高考生物第一轮复习 第三单元 第1讲 降低化学反应活化能的酶课件 新人教版必修1.ppt

固基础 自我诊断 破疑难 深化探究 冲关练 两级集训 第三单元细胞的能量供应和利用第1讲降低化学反应活化能的酶 考纲定位 1 酶在代谢中的作用 2 探究影响酶活性的因素 实验 课后限时自测 提能力 专项培优 一 酶在代谢中的作用2 酶的作用机理 1 活化能 分子从 转变为容易发生化学反应的 所需要的能量 2 酶催化作用的原理是 常态 活跃状态 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是 酶降低活化能的作用更显著 二 酶的本质和特性1 酶的基本单位 合成场所 氨基酸 核糖体 rna 2 酶的特性 连线 特性原理 高效性a 一种酶只能催化一种或一类化学反应 专一性b 高温 过酸 过碱使酶变性失活 作用条件温和c 酶降低活化能的作用更显著 提示 c a b 一 思考判断1 2013 新课标全国卷 酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率 2 2013 安徽高考 同一个体各种体细胞酶的种类相同 数量不同 代谢不同 提示 同一个体各种体细胞酶的种类不同 3 2011 天津高考 酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸 提示 酶的基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸 4 2011 天津高考 酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率 提示 酶的作用是降低活化能 不能为反应物供能 5 2013 新课标全国卷 低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构 提示 低温抑制酶的活性 但不破坏酶的空间结构 6 2013 海南高考 高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果 7 2012 海南高考 淀粉酶经高温烘干制成粉剂 或在淀粉酶溶液中加入强酸或蛋白酶 均不可能导致淀粉酶活性发生变化 提示 高温 过酸能破坏酶的结构 蛋白酶能水解蛋白质 8 2014 山东高考 探究温度对酶活性的影响时 将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温 提示 探究温度对酶活性的影响时 应将酶与底物溶液分别在设定温度梯度下保温后再混合 二 图示识读下图表示酶降低反应活化能的图解 据图回答 1 没有酶催化的反应曲线是 2 有酶催化的反应曲线是 3 ac段的含义是 在无催化剂催化条件下 反应所需要的活化能 4 bc段的含义是 5 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 移动 酶降低的活化能 向上 考点1酶的本质 作用及与激素的比较1 酶的本质及生理功能 核糖体 细胞核 降低化学反应的活化能 2 酶与激素的比较 内分泌腺 调节 与酶相关的常见误区明示 角度1考查对酶的作用 本质的理解1 2013 新课标全国卷 关于酶的叙述 错误的是 a 同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中b 低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构c 酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度d 酶既可以作为催化剂 也可以作为另一个反应的底物 思路分析 解析 无论细胞分化到什么程度 某些基本的物质和代谢过程是细胞所共有的 如细胞呼吸 转录 翻译等 这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶 故a项正确 酶的催化作用需要一个适宜的温度 如果低于这个温度 会使分子运动减弱 反应速度降低 表现为酶活性降低 但并没有改变酶的空间结构 温度升高可恢复活性 故b项错误 酶在生化反应中起着催化剂的作用 其作用机理是降低化学反应的活化能 提高了反应速度 故c项正确 绝大多数酶的化学本质是蛋白质 酶在一些化学反应中可作为催化剂 而在另一些化学反应中 则可能作为底物被相关蛋白酶分解 故d项正确 答案 b 角度2考查酶与其他生物活性物质的相同和不同点2 2014 山东省实验中学高三模拟 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 与特定分子结合后起作用c 由活细胞产生的蛋白质d 在发挥作用后还能保持活性 解析 酶可以在细胞外发挥作用 激素和神经递质都可以与细胞膜表面的受体相结合 从而起作用 激素中的性激素是固醇类物质 大部分酶的化学本质是蛋白质 少数是rna 部分神经递质是单胺类物质 激素和神经递质与细胞膜上的受体识别并结合起作用 而酶的作用也具有专一性 激素和神经递质起作用后会在相应酶的作用下被处理而失去活性 即激素和神经递质起作用后会发生代谢性失活 答案 b 具有专一性的物质归纳 1 酶 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割dna分子 2 载体 某些物质通过细胞膜时需要载体协助 不同物质所需载体不同 载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础 3 激素 激素特异性地作用于靶细胞 靶器官 其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体 4 trna trna有61种 每种trna只能识别并转运一种氨基酸 5 抗体 一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合 考点2酶的特性及曲线分析1 表示酶高效性的曲线 1 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的 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 时间 2 表示酶专一性的图像和曲线 1 图像 图中a表示酶 b表示 e f表示b被分解后产生的物质 c d表示不能被a催化的物质 酶和被催化的反应物分子都有特定的结构 被a催化的底物 2 曲线 在底物a中加入酶a 反应速率较未加酶时明显加快 说明 在底物a中加入酶b 反应速率和未加酶时相同 说明 酶a能催化底物a的反应 酶b不能催化底物a的反应 3 酶促反应与反应时间的关系曲线 1 甲 乙 丙三图的时间t0 t1和t2是一致的 2 随着反应的进行 反应物因被消耗而减少 生成物因生成而增多 3 t0 t1段 因 所以反应速率较高 反应物消耗较快 生成物生成速度快 t1 t2段 因 所以反应速率降低 反应物消耗较慢 生成物生成速度较慢 t2时 反应物被消耗干净 生成物也不再增加 此时反应速率为0 反应物较充足 反应物含量较少 4 影响酶促反应的因素 1 温度和ph 在最适温度 ph 时 酶的催化作用 高于或低于最适温度 ph 酶的催化作用都将 最强 减弱 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 都会使酶变性失活 而 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 过酸 过碱 高温 低温 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 但当底物达到一定浓度后 受 限制 酶促反应速率不再增加 加快 酶数量和酶活性 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 1 酶促反应速率不同于酶活性 1 温度 ph都能影响酶的空间结构 改变酶的活性 进而影响酶促反应速率 底物浓度与酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的 并不影响酶的活性 2 唾液淀粉酶随食物进入胃内 不能继续将淀粉分解为麦芽糖 原因是唾液淀粉酶的最适ph在7左右 而胃液的ph在2左右 在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解 3 胃蛋白酶进入小肠腔内 也不能继续发挥作用 因为小肠液的ph为7 6 进入肠腔中的胃蛋白酶会被胰蛋白酶催化分解 角度1考查对与酶有关曲线的理解3 2015 上海吴淞区模拟 下图是某研究小组利用过氧化氢酶探究h2o2分解条件而获得的实验结果 相关叙述错误的是 2 a 图一可以得出酶具有高效性b 图一bc段产生的原因可能是底物数量 浓度 有限c 图二bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量 浓度 有限d 图三可以得出ph越小或越大酶活性越高 思路点拨 解答本题注意以下几点 看清三条曲线的横纵坐标表示的意思 弄清曲线变化的原因 解析 图一表示过氧化氢酶比fe3 催化h2o2分解的效率高 图一bc段产生的原因是h2o2全部分解 随时间增加 o2产生量不再增加 图二bc段o2产生速率不再增加 是因为反应液中酶的数量有限 图三中纵坐标表示的是溶液中的h2o2量 h2o2量越多 表示酶的活性越低 答案 d 4 2014 安徽望江中学月考 下图是在最适温度下 麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系 有关叙述正确的是 a 如果温度上升5 b点向下方移动b a点时 麦芽糖酶全部参与催化c 可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况d 因受酶活性的限制 bc段催化速率不再增加 解析 最适温度时酶的活性最高 升高或降低温度 酶活性都会降低 b点时麦芽糖酶全部参与催化 麦芽糖及其水解产物葡萄糖都具有还原性 因此不能用斐林试剂进行鉴定 受酶的数量的限制 bc段催化速率不再增加 答案 a 角度2考查对与酶有关曲线的分析5 2014 潍坊一中月考 下图甲是h2o2酶活性受ph影响的曲线 图乙表示在最适温度下 ph b时h2o2分解产生的o2量随时间的变化 若该酶促反应过程中改变某一初始条件 以下改变正确的是 a ph a时 e点下降 d点左移b ph c时 e点为0c 温度降低时 e点不移动 d点右移d h2o2量增加时 e点不移动 d点左移 解析 o2的最大释放量只与h2o2的量有关 与酶的活性无关 与ph b时相比 ph a时酶的活性下降 e点不变 d点右移 h2o2不稳定 在过氧化氢酶失活时 h2o2仍能分解 温度降低时酶的活性降低 e点不变 但h2o2完全分解所用的时间延长 d点右移 增加h2o2量 e点上移 d点右移 答案 c 四步法 分析酶促反应曲线 1 识标 识标明变量 明确酶促反应曲线坐标图中横坐标 自变量 和纵坐标 因变量 的含义 2 析线 析线理关系 分析酶促反应曲线走势 明确因变量怎样随自变量的变化而变化 上升 下降 先升后降 先升后稳 水平 等 3 明点 特殊点 抓点求突破 明确酶促反应曲线中起点 终点 顶点 拐点 交叉点 特殊条件下的交点等表示的生物学含义 4 判断 先分后合巧辨析 对多条酶促反应曲线图 根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义 有的曲线直接标出 首先对每一条曲线单独分析 进行比较 判断曲线间有无联系或找出相互关系 然后综合分析 实验6探究影响酶活性的因素1 温度对酶活性的影响 1 实验原因 反应原理 鉴定原理 温度影响酶的活性 从而影响淀粉水解 滴加碘液 根据 及 来判断酶的活性 是否出现蓝色 蓝色的深浅 2 实验设计思路 3 实验设计程序 1 实验室使用的 淀粉酶最适温度为60 2 本实验不宜选用h2o2酶 因为h2o2本身在不同的温度下的分解速度不同 3 在温度对酶活性的影响实验中 只能运用碘液检测底物 不能利用斐林试剂检验产物的生成 因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50 65 导致低温下的实验组由于温度变化 影响实验结果 4 设计实验程序时 不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度 否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用 2 ph对酶活性的影响 1 实验原理 鉴定原理 ph影响酶的活性 从而影响氧气的生成量 可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验o2产生量的多少 2 实验流程 2 过氧化氢酶 2 2 1 实验程序中2 3步一定不能颠倒 否则实验失败 2 本实验中也可将过氧化氢酶和h2o2分别调至同一ph 再混合 以保证反应一开始便达到预设的ph 3 本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解 因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应 1 探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是 取3支试管 编号 各注入2ml淀粉液 另取3支试管 编号 各自注入1ml新鲜的淀粉酶溶液 将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中 维持各自的温度5min 向各试管中滴一滴碘液 将6支试管分成三组 每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液 分别放在60 的热水 沸水和冰水中 观察实验现象a b c d 解析 实验设计要排除无关变量 酶和底物保持在相同温度下发生催化反应 才能严格控制温度 答案 d 2 2013 江苏高考改编 下列有关探究温度 ph对酶活性影响的实验设计合理的是 a 实验 b 实验 c 实验 d 实验 解析 过氧化氢受热会加快分解 不宜用于探究温度对酶活性的影响 溶液的ph会影响淀粉的水解 并且碘液可与碱反应 斐林试剂可与酸反应 不宜用淀粉酶探究ph对酶活性的影响 因此一般用过氧化氢酶探究ph对酶活性的影响 用淀粉酶探究温度对酶活性的影响 答案 b 3 某同学从温度为55 65 的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌 并从该细菌中提取了脂肪酶 回答问题 1 测定脂肪酶活性时 应选择 作为该酶作用的物质 反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定 2 要鉴定该酶的化学本质 可将该酶液与双缩脲试剂混合 若反应液呈紫色 则该酶的化学本质为 3 根据该细菌的生活环境 简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路 解析 1 脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标 因酶需要适宜的ph 故应加入缓冲溶液 2 该酶与双缩脲试剂呈紫色反应 说明该酶的化学本质是蛋白质 3 要测定该酶催化作用的最适温度 一般采用预实验 需在一定温度范围内设置温度梯度 对比不同温度下测得的酶活性 若不能测出峰值 则需扩大温度范围 继续实验 答案 1 脂肪缓冲 2 蛋白质 3 在一定温度范围 包括55 65 内设置温度梯度 分别测定酶活性 若所测得的数据出现峰值 则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度 否则 扩大温度范围 继续实验 直到出现峰值 其他合理答案也可以 破解有关酶实验题的三种方法一 试剂检测法 鉴定酶的本质1 设计思路从酶的化学本质上来讲 绝大多数的酶是蛋白质 少数的酶是rna 在高中教材中常见的一些酶 如淀粉酶 蛋白酶等 其本质都是蛋白质 所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法 因此 使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可 2 设计方案 二 对比法 验证酶的高效性和专一性1 验证酶的高效性 1 设计思路 验证酶高效性的方法是 对比法 即通过对不同类型催化剂 主要是与无机催化剂作比较 催化底物反应速率进行比较 得出结论 2 设计方案 2 验证酶的专一性 1 设计思路 验证酶专一性的方法也是 对比法 常见的有两种方案 底物相同但酶不同或底物不同但酶相同 最后通过观察酶促反应能否进行得出结论 2 设计方案 三 梯度法 探究酶的最适温度和最适ph1 设计思路常用 梯度法 来探究酶的最适温度 或ph 设计实验时需设置一系列不同温度 或ph 的实验组进行相互对照 最后根据实验现象得出结论 酶促反应时间最短的一组所处的温度 或ph 即最适温度 或ph 相邻组间的差值 即梯度值 越小 测定的最适温度 或ph 就越精确 特别注意 在设计实验过程中 根据 单一变量原则 除自变量 如温度或ph等 成等差数列相互对照外 其他所有无关变量都必须相同 包括材料的大小 质量 生长状况等 2 设计方案 下列有关酶特性的实验设计最科学 严谨的是 思路分析 实验设计应遵循单一变量原则 同时还要设置对照实验 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 进行实验 关键点 实验变量如何操作 无关变量如何控制 反应变量如何检测 解析 a错误 酶具有高效性是指酶与无机催化剂相比 用酶与蒸馏水的作用进行对照 只能证明酶具有催化作用 不能证明酶具有高效性 c错误 应取多支试管 分别设置不同的温度进行比较 d错误 蔗糖不与碘液反应 不应该用碘液检测 应用斐林试剂检验是否有还原糖生成 答案 b 1 2014 石景山区期末 下列有关酶的实验设计思路正确的是 a 利用淀粉 蔗糖 淀粉酶和碘液验证酶的专一性b 利用过氧化氢和h2o2酶探究温度对酶活性的影响c 利用过氧化氢 鲜肝匀浆和fecl3研究酶的高效性d 利用胃蛋白酶 蛋清和ph分别为5 7 9的缓冲液验证ph对酶活性的影响 解析 碘液不能检测蔗糖 a项错误 温度会影响h2o2的分解 不宜用h2o2和h2o2酶探究温度对酶活性的影响 b项错误 胃蛋白酶的适宜ph为1 8 ph设置不合理 d项错误 答案 c 2 2014 山师附中模拟 某同学为验证ph值对酶活性的影响 设计了如下表中的方法步骤 下列不合理的评价有 a 缺少正常ph的对照组b 实验结果预期不正确c 检验实验结果的试剂选择不恰当d 实验操作步骤的安排不合理 解析 实验只设置了加hcl和加naoh的实验组 还应设置加蒸馏水的正常ph的对照组 在加酸和加碱的情况下 酶失去活性 淀粉不被分解遇碘液变蓝 实验结果可以用碘液检验 实验步骤的安排应在第2 3步加盐酸和naoh 答案 c 3 2015 常州模拟 从猪唾液 胰液和新鲜肝脏细胞中分别提取到酶e1 e2 e3 将它们与三种物质混合后情况如下表一 且s3与e3混合后产生较多气泡 产生的气体能使带火星的卫生香复燃 表二为有关的颜色反应实验 据表回答 表中 表示有反应 表示无反应 表一 表二 1 依据表中的信息 可以说明酶具有的特性是 e2是 酶 2 在酶e1 e2 e3中 不能用于探究温度对酶活性影响的是 理由是 3 表二试管4 5 6中液体均能与双缩脲试剂反应的原因是 解析 1 首先从表二试管1 2中的现象可以看出 s1 s2的化学本质分别是淀粉 蛋白质 再结合表一中的实验现象 可知酶e1是淀粉酶 酶e2是蛋白酶 或胰蛋白酶 又因为s3与酶e3混合后产生较多气泡 且产生的气体能使带火星的卫生香复燃 所以酶e3是过氧化氢酶 2 由于温度会影响过氧化氢的分解 无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的 还是由酶的作用引起的 所以酶e3不能用于探究温度对酶活性的影响 3 由于酶e1 e2 e3均为蛋白质 且酶在反应前后质和量不变 所以表二试管4 5 6中的液体均能与双缩脲试剂产生紫色反应 答案 1 专一性 特异性 蛋白 或胰蛋白 2 酶e3温度会影响过氧化氢的分解 无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的 还是由酶的作用引起的 或温度也会影响过氧化氢的分解 对实验结果产生干扰 3 酶e1 e2 e3均为蛋白质 关于酶特性的实验题的解题方法 1 认真审题 准确找出变量 围绕变量设置对照 如 探究酶作用的专一性时 应围绕底物或酶制剂设置变量 探究酶作用的高效性时 应围绕无机催化剂和酶制剂这一单一变量设置对照 探究温度 ph 对酶活性的影响时 应设置不同温度 ph 处理进行对照 并确保变量控制的有效性 即应在底物与酶混合之前 先进行同温处理 或先用ph缓冲液调节酶和底物的ph 后混合酶和底物 2 设置实验步骤时 应注意 根据试题要求 确定单一变量 依据实验变量进行合理分组 根据实验材料 结合实验原理 确定实验现象的观测手段 除单一变量外 确保其他实验条件相同且适宜 合理确定操作程序 确保程序合理 表达准确 a基础训练 1 2014 江苏海门测试 下列有关生物体内酶的说法 不正确的是 a 改变酶的空间结构会引起酶活性的改变或丧失b 酶为化学反应的顺利进行提供活化能c 酶的活性与温度和ph都有关系d 酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 解析 酶的作用是降低化学反应的活化能 答案 b 2 2014 临沂一模 下图为酶催化作用的模型 下列叙述正确的是 a 该模型能很好地解释酶的专一性b 该模型反映了酶可降低反应的活化能c 该模型中生理过程表示脱水缩合d 人成熟的红细胞内不能合成酶 也无上述模型表示的生理过程 解析 本题综合考查酶的特性及学生的图文转换能力 酶的空间结构与反应物相匹配 体现了酶具有专一性 红细胞内也要发生酶促反应 答案 a 3 2014 包头模拟 下图表示酶活性与温度的关系 下列叙述中正确的是 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 由曲线图可知 当反应温度由t2调到最适温度时 酶活性升高 当反应温度由t1调到最适温度时 酶活性升高 低温更适合酶的保存 因此与t2时相比 t1时更适合酶的保存 低温不会破坏酶的空间结构 只能降低酶的活性 答案 b 4 2014 吉林大学附中检测 下图表示在最适温度和ph条件下 某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系 结合影响酶催化反应速率的因素分析 下列有关说法正确的是 a 若在a点提高反应温度 反应速率会加快b 若在b点增加酶的浓度 反应速率不会加快c 若在c点增加反应物浓度 反应速率将加快d 反应物浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素 解析 因为图表示的是最适温度和ph条件下 酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系 因此 在a点提高反应温度 反应速率会减慢 bc段限制反应速率的因素是酶浓度 在b点增加酶浓度反应速率会加快 c点增加反应物浓度 反应速率会加快 限制曲线ab段反应速率的因素是反应物浓度 答案 d b真题体验 1 2014 福建高考 用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质 处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应 由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是 a 蛋白酶b rna聚合酶c rnad 逆转录酶 解析 核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒 主要由rna和蛋白质构成 其功能是按照mrna的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链 当用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后 余下的物质主要是rna 且到目前为止 人们发现在生物体内具有催化作用的大多数是蛋白质 少数是rna 答案 c 2 2014 重庆高考 下图为乙醇在人体内主要的代谢过程 下列相关叙述 正确的是 a 乙醇转化为乙酸发生的氧化反应 均由同一种氧化酶催化b 体内乙醇浓度越高 与乙醇分解相关的酶促反应速率越快c 乙醇经代谢产生的 h 可与氧结合生成水 同时释放能量d 正常生理情况下 人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关 解析 酶具有专一性 在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤 需要不同的酶催化 a错误 当底物浓度较低时 酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快 当达到一定值后 由于酶量有限 反应速率不再随着底物