第9讲 降低化学反应活化能的酶 高中生物第一轮总复习

第9讲降低化学反应活化能的酶课标内容(1)说明绝大多数酶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。考点一酶在代谢中的作用1.比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理2H2O2eq\o(→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2↑，可用________________________的情况来检验O2的生成速率。(2)实验设计与现象分析(3)实验变量与对照分析(4)实验结论①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；①④对照，说明酶具有________；③④对照，说明酶具有________。2.酶的作用机理降低化学反应的活化能①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。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。3.酶本质的探究历程(连线)4.酶的本质和作用5.酶的特性(1)高效性酶与无机催化剂的相同点：①都能降低化学反应的活化能；②可加快化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点。(2)专一性每一种酶只能催化____________化学反应。(3)作用条件较温和在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。(1)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。(2023·浙江6月选考，10C)()(2)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)()(3)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)()(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)()(5)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(2020·海南卷，8C)()1.(2023·全国乙卷，32节选)酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是______________________(答出3点即可)；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的________。eq\x(必修1P82“探究·实践”)2.已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？_______________________________________________________________________________________________________________。3.如果开始时三组底物浓度相同，在时间t2时，向60℃组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，60℃组产物总量________，原因是______________________________________________________________________。1.酶促反应速率的影响曲线分析(1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响(2)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线(3)温度和pH对酶促反应速率的影响2.教材中具有专一性(或特异性)的五类物质考向1结合酶的本质、作用和特性，考查生命观念1.(2022·湖南卷，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是()A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染2.(2024·泉州市质检)蛋白质磷酸化是在蛋白质激酶的催化作用下，将ATP的磷酸基团转移到底物蛋白质中某些氨基酸(丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸)残基上的过程。蛋白质磷酸化可使没有活性的蛋白质转化为有活性的蛋白质，是调节和控制蛋白质活力和功能最普遍的机制。下列叙述正确的是()A.蛋白质激酶可将磷酸基团转移到不同的氨基酸残基上，说明酶不具有专一性B.蛋白质磷酸化可以改变蛋白质的活性，该过程与ATP的水解有关，为放能反应C.蛋白质激酶发挥催化作用的过程中可提高该反应的活化能，使反应速率更快D.蛋白质活性变化与其结构改变有关，蛋白质结构的改变不一定导致其活性丧失3.(2024·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是()A.升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率，二者作用机理相同B.高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活C.唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物D.唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色考向2结合酶的特性，考查科学探究的能力4.(2023·浙江6月选考，7)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。组别甲中溶液(0.2mL)乙中溶液(2mL)不同时间测定的相对压强(kPa)0s50s100s150s200s250sⅠ肝脏提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0ⅡFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9Ⅲ蒸馏水H2O2溶液00000.10.1下列叙述错误的是()A.H2O2分解生成O2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Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性考向3结合外界因素对酶活性的影响，考查科学思维5.(2024·广州惠州调研)如图表示酶的活性与温度的关系。下列叙述正确的是()A.随着温度的升高，酶的活性一直升高B.温度在T2时比在T1时更适合酶的保存C.酶的空间结构在T1时比T3时破坏更严重D.温度为T2时，酶降低活化能的作用最显著6.(2024·河北石家庄期末)如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()A.酶量增加后，B点向左上方移动B.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变C.限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度D.B点后，升高温度，酶活性增强，将呈现曲线丙所示变化7.(2024·重庆南开中学调研)细胞的生命活动离不开酶和ATP，据图分析并回答下列问题。(1)在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的淀粉溶液和等量的淀粉酶溶液，在均低于最适温度条件下进行反应，产物量随时间的变化曲线如图1所示。乙、丙试管温度的大小关系为乙________(填“大于”“等于”或“小于”)丙。如果在T1时适当提高甲试管的温度，则A点________(填“上移”“下移”或“不移动”)。(2)若在丁试管中加入与乙试管等量的淀粉、淀粉酶和盐酸，把乙、丁两支试管放在温度相同的条件下反应，测得________试管反应速率更大，该结果说明酶具有________________的特性。(3)图2表示ATP酶复合体的结构和主要功能，ATP酶复合体的存在说明生物膜除了具有催化功能外还具有________和________功能。推测图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输方式为________。考点二酶的相关实验探究1.探究酶的专一性(即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用)(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注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL沸水浴煮沸1min实验现象有砖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：______________________________________________________________________。(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_______________________________________________________________________________________________________________________________________2.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理②鉴定原理：温度影响酶的活性，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酶的活性。(2)实验步骤和结果取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。试管编号11′22′33′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三1与1′试管内液体混合，摇匀2与2′试管内液体混合，摇匀3与3′试管内液体混合，摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴相同时间在沸水中水浴相同时间五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。3.探究pH对酶活性的影响(1)反应原理(用反应式表示)2H2O2eq\o(→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。(2)鉴定原理pH影响酶的活性，从而影响________________的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。(3)步骤及现象实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液三注入等量的过氧化氢溶液2mL2mL2mL四观察现象有大量气泡产生基本无气泡产生基本无气泡产生(4)结论酶的催化作用需要________，________________都会影响酶的活性。①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。考向结合与酶有关的实验探究，考查科学探究1.(2024·广东东莞期末)下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是()选项探究内容实验方案A酶的高效性用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待H2O2完全分解后，检测产生的气体总量B酶的专一性用淀粉酶催化淀粉和蔗糖水解，用碘液检测C温度对酶活性的影响用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测淀粉分解程度DpH对酶活性的影响用H2O2酶在不同pH条件下催化H2O2分解，用斐林试剂检测2.(2024·广东深圳期末)现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计如下探究实验：12345678Ⅰ.设置水浴缸温度/℃2030405020304050Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液10mL，分别保温5minⅢ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5min酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶BⅣ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5min实验结果：对各组淀粉剩余量进行检测，结果如图所示。分析回答下列问题：(1)该实验的自变量是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)根据实验结果分析，酶B在________℃条件时活性较高，若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是在________℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。(3)本实验能不能用斐林试剂检测淀粉是否水解成麦芽糖？________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如图表示最适温度下反应物浓度对酶催化的化学反应速率的影响，若从A点开始温度提高10℃，曲线会发生变化，请画出变化后的曲线。1.(2023·广东卷，1)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氧化酶活性D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质2.(2022·广东卷，13)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pHCaCl2温度/℃降解率/%①9＋9038②9＋7088③9－700④7＋7058⑤5＋4030注：＋/－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CaCl2B.结合①②