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文档简介
第三单元细胞的代谢
第11讲酶
【课标要求】I.说明绝大多数能是一类能催化生化反应的蛋白质,酶活性受到环境因素(如pH和温度
等)的影响;2.实验:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
考点I酶在代谢中的作用
考点透析
知识1酶的作用和本质
1.证明酶在代谢中的作用的经典实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程
试管编号试剂处理现象
12mLH2O2溶液常温几乎无气泡产生
22mLH2O2溶液90C左右的水浴加热有较少气泡
32mLH2O2溶液FeCh溶液2滴有较多气泡
42mLH2O2溶液新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡
「1、2号试管对照:说明___________________________
-1、4号试管对照:酶具有,可加快过氧化氢
分解的速率
-3、4号试管对照:过气化氢酶比Fe,♦的催化效率高
得多
邈也与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用—
,催化效率
(2)变量分析
(自变量)-_________________________
底物(HzS)的分解速率,可用
___________表示
U无关变母L加入H2O2的量,实验室的.FeCb溶
'-------r液和肝脏研磨液的
2.酶的作用和本质
(1)关于陋本质的探索
a.提取到了寐醉,并证明其
①巴斯德是蛋白成
②毕布・纳b.将酵母菌细胞中引起发酵
的物质称为赧悔
③萨姆纳c.发现少数RNA也具有生物
催化功能
④切赫和奥
d.酿酒中的发酵是由醉母菌
尔特屈(20世
纪80年代)细胞引起的
(2)酷的概念和本质
酹是,产生的具有催化作用的有机物,绝大多数酹是一类能催化生物化学反应的,少数
酶是
L(合成原料)~
根
据
概T合成场所]-核糖体、等
念
分
来源卜一般活细胞都能产生梅
析
能
,作用.
(3)酶的作用原理——降低化学反应的活化能。(活化能指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃
状态所需要的能量。)
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是段。
③表示酹降低的活化能是.段。
知识2酶的特性
特性解读
含义与无机催化剂相比,前的_____________
加入的加入步机催化剂
平衡点
相关曲线
化剂
高效性
C时间
酶和无机催化剂一样,只能缩短到达化学平衡所需要的时间,不改
作用实质
变化学反应的平衡点。因此,酶不能改变最终生成物的量
专一性含义每一种酶只能催化________________化学反应
(1)酶在化学反应前后保持不变,酶可以反复使用。
(2)条件适宜时,酶在细胞内外均可起作用。
(3)低温抑制的的活性,但不会使其灭活,故可利用低温保存酶。
(4)加热不能降低化学反应的活化能,但是可以为反应提供能量。
思辨小练
1.判断下列说法的正误:
(1)酶可降低过氧化氢分解反应的活化能,无机催化剂不能。()
(2)人体在发热感冒时,常出现厌食现象,这与人体内酶的活性有关,说明酶活性的发挥离不开适宜的
温度等。()
(3)人体内的消化酶的保存温度是37°C。()
(4)产生激素的细胞一定能产生酶,但是产生酶的细胞不一定能产生激素。()
(5)酶是在核糖体上合成的生物大分子。()
2.溶菌酶能够溶解细菌的,具有抗菌消炎的作用,在临床上与抗生索复合使用,能增强抗
生素的疗效。
3.若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液pH由1逐渐升高到10,则酶催化反应的速率,
因为在pH=l时,胰蛋白酶己经________。
典题说法
考向1酶的本质和作用
应11(2024・河北卷)下列关于晦的叙述,止确的是()
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酷,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
K£(2024・镇江期初)下列关于酹的叙述,正确的是()
A.绝大多数酶的化学本质为蛋白质,反应前后空间结构不变
B.消化酶易被消化液降解,应选用注射方式使用
C.ATP合成的位于线粒体内膜上,具有催化和调节作用
D.RNA聚合酶可与起始密码子结合,催化转录起始
考向2酶的特性
即2(2023•浙江6月卷)为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实验分组、处理
及结果如下表所示。下列叙述错误的是()
Y型试管
组别IIIIII
甲中溶液(0.2mL)肝脏提取液FeCh蒸储水
乙中溶液QmL)H2O2溶液H2O2溶液比。2溶液
0s000
不同时间50s9.000
测定的100s9.60.10
相对压强I5()s9.80.30
/kPa200s10.00.50.1
250s10.00.90.1
A.H2O2分解生成02导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250s时I组和HI组反应已结束而II组仍在进行
D.实验结果说明睡的催化作用具有高效性
考点2影响酶促反应速率的因素及曲线分析
考点透析
1.影响的活性的因素
(I)酶活性:酶催化特定化学反应的能力。可以用一定条件下速率表示。
(2)影响酶活性的因素主要包括等。酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响,前者可理高酶活性,
后者则酶活性。
2.影响酶促反应速率的曲线分折
(1)温度和pH对酶促反应速率的影响
[反应物剩余成/相对员f反应物剩余量/相对量
30
33
37
35
据图可知,不同pH条件下,酶最适温度;不同温度条件下,酶最适pH,即反应
溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(2)底物(反应物)浓度和陋浓度对酶促反应速率的影响
①底物浓度对酶促反应速率的影响
A段限制因A〜B段限制
素是—因素是
底物浓度
②酶浓度对酶促反应速率的影响
在底物充足,其他
条件适宜的情况
下,反应速率与酶
浓度成______
U酶浓度
(3)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
曲线②:在①的基础上,
增加_________浓度
曲线③:在①的基
础上,增加
浓度
O时间
解疑释惑
(1)酶促反应速率与酶活性不能等同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。
(2)温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。
(3)底物浓度和酹浓度是通过影响底物和能的接触,进而影响能促反应速率,但并未改变醉活性。
思辨小练
1.判断下列说法的正误:
(1)畴的活性受温度的影响,温度过高或过低都会使酶失活,温度不同,酶的活性也不同。()
(2)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存。()
(3)底物浓度越高,酶促反应速率越快。()
2.人体的唾液淀粉的和工业用淀粉酶的最适温度相同吗?
典题说法
考向影响酶活性的因素及曲线分析
幽(2024.江阴段考)氏前循糖普酶能催化纤维素水解,实验小组测定了温度对该酶活性的影响,实验结
果如图所示。根据实验结果,不能得出的结论是()
B.42°C时,随着反应时间的延长,酶的稳定性逐渐下降
C.各温度条件下,的的活性可用斐林试剂进行检测
D.37℃时,纤维素反应60min的消耗量与反应120min的不同
度斯(2024•盐城考前模拟)多酚氧化酶催化酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要
原因。为探究不同温度条件下两种多酚氧化酶活性的大小,同学们设计了相关实验结果,如图所示。下列
说法不正确的是()
A.该实验的自变量是温度和酶的种类
B.相同温度条件下酶A的催化效率更高
C.酶A和酶B的最适温度有可能相同
D.高温处理能有效防止褐变的发生
度理(2025•常州一中)在酶促反应中,当底物与酶的活性位点形成互补结构时(如甲图A所示),可催
化底物发生变化。酶抑制剂是与附结合并降低酶活性的分子,其中竞争性抑制剂与底物竞争酹的活性位点,
从而降低酶对底物的催化效应;非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,能改变酶的构型,使
酶不能与底物结合,从而使酶失去催化活性。甲图是不同酶抑制剂X、Y的作用示意图,下列说法正确的
B.若在乙图曲线a表示的实验中加入X,则反应速度会近似于曲线c
C.若在乙图曲线a表示的实验中加入Y,则反应速度会近似于曲线b
D.若在乙图曲线c表示的实验中加入底物,则最终反应速率不会提高
实验5探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
实验回归
1.探究酶的专一性
(1)实验步骤
试管编号12
注入可溶性淀粉溶液2mL——
注入蔗糖溶液——2mL
注入新鲜的淀粉酹溶液2mL2mL
60c水浴保温5min
新配制的斐林试剂2mL2mL
沸水浴煮沸1min
实验现象有破红色沉淀没有砖红色沉淀
(2)实验结果和结论:1号试管有砖红色沉淀生成,说明产生了还原糖,淀粉被水解,2号试管不出现
砖红色沉淀,说明蔗糖没有被水解。结论:o
(3)上述实验中(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂,因
为O
2.探究酸的高效性
(I)设计思路:通过比较小同类型(主要是酶与尢机催化剂)催化底物的反应速率,得出结论。
(2)设计方案
项目实验组对照组
材料等量的同一种底物
试剂与底物相对应的酶溶液等量的__________
现象反应速度很快,或反应用时短反应速度缓慢,或反应用时长
结论酶具有___________
3.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理
淀粉淀粉—・麦芽随
碘碘
液液
蓝色无蓝色出现
②鉴定原理:温度影响前的活性,从而影响,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的
深浅来判断淀粉被分解的情况,进一步判断酶的活性。
(2)实验步骤和结果
取6支试管,分别编号为1芍1,、2与2,、3与3,,并分别进行以下操作。
试管编号11'22,33,
2mL淀粉酶2mL可溶性2mL淀粉酶2mL可溶性2mL淀粉酶2mL可溶性
—•
溶液淀粉溶液溶液淀粉溶液溶液淀粉溶液
实验二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min
步骤1与1'试管内液体混分,摇2与2'试管内液体混合,摇3与3,试管内液体混合,摇
三
匀匀匀
四在冰水中水浴数分钟在60c温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟
五取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象
实验现象呈_________________出现呈_________
结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高或过低都会影响酶活性
4.探究pH对酶活性的影响
(l)pH影响过氧化氢酶的活性,从而影响的生成量,可用气泡的产生量(或带火星的卫生香燃
烧的情况)来检验其生成量的多少。
(2)方法步骤
步骤项目试管1试管2试管3
1滴加(新鲜)肝脏研磨液2滴2滴2滴
2加入蒸福水1mL————
3加入HC1溶液——1mL——
4加入NaOH溶液———1mL
5加入过氧化氢溶液2mL2mL2mL
637℃水浴5min5min5min
放入带火星的木条不能复燃不能复燃
7(检验)
试管内气泡产生量
深度指津
探究pH对酶活性影响的实验不选择淀粉为实验底物,因为
实验延伸
“梯度法”探窕酶的最适温度或最适pH
(1)实验思路
探究酶的最适温度探究酶的最适pH
(2)实验分析
①在酶的最适温度探究实验中,应按一定的温度梯度设置多个实验组,通过对比实验结果找出酶的最
适温度。材料不能用H2O2溶液,因为高温下H2O2分解加快。若实验材料选取淀粉和淀粉酶,则不宜选用
斐林试剂作检测试剂,因为斐林试剂需加热,而温度是自变量。
②在睡的最适pH探究实验中,应按一定的pH梯度设置多个实验组,通过对比实验结果找出旃的最
适pHo
实验素养
一、实验基本理论一实验变量分析
1.探究酶的专一性时,实验的自变量是,因变量是底物是否被相应的酶水解,此时,实验
设计的思路是;还可以用不同的酶作用于同一底物,此时实验的自变
量是,因变量是底物是否被酶水解,此时,实验设计的思路是。
2.探究酶的高效性时,实验的自变量是,因变量是反应速度,如过氧化氢分解实验中观
察气泡产生的速度等。
3.探究温度或pH对酸活性的影响时,实验的自变量分别是,因变量是底物反应情况。
二、实验步骤的科学设计
1.探究温度对酶活性影响的实验中,为保证酶的催化反应是在所控制的温度下进行,要将淀粉、淀粉
酶。
2.探究能的最适pH实验中,必须先(加清水、加NaOH溶液、加HC1
溶液),然后再加入反应物。
题组运用
1.(2024.浙江1月卷)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,达而促进紫杉
醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程如下表。下列叙述错误的是()
步骤处理试管1试管2
①苯丙氨酸1.0mL1.0mL
②HC1溶液/(6molL-1)—0.2mL
③PAL酶液1.0mL1.0mL
试管1加0.2mLH2O,2支试管置30℃水浴1h
⑤HC1溶液/(6mol-L-1)0.2mL——
⑥
试管2加0.2mLH2O,测定2支试管中的产物量
A.低温提取以避免PAL失活
B.30℃水浴Ih使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体枳
D.⑤加入HC1溶液是为了终止施促反应
2.(2022.广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析错误的
是()
组别PHCaCh温度/℃降解率/%
①9+9038
②9+7088
③9—700
④7+7058
⑤5+4030
注:+/一分别表示有/无添加,反应物为I型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性依赖于CaCh
B.结合①②组的相关变量分析•,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70。。,最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
课后及时课后小结,学清吃透
猿示请老师布置同学们又快又准确地完成《配套精练》!
配套精练
第三单元细胞的代谢
第11讲酶
一、单项选择题
1.(2024・江西卷)溶酶体膜稳定性下降,可导致溶酶体中酶类物质外溢,引起机体异常,如类风湿性关
节炎等。下列有关溶酶体的说法,错误的是()
A.溶随体的稳定性依赖其双层膜结构
B.溶醯体中的蛋白酶在核糖体中合成
C.从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶
D.从溶的体外溢后,大多数酹的活性会降低
2.(2024・靖江高级中学)某实验小组以H2O2为材料开展卜.表所示的实验,相关叙述错误的是()
试管编号加入
123456
物质及顺序
3%H2O22mL2mL2mL2mL2mL2mL
蒸储水1.1mL1mL1mL1mL
5%HC11mL
5%NaOH1mL
饱和FeCh溶液0.1mL
20%肝研磨液().1mL0.1mL0.1mL
0.5%淀粉酶溶液0.1mL
A.2、3组对照,用于验证酶的催化作用具高效性
B.3、4组对照,用于验证酹的催化作用具专一性
C.3、5、6组对照,用于探究酸碱度对酶活性的影响
D.可增设2支3号试管,用于探究温度对酶活性的影响
3.(2025•扬州期初)下图为酶促反应曲线,Km表示反应速率为1/2/然时的底物浓度。竞争性抑制剂与
底物结构相似,可与底物竞争性结合酶的活性部位;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合,
从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是()
A.Km值越大,酶与底物亲和力越高
B.加入竞争性抑制剂,Km值增大
C.加入非竞争性抑制剂,降低
D.非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构
4.(2023・广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间
多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是()
A.揉捻能破坏细胞结构,使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚何化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
5.鸡蛋蛋清中含有蛋清蛋白、蛋白酶抑制因子等多种蛋白质,其中蛋清蛋白是制备优质多肽的天然原
料,某研究人员对新鲜鸡蛋蛋清适度预热后用蛋白酶进行水解,探究水解温度对其水解结果的影响。下列
相关分析错误的是()
A.实验前预热蛋清更有利于实验中蛋白酶充分发挥作用
B.探究蛋白酶的最透水解温度时,不需要设计空白对照
C.蛋白能在一定温度范围内起作用,酶活性随温度升高而不断升高
D.稀释100万倍的蛋白酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
6.(2025,盐城八校联考)科学家发现四膜虫rRNA的前体在没有蛋白质参与的情况下,能专一催化冥
聚核甘酸底物的切割与连接,被称为核酶。下列叙述正确的是()
A.核酶的组成元素为C、H、O、N
B.核酶与双缩喔试剂在常温下可发生紫色反应
C.核酶的催化活性受温度、pH等外界因素的影响
D.核酶能催化磷酸二酯键和氢键的断裂和形成
7,下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是()
A.低温主要通过改变淀粉酣的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.植物、动物和微生物都能产生淀粉陋
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
8.(2024・扬州红桥高级中学)下图中的曲线①表示某种淀粉酶在不同温度下酶活性相对最高厢活性的
百分比。将该淀粉酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得
到的数据为酶的热稳定性数据,即图中的曲线②。卜列叙述错误的是()
-----1------1----1------1---------1——sO
30405()60708090100
温度/七
A.高温影响蛋白质的空间结构,从而影响淀粉酶活性
B.该淀粉酹长时间保存「80C条件下,活性将会降低
C.曲线②中各个数据点的获得是在60°C条件下测得的
D._L业生产中该淀粉酶使用的最佳温度范围是60~70C
9.(2024・无锡期末)下列关于酶应用的相关叙述,正确的是()
A.加酶洗衣粉中的酶可从植物体内提取,比一般的酶稳定性强
B.果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶,减小了果汁产量
C.溶菌酶能够溶解细菌的绢胞膜,具有抗菌消炎作用
D.胰蛋白酶可用于促进伤口愈合,抑制污染微生物的繁殖
10.(2024・南通适应性考试)科学家在体外合成了一种能降解某种塑料的“超级酶”。下列有关叙述正
确的是()
A.适当升高温度即可提高“超级酶”降解塑料的速率
B.使用“超级酶”降解塑料的效率受到塑料种类的限制
C.“超级酶”的体外合成不受pH、氧气等环境条件的影响
D.探究“超级语”的高效性需设置自然降解塑料作为对照
二、多项选择题
II.(2024・海门段考)研究小组利用胃蛋白陶和蛋清液进行“不同pH对防活性影响”的探究实验,结果
如下图所示。下列说法错误的有()
A.应先将酶与蛋清液分别置于不同pH条件下,再充分混合
B.应设计多组实验,每组实验的反应温度都应该设定为37℃
C.可向试管中加入双缩腺试剂以检测蛋清液是否彻底水解
D.若将C点对应的试管中的pH逐渐降低到B点,则反应速率能增大
12.(2024•苏州期末深同学欲通过下图所示的装置探究影响酶促反应速率的因素。下列分析错误的有
)
滤纸片进入灌纸片浮出
液面之时(G液面之时修)
滤纸片接触烧
杯底部之时心)
A.滤纸上需附有过氧化氢醉
B.酶促反应速率可用滤纸片从烧杯底部到浮出液面的时间(即△一切来表示
C.可通过设置不同温度的比。2溶液来探究温度对酹活性的影响
D.为了提高实验的准确性,每个烧杯中需放置多个滤纸片
13.PTEN是一种肿瘤抑制氏子。在PTEN基因缺失的细胞中,M酷会发生磷酸化影响糖酵解(细胞呼
吸第一阶段)过程中多种能的活性。研究人员检测正常小鼠(对照组)和前列腺癌模型小鼠(实验组,PTEN基
因缺失)中各种与糖酵解有关的酶活性如图所示。下列有关叙述或推测错误的是()
□对
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