措施 例如 探究淀粉酶的最适温度 的实验 变量的确定 自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度 即要 探究什么 则 什么 就是自变量 自变量的控制 在确定了自变量是温度梯度后 应将淀粉酶置于温度梯度下 如 25 26 27 控制变量的方法 常用的有 施加 改变 去除 等 2 无关变量的确定与控制 举例 请指出探究ph对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量是什么 应如何控制 分析 在该实验中 自变量是 ph的大小 无关变量有温度 唾液淀粉酶的量 淀粉溶液的量 反应时间 加入碘液的量及时间等 在做实验时 对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜 2 温度能影响酶的活性 1 实验原理 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 实验流程 3 ph对酶活性的影响 1 实验原理 2h2o2过氧化氢酶 2h2o o2 ph可影响酶活性 从而影响o2的产生量 据o2产生量的多少可判断ph对酶活性的影响 2 实验程序 根据以下探究影响酶活性因素的实验 回答问题 为验证ph对唾液淀粉酶活性的影响 实验操作步骤如下 在1 5号试管中分别加入0 5 的唾液1ml 加完唾液后 向各试管中加入相应的缓冲液3ml 使各试管中的ph依次稳定在5 00 6 20 6 80 7 40 8 00 分别向1 5号试管中加入0 5 的淀粉液2ml 然后放入37 温水中恒温水浴 反应过程中 每隔1min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上 加1滴碘液显色 待呈橙黄色时 立即取出5支试管 加碘液显色并比色 记录结果如下表 注 表示蓝色程度 1 实验设计中 因变量是 实验过程中选择37 恒温的理由是 2 3号试管加碘液后出现橙黄色 说明 3 如果反应速率过快 应当对唾液进行怎样的处理 4 该实验得出的结论是 为探究高温对酶活性的影响 某同学设计了如下实验 实验步骤与结果 1 取两支洁净试管 编号为1和2 在1号管中加入2ml3 的新鲜过氧化氢溶液 2号管中加入1ml20 的新鲜肝脏研磨液 分别置于100 恒温水浴5分钟 将2号管中的肝脏研磨液加入1号管 振荡摇匀 再置于100 恒温水浴5分钟 结果未观察到气泡产生 2 结果分析 推断观察不到气泡产生的两种可能原因 解析 本实验的目的是验证ph对酶活性的影响 所以在实验过程中 ph是唯一的自变量 其他的条件都是无关变量 应保持一致 从实验结果分析 第三组是对照组 选择37 的原因有两个 一是保证温度恒定 排除温度对实验过程的干扰 二是37 是唾液淀粉酶的最适催化温度 颜色变化为因变量 通过观察颜色的变化来判断淀粉的分解情况 如果反应速率过快 应当适当地稀释酶溶液 降低反应速率 根据实验目的 从反应的结果分析 该实验的结论是唾液淀粉酶催化的最适ph是6 80 高于或低于此值 酶的活性都会降低 由于过氧化氢具有热不稳定性 实验过程中高温可使底物过氧化氢全部分解 从而观察不到气泡产生 也可能是因为高温使过氧化氢酶变性失活 不能催化过氧化氢分解产生气体 答案 1 颜色变化保证温度恒定 排除温度对实验过程的干扰 37 是唾液淀粉酶的最适催化温度 2 淀粉已经完全分解 3 适当稀释唾液 4 唾液淀粉酶催化的最适ph是6 80 高于或低于此值 酶的活性都会降低 2 高温使过氧化氢酶变性 失去活性高温使底物过氧化氢全部分解 或既有过氧化氢酶变性 又有底物被全部分解 1 探究温度对酶活性的影响 不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响 因为加热本身也能使过氧化氢分解加快 必须在达到预设的温度条件后 再让反应物与酶接触 避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应 影响实验结果 在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时 最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖 因为加入斐林试剂后需要加热才能出现砖红色沉淀 这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复 催化淀粉水解产生还原糖 导致形成错觉 从而得出错误的结论 2 用不同底物 同种酶来探究酶的专一性时 若是用淀粉酶和淀粉 蔗糖两种底物 则应用斐林试剂作为检测试剂 不能选用碘液为检测试剂 因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解 1 2012 海南高考 下列操作中 不可能导致淀粉酶活性发生变化的是 a 淀粉酶溶液中加入强酸b 淀粉酶溶液中加入蛋白酶c 淀粉酶溶液中加入淀粉溶液d 淀粉酶经高温烘干制成粉剂 解析 酶是有催化作用的有机物 大多数酶是蛋白质 遇高温 强酸 强碱 重金属会发生变性 故a d可能发生 淀粉酶是蛋白质 淀粉酶溶液中加入蛋白酶会使淀粉酶水解失活 淀粉酶能把淀粉水解成麦芽糖 且反应前后酶活性不变 c选项符合题意 答案 c 2 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 酶的成分是rna或蛋白质 所以酶的组成单位是核糖核苷酸或氨基酸 酶通过降低反应的活化能来提高化学反应速率 dna连接酶将两个dna片段之间形成磷酸二酯键 从而将它们连接起来 胰蛋白酶可分解细胞间的化学物质 从而将动物组织分散成单个细胞 答案 c 3 2012 天津高考 生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究 以下实例为体外处理 蛋白质 dna复合体 获得dna片段信息的过程图 据图回答 1 过程 酶作用的部位是 键 此过程只发生在非结合区dna 过程 酶作用的部位是 键 2 两过程利用了酶的 特性 3 若将得到的dna片段用于构建重组质粒 需要将过程 的测序结果与 的识别序列进行比对 以确定选用何种酶 4 如果复合体中的蛋白质为rna聚合酶 则其识别 结合的dna序列区为基因的 5 以下研究利用了生物分子间特异性结合性质的有 多选 a 分离得到核糖体 用蛋白酶酶解后提取rrnab 用无水乙醇处理菠菜叶片 提取叶绿体基粒膜上的光合色素c 通过分子杂交手段 用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位d 将抑制成熟基因导入番茄 其mrna与催化成熟酶基因的mrna互补结合 终止后者翻译 延迟果实成熟 解析 1 分析题图 过程 所利用的酶是dna酶 其作用部位是磷酸二酯键 过程 所利用的酶是蛋白酶 其作用部位是肽键 2 两过程利用了酶的专一性 3 因不同的限制酶识别的核苷酸序列不同 故需对dna分子的特殊片段进行测序 以确定选用的限制酶种类 4 rna聚合酶识别的dna位点是转录起始区 即启动子部位 5 蛋白酶可与蛋白质分子特异性结合 催化蛋白质水解 故a符合题意 选项b利用的是物质的相似相溶原理 故b不符合题意 c d选项均利用了碱基分子间的互补配对原则 故c d符合题意 答案 1 磷酸二酯肽 2 专一性 3 限制性核酸内切酶 4 启动子 或转录起始区 5 acd 4 2012 广东高考 食品种类多 酸碱度范围广 生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶 查阅相关文献 得知 1 ph对不同蛋白酶的活力影响有差异 据图可知 更适宜作为食品添加剂 理由是 蛋白酶的活力可用 的量来表示 2 该蛋白酶的提取工艺流程如下 兴趣小组分别对酶保护剂浓度 提取液ph进行了探究实验 结果显示 酶保护剂浓度在0 02 0 06mol l范围内 酶活力较高 提取液ph在6 0 8 0范围内 酶活力较高 他们认为 要进一步提高粗酶制剂的酶活力 以达到最佳提取效果 还需对酶保护剂浓度和提取液ph进行优化 并确定以此为探究课题 请拟定该课题名称 设计实验结果记录表 解析 本题主要考查ph等外因对酶活力的影响以及酶活力的实验探究方法 1 通过分析ph对三种蛋白酶的影响可知