高考生物一轮复习 151 降低化学反应活化能的酶精品课件 新人教版　.pptVIP

第1节降低化学反应活化能的酶 二 酶的特性 自我校对 细胞代谢 生命活动 常态 活跃状态 活细胞 蛋白质 高效性 专一性 较温和 最适宜 明显降低想一想 某些酶可以使一个反应物分子进入活性部位 化学键断裂 一个反应物分子分解为两个生物分子 例如 消化 细胞呼吸 想一想 某些酶可以使两个反应物分子进入活性部位 化学键形成 两个反应物分子合成一个生物分子 例如 蛋白质合成 光合作用 议一议 酶与无机催化剂一样 能显著地降低反应的活化能 提高反应速率 缩短达到平衡的时间 但并不改变反应的方向和平衡常数 反应前后酶的性质和数量均没有变化 高效性 专一性和易变失活性 一 酶的本质 作用及其实验验证1 酶的本质及生理功能 2 酶化学本质的实验验证 3 酶的催化作用的实验验证 2 实验设计 对照组 h2o2溶液在常温下几乎不分解 特别提醒上述实验中的 和 对比 还能说明酶与无机催化剂相比 具有高效性 跟踪训练1当细胞内某种rna存在时 某一生化反应能正常进行 当这种rna被有关的水解酶水解后 该化学反应停止 导致这一现象的可能原因是 a 催化该生化反应的酶是rna水解酶b 该种rna上具有控制生物性状的遗传基因c 该种rna能调控细胞内所有的生化反应d 该种rna在此生化反应中能起催化作用 解析 细胞内有某种rna存在时 某生化反应能正常进行 当此rna被水解后 某生化反应立即停止 前后对照说明此rna具有催化作用 答案 d 二 酶的特性及相关实验分析1 高效性 1 原因 酶降低活化能的作用更显著 2 实验设计思路 2 专一性 1 原因 酶只能催化与其结构互补的底物 2 实验设计思路示例 3 实验操作程序 特别提醒本实验不能选用碘液 因为碘液无法检测蔗糖是否被水解 3 温度对酶活性的影响 其他条件均适宜 1 实验设计思路 淀粉淀粉酶 各自在所控制的温度下处理一段时间 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 在各自所控制的温度下保温一段时间 滴加碘液 观察颜色变化 2 实验设计程序 特别提醒本实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解 因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快 4 ph对酶活性的影响 其他条件均适宜 跟踪训练2为了认识酶作用的特性 以20 的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示 通过分析实验结果 能够得出相应的结论 在下列有关结论的描述中 从表中得不到实验依据的一项是 a 从催化反应条件看 酶有温和性b 从催化活性看 酶变性后就失活c 从催化底物范围看 酶有专一性d 从催化反应效率看 酶有高效性解析 表中2 3对比说明酶具有高效性 3 4对比说明温度影响酶活性 表中没有反映酶具有专一性的相关信息 答案 c 三 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 影响酶促反应的因素 1 温度和ph 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 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 甲图 在其他条件适宜 酶量一定的情况下 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 乙图 在底物充足 其他条件适宜的情况下 酶促反应速率与酶浓度成正比 特别提醒 温度和ph是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率 并不影响酶的活性 跟踪训练3下图表示某反应物剩余量随ph及温度的变化情况 正确的是 a 该酶的最适温度是37 b 随着ph的升高 酶的活性先降低后增大c 随着温度的升高 酶的最适ph不变d 随着温度的升高 酶的活性逐渐降低 解析 该图表示反应物剩余量随ph及温度的变化情况 所以剩余量越少 代表反应越快 该酶的最适温度为35 b项 随着ph的升高 酶的活性先升高后降低 d项 随着温度的升高 酶的活性也是先升高后降低 从图中可以看出随温度的升高 酶的最适ph是8 保持不变 答案 c 题型一酶的本质及作用 例1 2009 全国卷 已知2h2o2 2h2o o2 可以通过观察反应过程中o2的生成速度 即气泡从溶液中释放的速度 来判断h2o2分解反应的速度 请用所给的实验材料和用具设计实验 使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性 要求写出实验步骤 预测实验结果 得出结论 并回答问题 实验材料与用具 适宜浓度的h2o2溶液 蒸馏水 3 5 fecl3溶液 0 01 过氧化氢酶溶液 恒温水浴锅 试管 1 实验步骤 2 实验结果预测及结论 整个实验中 经过不同处理的试管中o2的释放速度从快到慢依次是 由此可得出的结论是 标准解答 该实验的目的有两个 一是验证酶具有催化作用 可通过设置有酶和无酶两组实验进行研究 二是验证酶具有高效性 可通过酶与fecl3溶液的比较进行研究 因此 本实验需设置三组 分别加入蒸馏水 过氧化氢酶溶液 fecl3溶液 验证性实验的结果是确定的 即加入过氧化氢酶溶液的一组中o2释放速度最快 答案 1 取3支洁净试管 各加入等量且适量的h2o2溶液 放入37 恒温水浴锅中保温适当时间 分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水 fecl3溶液和过氧化氢酶溶液 观察各试管中释放气泡的快慢 2 加酶溶液的试管 加fecl3溶液的试管 加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性 题型二酶的特性及有关实验分析 例2 2009 全国卷 请用所给的实验材料和用具 设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性 要求完成实验设计 补充实验步骤 预测实验结果 得出结论 并回答问题 实验材料与用具 适宜浓度的蔗糖酶 唾液淀粉酶 蔗糖 淀粉4种溶液 斐林试剂 试管 37 恒温水浴锅 沸水浴锅 1 若 代表加入适量的溶液 代表不加溶液 甲 乙等代表试管标号 请用这些符号完成下表实验设计 2 实验步骤 按照上表中的设计 取试管 加溶液 3 结果预测 4 结论 5 在上述实验中 如果仅将37 恒温水浴锅的温度调到20 而在其他条件不变的情况下重做上述实验 出现砖红色试管中的颜色会比37 时的浅 其原因是 自主解答 1 如表 2 混匀 37 恒温水浴一段时间 取出试管 分别加入适量的斐林试剂 混匀 沸水浴一段时间 观察实验现象并记录实验结果 3 含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管 以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀 其他试管中不出现砖红色沉淀 4 酶的催化作用具有专一性 5 20 低于酶的最适温度 酶活性低 水解产生的还原糖少 题型三影响酶促反应的因素及分析 例3 动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶 能专一催化1mol谷氨酸分解为1mol 氨基丁酸和1molco2 某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后 在谷氨酸起始浓度为10mmol l 最适温度 最适ph的条件下 对该酶的催化反应过程进行研究 结果见图a和图b 请根据以上实验结果 回答下列问题 1 在图a中画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线 请用 1 标注 2 当一开始时 将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50 或降低反应温度10 请在图a中分别画出理想条件下co2浓度随时间变化的曲线 请用 2 标注酶浓度增加后的变化曲线 用 3 标注温度降低后的变化曲线 并分别说明原因 3 重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合 不可解离 迅速使酶失活 在反应物浓度过量的条件下 向反应混合物中加入一定量的重金属离子后 请在图b中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线 请用 4 标注 并说明其原因 思路点拨 由题干获取的主要信息有 图a表示产物co2浓度随时间变化的曲线 表明开始一段时间产物co2浓度随时间延长而增大 30min后 由于反应物的消耗 产物co2浓度不再随时间延长而增大 图b表示酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线 表明在一定范围内酶催化反应速率与酶浓度变化呈正相关 解答本题时 应结合曲线推测相关反应和相关物质变化情况 并用曲线表示出来 自主解答 1 谷氨酸作为谷氨酸脱羧酶酶促反应的反应物 随时间的推移逐渐减少 根据反应物和生成物物质的量的关系 每分解1mmol谷氨酸产生1mmolco2 根据co2浓度变化曲线 可得到准确的谷氨酸浓度随时间变化的曲线 2 在反应物浓度一定 温度 ph适宜的情况下 酶促反应速率随酶浓度的增加而加快 温度降低时 酶活性降低 酶促反应速率下降 反应时间增加 3 在反应物充足的情况下 反应速率随酶浓度的增加而加快 但本题还有一附加条件 加入一定量的重金属离子 重金属离子可与谷氨酸脱羧酶结合 使之迅速失活 只有当酶与全部重金属离子结合后 再增加酶的量 酶促反应才开始进行 答案 1 见曲线1 每分解1mmol谷氨酸则产生1mmolco2 根据co2浓度变化曲线 可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线 2 当谷氨酸脱羧酶的浓度增加50 时 见曲线2 其原因 酶量增加50 酶催化反应速率相应提高 反应完成所需时间减少 当温度降低10 时 见曲线3 其原因 温度降低 酶催化反应速率下降 但酶并不失活 反应完成所需时间增加 3 见曲线4 注 曲线4为一条不经过原点的与原曲线平行的直线 平移距离不限 原因 一定量的重金属离子使一定量的酶失活 当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后 继续加入的酶开始表现酶活力 此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变 规律方法 1 明确坐标曲线图中的纵 横坐标所表示的内容及二者变化关系 是解答该类问题的关键 2 在具体分析时 既要弄清相关物质或反应的变化趋势 还要弄清相关的数量关系 以确定关键点的确切位置 从而正确地画出相关曲线 一 选择题1 2010 上海高考 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 本题考查酶与激素的异同 意在考查考生的辨别比较能力 少数酶是rna 只有部分激素如胰岛素 生长激素等是蛋白质 酶能催化物质和能量代谢 而激素对物质和能量代谢的相关反应起调节作用 人体的酶并非仅由内分泌细胞分泌 酶不一定要释放到血液中 有的酶在细胞内发挥作用 答案 b 2 2009 宁夏理综 右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 由图可知 在一定温度范围内 随温度的升高酶活性增强 t1属于此区间 超过适宜温度后 酶活性随温度升高而下降 t2属于此区间 在高温没有使酶失活的范围内 酶活性可随温度的变化而变化 只有较高的温度才能破坏酶的空间范围 答案 b 3 2009 广东文基 嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂 就酶的作用特点而言 下列使用方法中最佳的是 a 炒肉的过程中加入b 肉炒熟后起锅前加入c 先用沸水溶解后与肉片混匀 炒熟d 室温下与肉片混匀 放置一段时间 炒熟 解析 嫩肉粉的主要作用在于利用蛋白酶把肉中的弹性蛋白和胶原蛋白进行部分水解 使肉类制品口感达到嫩而不韧 味美鲜香的效果 a b和c项都有高温会导致蛋白酶失活 d项在室温下酶的活性较强 放置一段时间 让蛋白酶有足够的作用时间 这样的效果最佳 答案 d 4 2009 上海高考 将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻 可保持其甜味 这是因为加热会 a 提高淀粉酶活性b 改变可溶性糖分子结构c 防止玉米粒发芽d 破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶 解析 甜玉米在成熟过程中可溶性糖会在酶的作用下转化为淀粉 放在沸水中可破坏酶的结构 使酶失去活性 所以可溶性糖不能转化成淀粉 答案 d 5 2009 重庆理综 下列有关酶的叙述 正确的是 a 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性b 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质c 细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶d 细胞质中没有作用于dna的解旋酶 解析 高温能破坏酶的结构使其失去活性 而低温抑制酶的活性 当温度升高时 酶活性可以恢复 酶是活细胞产生并具有催化作用的有机物 大多数是蛋白质 少数是rna 细胞质基质中有催化葡萄糖分解形成丙酮酸的酶 即细胞呼吸第一阶段的酶 细胞质中线粒体和叶绿体中的dna可复制转录 故其内有解旋酶 答案 c 6 2009 海南高考 酶a b c是大肠杆菌的三种酶 每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤 其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长 现有三种营养缺陷型突变体 在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表 由上可知 酶a b c在该反应链中的作用顺序依次是 a 酶a 酶b 酶cb 酶a 酶c 酶bc 酶b 酶c 酶ad 酶c 酶b 酶a 解析 由题意可知 酶a缺陷时 添加化合物乙和化合物丙均得不到化合物丁而导致突变体a不能生长 则酶a催化化合物丙到化合物丁的转化 酶b缺陷时 添加化合物乙不生长而添加化合物丙生长 则酶b催化化合物乙到化合物丙的转化 酶c缺陷时 添加化合物乙和丙均生长 则酶c催化化合物甲到化合物乙的转化 则在该反应链中酶的作用顺序依次是 酶c 酶b 酶a 答案 d 二 简答题7 2009 天津高考 水稻种子中70 的磷以植酸形式存在 植酸易同铁 钙等金属离子或蛋白质结合排出体外 是多种动物的抗营养因子 同时 排出的大量磷进入水体易引起水华 酵母菌中植酸酶的活性较高 下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流程 据图回答 植酸酶 属于分泌蛋白 若植酸酶 和 的肽链组成不同 其差异体现在 提纯的植酸酶需做活性条件测定 如图为测定结果 图中的自变量可为 答一种 因变量可以通过测定 来表示 解析 分泌蛋白指的是分泌到细胞外的蛋白质 从题意可知植酸酶 必须经研磨后才能释放出来 而植酸酶 可以从发酵液中直接提取 所以植酸酶 属于分泌蛋白 肽链的组成不同体现在氨基酸的种类 数量 排列顺序三方面 注意不是蛋白质 是肽链 不包括空间结构的问题 根据所学知识 这是常见的温度 或ph 与酶活性的关系曲线 酶的活性大小可通过测定反应速率来体现 对于反应速率的测定指标 可以是底物 植酸 的消耗量 或剩余量 也可以是植酸降解产物的生成量 答案 氨基酸的种类 数量和排列顺序不同 温度 或ph 单位时间内植酸的降解量 或植酸降解产物的生成量 8 2010 南京二模 请你解读与酶有关的图示 曲线 1 图1和图2是与酶的特性相关的图示 请回答下列问题 图1和图2分别表示了酶具有 洗衣粉中加入的a之所以能够耐酸碱 忍受表面活性剂和较高温度 是因为它是通过 精心设计改造生产出来的 控制其合成的直接模板主要分布在细胞的 中 2 图3是与酶活性影响因素相关的曲线 请分析回答 当ph从5上升到7 酶活性的变化过程是 从图示曲线我们还可以得出的结论是 3 图4和图5是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线 请分析回答 图4中a点后酶促反应的速率不再增加 其限制性因素主要是 从图5可以得出的结论是 在底物足量条件下 解析 洗衣粉中的a指酶 是基因工程或蛋白质工程的产物 除了ph以外 温度等其他因素也能影响酶的活性 答案 1 高效性和专一性 特异性 蛋白质工程 或基因工程 细胞质 2 先上升后下降随着ph的变化酶的最适温度不变 温度影响酶活性 3 酶的浓度 数量 和活性酶促反应速率与酶浓度呈正相关 探究课题 实验设计中的变量分析理论归纳1 变量的种类变量是实验设计中可以变化的因素或条件 依据变量间的相互关系 可分为以下两类 1 自变量与因变量 自变量是实验中由实验者所操纵的因素 该因素的改变将引起实验结果的相应改变 是实验要研究的因素 因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果 它们之间是因果关系 自变量是原因 因变量是结果 2 无关变量与额外变量 无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素 由无关变量引起的实验结果就是额外变量 它们之间也是因果关系 2 自变量的确定和控制根据实验目的