生物一轮复习必修1第5章第1节降低化学反应活化能的酶.ppt

【考纲展示】,1.酶在代谢中的作用() 2.ATP在能量代谢中的作用() 3.光合作用的基本过程() 4.影响光合作用速率的环境因素(),【考纲展示】,5.细胞呼吸() 6.探究影响酶活性的因素(实验) 7.叶绿体色素的提取和分离(实验) 8.探究酵母菌的呼吸方式(实验),【热点考向】,1.酶的概念、来源、化学本质及实验验证 2.ATP的来源、去路及ATP在能量代谢中的作用,【热点考向】,3.光合作用过程、光合作用与细胞呼吸的联系，光 合作用速率的制约因素及其在生产实践中的应用 4.细胞呼吸的类型、有氧呼吸过程、细胞呼吸原理 在实践中的应用,一、酶的作用和本质 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 的统称， 是细胞生命活动的基础。 (2)活化能：分子从 转变为容易发生化学反应的 所 需要的能量。 (3)酶的作用机理：降低化学反应的 ，且与无机催化剂 相比，酶 的作用更显著，催化效率更高。,化学反应,活跃状态,活化能,降低活化能,常态,2.酶的本质 (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 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,巴斯德(法国)1857年提出：只有 参与才能进行发酵 李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后由酵母细胞中的 引起发酵,活酵母细胞,某种物质, 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 切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年代，发现 也具有催化功能,蛋白质,少数RNA,(2)酶的本质：酶是 产生的具有催化作用的有机物， 其中绝大多数是 ，少数是 。,活细胞,蛋白质,RNA,二、酶的特性 1.高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。 2.专一性：每一种酶只能催化 化学反应。,一种或一类,3.作用条件较温和 (1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏 低，酶活性会明显 。 (2)过酸、过碱或高温下，酶 。,降低,失活,1.酶的本质及生理功能,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.酶与无机催化剂相比的共性与特性 (1)酶与无机催化剂的共性 可降低分子的活化能 ，使化学反应更易进行； 改变化学反应速度，本身不被消耗； 只能催化热力学允许进行的反应； 加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平 衡点。,(2)酶的作用特性 高效性：催化效率很高，使反应速度明显加快； 专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合 物，这就是酶对底物的专一性； 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。,例1 (2009重庆高考)下列有关酶的叙述，正确的是( ) A.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性 B.酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质 C.细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 D.细胞质中没有作用于DNA的解旋酶,课堂笔记 选 高温能破坏酶的结构使其失去活性，而低温抑制酶的活性，当温度升高时，酶活性可以恢复。酶是活细胞产生并具有催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。细胞质基质中有催化葡萄糖分解形成丙酮酸的酶(即细胞呼吸第一阶段的酶)。细胞质中线粒体和叶绿体中的DNA可复制转录，故其内有解旋酶。,C,1.酶的水解产物是 ( ) A.氨基酸 B.葡萄糖 C.核糖核苷酸 D.氨基酸或核糖核苷酸,解析：从酶的化学本质来分析，绝大多数酶是蛋白质，蛋白质的基本组成单位是氨基酸。少数酶是RNA，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。要综合考虑该问题，不要有遗漏。,答案：D,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。 (3)酶只能催化已存在的化学反应。,2.酶的专一性 (1)表示酶专一性的图解 A表示酶，B表示被催化的反应物； 酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。,(2)表示酶专一性的曲线 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； 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不催化底物A参加反应。,3.影响酶活性的曲线 (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。,(2)在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最 适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱。 (3)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。 (4)反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。,4.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,(1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随 底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶 数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。 (2)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。,温度、pH、底物浓度和酶浓度都可影响酶促反应速 率。不同的是温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反 应的，而底物浓度和酶浓度不影响酶活性。,例2 动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1 mol氨基丁酸和1 mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10 mol/L、最适温度、最适pH的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图甲和图乙。下列有关说法正确的是 ( ),A.二氧化碳浓度增加到一定程度以后不再增加，原因是酶失活 B.乙图中当酶浓度增加到一定程度后催化反应速率不再增加 C.乙图中催化反应速率增加的原因是随着酶浓度的增大，酶的 活性逐渐增加 D.将甲的纵坐标改成乙中的催化反应速率，坐标曲线和原曲线 不一样,课堂笔记 选 审题时要关注坐标曲线的一些说明，以及横纵坐标的含义。甲是在酶浓度固定、反应物量一定下进行的反应，用生成物二氧化碳浓度来表示整个反应过程的变化，这是一个催化反应；而乙是在反应物浓度过量(不成为反应的限制因素)条件下，随着酶浓度改变时对催化反应速率的影响，限制因素是酶浓度，由于反应物浓度过量，所以随着酶浓度的增加，反应速度不断增加。,D,甲曲线中二氧化碳浓度不再增加的原因不是酶失活，而是反应物消耗完毕。乙曲线反应速度增加也不是因为酶活性逐渐增强，而是因为酶浓度增加。将甲的纵坐标改成乙中的催化反应速率，则开始反应速率最大，过一段时间后开始下降，最后是零。,2.在其他条件适宜的情况下，下列因素对酶活性的影响可 用右图表示的是 ( ) A.温度 B.反应物浓度 C.pH D.抑制剂浓度,解析：过高的温度和pH都会使酶失活，反应速率降为0；抑制剂会抑制酶的活性，反应速率也会随之降低；反应物浓度较低的情况下，反应速率会随着反应物浓度的增加而加快，受酶浓度的限制，反应速率达到最高点后不再增加。,答案：B,在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲、所示。图乙表示发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：,命题设计,(1)当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化作用具有 。 (2)青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似，故能抑制细菌合成细胞壁的相关酶的活性，其原因是 。,(3)据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是 抑制剂，原因是 。 (4)唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与起始反应速率的变化如图丙。若将温度提高5，请在图丙中绘出相应变化曲线。,【解题指导】 (1)酶具有专一性，是由于酶的活性部位与底物结构互补时，酶才能与底物结合。 (2)结合题干信息可知，青霉素可竞争性与酶活性部位结合，从而导致合成细胞壁的底物失去了与酶结合的机会。 (3)竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，随着底物浓度增大，底物与酶分子结合的机会增大，竞争性抑制剂的抑制效力会变得越来越小。 (4)在最适温度下，酶促反应速率最大，再提高温度，酶促反应速率会下降。,【答案】 (1)专一性 (2)青霉素能与这些酶的活性位点结合(或酶活性位点被封闭)，使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合的机会下降 (3)竞争性 底物浓度越高，底物与酶活性位点结合的机会越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合的机会越小 (4)见图,1.酶的高效性的实验验证 (1)实验原理 H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3等不同条件 下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。,探究酶的特性及影响酶活性的因素,(2)实验过程,(3)实验结论 酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。,2.酶的专一性的验证实验 (1)实验原理,斐林试剂砖红色Cu2O,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来判定淀粉酶是否对二者 都有催化作用，从而探索酶的专一性。,(2)实验程序,(1)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，不能选用碘液，因为碘液 无法检测蔗糖是否被水解。 (2)保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。,3.温度对酶活性的影响 (1)原理解读,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来判断酶的活性。,(2)实验设计思路,(3)实验设计程序,4.pH对酶活性的影响 (1)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氧气生成量的多少。,(2)实验设计,操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸)，然后再加入反应物(如可溶性淀粉液)。不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样容易使反应物在酶的作用下水解，无法证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。,命题设计,(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、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 。,【解题指导】 (1)要验证酶的专一性，可根据底物相同酶不同或底物不同酶相同时，还原糖是否产生来确定酶是否发挥催化作用。由于要求验证两种酶的专一性，故实验分为4组。 (2)补充实验步骤，一般要根据题目给定的器材及提出的实验目的，设计或补全实验步骤，并预期结果，分析原因。根据步骤的提示和题干所给的材料及用具，可以推出，接下来要做的是“恒温反应”、通过斐林试剂检测实验结果、观察实验现象和记录实验结果。,(3)根据实验设计，试管甲和试管乙中的反应能够进行，会出现砖红色沉淀；其他实验处理反应不能进行， 不会出现砖红色沉淀。(4)由(3)易得出“酶的催化作用具 有专一性”的结论。(5)因为酶的活性受温度影响，20 低于酶的最适温度，酶的活性较弱，产生的还原糖较少， 因此，试管中的颜色比37时浅。,【答案】 (1)如表：,(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,1.下列关于酶的叙述，不正确的是(双选) ( ) A.细胞内的酶都是在核糖体上合成的 B.酶能降低反应的活化能 C.所有的酶都具有专一性 D.酶只能在细胞内起催化作用,.,解析：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。蛋白质的合成场所是核糖体，RNA的合成场所主要是细胞核。,答案：AD,2.(2009广东高考)水稻细胞内合成的某物质，能够在常温 下高效分解淀粉，该物质 ( ) A.在4条件下易变性 B.只含有C、H C.也能催化淀粉合成 D.含有羧基,解析：由题意知该物质是淀粉酶，酶在低温下不会变性，A错误；淀粉酶的本质是蛋白质，含C、H、O、N等元素，B错误、D正确；酶具有专一性，催化淀粉分解的酶不能催化淀粉合成，C错误。,答案：D,3.一分子过氧化氢酶能在1 min内使5105个过氧化氢分子 分解成水和氧气，相当于三价铁离子催化速率的109倍， 但对糖的水解不起作用。这种现象说明酶具有 ( ) A.高效性、稳定性 B.高效性、专一性 C.多样性、稳定性 D.多样性、专一性,解析：酶与无机催化剂相比具有高效性；过氧化氢酶能催化过氧化氢分解，但不能催化糖分解，说明酶具有专一性。,答案：B,4.科学家发现一种RNasep酶，由20%的蛋白质和80%的RNA组 成。如果将这种酶中的蛋白质除去，他们发现留下来的RNA 仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明 ( ) A.酶是由RNA和蛋白质组成的 B.某些RNA具有催化作用 C.酶的化学本质是蛋白质 D.绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA,解析：由题干可知，某些RNA具有催化作用。,答案：B,5.以20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下 表所示，通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在 下列有关结论的描述中，从表中得不到实验依据的一项 是 ( ),A.从催化反应条件看，酶有温和性 B.从催化活性看，酶变性后就失活 C.从催化底物范围看，酶有专一性 D.从催化反应效率看，酶有高效性,解析：表中2、3对比说明酶具有高效性；3、4对比说明温度影响酶活性；表中没有反映酶具有专一性的相关信息。,答案：C,6.下图中，表示有酶催化的反应曲线，表示没有酶催化的 反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是 ( ),解析：酶可以有效降低活化能，以保证细胞内的反应在常温、常压下高效地进行。酶降低的活化能没有酶催化所需的能量有酶催化所需的能量。,答案：B,7. (2009全国卷)已知2H2O2 = 2H2OO2，可以通过观 察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)