第3单元 第9课时 降低化学反应活化能的酶.ppt

1、第三单元,细胞的能量供应 和利用,1涵盖范围,本单元包括必修1第五章内容，即与能量供应和利用密切相关的两类重要物质酶和ATP；两种重要的生理过程光合作用和细胞呼吸。,单元教学分析,2考情分析,(1)考查力度：重点必考内容，所占分值比重较大。 (2)考查内容 酶与ATP a通过与无机催化剂相比，理解酶的特性。结合图文转换，分析影响酶活性的曲线、图表等。 b掌握ATP的结构，比较不同生物中ATP合成途径的不同。 光合作用与细胞呼吸 a运用图文结合法使光合作用与细胞呼吸的场所、物质变化的关系形象化、直观化，便于理解和记忆。 b以图表、曲线形式表示环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，强化坐标曲线的分析

2、，关注曲线特殊点和线段的意义，掌握分析曲线的规律方法。,c归纳有关光合作用和细胞呼吸的实验设计的规律方法，注重实验过程中实验变量的确定与控制，以及实验预测、推断及相关结论分析。,(3)考查题型： 选择题考查某些小的考点，如ATP的分子结构、酶的本质及特性等。 简答题以图解、曲线、计算的形式考查两大生理过程。 实验题考查酶活性、光合作用和细胞呼吸的影响因素。,3复习指导,(1)复习线索,以上述能量的转化过程为线索，系统复习光合作用、细胞呼吸过程并辐射ATP和酶的有关知识。 CO2H2OO2(CH2O)CO2H2O 以物质的合成与分解为主线，将光合作用与细胞呼吸有机联系起来进行复习。,光能 叶绿体

3、,酶,(2)复习方法 图解法：光合作用、细胞呼吸过程图解以及与叶绿体、线粒体结构模式图有机结合。 比较法：列表比较光合作用和细胞呼吸、光反应和暗反应、有氧呼吸和无氧呼吸等。 实践联系：光合作用、细胞呼吸原理在实践中的应用。,第 9 课时,降低化学反应活化能 的酶,回扣基础构建网络,一、酶的作用和本质,基础导学,判一判 1细胞代谢的主要场所是线粒体( ) 2酶在生物体内有催化和调节作用( ) 3酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 ( ) 4活细胞都能产生酶，有些酶中含有核糖 ( ) 5酶催化作用的实质提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行 ( ) 6细胞质中没有作用于DNA的解旋酶( ) 7

4、细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶( ),提示在叶绿体、线粒体中含有，而叶绿体、线粒体都属于细胞质。,想一想 1酶的基本单位是什么？ 2能催化淀粉酶水解的酶是哪种？,提示大多数为氨基酸，少部分为核糖核苷酸。 蛋白酶。,二、酶的特性 1：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。 3酶的作用条件较：在的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显。在过酸、过碱或温度过高条件下酶会，而在低温条件下酶的活性，但。,高效性,一种或一类,温和,最适宜,降低,变性失活,降低,不会失活,提醒 特别关注横坐标数值。,练一练(2009广东文基，

5、72)嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是 () A炒肉的过程中加入 B肉炒熟后起锅前加入 C先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟 D室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟,答案D 解析酶的活性容易受到温度、酸碱度的影响而失活，所以要保持酶的活性，才能使之发挥作用。A、B、C项在反应之前都经高温处理了，所以酶失去活性；只有D项，先让酶反应，后炒熟，不影响酶发挥作用。,三、酶本质的探索 连一连,1教材7879页实验及控制变量：14号试管中，自变量是什么？因变量是什么？无关变量呢？实验组和对照组是？提示自变量为“加热”、“Fe3”和“H2O2酶”；因变量：产生

6、气泡的数量及速度；无关变量：H2O2的量及浓度、肝脏研磨液的新鲜程度；实验组为2、3、4号试管，对照组为1号试管。 2根据教材81页关于酶本质的探索，完成82页基础题第1题。(生物史方面的考查) 3教材85页中间小字部分不同生物酶的最适pH、温度及酶失活问题。 4教材86页中二拓展题。 5教材87页酶的实践应用。,回扣教材,知识网络,蛋白质,RNA,活化能,高效性,专一性,突破考点提炼方法,1下列有关酶的叙述正确的是 () A凡是活细胞都能产生酶，酶可以由具分泌功能的细胞产生，也可以从食物中获取 B酶只有在细胞内才起作用，既能催化细胞内化学反应，又能在新陈代谢中和生长发育中起调控作用 C将淀粉

7、酶溶液中加入双缩脲试剂发现溶液出现紫色，说明酶的化学本质一定是蛋白质 D将H2O2酶和蒸馏水同时等量加入H2O2溶液中，发现在有酶的试管中迅速出现大量气泡，说明酶的确降低了反应的活化能，具有催化作用,提升核心概念的理解能力 酶的概念拓展及验证实验,典例引领,考点25,解析酶一般由活细胞，产生在适宜条件下可在细胞外发挥催化作用；酶作为催化剂只起催化作用，降低反应的活化能，可以通过化学试剂来验证酶的本质，酶的化学本质绝大部分是蛋白质，极少部分是RNA。 答案D 排雷涉及到酶的概念理解要抓住这样几个关键词：“一般由活细胞产生”、“适宜条件下起催化作用”、“降低活化能”、“绝大多数为蛋白质”。,1酶的

8、概念拓展,考点剖析,2.酶的本质及生理作用的验证实验 酶是蛋白质的验证实验 实验设计思路 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紫色反应 实验结果分析：通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶的化学本质是蛋白质；若不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。 实验变量：自变量是待测酶液和已知蛋白液，因变量是是否有紫色反应。 酶的催化作用 实验设计思路 实验组：底物相应酶液底物是否被分解,检测,对照组：底物等量蒸馏水底物不被分解 实验结果分析：根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。 实验变量：自变量是相应酶液的有无，

9、因变量是底物是否被分解。,检测,1为了验证口腔的分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在37 水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是() A实验 B实验 C实验、实验都能 D实验、实验都不能,对位训练,答案A 解析实验无论口腔分泌液有无蛋白酶，加入双缩脲试剂后1、2都会发生紫色反应。正确的做法应该像实验一样，用蛋白块，直接用肉眼观察蛋白块是否消失。若消失，则表明口腔的分泌液中有蛋白酶，若蛋白块没有变化，则表明口腔的分泌液中没有蛋白酶。,2如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应物的量和反应时间的关系，解读此图可

10、获得的信息是 () Aa、b、c表示温度，则一定是abc Ba、b、c表示酶的浓度，则abc Ca、b、c表示底物的浓度，则abc Da、b、c表示温度，则不可能是abc,提升坐标曲线题解题能力与酶有关的曲线分析,典例引领,考点26,解析本题考查反应物的量随时间变化的曲线，在同一反应时间内，a中反应物的量最低，c中反应物的量最高，则可能是a中酶浓度高，c中酶浓度低。 答案B 排雷关注纵坐标为反应物的量，由此才能正确得出此题蕴含的含义相同时间内曲线下降速度越快催化效率越高。,1酶催化活性的表示方法 单位时间内底物的减少量或产物的生成量。 2表示酶高效性的曲线 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化

11、剂相比，酶的催化效率更高。 酶只能缩短达到化学反应平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。 酶只能催化已存在的化学反应。 3表示酶专一性的曲线 加入酶B的反应速率与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,考点剖析,率随反应物浓度增大明显加快，进一步说明酶具有专一性。 4温度、pH影响酶活性的曲线 分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性；而低温只是使酶的活性降低，酶的分子结构未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。,反应溶液中pH的变化不影响酶作

12、用的最适温度，如图C所示。 5底物浓度 酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的限制(如图)。 6酶浓度 在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比(如图)。,如何分析同一坐标系中的多条曲线 不同的酶具有不同的最适温度或pH，比较不同的曲线时，不仅要关注曲线之间的“异”，还要关注曲线之间的“同”。如图所示，左图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。 从左图可以看出，两条曲线的变化趋势相同，但植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀

13、粉酶的最适pH在7左右。在右图中，在一定温度范围内，三条曲线的变化趋势相同，但酶C活性曲线只是画了一,方法链接,部分(从右图中无法知道酶C的最适温度)；从右图中可以看出，酶活性温度范围最窄的是酶B。,2某些制糖厂用淀粉作为原料进行工业制糖。其技术基本要求是调节温度来影响淀粉酶的活性。如图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙表示一定量的淀粉酶在催化足够量的淀粉水解时温度对麦芽糖累积量的影响，图中的累积量表示在一段时间内生成麦芽糖的总量。下列关于X、Y、Z三点温度值的判断，正确的是 (),对位训练,甲乙,AX点代表Ta、Y点代表Tb BX点代表Ta、Z点代表Tc CY点代表Tb、Z点代表Tc DX点

14、代表Tb、Y点代表Tc,答案D 解析图甲表示淀粉酶的活性与温度之间的关系，温度从Ta点起，淀粉酶的活性上升，Tb点是淀粉酶的最适温度，此时酶的活性最大。从Tc点起，酶的活性丧失。图乙表示麦芽糖的累积量与温度之间的关系，开始时曲线较平缓，然后急速上升，最后又平缓，在X点时上升率最大，表明此时淀粉酶的活性最大，在Y点时累积量达到最大，YZ点麦芽糖累积量维持不变，说明淀粉酶丧失活性，淀粉不能水解成麦芽糖。故X点代表Tb，Y点代表Tc。,3(2011大纲全国卷，31)某同学从温度为55 65 的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题： 测定脂肪酶活性时，应选择作为该酶作用的

15、物质，反应液中应加入溶液以维持其酸碱度稳定。 要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为。 根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。,实验技能提升酶特性的实验探究,在一定温度范围(包括55 65 )内设置温度梯度，分 别测定酶的活性，若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的,脂肪,缓冲,蛋白质,典例引领,考点27,温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继 续实验，直到出现峰值。,排雷探究“最适”问题温度、浓度、剂量等，基本 实验思路：配制或设计一系列梯度的实验，看实验现象，效果 最明显的(即峰值)即为“最适”的，此

16、类实验一般先设预实验， 即：,1酶的高效性比较过氧化氢在不同条件下的分解,考点剖析,实验注意问题 实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低。 实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。 滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。,H2O2分解过程有气泡冒出，若反应一段时间，不再有气泡冒出，说明反应

17、结束；若在不增加H2O2量的前提下，使气泡(O2)的生成量增加，可采取的措施是提高H2O2浓度。 实验拓展：该实验探究中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。,方案一：用同一种酶催化两种不同物质 淀粉(非还原糖)麦芽糖(还原糖) 蔗糖(非还原糖)蔗糖 用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。,淀粉酶,淀粉酶,方案二：用两种不同酶催化同一种物质 淀粉(非还原糖) 麦芽糖(还原糖) 淀粉(非还原糖) 淀粉 再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。,蔗糖酶,淀粉酶,2探究温度对酶

18、活性的影响,实验注意问题 实验室使用的淀粉酶最适温度为60 。 由于H2O2不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作反应物。 本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件。 本实验中步骤2、步骤3一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。 实验过程中的理论分析,3探究pH对酶活性的影响,实验注意问题： 实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。 本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。 本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。,3请用所给的实验材料和用具，设计实验来验

19、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。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。,对位训练,实验步骤： 按照上表中的设计，取试管、加溶液。 。 。 。 结果预测：。 结论：。 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,20低于酶的最,混匀，37 恒温水浴一

20、段时间,取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水浴加,热一段时间,观察实验现象并记录实验结果,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,酶的催化作用具有专一性,。,适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少,解析酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还原糖，但不能分解淀粉。可溶性还原糖遇斐林试剂在沸水浴条件下出现砖红色沉淀。要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，在实验中要体现等量原则和对照原则。实验时可设置四支试管，甲和丙试管中添加等量的蔗

21、糖溶液，乙和丁试管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液。混合均匀后37 恒温水浴一段时间，然后用斐林试剂来鉴定是否有可溶性还原糖存在。哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最适温度为37 ，当将水浴锅的温度由37 降至20 时，酶的活性会降低，分解速率减慢，产生的还原糖少，从而使出现砖红色试管中的颜色浅。,1应遵循单一变量原则，同时还要设置 对照实验。 2实验设计的一般思路：分析课题把握原理确认变量设置对照一般步骤。其关键：实验变量如何操纵、无关变量如何控制、反应变量如何检测。在此分析的基础上，设计步骤、预测结果并得出结论。例如： 验证或探究酶

22、具有高效性：高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照，不能用酶和蒸馏水做对照，若这样是验证酶的催化功能。 验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。因此验证酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同,方法体验 与酶有关的实验设计方法总结,酶，也可用不同底物、同一种酶来验证。 验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。注意淀粉酶最适温度是60 。 验证或探究pH对酶

23、活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH在1.5左右。,典例 下列有关酶特性的实验设计最科学、严谨的是 ( ),解析 A分析单一变量，找准自变量, C如何设置控制自变量温度, D选择鉴定试剂符合要求 A错误，酶催化具有高效性是指酶与无机催化剂相比较而言的，用酶与蒸馏水作对照，只能证明酶具有催化作用，不能证明酶催化具有高效性；C错误，应设置多支试管，分别设置不同的温度条件进行比较；D错误，蔗糖不与碘液反应，不应该用碘液检测，应用斐林试剂检测是否有还原糖产生。 答案B,实验设计科学

24、性、严密性、 单一变量原则,典例(2010上海卷，17)下列有关人体中酶和激素的叙述，正确的是 () A酶和激素都是蛋白质 B酶和激素都与物质和能量代谢有关 C酶和激素都由内分泌细胞分泌 D酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用,易错警示 对酶和激素的相关知识辨析不清,错因分析对酶和激素的化学本质、产生细胞、作用及作用场所掌握不到位。 解析酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，所有的活细胞都能产生酶(成熟的红细胞除外)。大部分酶是蛋白质，但有少量的酶是RNA。而激素是内分泌细胞产生的对机体生命活动起调节作用的有机物，有些是蛋白质类，有些是脂质、氨基,酸类等。激素产生后弥散到血液中，依靠血液循环运

25、输到靶器官和靶细胞，但酶可在细胞内直接合成。酶和激素都与物质和能量代谢有密切关系，酶参与催化反应，激素对物质和能量代谢起调节作用。 答案B 纠错笔记酶与激素的比较,典例2下列有关酶的叙述，正确的是() 是有分泌功能的细胞产生的有的从食物中获得，有的从体内转化而来凡是活细胞都能产生酶绝大多数酶是蛋白质有的酶是蛋白质，有的酶是固醇酶在代谢中有多种功能在新陈代谢和生殖发育中起调控作用酶只是起催化作用酶只在细胞内发挥作用酶在体内不能更新酶制剂通常在低温下保存 A B C D,错因分析对酶的产生场所、作用场所、来源、作用及受外界条件影响相关知识模糊不清，混淆了酶和激素的作用。 解析酶是活细胞产生的具有催

26、化作用的有机物；酶大多数是蛋白质，少数为RNA；酶只有催化功能，在个体发育中起调,控作用的是激素。 答案C 纠错笔记酶知识的正误辨析,检测落实体验成功,1(2011新课标全国卷，2)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RNA C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,题组一 酶的概念、作用及本质的考查,答案B 解析观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，说明甲酶能抗该种蛋白酶的降解；从酶的化学成分上来看，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，甲酶有可能是具有生物催化

27、作用的RNA；乙酶的活性不断降低，说明能被该种蛋白酶降解，其本质为蛋白质；乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变。,2(2010上海卷，5)如图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述中错误的是 () A需要解旋酶 B属于水解反应 C会有能量变化 D反应速率与温度有关,答案A 解析分析图形可知，该图可表示肽酶催化肽键断裂的水解过程，水解需要肽酶的催化作用，酶的活性受温度的影响，故反应速率与温度有关；水解过程中肽键断裂，会引起能量的变化，解旋酶用于解开DNA的两条螺旋双链。,3(2011海南卷，14)关于酶的叙述，正确的是 () A酶提供了反应过程所必需的活化能 B酶活性的变化与酶所处的环

28、境的改变无关 C酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 D酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸,答案C 解析酶能降低化学反应所需要的活化能；酶本身是活细胞产生的具有催化作用的有机物，多数酶是蛋白质，催化反应结束后，酶本身不发生变化；酶的活性与温度、pH有关，高温、pH过高或过低都会影响酶分子的结构，使酶活性降低甚至失活。,4下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是 (),题组二 与酶有关的坐标曲线的考查,答案A 解析通常实验验证某种因素的作用时一般要遵循单一变量原则和对照原则。B中除H2O2酶的有无这一变量外，还有另一变量温度，没有遵循单一变量原则，因此B项错。C中除H2O2酶的有无这一变量外，还有变量pH，同样不遵循单一变量原则，因此C项错。D中的变量是H2O2酶的有无，它能说明H2O2酶具有催化作用，但不能说明酶具有高效性。A中，加入H2O2酶的反应比加入Fe3的反应达到平衡点的时间短，说明酶具有高效性