【导学教程】高考生物第一轮复习 第三单元第9讲 降低化学反应活化能的酶教学课件.ppt

细胞的能量供应和利用 第三单元 第9讲降低化学反应活化能的酶 一 酶在细胞代谢中的作用及酶的本质1 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的许多的统称 是细胞生命活动的基础 2 酶的作用 通过 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验 可以说明酶在细胞代谢中具有 同时也证明与无机催化剂相比 酶具有的特性 3 酶的作用机理 活化能是分子从转变为容易发生化学反应的所需要的能量 酶的催化作用机理是 主干知识整合 化学反应 催化作用 高效 常态 活跃状态 降低活化能 2 酶的本质酶是产生的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶是 少数酶是 二 酶的特性1 高效性 酶的催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 2 专一性 一种酶只能催化物质的化学反应 活细胞 蛋白质 rna 一种或一类 3 作用条件较温和 酶的催化作用对温度和ph等条件有严格的要求 在的条件下 都会使酶的空间结构遭到破坏而失活 在条件下 酶的活性降低 但不会失活 过酸 过碱 温度过高 低温 特别提醒 酶作为生物催化剂 与无机催化剂的相同之处是 化学反应前后数量和性质不变 加快化学反应速率 缩短达到平衡的时间 但不改变平衡点 都降低化学反应的活化能 1 酶的本质及生理功能 考点一 酶的本质 作用及其实验验证 高频考点突破 2 酶化学本质的实验验证 1 证明某种酶是蛋白质实验组 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应 对照组 已知蛋白质溶液 双缩脲试剂 出现紫色反应 2 证明某种酶是rna实验组 待测酶液 吡罗红染液 是否呈现红色 对照组 已知rna溶液 吡罗红染液 出现红色 3 利用酶的专一性原理来证明 3 酶的催化作用的实验验证对照组 h2o2溶液在常温下几乎不分解 特别提醒 上述实验中的 2 和 3 对比 还可说明酶与无机催化剂相比 具有高效性 对位训练 1 2012 安徽皖南八校一次联考 关于酶的性质 下列叙述错误的是a 一旦离开活细胞 酶就失去催化能力b 酶的催化效率很高 但受温度和酸碱度的影响c 化学反应前后 酶的化学性质和数量保持不变d 酶与双缩脲试剂不一定发生紫色反应解析在适宜的条件下 酶离开活细胞也有催化作用 例如动物体内的消化酶 答案a 2 2011 苏锡常镇调研 为了认识酶作用的特性 以体积分数为3 的h2o2溶液为反应底物进行的一组实验结果见下表 通过分析实验结果 从表中可得到的实验结论是 从化学本质看 酶是蛋白质或rna 从催化活性看 酶变性后就失去活性 从催化底物范围看 酶有专一性 从催化反应效率看 酶有高效性a b c d 解析该实验底物只有h2o2 不能说明酶具有专一性 若证明酶是蛋白质或rna 需要用物质鉴定的相关实验 表中方法 与 的实验结果说明酶在高温环境中变性而失去活性 方法 对照说明 酶催化反应具有高效性 答案c 1 表示酶高效性的曲线 如下图 考点二 与酶有关的曲线解读 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 如下图 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催化反应物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不催化反应物a参加反应 3 影响酶活性的曲线 如下图 1 在一定温度 ph 范围内 随温度 ph 的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围酶催化作用逐渐减弱 如图甲 乙 2 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 3 反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度 如图丙 4 反应物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 如下图 1 在其他条件适宜 酶量一定的条件下 酶促反应速率随反应物浓度增加而加快 但当反应物达到一定浓度后 受酶数量和酶活性的限制 酶促反应速率不再增加 如图甲 2 在反应物充足 其他条件适宜的条件下 酶促反应速率与酶浓度成正比 如图乙 对位训练 3 2012 莆田质检 如图表示在某ph范围内酶a和酶b所催化的反应速率的变化情况 下列有关说法正确的是 a 酶b比酶a活跃b 酶a存在于唾液中c 酶b的最适ph是1 8d ph为5时 两种酶催化的反应速率相等解析在不同的ph环境下两种酶的活性不同 酶b的最适ph是6 ph是5时两种酶催化的反应速率相等 唾液呈碱性 酶a不可能存在于唾液中 答案d 4 2011 浙江五校联考 如图表示某种酶在不同处理条件 a b c 下催化某反应反应物的量和反应时间的关系 据图可得的信息是 a 若a b c表示温度 则一定是a b cb 若a b c表示酶的浓度 则a b cc 若a b c表示底物的浓度 则a b cd 若a b c表示ph 则一定是a b c解析由图示曲线知 a b c最大反应速率依次减小 故a可表示相对最适温度 相对最适ph或较大的酶浓度 答案b 1 酶的专一性 1 实验原理 考点三 酶的专一性及影响酶活性的条件实验分析 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后 再用斐林试剂鉴定 根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用 从而探索酶的专一性 2 实验操作程序 如下图 2 温度对酶活性的影响 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程度来判断酶的活性 3 实验设计程序淀粉淀粉酶 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 4 实验的变量分析 3 ph对酶活性的影响原理解读 ph影响酶的活性 从而影响氧气的生成量 可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验o2生成量的多少 对位训练 5 2012 河北唐山模拟 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 淀粉酶的用量属于自变量b 和 会影响酶的活性c 和 的温度设置有一处错误d 和 的顺序有误解析整个实验中唯一的自变量是底物不同 淀粉和蔗糖 因此a错 b正确 因为酶的活性受到温度的影响 c正确 该实验中 的温度是37 要求在沸水浴中进行 d正确 检测还原糖时要求先加入斐林试剂 后加热 答案a 6 2011 湖北宜昌调研 在 探究影响酶活性的因素 实验中正确的操作是a 若探究ph对酶活性的影响 可选择过氧化氢溶液为底物b 若探究温度对酶活性的影响 可选择过氧化氢溶液为底物c 若探究温度对淀粉酶活性的影响 可将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调控温度d 若探究温度对淀粉酶活性的影响 可选择斐林试剂对实验结果进行检测 解析过氧化氢加热可分解 如果探究温度对酶活性的影响 则结果会不准确 在探究温度对酶活性的影响时 必须将底物淀粉与淀粉酶首先被相同温度处理后才能再混合 如果先混合再处理 由于酶的高效性 底物与酶可能已经反应 再处理实验结果已不准确 斐林试剂反应的条件需要加热 不易探究温度对酶活性的影响 可选择用碘液鉴定反应物淀粉的量来确定酶的活性 答案a 1 应遵循单一变量原则 同时还要设置对照实验 2 实验设计的一般思路 分析课题 把握原理 确认变量 设置对照 一般步骤 其关键 实验变量如何操纵 无关变量如何控制 反应变量如何检测 在此分析的基础上 设计步骤 预测结果并得出结论 实施设计方法举例 答题技能培养 方法体验 与酶有关的实验设计方法总结 1 验证或探究酶具有高效性 高效性是一种比较性概念 是指与无机催化剂相比具有高效性 因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照 不能用酶和蒸馏水做对照 若这样是验证酶的催化功能 2 验证或探究酶具有专一性 专一性是指一种酶只能催化一种或一类化合物的反应 因此验证酶具有专一性应设置一种酶对不同化合物反应的催化效果的对照 可用同一底物 两种不同酶 也可用不同底物 同一种酶来验证 3 验证或探究温度对酶活性的影响 自变量是温度 应设置具有一定梯度的多个不同温度条件 比较某种酶的催化效率 一般至少应设置 低温 适温 高温 三个指标 注意 淀粉酶最适温度是65 4 验证或探究ph对酶活性的影响 自变量是ph 应设置具有一定梯度的多个不同ph条件 比较某种酶的催化效率 一般至少应设置 低ph 最适ph 高ph 三个指标 注意胃蛋白酶最适ph在1 5左右 5 验证某种酶的化学本质是蛋白质 蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应 也可用水解的方法使酶失活来证明 典例 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 解析 酶具有专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应 唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖 但不能分解蔗糖 蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还原糖 但不能分解淀粉 可溶性还原糖遇斐林试剂在沸水浴条件下出现砖红色沉淀 要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性 在实验中要体现等量原则和对照原则 实验时可设置四支试管 甲和丙试管中添加等量的蔗糖溶液 乙和丁试管中添加等量的淀粉溶液 然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液 向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液 混合均匀后放在37 恒温水浴一段时间 然后用斐林试剂来鉴 定是否出现可溶性还原糖 哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最适温度为37 当将水浴锅的温度由37 降至20 时 酶的活性会降低 分解速率减慢 产生的还原糖少 从而使出现砖红色试管中的颜色变浅 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 典例1 2010 年高考上海生物卷 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 易误警示 一 酶和激素易于混淆 尝试解答 解析 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物 多数是蛋白质 少数是rna 大部分酶在细胞内发挥催化作用 消化酶需分泌到消化道内 激素是由内分泌细胞分泌的 产生后释放到血液中 进而运输到靶细胞或靶器官发挥调节作用 激素不全是蛋白质 酶直接催化物质与能量代谢过程 而激素对物质和能量代谢过程有调节作用 b 纠错笔记 准确区分酶和激素的方法 1 从来源上看 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 激素是由内分泌细胞分泌的活性物质 能合成激素的细胞一定能合成酶 而能合成酶的细胞不一定能合成激素 2 从化学结构上看 酶一般是蛋白质类化合物 少量为rna 激素有的是固醇类 如性激素 有的是多肽或蛋白质 如胰高血糖素 生长激素等 有的是氨基酸或脂肪类的衍生物 3 从生理功能上看 酶起催化化学反应的作用 大部分在胞内起作用 少数在胞外起作用 激素起调节作用 4 从特性上看 都是高效能物质 典例2 如图表示人体内某种酶促反应速率受温度和ph的影响情况 下列解释不正确的是a 在a点 将酶的浓度增大一倍 反应速率可能增大b 在b点 将酶的浓度增大一倍 反应速率不可能增大c 在c点 将酶的浓度增大一倍 反应速率可能增大d 该图不能反映唾液淀粉酶催化能