高考生物复习课件：酶与ATP.ppt

专题3酶与ATP 酶的本质 典例1 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 审题视角 解答本题的思路是 精讲精析 选B 具体分析如下 命题人揭秘 命题规律 近几年有关酶的本质主要以提供信息 如上图的坐标图 或四膜虫的RNA的自我剪接等作为试题背景进行考查 以反应速率的变化或反应平衡所需要的时间考查其催化机理 备考策略 在有关酶的复习备考过程中可以列表进行归纳梳理 如下表 酶的特性及其影响因素 典例2 2012 福建高考 回答下列问题 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 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 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 审题视角 解答本题的关键是 1 通过分析图1明确各种酶的最适pH 2 酶的活性代表酶的催化效率 3 图2中各种酶的催化效率并未达到峰值 精讲精析 1 由坐标图中三种酶的活性可知 在最适pH时 幽门盲囊蛋白酶的活性最高 因此幽门盲囊蛋白酶的催化效率最高 2 本实验探究蛋白酶的最适温度 因此实验需要的底物为蛋白质 鉴定蛋白质可用双缩脲试剂 该试剂可与蛋白质发生紫色反应 测定酶的最适温度时 应提供最适的外界环境 即给各种酶提供最适pH 由图1可知 胃蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的最适pH分别是2和8 本实验的自变量是温度 因此各组实验应保持恒定的温度 保持恒温的主要方法是通过水浴加热 通过产物的生成量或底物的消耗量可测定蛋白酶的催化效率的高低 由图2可以看出 当温度从15 18 梯度变化过程中 随着温度的升高 蛋白酶的活性一直在增强 没有出现下降的拐点 因此 不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 18 间 3 大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少 活性低 说明大菱鲆几乎不分解淀粉和脂肪 因此饲料中不要添加过多的淀粉和脂肪 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 不能在15 18 范围内 随着温度的升高 酶活性一直在增强 没有出现下降的拐点 所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度 3 淀粉和脂肪 命题人揭秘 命题规律 酶的特性及其影响因素 这一考点常以图表的形式联系生产生活实际进行综合考查 有关酶的特性的实验分析和影响酶活性的曲线分析也成为近几年命题的热点 备考策略 有关这部分知识的复习 可以小专题的形式进行归纳备考 如影响酶促反应的因素常有 酶的浓度 底物浓度 pH 温度 抑制剂 激活剂等 这些因素的影响结果经常用曲线的形式表示 其中分析酶活性坐标曲线的基本方法是 1 首先要弄清纵坐标和横坐标表示的含义 如本题中纵坐标表示酶活性 横坐标表示温度 其次要对曲线的起点 拐点 终点进行分析 如图中的曲线顶点处表示酶的最大活性 2 在分析影响酶促反应的因素时 一般情况下 生成物的量未达到饱和时 限制因素是横坐标所表示的因素 在达到饱和后 限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素 有关酶性质的实验 典例3 2011 江苏高考 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 研究者设计并进行了相关实验 实验步骤及结果如下 鲈鱼的驯养 将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14d 用普通饲料投喂 备用 饲料的配制 在每千克普通饲料中添加200mg植酸酶 配制成加酶饲料 并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒 烘干后储存 鲈鱼的饲养 挑选体格健壮 大小一致的鲈鱼随机分组 放养于规格相同的浮式海水网箱中 放养密度为60尾 箱 给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料 给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料 称重并记录 投喂8周后 从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 制备鲈鱼肠道中消化酶样品 并分别测定消化酶的活性 结果如下表 根据上述实验 回答下列问题 1 步骤 中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 实验前的驯养是为了 2 步骤 中将配制好的饲料进行烘干要特别注意 其原因是 3 步骤 中还应控制好的无关变量主要有 4 本实验得出的初步结论是 5 推测鲈鱼的食性并说明理由 审题视角 解答本题的关键是要弄清题目是 验证性实验 还是 探究性实验 根据 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 可以判断出这一实验属于探究性实验 精讲精析 1 由于本实验是要探究植酸酶对鲈鱼生长的影响 鱼苗生长较快 利于在实验过程中较为明显地观察其效果 而成体生长缓慢 实验效果不明显 由于实验需要在网箱中进行较长时间 题中介绍要8周 所以需要在开展实验前让鲈鱼适应实验养殖环境 否则有可能因为鲈鱼不适合新的环境 而严重影响实验的科学性和结果的可靠性 2 实验目标是 探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 其中实验变量为 植酸酶的有无 实验组的饲料中已添加了植酸酶 因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高 否则会因高温处理使植酸酶变性而失去活性 3 通过研究实验课题 确认实验变量 因变量 还要关注无关变量 实验步骤 中哪些因素得以控制 体格健壮 大小一致的鲈鱼 随机分组 规格相同的浮式海水网箱 放养密度为60尾 箱 投喂等量加酶饲料 等 除此之外 还有水温 盐度和溶解氧等 4 实验结论的归纳须从实验结果和表中实验数据入手 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 表中实验组蛋白酶活性明显较对照组高 而脂肪酶和淀粉酶活性则相近 所以归纳得出 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 鱼的食性有植食性 肉食性和杂食性 根据题干信息显示 鲈鱼消化道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 说明其食物中含有较为丰富的蛋白质 所以可判定为肉食性 答案 1 成体生长缓慢 实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境 2 温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性 3 水温 盐度和溶解氧等 4 添加植酸酶的饲料能促进鲈鱼幼体的生长 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 肉食性 其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 阅卷人点拨 酶的本质及其催化机理高考指数 1 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 选C 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 误区警示 易把调节作用和催化作用混淆 酶是催化作用 使化学反应速率加快 而起调节作用的激素等是作用于细胞后 使细胞内反应类型 反应速率等发生改变 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 选C A项 大多数酶是蛋白质 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黏连起来 胰蛋白酶有消化作用 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 3 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 选B 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 所有的活细胞都能产生酶 大多数酶是蛋白质 但有少数酶是RNA 而激素是内分泌细胞产生的对机体生命活动起调节作用的有机物 有些是蛋白质类 有些是脂质 氨基酸类等 激素产生后释放到血液中 依靠血液循环运输到靶器官和靶细胞 但酶可在细胞内合成并发挥作用 酶和激素都与物质和能量代谢有密切关系 酶参与催化反应 激素在物质和能量代谢中起调节作用 4 2010 上海高考 如图表示细胞中某条生化反应链 图中E1 E5代表不同的酶 A E代表不同的化合物 据图判断下列叙述中正确的是 A 若E1催化的反应被抑制 则A的消耗速度加快B 若E5催化的反应被抑制 则B积累到较高水平C 若E3的催化速度比E4快 则D的产量比E多D 若E1的催化速度比E5快 则B的产量比A多 解析 选C 若E1催化的反应被抑制 则A的消耗速度减慢 若E5催化的反应被抑制 则B的消耗速度减慢 但B因E2的影响 其积累不会达到较高水平 若E3的催化速度比E4快 则C D的速度比C E快 D的产量比E多 若E1的催化速度比E5快 则A的消耗大于积累 A的量减少 而B因E2的影响 剩余量不一定比A多 酶的特性及其影响酶促反应的因素高考指数 5 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 如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 选D 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 6 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 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 02mol L 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 解题指南 解答本题的关键是 1 抓住题干信息 食品种类多 酸碱度范围广 2 根据题干中的实验要求提取自变量和因变量 从而设计表格 解析 1 结合图形和文字可知 在题目中已经提供了信息 食品种类多 酸碱度范围广 所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围 从图形中可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广 所以可以选作食品添加剂 酶的活力一般用酶催化的底物消耗量或者产物的生成量来表示 2 实验设计时应该明确实验目的 这里的实验目的是探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH 所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH作为自变量 因变量为单位时间内底物的消耗量 答案 1 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力基本不受pH的影响单位时间内底物的消耗量或产物的生成量 2 课题 探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH ATP在能量代谢中的作用高考指数 7 2009 江苏高考 下列关于细胞内化合物的叙述 正确的是 A ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一B 糖原 元 代谢的最终产物是葡萄糖C 蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖D 脂肪和生长激素是生物体内的能源物质 解析 选A A项中ATP脱去2个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸 是RNA的基本组成单位之一 B项中糖原 元 最终代谢产物是水和二氧化碳 C项中蔗糖水解产物是果糖和葡萄糖 乳糖水解产物是半乳糖和葡萄糖 D项中生长激素不是能源物质 实验探究体验 8 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 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 出现砖红色的试管中的颜色会比37 时浅 其原因是 解析 本题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性 因此应遵循对照原则 科学性原则和单一变量原则 1 因此表格中所填内容如下 2 实验步骤 按照上表中的设计 取试管 加溶液 将上述溶液混合均匀 在37 恒温水浴锅中保温适当时间 取出试管 分别加入适量的斐林试剂 混合均匀 再在沸水浴中保温一定时间 观察现象并记录实验结果 3 应该在含蔗糖溶液和蔗糖酶溶液的甲试管 以及含淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液的乙试管中出现砖红色沉淀 其他试管中不应该出现砖红色沉淀 4 结论 说明酶的催化作用具有专一性 5 如果将37 恒温水浴锅的温度调到20 由于20 低于酶的最适温度 酶的活性会下降 水解产生的还原 性 糖少 所以出现砖红色的试管中的颜色会比37 时浅 答案 1 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 含有蔗糖溶液和蔗糖酶溶液的甲试管 以及含有淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液的乙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 性 糖少 方法技巧 解决酶实验的基本思路 1 认真审题 明确题目要求 如该实验同时验证酶具有催化作用和高效性 如将实验中的恒温水浴改为80 水浴等 2 理解实验原理 确定实验现象的观察方法 如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 3 分析实验材料与用具的作用 如恒温水浴锅的作用是保温 应思考在什么温度条件下 根据哺乳动物的体温为37 左右 即可确定实验中的保温范围 也可解决第 3 问中温度改变的影响 4 实验步骤的设计 通常包括实验分组 实验条件控制 实验变量 自变量 的处理 实验现象的观察与记录等 酶的本质 作用及其机理1 酶本质的探索过程巴斯德之前 发酵是纯化学反应 与生命活动无关巴斯德 法国 1857年提出 只有活酵母细胞参与才能进行发酵李比希 德国 认为 酵母细胞死亡并裂解后释放出某种物质 引起发酵 争论 毕希纳 德国 获得含有酶的提取液 但提取液中还含有许多其他物质 无法直接对酶进行鉴定萨姆纳 美国 1926年用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶 并证明了脲酶是蛋白质 后来 科学家证明了绝大多数酶都是蛋白质 切赫和奥特曼 美国 20世纪80年代 发现少数RNA也具有生物催化功能 2 酶的本质及生理功能 名师点睛 酶与无机催化剂的比较 1 相同点 改变化学反应速率 本身不被消耗 加快化学反应速率 缩短达到平衡的时间 但不改变平衡点 降低活化能 使速率加快 2 不同点 高效性 指催化效率很高 使得反应速率加快 专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 这就是酶对底物的专一性 多样性 指生物体内具有种类繁多的酶 易变性 由于大多数酶是蛋白质 因而会被高温 强酸 强碱等破坏 反应条件的温和性 酶促反应在常温 常压 生理pH条件下进行 酶的作用特性及相关实验验证1 酶的本质和生理作用的实验验证 1 酶是蛋白质 对照组 标准蛋白质溶液 双缩脲试剂出现紫色设计思路反应 实验组 待测酶溶液 双缩脲试剂是否出现紫色反应 通过对照 实验组若出现紫色 则证明待测酶溶液是蛋白质 否则不是蛋白质 可以看出实验中自变量是待测酶溶液和标准蛋白质溶液 因变量是是否出现紫色反应 同理 也可用吡罗红 派洛宁 来鉴定酶是RNA 2 酶的催化作用 对照组 反应物 清水反应物不被分解 设计思路实验组 反应物 等量的相应酶溶液反应物被分解 实验中的自变量是相应的酶溶液的有无 因变量是底物是否被分解 2 有关酶特性的实验探究 1 酶的专一性 此实验中的自变量可以是不同反应物 也可以是不同酶溶液 因变量是反应物是否被分解 设计思路一 换反应物不换酶实验组 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 此实验过程中要注意 选择好检测反应物的试剂 如反应物选择淀粉和蔗糖 酶溶液为淀粉酶 验证酶的专一性 检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂 或班氏试剂或本尼迪特试剂 不能选用碘液 因为碘液无法检测蔗糖是否被水解 保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键 2 酶的高效性 设计思路 对照组 反应物 无机催化剂底物分解速度 实验组 反应物 等量酶溶液底物分解速度 实验中自变量是无机催化剂和酶 因变量是底物分解速度 比较过氧化氢 H2O2 在不同条件下的分解 A 实验原理 a 每滴质量分数为3 5 的FeCl3溶液中的Fe3 数 大约是每滴质量分数为20 的新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍 b H2O2在加热或催化剂的作用下 将产生水和氧气 c 氧气可以用点燃的卫生香插入反应试管内液面上方 观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈来检验 B 实验过程 名师点睛 1 有关酶实验的注意事项 1 要求用新鲜肝脏 因其内过氧化氢酶的含量及活性较高 除肝脏研磨液外 其他生物材料中也含过氧化氢酶 2 实验使用肝脏的研磨液 可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积 从而加速过氧化氢的分解 3 滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液不能用一支滴管 4 注意安全 H2O2具有一定的腐蚀性 不要溅到皮肤上 如果不慎溅到皮肤上 要及时用清水冲洗 2 酶的最适温度酶的来源不同 其催化作用的最适温度也不同 1 来源于恒温动物的酶 最适温度一般为其体温值 如从人体内提取的酶 一般在37 左右时活性最高 其他恒温动物也比较接近这一数值 2 植物的不同酶类 最适温度差别较大 如光合作用酶类 最适温度多为25 30 而呼吸作用酶的最适温度多为35 45 3 从低等生物体内提取的酶 最适温度一般与其生活环境的温度相当 如从深海热泉口耐热菌体内分离的Taq酶 可以在90 以上高温条件下继续行使功能 3 酶催化活性 酶促反应速率 1 酶催化活性的强弱以单位时间 每分 内底物的减少量或产物的生成量来表示 研究某一因素对酶促反应速率的影响时 应在保持其他因素不变的情况下 单独改变所研究的因素 2 温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的 3 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速率的 并不影响酶的活性 与酶有关的曲线解读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 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