高考生物一轮复习 第四单元 细胞的能量供应和利用 第1讲 降低化学反应活化能的酶课件.ppt

第四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 基础自测 知识清单 一 酶在细胞代谢中的作用2 酶的作用机理 1 活化能 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 2 酶催化作用的原理 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 酶降低活化能的作用更显著 基础自测 知识清单 二 酶的本质和特性1 酶的本质 1 探索过程 连一连 基础自测 知识清单 2 酶的化学本质 2 酶的特性 连一连 基础自测 知识清单 1 下列有关酶的叙述 正确的打 错误的打 1 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 解析 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 2 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 3 同一个体各种体细胞酶的种类相同 数量不同 代谢不同 解析 同一个体各种体细胞酶的种类不同 4 高温下酶失活是酶的空间结构被破坏的结果 5 酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸 解析 酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 基础自测 知识清单 2 2015 日照一模 如图表示酶的催化反应过程 下列有关叙述错误的是 a a 该酶促反应过程可表示为a b c db 适当增大a的浓度会提高酶促反应的速率c c或d的生成速率可以表示酶促反应的速率d 若探究底物浓度对酶促反应速率的影响 则b的数量就是实验的自变量 解析 分析题图可知 a表示酶 b表示底物 c d表示生成物 故该酶促反应过程应表示为bc d a项错误 在一定范围内适当增大酶的浓度能提高酶促反应的速率 b项正确 b的分解速率及c或d的生成速率可以表示酶促反应的速率 c项正确 若探究底物浓度对酶促反应速率的影响 则底物b的数量就是实验的自变量 d项正确 基础自测 知识清单 3 2015 吉林质检 下列有关酶的叙述不正确的是 a a 温度 ph 底物浓度 酶浓度均可影响酶的活性b 酶可以降低反应的活化能 加快反应速率 但平衡点不变c 所有的酶都具有专一性 高效性d 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 解析 底物浓度 酶浓度影响酶促反应速率但不影响酶的活性 a项错误 基础自测 知识清单 4 2015 乌鲁木齐一诊 如图是温度对a b c三种酶活性影响的曲线图 下列叙述正确的是 c a c酶的最适温度为37 左右b b酶的最适温度高于a酶的最适温度c 该图反映了实验的两个自变量 一个因变量d 该实验过程不需要考虑ph 解析 c酶活性曲线中未出现波峰 故无法判断c酶的最适温度 a项错误 分析题图可知 a酶的最适温度高于b酶的最适温度 b项错误 实验有两个自变量 温度和酶的种类 一个因变量 酶的活性 c项正确 ph也会影响酶活性 该实验中ph为无关变量 各组实验需保持ph相同且适宜 d项错误 基础自测 知识清单 基础自测 知识清单 1 细胞代谢是指细胞内每时每刻都进行着的各种化学反应 是细胞生命活动的基础 2 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 大多数酶是蛋白质 少数为rna 酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 3 酶作为有机催化剂 在反应前后性质和数量保持不变 4 酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率 但不能为反应物提供能量 5 酶具有专一性和高效性 作用条件较温和 6 低温抑制酶的活性 但不破坏酶的分子结构 而高温 过酸或过碱都会导致酶的分子结构被破坏 使酶永久失活 考点二 实验探究 考点一 考点一酶的本质 作用和特性1 酶的本质及作用 考点二 实验探究 考点一 2 酶的作用机理 1 图中ac和bc段分别表示无催化剂和有酶催化时反应进行所需要的活化能 2 酶可降低反应的活化能 从图中可以看出 酶可降低化学反应所需的活化能 即在催化反应中 只需较少的能量就可使反应物进入 活化态 无机催化剂的作用机理也是如此 只是与酶相比 酶的催化作用更显著 3 若将酶改为无机催化剂 则b在纵轴上向上移动 升高温度不能降低反应的活化能 但能提高反应速率 考点二 实验探究 考点一 3 酶与激素的比较 考点二 实验探究 考点一 考点二 实验探究 考点一 考点二 实验探究 考点一 典例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 解题思路 本题考查酶的分布 温度对酶活性的影响 酶催化高效性的原因以及酶的本质 同时考查了考生的识记能力和理解能力 不同分化程度的细胞内也会具有相同的化学反应 如呼吸作用 因此会具有同一种酶 a项正确 低温时 虽然酶的活性很低 但空间结构仍然稳定 b项错误 酶催化化学反应的特点之一是具有高效性 原因是酶可以降低化学反应发生时所需要的活化能 c项正确 酶本质是蛋白质或rna 因此可以作为其他酶 如蛋白酶和核酸水解酶的底物 d项正确 参考答案 b 考点二 实验探究 考点一 1 2015 洛阳期中检测 下列有关酶的叙述中 错误的是 c a 所有酶都含有c h o n四种元素b 酶不一定只在细胞内起作用c 生物的细胞壁都可以通过纤维素酶把它分解掉d 人体内的酶也在不断地更新 解析 绝大多数酶是蛋白质 其组成元素是c h o n等 少数酶是rna 其组成元素是c h o n p a项正确 酶既可以在细胞内起作用 也可以在细胞外起作用 b项正确 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶 可被纤维素酶催化分解 但原核生物和真菌细胞壁的主要成分不是纤维素 不能被纤维素酶分解 c项错误 人体内的酶可不断更新 d项正确 考点二 实验探究 考点一 2 2016 河北唐山一中期中检测 细胞代谢中某种酶1与其底物 产物的关系如图所示 下列有关叙述不正确的是 a a 酶1有两种底物且能与产物b结合 因此酶1不具有专一性b 酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列等c 酶1与产物b结合后失活 说明酶的功能由其空间结构决定d 酶1与产物b的相互作用可以防止细胞生产过多的产物 考点二 实验探究 考点一 解析 从题图中可以看出 酶1与底物之间有特定的结合位点 说明酶1具有专一性 a项错误 蛋白质的结构与氨基酸的种类 数目和排列顺序有关 b项正确 当酶1与产物b结合后 酶的结构改变 不能与底物结合 说明酶的功能由空间结构决定 c项正确 酶1与产物b结合 结构改变后不能与底物反应 产物a合成减少 d项正确 考点二 实验探究 考点一 3 2015 湖北八校联考 物质a在无催化条件和有酶催化条件下生成物质p所需的能量变化如图 下列相关叙述正确的是 c a 加热加压使底物分子更容易从b状态转变为a状态b ad段表示在有酶催化条件下 物质a生成物质p化学反应顺利进行所提供的活化能c 若仅增加反应物a的量 则图中曲线的原有形状不发生改变d 曲线 可表示最适酶促条件下的曲线 该反应只能在细胞内进行 考点二 实验探究 考点一 解析 分析题图可知 a处能量较高 因此曲线 是物质a在无催化条件下的反应曲线 曲线 是在有酶催化条件下的反应曲线 加热加压可促进物质从初态c到活化态a的变化 a项错误 bc段表示在有酶催化条件下物质a生成物质p化学反应顺利进行所提供的活化能 b项错误 增加反应物的量 不能改变反应所需的活化能 c项正确 酶促反应可以在细胞外进行 d项错误 考点二 实验探究 考点一 考点二与酶有关的曲线分析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 考点二 实验探究 考点一 2 表示酶专一性的曲线加入酶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 而加入酶a的反应速率随反应物浓度的增大明显加快 说明酶a能催化该反应 即酶具有专一性 考点二 实验探究 考点一 3 影响酶活性的因素 1 温度和ph对酶促反应的影响 从甲 乙两图可以看出 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 过酸 过碱 高温都会使酶变性失活 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 从丙图可以看出 反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 考点二 实验探究 考点一 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 酶促反应速率将不再增加 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呈正相关 考点二 实验探究 考点一 1 温度和ph是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的 2 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的 并不影响酶的活性 3 抑制剂 激活剂也会影响酶活性 考点二 实验探究 考点一 典例2 2015 慈溪 余姚期中联考 如图中曲线a表示在最适温度 最适ph条件下 底物浓度与酶促反应速率的关系 据图分析 下列叙述不正确的是 a 在曲线的ab段 限制反应速率的主要因素是底物浓度b 在曲线的b点时再加入一定量的酶 可以用曲线b表示c 酶的数量减少后 图示反应速率可用曲线c表示d 减小ph 重复该实验 曲线中b点位置不变 考点二 实验探究 考点一 解题思路 根据题意 曲线a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 在曲线ab段 随着反应物浓度的升高 反应速率逐渐加快 说明限制曲线ab段反应速率的主要因素是反应物浓度 a项正确 b点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快 说明反应物浓度不再是限制因素 可能受到酶浓度的限制 因此当在b点及以后提高酶的浓度 反应速率加快 b项正确 酶浓度能影响酶促反应速率 酶量减少后 酶促反应速率会减慢 其反应速率可用曲线c表示 c项正确 曲线a表示在最适ph条件下 反应物浓度与酶促反应速率的关系 减小ph 会导致酶活性降低 使酶促反应速率减慢 因此a b点位置都会下移 d项错误 参考答案 d 考点二 实验探究 考点一 技巧点拨 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 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 考点二 实验探究 考点一 1 2015 济南一模 图甲表示h2o2酶活性 v 受ph影响的曲线 图乙表示在最适温度下 ph c时h2o2分解产生o2的量随时间 t 的变化曲线 若改变某一初始条件 下列叙述正确的是 c a ph a或d时 e点为0b ph b时 e点下移 f点右移c 适当提高温度 e点不移 f点右移d 增加h2o2量 e点不移 f点左移 考点二 实验探究 考点一 解析 本题结合曲线图考查影响酶活性的因素 从题图甲可看出 ph a或d时 h2o2酶分别因ph过低和过高而变性失活 失去催化h2o2水解的功能 但h2o2在常温下也能分解产生o2 所以e值不为0 a项错误 题图乙是在最适ph ph c 时h2o2分解产生的o2量随时间的变化曲线 当ph b时 酶的活性降低 化学反应速率减慢 到达化学平衡所需的时间延长 即f点右移 但酶的活性降低不会改变化学反应的平衡点 即e点不移 b项错误 同理分析可知 c项正确 若h2o2量增加 则达到化学平衡所需时间会延长 且产物o2的量会增多 故e点上移 f点右移 d项错误 考点二 实验探究 考点一 2 2015 漳州质检 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 如图为不同ph和温度对ppo活性影响的曲线 有关叙述错误的是 a a 在啤酒生产过程中 应将温度控制为80 ph控制为8 3b ph为8 3时 温度高于90 ppo的活性将进一步降低c ppo催化反应的最适温度可能为80 左右d 温度相同的条件下 ph为7 8时ppo的酶促反应速率较ph为8 3低 解析 本题考查酶的活性曲线分析 由题意知 ppo活性较高时会影响啤酒的品质 温度为80 ph为8 3时 ppo活性较高 因此在啤酒生产过程中 不能将温度控制为80 ph控制为8 3 a项错误 由题图曲线可知 ppo活性的最适温度可能是80 左右 90 时ppo的活性低于80 时 故温度高于90 时ppo活性会进一步降低 b c项正确 温度相同的条件下 ph为7 8时ppo的活性较ph为8 3时低 因此反应速率较低 d项正确 考点二 实验探究 考点一 3 2016 杭州期中联考 图 表示在图 中c点对应的ph条件下 一定量的淀粉酶的反应速率与淀粉含量的关系 下列有关叙述正确的是 b a 限制图 中a点催化反应速率的因素是淀粉酶的含量b 升高ph 图 中b点有可能不变c 若把图 中的ph改为温度 则c点和d点所对应的温度条件下 酶的结构相同d 若把两图中反应速率都改成酶活性 则两图中的曲线大体形状和原来相似 考点二 实验探究 考点一 解析 限制题图 中a点催化反应速率的因素是淀粉的含量 a项错误 据题图可知 b点反应速率受酶的数量和活性的限制 故升高ph b点有可能不变 b项正确 因高温下酶的空间结构被破坏 低温时未被破坏 因此若把图 中的ph改为温度 则c点和d点所对应的温度条件下 酶的结构不相同 c项错误 酶活性不随底物浓度变化 若把两题图中反应速率都改成酶活性 则题图 曲线改变 d项错误 考点二 实验探究 考点一 4 2015 湖南浏阳一中 攸县一中 醴陵一中三校联考 用某种酶进行有关实验的结果如图所示 下列有关说法错误的是 c a 该酶的最适催化温度不确定b 图 和图 能说明该酶一定不是胃蛋白酶c 由图 实验结果可知酶具有高效性d 由图 实验结果可知cl 是酶的激活剂 考点二 实验探究 考点一 解析 题图 表示温度对酶活性的影响 从题图 中仅能得到该酶的最适催化温度为30 左右 而不能确定其具体数值 a项正确 题图 显示该酶的最适ph为7 而胃蛋白酶的最适ph为1 5左右 由题图 可知该酶为麦芽糖酶 b项正确 题图 能说明cl 是酶的激活剂 cu2 是酶的抑制剂 d项正确 题图 说明酶具有专一性 c项错误 考点二 实验探究 考点一 实验探究探究影响酶活性的因素1 实验原理 1 温度对酶活性的影响 鉴定原理 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 ph对酶活性的影响 鉴定原理 ph影响酶的活性 从而影响o2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 考点二 实验探究 考点一 2 实验流程 1 温度对酶活性的影响 考点二 实验探究 考点一 实验操作的2点注意 1 实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解 因为过氧化氢不稳定 高温易分解 2 实验中 只能用碘液检测底物 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 考点二 实验探究 考点一 2 ph对酶活性的影响 考点二 实验探究 考点一 实验操作的2点注意 1 实验中也可将过氧化氢酶和过氧化氢分别调至同一ph 再混合 以保证反应一开始便达到预设ph 2 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 考点二 实验探究 考点一 3 实验结论酶的活性受温度和ph的影响 高温 低温以及过酸 过碱都将影响酶的活性 4 实验变量的分析 1 自变量 含义 实验要研究的引起实验结果改变的因素 确定方法 实验 验证什么 探究什么 其中 什么 所表示的因素即为自变量 如 验证淀粉酶能分解淀粉 而蔗糖酶不能分解淀粉 的实验中 酶的种类为自变量 探究不同ph对酶活性的影响 实验中 ph为自变量 控制方法 设置几组自变量不同的实验 如 探究温度影响酶活性 的实验中 其控制自变量的方法为设置几种不同的温度进行实验 考点二 实验探究 考点一 2 无关变量 含义 可影响实验结果但不是实验要研究的因素 如 探究温度影响酶活性 的实验中 ph 试管的大小 实验试剂的量等都是无关变量 控制方法 等同法 即几组实验中除自变量不同外 其他条件均要相同且适宜 如 探究不同ph对酶活性的影响 实验中 不同组之间除ph不同外 其他条件如温度 实验器具 实验试剂的量等都要相同且适宜 考点二 实验探究 考点一 3 温度和ph对酶活性影响的实验中变量分析 考点二 实验探究 考点一 典例3 2015 重庆高考 小麦的穗发芽影响其产量和品质 某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦 为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系 进行了如下实验 1 取穗发芽时间相同 质量相等的红 白粒小麦种子 分别加蒸馏水研磨 制成提取液 去淀粉 并在适宜条件下进行实验 实验分组 步骤及结果如下 注 数量越多表示蓝色越深 考点二 实验探究 考点一 步骤 中加入的c是 步骤 中加缓冲液的目的是 显色结果表明 淀粉酶活性较低的品种是 据此推测 淀粉酶活性越低 穗发芽率越 若步骤 中的淀粉溶液浓度适当减小 为保持显色结果不变 则保温时间应 2 小麦淀粉酶包括 淀粉酶和 淀粉酶 为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用 设计了如下实验方案 x处理的作用是使 若 中两管显色结果无明显差异 且 中的显色结果为红粒管颜色显著白粒管 填 深于 或 浅于 则表明 淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因 考点二 实验探究 考点一 解题思路 本题主要考查酶的影响因素实验设计的相关知识 1 本实验遵循对照原则 设置c是进行空白对照 加入的应是相同体积的蒸馏水 缓冲溶液的作用是保持溶液ph值基本不变 通过题表三组装置中的显色结果可看出 红粒小麦与碘液反应的蓝色最深 说明其淀粉含量最高 淀粉酶的活性最低 由此可推出淀粉酶活性越低 穗发芽率也越低 淀粉溶液浓度减少 相当于底物减少 为使显色效果不变 需要缩短保温时间 从而减少酶的作用时间 2 题干中淀粉酶包括 淀粉酶和 淀粉酶 组为 淀粉酶失活 作为对照组 组应为 淀粉酶失活 若 组中两试管显色结果无明显差异 而 组中红粒试管与碘反应的颜色明显加深 则可表明 淀粉酶 红粒小麦中 淀粉酶活性低 是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因 参考答案 1 0 5ml蒸馏水控制ph红粒小麦低缩短 2 淀粉酶失活深于 考点二 实验探究 考点一 2015 福建安溪一中等三校期中联考 某研究性学习小组设计以下实验方案探究温度对酶活性的影响 请回答 注 表示该步不处理 考点二 实验探究 考点一 1 步骤1应选择淀粉溶液 填 h2o2溶液 或 淀粉溶液 作为反应底物 理由是高温促进h2o2溶液分解 2 步骤2加入的酶液可以是唾液淀粉酶 或 淀粉酶 溶液 步骤3乙组c d两试管的水浴温度应控制在37 3 步骤5应选用碘液 填 斐林试剂 碘液 或 带火星的木条 进行检测 解析 1 由于高温促进h2o2溶液分解 所以h2o2溶液不宜作为探究温度对酶活性影响实验的底物 步骤1应选择淀粉溶液作为反应底物 2 该实验的目的是探究温度对淀粉酶活性的影响 所以步骤2加入的酶液可以是唾液淀粉酶溶液 步骤3乙组c d两试管的水浴温度应为唾液淀粉酶的最适温度 即温度应控制在37 3 步骤5应选用碘液检测淀粉水解的快慢 用斐林试剂检测产物麦芽糖需要水浴加热 会改变温度条件 淀粉水解没有o2生成 所以不需用带火星的木条进行检测 与酶相关的实验探究1 用 试剂检测法 鉴定酶的本质 1 实验原理和方法 2 设计方案 同理 也可利用吡罗红能使rna呈红色来设计实验 验证酶的本质是rna 2 验证酶的催化作用 1 设计思路 2 实验结果分析 根据底物性质 利用相应试剂检测实验组底物被分解 对照组底物不被分解 则可证明酶具有催化作用 3 实验变量分析 自变量是相应酶液的有无 因变量是底物是否被分解 3 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 4 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 底物相同但酶的种类不同或底物不同但酶的种类相同 最后通过观察酶促反应能否进行得出结论 2 设计方案 典例 2015 广西桂林中学模拟 某生物兴趣小组要设计实验验证酶的专一性 请根据题意回答问题 备选实验材料和用具 蛋白质块 牛胰蛋白酶溶液 牛胰淀粉酶溶液 蒸馏水 双缩脲试剂 试管若干 恒温水浴锅 时钟等 1 该实验的自变量是 2 实验步骤 取两支洁净的相