高中生物 5.1降低化学反应活化能的酶课件 新人教版必修1.ppt

第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶 一 酶在细胞代谢中的作用1 细胞代谢 1 概念 细胞中每时每刻都进行着许多 统称为细胞代谢 2 细胞代谢的条件 需 的催化 3 意义 细胞代谢是 的基础 2 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验 1 实验原理 h2o2h2o o2 化学反应 细胞生命活动 酶 2 实验过程和现象 较少 较多 大量 3 酶的作用原理和本质 1 酶的作用原理 活化能 分子从 转变为容易发生化学反应的 状态所需要的能量 作用机制 同无机催化剂相比 酶降低 的作用更显著 因而催化效率更高 2 酶的本质 产生场所 生理作用 化学本质 常态 活跃 活化能 活细胞 催化作用 蛋白质或rna 二 酶的特性1 酶的特性 连线 2 温度和ph对酶活性的影响 过低 过高或过低 1 思考辨析下列说法的正误 1 发生在细胞内外的化学反应统称为细胞代谢 2 无机催化剂降低化学反应的活化能 酶为反应提供能量 3 所有的酶都是在核糖体上合成的 4 影响酶活性的因素不只有温度和ph 答案 1 分析 细胞代谢是指发生在细胞内的化学反应 2 分析 酶和无机催化剂的作用原理都是降低活化能 不提供能量 3 分析 酶的化学本质为蛋白质或rna 蛋白质是在核糖体上合成的 而rna多数是在细胞核中合成的 4 2 活细胞内合成酶的原料是 a 脂肪酸b 核糖核苷酸c 氨基酸d 氨基酸或核糖核苷酸 解析 选d 酶的化学本质是蛋白质或rna 构成它们的单位是氨基酸或核糖核苷酸 3 要探究不同的温度对酶活性的影响 温度属于 a 自变量b 因变量c 无关变量d 对照变量 解析 选a 实验中研究的对实验结果造成影响的变量称为自变量 4 过氧化氢酶和fe3 的催化效率对照实验中 滴入过氧化氢酶的试管内 a 产生的气泡多 燃烧不猛烈b 不产生气泡 燃烧猛烈c 产生的气泡少 燃烧不猛烈d 产生的气泡多 燃烧猛烈 解析 选d 相比较无机催化剂 酶具有高效性 单位时间内产生的氧气多 冒出的气泡多 会使卫生香燃烧得更猛烈 5 半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖 但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖 这表明 半乳糖苷酶的催化作用具有 a 高效性b 专一性c 稳定性d 多样性 解析 选b 半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖 而不能催化和乳糖结构相差较大的麦芽糖分解 这说明酶具有专一性 6 下列能正确反映温度和酶催化效率关系的是 解析 选c 酶在最适温度下活性最高 高于和低于这个温度会使酶活性降低 若温度过高会使酶失活 一 酶的解读和相关实验1 酶的解读 2 酶催化反应的机理与过程 1 图中e1 e2 e3这三部分都是活化能 分别代表使用无机催化剂 不使用催化剂 使用酶作催化剂的活化能 2 由e2 e1 e3可以看出 催化剂的作用本质是降低反应的活化能 3 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验分析 1 步骤和结果 2 结论 过氧化氢酶的催化效率高于fecl3溶液等无机催化剂的催化效率 所以酶的催化作用具有高效性 点拨 1 加热提高反应速率是为反应提供了活化能 而酶是通过降低活化能来提高反应速率的 2 滴管的使用 滴加fecl3溶液和肝脏研磨液不能用同一支滴管 否则会影响实验的准确性 3 实验材料要求 肝脏研磨液必须是新鲜的 这是因为新鲜肝脏中的酶能保持原有的活性 微思考 1 fecl3溶液和肝脏研磨液加快反应的速率的效果不同 它们的作用机理相同吗 试分析原因 提示 相同 两者都是催化剂 都是通过降低反应的活化能来加快反应速率的 2 胰蛋白酶可以用哪种试剂鉴定 它的形成和分泌需要哪些细胞结构参与 提示 胰蛋白酶属于分泌蛋白 鉴定时用双缩脲试剂 参与它形成和分泌的细胞结构有核糖体 线粒体 内质网 高尔基体和细胞膜 1 过氧化氢酶的作用 2014 淮安高一检测 图中的新鲜土豆片与h2o2接触后 产生的现象及推测错误的是 a 若有气体大量产生 可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶b 若增加新鲜土豆片的数量 量筒中产生气体的速率加快c 一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限d 为保证实验的严谨性 需要控制温度等无关变量 解题关键 明确土豆片在过氧化氢分解过程中的作用 以及本实验中的各种变量 解析 选c 土豆片中含有过氧化氢酶能够催化过氧化氢的分解 增加土豆片 加快反应速率使氧气释放速率加快 由于瓶子中的反应物 h2o2 是有限的 所以一段时间后气体的量不再增加 为保证实验的严谨性 要保证单一变量 控制好无关变量 因为高温情况下过氧化氢会自动分解 2 酶的化学本质 甲 乙两种酶用同一种蛋白酶处理 酶活性与处理时间的关系如下图所示 下列分析错误的是 a 甲酶能够抗该种蛋白酶降解b 甲酶不可能是具有催化功能的rnac 乙酶的化学本质为蛋白质d 乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 解题关键 解答本题的突破口是通过图中蛋白酶对两种酶的作用结果来判断两种酶的化学本质 然后逐项分析 解析 选b 酶的作用具有专一性 用蛋白酶处理后 蛋白质类酶的活性会因其分子结构改变而逐渐降低 非蛋白质类酶的活性不受影响 酶的化学本质是蛋白质或rna 因此乙酶的化学本质是蛋白质 甲酶的化学本质是rna 酶的生理作用都是催化作用 延伸探究 1 题1实验中若改为5 的过氧化氢溶液 对实验结果有什么影响 过氧化氢溶液浓度属于哪种变量 提示 会产生更多的氧气 过氧化氢溶液浓度属于无关变量 2 题2中若换用rna酶 则两种酶的活性如何随时间的变化而变化 提示 rna酶只催化rna的水解 而不能催化蛋白质的水解 如下图 变式训练 1 下列图中 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 选c 活化能是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 酶可以降低活化能 使反应更容易进行 由于e表示两者之间的差值 所以c选项正确 2 为了认识酶作用的特性 以20 过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表 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 酶有催化性c 从催化反应效率看 酶有高效性d 从催化底物看 酶有专一性 解析 选d 通过4组的对照可知 酶的作用需要有温和的条件 通过2和3组的对照可知 酶具有催化性和高效性 本实验中的酶和底物只有一种 所以不能对比看出酶的专一性 二 酶特性的验证实验1 酶专一性的验证 1 思路 实验组 底物 相应酶液检测底物被分解对照组 另一底物 相同酶液检测底物没被分解 实验组 底物 相应酶液检测底物被分解对照组 相同底物 另一酶液检测底物没被分解 2 实例 实验组 淀粉 淀粉酶 麦芽糖 对照组 蔗糖 淀粉酶 不分解 仍为蔗糖 现象 两组中都加入斐林试剂 并水浴加热 只有 组中出现砖红色沉淀 2 探究酶活性的适宜条件 1 思路 底物 t1 或ph1 酶液底物 t2 或ph2 酶液 检测底物分解速率或剩余量 2 实例 点拨 1 选用淀粉 蔗糖和淀粉酶探究酶的专一性的实验中 所用的鉴定试剂只能是斐林试剂 而不能用碘液 因为淀粉被分解 不呈现蓝色 蔗糖溶液滴入碘液也不会变蓝色 若选用淀粉和蔗糖酶 淀粉酶做实验材料 所用试剂碘液和斐林试剂均可 2 探究实验中测定的温度或ph对酶活性的影响 不能测定最适温度和最适ph 若要测定最适温度或ph 则应该降低梯度 微思考 1 探究温度对酶活性影响的实验中 能否用过氧化氢和过氧化氢酶作为实验对象 为什么 提示 不能 因为过氧化氢在加热的情况下会分解 2 探究温度对酶活性影响的实验中 能否用斐林试剂作为检测试剂 为什么 提示 不能 因为斐林试剂在使用时 要求水浴加热 对反应温度形成干扰 1 酶特性的实验验证 现有3支试管甲 乙 丙 先向各试管内加入2ml可溶性淀粉溶液 再按图中所示步骤操作 然后分别用斐林试剂检验 下列说法中不正确的是 a 实验结果是乙 丙试管内出现砖红色沉淀b 甲和丙试管对照 说明酶的活性受温度的影响c 实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀d 甲和乙试管对照 说明酶具有专一性 解题关键 解答本题需明确 1 3支试管加入的物质和实验条件 2 不同试管作对照时的自变量 解析 选a 酶具有专一性 胃蛋白酶不能分解淀粉 所以乙试管不会出现砖红色沉淀 丙试管的唾液淀粉酶煮沸10min后失去了活性 所以不会催化分解 该试管也不会出现砖红色沉淀 只有甲试管中淀粉被分解 出现砖红色沉淀 2 温度对酶活性的影响实验 2014 武汉高一检测 小明用3 的可溶性淀粉溶液为底物 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响 他设置了4组实验 其他条件相同且适宜 待反应一段时间后取出试管 室温放置30分钟 加适量碘液 显色结果见下表 越多 表示蓝色越深 根据实验结果可知 a 蓝色越深 唾液淀粉酶活性越高b 唾液淀粉酶活性在40 时比90 时高c 温度越高 唾液淀粉酶活性越高d 温度对唾液淀粉酶活性没有影响 解题关键 明确本实验中自变量为温度 酶的活性高低是用表格中 的多少作为衡量指标的 越多 淀粉分解越少 解析 选b 本实验是研究在不同温度下唾液淀粉酶催化淀粉的分解 淀粉遇碘变蓝色 所以 越多表示剩余淀粉越多 酶的活性越低 上述四组实验中40 时酶的活性最高 延伸探究 1 题1中甲 乙对照 甲 丙对照 它们的自变量分别是什么 提示 酶的种类 温度 2 题2中唾液淀粉酶的适宜温度大约为多少 并说明原因 提示 37 左右 人体温度为37 酶的活性较高 变式训练 1 下表代表胃和小肠中有关消化液的成分及部分酶的最适ph 下列说法错误的是 a 酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物b 与无机催化剂比较 酶具有高效性 专一性 且需要适宜条件c 胃液中的胃蛋白酶会随着胃的排空进入小肠 胃蛋白酶进入小肠后 能将蛋白质分解d 胃液中有大量的胃酸 hcl 淀粉酶进入后无法发挥功效 解析 选c 酶属于有机催化剂 与无机催化剂相比具有高效性 专一性和需要适宜条件 胃液中酶的最适ph为1 8 而小肠中最适ph为8 0左右 所以在小肠中胃蛋白酶失去了活性 而不能分解蛋白质 同理淀粉酶进入胃中也会失活 而无法发挥作用 2 下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果 注 表示有 表示无 最后一行 越多代表颜色越深 根据实验结果 以下结论不正确的是 a 蔗糖不能被淀粉酶催化水解成还原糖b 淀粉能被淀粉酶催化水解成非还原糖c 淀粉酶的活性在60 时比40 高d 除淀粉外 淀粉酶不能催化其他物质水解 解析 选b 实验 组是在不同温度条件下 淀粉酶对淀粉的水解 其中60 时 溶液的颜色最深 说明在淀粉酶的作用下 60 时比其他温度产生的还原糖多 说明了淀粉酶在60 时比其他几个温度活性高 而 组说明了淀粉酶不能水解蔗糖产生还原糖 说明了酶的作用具有专一性 三 与酶有关的曲线分析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 催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间 不改变化学反应的平衡点 2 表示酶专一性的曲线 1 加入酶b的反应速率和无酶条件下的反应速率相同 说明酶b对此反应无催化作用 2 加入酶a的反应速率随反应物浓度的增大明显加快 说明酶具有专一性 3 底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 1 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 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 4 ph和温度对酶促反应速率的影响曲线 1 甲图说明 在最适ph时 酶的催化作用最强 高于或低于最适ph 酶的催化作用将减弱 过酸 过碱都会使酶失活 不同的酶最适ph不同 2 乙图说明 在一定温度范围内 随温度的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围 酶的催化作用将减弱 低温只会抑制酶的活性 而高温会使酶失活 3 丙图说明 反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 点拨 1 酶催化反应时 酶不同 其最适ph不同 最适温度不同 对于同一种酶 改变ph时 不会影响到它的最适温度 同样改变温度时不会影响其最适ph 2 适量增加酶的浓度会提高反应速率 但不会改变化学平衡 若适宜增加反应物的浓度 提高反应速率的同时改变了化学平衡 微思考 1 在将胃蛋白酶所处的环境ph从10降到1 5的过程中 酶的活性是如何变化的 试分析原因 提示 不变 始终为0 因为胃蛋白酶的最适ph为1 5 在ph为10时 酶已经失活 2 温度或ph超出酶的作用范围后 酶的活性为0 这时酶的空间结构被破坏了吗 试说明原因 提示 过酸 过碱或温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 但并未涉及肽键的断裂 0 左右 酶活性很低 但酶的空间结构稳定 在适宜的温度下 酶的活性可以恢复 1 一种因素对化学反应速率的影响曲线 2014 包头高一检测 下图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图 图二的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图 则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是 a 曲线1b 曲线2c 曲线3d 曲线4 解题关键 解答本题的关键是 1 分析图一 明确温度为2a时比a时酶的活性更大 2 分析图二 明确1 2 3 4四条曲线与a曲线的关系 解析 选b 温度由a变为2a时酶的活性变大 酶的活性只会改变反应的速度 而不会改变化学反应的平衡 所以到达平衡的时间减少 如图中曲线2所示 2 多种因素对反应速率的影响曲线 2014 广州高一检测 生产啤酒时 麦芽中多酚氧化酶 ppo 的作用会降低啤酒品质 故生产过程中需降低其活性 下图为不同ph和温度对ppo活性影响的曲线 有关叙述错误的是 a ppo能催化多酚类物质的生化反应b ph为8 4时 温度高于90 ppo的活性将进一步降低c 在啤酒生产过程中 应将温度控制为80 ph控制为8 4d 温度相同 ph为7 8比8 4时该酶的酶促反应产物要少 解题关键 解答本题的两个关键点 1 在观察每一条曲线时 自变量应为ph 2 不同曲线之间的差异是由温度变化引起的 温度的改变对酶的最适ph无影响 解析 选c 由图可知 ph与酶活性的关系可以表示为抛物线状 温度与酶活性的关系也可以表示为抛物线状 多酚氧化酶的作用是催化多酚类物质的氧化 ph为8 4时 温度等于90 ppo的活性已经下降 温度进一步升高 ppo的活性将进一步降低 ppo的活性高时 啤酒品质反而降低 在温度为80 ph为8 4时 ppo的活性较高 啤酒品质会降低 相同温度时 ph为8 4时该酶的活性较高 延伸探究 1 题1中图二曲线1代表的含义是什么 提示 在底物和酶充足时 时间与生成物量的关系 2 由题2的曲线可以得出多酚氧化酶的最适温度吗 为什么 提示 不能 由于实验温度梯度太大 同时分组过少 不能准确找出最适温度 变式训练 1 下图中能正确表示人体胰蛋白酶催化底物的分解速率与温度关系的是 解析 选c 胰蛋白酶的最适温度在37 左右 只有选项c符合要求 2 某同学研究温度和ph对某酶促反应速率的影响 得到如图的曲线 下列分析正确的是 a 该酶催化反应的最适温度为35 最适ph为8b 当ph为8时 影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度c 随ph升高 该酶催化反应的最适温度也逐渐升高d 当ph为任何一固定值时 实验结果都可以证明温度对反应速率的影响 解析 选b 通过图示可知 在35 时酶的活性最高 但并不一定是最适温度 当ph为8时 对酶来说是最适ph 影响反应速率的因素不再是酶的活性 而是底物的浓度或酶的浓度 ph的变化不会影响酶的最适温度 当ph过高或过低时会导致酶失活 无法证明温度对酶活性的影响 课题 单一变量原则 示范案例一 下表为 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验设计的相关内容 请回答有关问题 1 该实验中 自变量是等反应条件 因变量是h2o2的分解速率 对照组是 填试管编号 实验组是 填试管编号 2 比较1号和2号试管 你得出的结论是 3 比较3号和4号试管 你得出的结论是 4 若某同学按照表中方法做了这个实验 结果试管3和试管4的现象刚好相反 他实验失败的原因可能是 解析 1 实验需要遵循单一变量原则 实验中只有唯一的变量即自变量 对比1和2两组 自变量为温度 3和4组自变量为催化剂的种类 1组为空白对照组 其他为实验组 2 1和2组的自变量为温度 可知加热能提高h2o2的分解速率 3 3和4组的自变量为催化剂的种类 可知过氧化氢酶比fe3 的催化效率高 4 酶容易受外界因素的干扰 如温度 ph等 也可能是肝脏研磨液不新鲜 答案 1 温度 催化剂的种类12 3 4 2 加热能提高h2o2的分解速率 3 过氧化氢酶比fe3 的催化效率高 4 酶容易受外界因素的干扰 或肝脏研磨液不新鲜 示范案例二 将新鲜萝卜磨碎 过滤得到提取液 在温度为30 的条件下 取等量提取液分别加到四个盛有ph分别为3 5 7 9的100ml体积分数为3 的过氧化氢溶液的烧杯中 结果每一个烧杯中都有气体产生 然后 将加入四个烧杯中的提取液的量减半 重复上述实验 在相同时间内 分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化 绘制成如下图所示曲线 请回答 1 该实验的目的是 2 该实验中的自变量是 因变量是 3 曲线a和b中 过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是 解析 1 根据题中信息可知 该实验是探究过氧化氢在不同ph及不同量的提取液条件下分解的快慢 2 实验需要遵循单一变量原则 分析实验的变