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1、第第1 1讲降低化学反应活化能的酶讲降低化学反应活化能的酶-2-1.酶在代谢中的作用()。2.实验:探究影响酶活性的条件。-3-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结酶的本质、作用和特性1.酶的本质及生理功能巧记酶的“二、一、一、一”-4-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.酶的作用原理下图曲线分别表示在无催化剂的条件下和有酶的条件下某化学反应的能量变化过程。(1)无催化剂的反应曲线是。(2)有酶催化的反应曲线是。(3)CA段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能。(4)BA段的含义是酶降低的活化能。(5)若将酶改为无机催化剂,则B点在纵轴上将向上移动。-5-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结
2、3.酶的特性(连线)-6-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)酶的作用是为化学反应提供能量。()(2)与无机催化剂相比,酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。()(3)酶在细胞内产生,一定要在细胞内发挥作用。()(4)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率。()(5)同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同,代谢不同。()(6)同一种酶可能存在于分化程度不同的活细胞中。()(7)酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸。()(8)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。()-7-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(9)高温、低温都使酶的活性降低,二者的作用实质不同。()(1
3、0)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。()-8-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.右图表示用同一种蛋白酶处理A、B两种酶后,酶活性与处理时间的关系,请回答下列问题。(1)A、B两种酶的化学本质不相同(填“相同”或“不相同”),判断依据是A酶能抵抗该种蛋白酶的降解,化学本质不是蛋白质,而是RNA;B酶能被蛋白酶破坏,活性降低,化学本质为蛋白质。(2)B酶活性改变的原因是B酶的分子结构发生改变,从而使其活性丧失,其活性不能(填“能”或“不能”)恢复。(3)欲让A、B两种酶的变化趋势互换,应加入RNA水解酶。-9-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.下图是与酶相关的实验,实验的目的是探究酶的化学本
4、质,结论分别是该酶的化学本质是蛋白质、该酶的化学本质是RNA。-10-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1酶的本质及作用酶的本质及作用1.(2019山东日照高三3月模拟)下列有关酶的叙述,正确的是()A.在不同温度条件下,酶促反应速率一定不同B.在高温环境中酶失活的主要原因是肽键断裂C.ATP水解酶的合成和发挥作用都伴随ADP的生成D.Fe3+和过氧化氢酶催化过氧化氢分解的作用原理不同 答案解析解析关闭酶的活性受温度的影响,在最适温度前,随着温度的升高,酶活性增强,超过最适温度后,随着温度的升高,酶活性降低,所以可能存在不同温度条件下,酶促反应速率相同的情况,A项错误;酶分子在高温环境中
5、失活的主要原因是空间结构改变,在高温环境中肽键并没有断裂,B项错误;ATP水解酶的合成过程中消耗的能量来自ATP的水解,ATP发挥作用也是ATP的水解,ATP水解后产生ADP和磷酸,C项正确;Fe3+和过氧化氢酶催化过氧化氢分解的作用原理相同,均是通过降低化学反应的活化能实现其催化作用,D项错误。答案解析关闭C-11-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.为使反应物A生成产物P,采取了有酶催化(最适温度和pH)和有无机催化剂催化的两种催化方法,其能量变化过程用图甲中的两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析不合理的是()-12-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结A.b可反映无机催
6、化剂催化效率比有酶催化时效率低的原因B.适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的a将减小C.图乙中可代表蔗糖,那么可代表果糖和葡萄糖D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性 答案解析解析关闭图甲中曲线表示有无机催化剂催化的反应中能量变化的过程,曲线表示有酶催化的反应中能量变化的过程,所以b表示酶降低反应的活化能比无机催化剂多,所以可反映无机催化剂催化效率比有酶催化时效率低的原因,A项正确;a表示酶催化的反应中所需的活化能,适当升高温度,酶的活性降低,即降低酶促反应的活化能的能力减弱,故有酶催化时的曲线中对应的a将增大,B项错误;图乙是酶的专一性模型,若可代表蔗糖,在蔗糖酶水解的作用下,可得到果糖和葡萄
7、糖,C、D两项正确。答案解析关闭B-13-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2酶的作用特性及影响因素酶的作用特性及影响因素3.(2017天津卷)将A、B两种物质混合,t1时加入酶C,右图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是()A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能B.该体系中酶促反应速率先快后慢C.t2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D.适当降低反应温度,t2值增大 答案解析解析关闭根据曲线图可知B是产物,A是反应物,酶C可催化A生成B的反应,即酶C可降低A生成B这一反应的活化能,A项正确;t2后反应速率降低直至反应停止的原因是反应物减少直至消耗完,酶的活性不变,B项正确,C
8、项错误;题干信息提示是在最适温度下,故降低反应温度,反应减慢,到达反应完成的时间会延长,D项正确。答案解析关闭C-14-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.(2019陕西咸阳高三模拟检测一)下列关于探究酶特性的实验,叙述正确的是()A.若探究pH对过氧化氢酶活性的影响,实验操作顺序不会影响实验结果B.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测C.若用过氧化氢和过氧化氢酶来探究酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测 答案解析解析关闭若探究pH对过氧化氢酶活性的影响,自变量是pH,因变量是酶活性,若让过氧化氢底
9、物与过氧化氢酶先混合再调节pH,会干扰实验结果的真实性,A项错误;斐林试剂检测还原糖时需要水浴加热,会改变反应的温度,因此探究温度对淀粉酶活性的影响时,应选择碘液检测实验结果,B项错误;酶的高效性是和无机催化剂相对而言的,因此探究过氧化氢酶的高效性时,可选择无机催化剂作为对照,C项正确;由于蔗糖发生水解前后都不与碘液反应,因此用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性时,不能用碘液检测实验结果,D项错误。答案解析关闭C-15-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结有关酶的特性和影响酶促反应的因素的几点注意事项(1)高温、强酸、强碱、低温都会影响酶的活性,但影响原理不同。高温、强酸和强碱是通过破坏酶的空间结
10、构,使酶发生不可逆的变性失活;而低温只是降低酶的活性,并未破坏酶的空间结构,所以当温度逐渐恢复到最适温度时,酶的活性逐渐恢复到最大。(2)温度、pH、激活剂和抑制剂都是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。(3)底物浓度和酶的量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。(4)pH的变化不影响酶的最适温度,温度的变化也不影响酶的最适pH。-16-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结与酶有关的曲线分析1.酶的高效性曲线(1)图中曲线分别表示酶促反应、无机催化剂催化的反应和无催化剂时的反应趋势,则曲线a、b、c中代表酶促反应的是a。(2)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。(3)
11、酶只能缩短化学反应的时间,不改变化学反应的结果。-17-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.酶的专一性曲线(1)在反应物A的溶液中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A能催化该反应。(2)在反应物A的溶液中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不能催化该反应。-18-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.影响酶促反应速率的因素分析-19-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结戊己(1)酶浓度(图甲):在有足够底物且不受其他因素影响的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。(2)底物浓度(图乙):其他条件一定且适宜,在底物浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而加快;当底物浓度达到一定程度时,所有
12、的酶都参与催化反应,反应速率达到最大时,即使再增加底物浓度,反应速率也不会加快。-20-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)温度(图丙):每种酶的作用均有最适温度,此温度下,酶活性最强。低温会抑制酶活性,酶分子的空间结构不发生(填“发生”或“不发生”)变化,高温会(填“会”或“不会”)破坏酶分子的空间结构。(4)pH(图丁):不同酶的最适pH不同,如胃蛋白酶的最适pH为1.51.8,而胰蛋白酶的最适pH接近8。过酸、过碱均会(填“会”或“不会”)破坏酶分子的空间结构。(5)多因素影响(图戊、图己):不同pH条件下,酶的最适温度不变;不同温度下,酶的最适pH也不变,即反应溶液pH(温度)的变化
13、不影响(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度(pH)。-21-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)高温易使酶失活,因此,使用加酶洗衣粉时,冷水洗涤去污效果应该比温水好。()(2)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。()(3)高温下酶失活是酶的空间结构被破坏的结果。()(4)淀粉酶溶液中加入强酸不可能导致淀粉酶活性发生变化。()(5)酶活性的变化与酶所处环境的改变无关。()-22-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.酶活性指的是什么?在探究影响酶活性的条件时如何表示酶活性的大小?提示:酶对化学反应的催化效率称为酶活性。通常用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示酶活性的大小。
14、2.根据下图所示曲线能否得出酶的最适温度?提示:不能,只能得出酶的最适温度高于30。3.在唾液淀粉酶溶液的pH从1上升到8的过程中,酶活性怎样变化?为什么?提示:不变。因为在pH为1时酶已经失活。-23-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1有关酶的高效性与专一性的曲线有关酶的高效性与专一性的曲线1.下图为用同一种酶进行的不同实验的结果,下列有关叙述正确的是()A.本实验研究的酶是淀粉酶B.图1曲线是研究该酶具有高效性的结果C.实验结果表明,该酶的最适温度是30,最适pH是7D.pH=2与温度为20条件下酶活性减弱的原因不同 答案解析解析关闭图3显示该酶能催化麦芽糖水解,对蔗糖没有催化作用
15、,说明本实验研究的酶为麦芽糖酶,A项错误;图1曲线是研究温度对该酶活性的影响的结果,B项错误;图1显示,在图示的3个温度条件下,30时酶的活性最高,说明该酶的最适温度为30左右,但30不一定为该酶的最适温度,图2显示该酶的最适pH为7,C项错误;pH为2时,过酸使酶因空间结构遭到破坏而变性失活,温度为20条件下酶活性减弱的原因是低温抑制了酶的活性,但酶的空间结构没有遭到破坏,D项正确。答案解析关闭D-24-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2有关影响酶活性的因素的曲线有关影响酶活性的因素的曲线2.(2019湖南长沙长郡中学高三一模)某生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响,设计了a、
16、b、c3组实验,各组pH条件均不同,其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量,结果如右图所示。下列相关分析错误的是()A.a组的pH可能高于b组的pHB.a组pH条件下,该酶降低化学反应的活化能可能最多C.c组pH条件比较适宜保存酶D.实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减小实验误差 答案解析解析关闭酶的活性在最适pH条件下最高,pH偏高或偏低,酶的活性都会明显降低,在过酸或过碱的条件下,酶会变性失活。据此依题意并分析图示可知,a组酶的活性高于b组酶的活性,因此a组的pH可能高于b组的pH,A项正确;与b、c组相比,a组酶的活性最高,说明a组pH条件下,该酶降低化学反应的活化能可
17、能最多,B项正确;c组产物的最大生成量明显低于a、b组,说明在c组pH条件下,酶已经变性失活,不适宜保存酶,C项错误;实验中的“其他条件”为无关变量,实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减小实验误差,D项正确。答案解析关闭C-25-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.为了研究温度对某种酶活性的影响,设置3个实验组:A组(20)、B组(40)和C组(60),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如下页左上图。回答下列问题。-26-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)3个温度条件下,该酶活性最高的是组。(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10,那么A组酶催化反应的速率会。(
18、3)如果在时间t2时,向C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,C组产物总量,原因是。(4)生物体内酶的化学本质是,其特性有(答出2点即可)。答案:(1)B(2)加快(3)不变60条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性、专一性-27-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结解析:(1)产物浓度最先达到最大值的B组对应的酶活性最高。(2)酶活性与温度的关系:在一定温度范围内(低于最适温度),随温度升高,酶活性增强。据图可知,3组实验中B组(40)酶活性最高,如果A组温度提高10,达到30,那么A组酶催化反应的速率会加快。(3)据图可
19、知,60条件下,时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加。(4)大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性和专一性等特性。-28-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结“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,如“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。(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
20、巧辨析”。对于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,然后综合分析,判断曲线间有无联系或找出相互关系。-29-核心梳理归纳总结1.实验原理(1)探究温度对酶活性的影响蓝色无蓝色出现鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解;滴加碘液后,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)探究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。-30-核心梳理归纳总结2.实验步骤(1)探究温度对酶活性的影响-31-核心梳理归纳总结(2)探究pH对酶活性的影响-
21、32-核心梳理归纳总结典例(2019湖南长沙长郡中学高三第五次调研)右图是某研究小组在探究不同条件对淀粉酶活性影响时绘制的曲线(15号试管的pH或温度逐渐升高)。下列相关叙述正确的是()A.若探究温度对该酶活性的影响,可用斐林试剂来检测B.若探究pH对该酶活性的影响,则酸性条件会干扰2号试管的结果C.若探究pH对该酶活性的影响,再将5号试管条件改为3号的条件,则淀粉完全水解所需的时间变短D.若探究温度对该酶活性的影响,2、4号试管中酶催化速率相同的原因相同B-33-核心梳理归纳总结解析:若探究温度对该酶(淀粉酶)活性的影响,自变量是温度,而斐林试剂与淀粉的水解产物发生作用,在水浴加热(5065
22、)的条件下才能生成砖红色沉淀,水浴加热会对实验产生干扰,所以不能用斐林试剂来检测,A项错误;若探究pH对该酶活性的影响,自变量是pH,分析曲线图可知,2号试管中的溶液呈酸性,酸性条件会促进淀粉水解,故会干扰2号试管的结果,B项正确;若探究pH对该酶活性的影响,5号试管中的溶液呈强碱性,3号试管的pH为该酶的最适pH,5号试管中的酶在强碱性条件下已经变性失活,所以再将5号试管条件改为3号的条件,淀粉完全水解所需的时间不变,C项错误;若探究温度对该酶活性的影响,2号试管中酶的活性因低温而受到抑制,4号试管中酶的空间结构因高温而遭到破坏,引起酶的活性降低,故2、4号试管中酶催化速率相同的原因不同,D
23、项错误。-34-核心梳理归纳总结强化训练强化训练为探究“影响酶活性的因素”,某同学设计了一个实验方案,如下表所示。-35-核心梳理归纳总结下列相关分析合理的是()A.实验目的是探究温度对酶活性的影响B.1号试管设置正确合理,为空白对照组C.3号试管的实验条件是37水浴,pH为89D.鸡蛋清溶液和酶液应在混合均匀后再进行水浴 答案解析解析关闭实验目的是探究温度和pH对酶活性的影响,A项错误;若1号试管为空白对照,则除鸡蛋清溶液外,应加1mL蒸馏水,实验条件还应满足适宜的pH,B项错误;鸡蛋清溶液和酶液应先分别调节到预设的温度和pH后再混合均匀,D项错误。答案解析关闭C-36-核心梳理归纳总结常见
24、的与酶有关的实验设计思路-37-核心梳理归纳总结注根据实验目的,有些实验需设置相互对照,设两个或两个以上实验组。如探究酶作用的最适温度(或pH)时,应按一定的自变量梯度设置多个实验组,通过对比实验结果找出酶的最适温度(或pH)。-38-通关记通关辨通关练1.加热能使反应物获得能量,增大反应速率。2.酶具有催化作用,其作用原理是降低化学反应的活化能。同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。3.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。4.酶具有专一性和高效性,作用条件较温和。5.低温抑制酶的活性,但不破坏酶的空间结构。6.影响酶活性的因素
25、有温度、pH和酶的抑制剂等。高温、过酸、过碱都会导致酶分子因空间结构被破坏而永久失去活性。-39-通关记通关辨通关练1.酶的基本组成单位酶并非都是蛋白质,某些RNA也具有催化作用,因此,酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。2.酶促反应速率不等同于酶活性(1)温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。(2)底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶的活性。3.与酶有关的曲线的分析首先,弄清横坐标、纵坐标表示的意义;其次,分析影响该曲线的因素有几个,一般情况下,曲线未达到最大值时,影响因素是横坐标的因素,达到最大值后,限制因素是除横坐标因素之外的其他因素。-40-通关记通关辨通关练4
26、.与酶有关的实验中实验试剂或材料的选择(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性,检测底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分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液,不应该选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(3)在探究酶的适宜温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶,因为过氧化氢(H2O2)在常温、常压下就能分解,加热条件下分解会加快,从而影响实验结果。-41-通关记通关辨通关练1.(2017全国卷)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是()A.在细胞中,核
27、外没有参与DNA合成的酶B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应的最适温度和保存温度是37 答案解析解析关闭由于真核细胞的细胞质中也含有部分DNA,所以细胞核外也有参与DNA合成的酶,A项错误;如果有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有催化活性,B项错误;盐析是分离、纯化蛋白质的一种常用方法,胃蛋白酶的本质为蛋白质,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确;唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37,此温度下该酶的活性最高,但不适于保存该酶,酶适于在低温下保存,D项错误。答案解析关闭C-42-通关记通关辨通关练2.
28、将萝卜磨碎制得提取液(含有过氧化氢酶),取等量的提取液分别加入4支试管中,设定这4支试管中溶液的pH分别为3、5、7、9,再向这4支试管中加入等量的过氧化氢溶液,温度等条件相同且适宜,结果每支试管中都产生了气体。重复上述实验,只是把提取液的加入量减半。2次实验中反应相同时间后过氧化氢的剩余量如下图所示。下列判断正确的是()A.这2次实验的差异是由pH不同造成的B.曲线乙是第1次实验的结果C.提取液的量会明显影响过氧化氢酶的最适pHD.用点燃的卫生香检验气体产生情况时,pH为7的一组中最容易熄灭 答案解析解析关闭这2次实验的差异是由提取液的加入量不同造成的,A项错误;曲线甲是第2次实验(酶量减半
29、)的结果,而曲线乙是第1次实验的结果,B项正确;提取液的量不会影响过氧化氢酶的最适pH,C项错误;pH为7的一组中过氧化氢酶的催化效率最高,产生的气体最多,点燃的卫生香最不易熄灭,D项错误。答案解析关闭B-43-通关记通关辨通关练3.(2019湖南株洲高三质检一)下图为酶促反应曲线,Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似,可与底物竞争性结合酶的活性部位;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合,从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是()A.Km值越大,酶与底物亲和力越高B.加入竞争性抑制剂,Km值增大C.加入非竞争性抑制剂,Vmax降低D.非竞争性抑制剂会破坏酶的空间结构 答案解析解析关闭据图分析,Km值越小,达到1/2Vmax需要的底物浓度越低,说明酶与底物亲和力越高,A项错误;加入竞争性抑制剂,酶与底物结合的机会减少,则Km值增大,B项正确;加入非竞争性抑制剂,使酶的活性部位功能丧失,导致Vmax降低,C项正确;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合,从而破坏酶的空间结构,D项正确。答案解析关闭A