高考人教版生物一輪復習課件第8講降低化學反應活化能的酶

第8講降低化學反應活化能的酶-2--3-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力酶的本質和作用

1.酶的本質及生理功能

蛋白質

RNA核糖核苷酸核糖體活細胞催化-4-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力2.酶的作用原理

右圖曲線表示在無催化劑的條件下和有酶催化的條件下某化學反應的能量變化過程。(1)無催化劑的反應曲線是

。

(2)有酶催化的反應曲線是

。

(3)CA段的含義是在無催化劑的條件下,反應所需要的活化能。(4)BA段的含義是

。

(5)若將酶改為無機催化劑,則B點在縱軸上將向

移動。

②

①酶降低的活化能上-5-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力3.比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實驗流程幾乎不分解對照少量促進發(fā)亮過氧化氫酶燃燒猛烈降低活化能的作用更顯著更高-6-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力(2)變量分析

無機催化劑(FeCl3)過氧化氫酶產生的氣泡的數(shù)目多少-7-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力4.酶本質的探索歷程(連線)答案:①—f

②—a

③—c

④—d、e

⑤—b-8-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力教材拾遺(必修1第78頁“比較過氧化氫酶在不同條件下分解”實驗)若將FeCl3溶液和肝臟研磨液事先經90℃水浴加熱處理之后,再按原劑量分別加入到3號、4號試管中進行實驗,你推測實驗結果有何變化?說明推斷依據(jù)。

提示:3號試管將產生較多氣泡,帶火星的衛(wèi)生香燃燒猛烈;而4號試管則不再產生氣泡,帶火星的衛(wèi)生香也不再發(fā)亮,原因是過氧化氫酶在高溫下將喪失活性,而FeCl3經高溫處理作用效果將更明顯。-9-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力正誤判斷(1)酶提供了反應過程所必需的活化能。(

)(2)酶既可以作為催化劑,也可以作為另一個反應的底物。(

)(3)酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸。

(

)(4)酶是由活細胞產生的,因此酶只能在細胞內發(fā)揮作用。(

)(5)酶活性的發(fā)揮離不開其特定的結構。(

)(6)蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類。(

)(7)纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁。(

)(8)同一個體各種體細胞酶的種類相同、數(shù)量不同,代謝不同。(

)×√××√√××-10-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力探究

酶的本質與特性的分析(科學思維)1.用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質,處理后的核糖體仍可完成氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是什么?說出推斷依據(jù)。

提示:當用蛋白酶去除蛋白質后,蛋白質被水解失去相應功能,此時核糖體中的酶仍然可催化氨基酸脫水縮合反應,說明該酶的本質是RNA,而不是蛋白質。-11-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力2.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關系如右圖所示,請思考回答下列問題。(1)甲、乙兩種酶的化學本質是否相同?說出理由。(2)乙酶活性改變的機理是什么?其活性能否恢復?

提示:不相同。觀察曲線圖可知,甲酶的活性始終保持不變,表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解,則甲酶的化學本質不是蛋白質而是RNA,乙酶能被蛋白酶破壞,活性降低,則乙酶為蛋白質。

提示:乙酶被降解的過程中其分子結構會發(fā)生改變,從而使其活性喪失,這種活性的改變不可逆轉,故無法恢復。-12-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力【解疑釋惑】關于酶的8個易錯點

-13-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力-14-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力考向1

酶的本質1.(2019廣東廣州五校聯(lián)考)核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子,在特異性地結合并切斷特定的mRNA后,核酶可從雜交鏈上解脫下來,重新結合和切割其他的mRNA分子。下列關于核酶的敘述,正確的是(

)A.向核酶中滴加雙縮脲試劑,水浴加熱可發(fā)生紫色反應B.與不加核酶組相比,加核酶組mRNA降解較快,由此可反映核酶的高效性C.核酸具有熱穩(wěn)定性,故核酶的活性不受溫度的影響D.核酶與催化底物特異性結合時,有氫鍵形成,也有磷酸二酯鍵的斷裂答案解析解析關閉根據(jù)題意可知,核酶是具有催化功能的RNA分子,因此不會和雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應;與不加核酶組相比,加核酶組mRNA降解較快,由此可反映核酶具有催化作用;核酸具有熱穩(wěn)定性,但是在高溫條件下其結構也會發(fā)生改變,因此核酶的活性也會受溫度的影響;核酶與催化底物特異性結合時,核酶和mRNA之間有氫鍵形成,而切割mRNA分子也會有磷酸二酯鍵的斷裂。答案解析關閉D-15-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力-16-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力考向2

酶的作用2.(2019安徽淮北一模)細胞代謝的順利進行需要酶的催化。下列有關酶的說法,正確的是(

)A.酶的合成都需要經過轉錄和翻譯兩個階段B.活細胞產生的酶在生物體外沒有催化作用C.同一種酶可存在于分化程度不同的細胞中D.胃蛋白酶保存和催化的最適溫度都是37℃答案解析解析關閉酶的化學本質是蛋白質或RNA,其中RNA的合成不需要經過翻譯階段,A項錯誤;只要條件適宜,酶在細胞內外都能發(fā)揮催化作用,B項錯誤;同一種酶可存在于分化程度不同的細胞中,如呼吸酶、ATP合成酶存在于所有活細胞中,C項正確;低溫條件下,酶的分子結構穩(wěn)定,酶應該在低溫條件保存,D項錯誤。答案解析關閉C-17-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力【歸納總結】1.對酶在細胞代謝中作用的理解(1)酶只能催化熱力學上允許進行的反應。(2)酶通過降低活化能加快化學反應速率。(3)酶只提高化學反應速率,縮短反應時間,不會改變化學平衡的位置。(4)在反應前后,酶的化學性質和數(shù)量將保持不變。2.高考?？嫉膸追N酶及其作用歸納(1)DNA聚合酶:將單個的脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成鏈。(2)DNA連接酶:將兩個DNA片段連接起來。(3)RNA聚合酶:將單個的核糖核苷酸連接成鏈,并能夠在轉錄時打開DNA堿基對間的氫鍵。(4)解旋酶:在DNA分子復制過程中打開DNA堿基對之間的氫鍵。-18-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力(5)限制性核酸內切酶:識別特定的核苷酸序列,從固定的切點切開磷酸二酯鍵。(6)蛋白酶:將蛋白質的部分肽鍵切斷,得到不同的肽鏈和氨基酸。(7)纖維素酶、果膠酶:水解纖維素、果膠,破壞植物細胞壁。(8)胰蛋白酶:動物細胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶,第一次為用其處理“剪碎的組織”以使分散成單個細胞,第二次為“用其處理貼于瓶壁生長的細胞”。-19-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考1.酶的高效性(1)含義:與無機催化劑相比,酶

的作用更顯著,催化效率更高,是無機催化劑的107~1013倍。

(2)曲線模型及解讀降低化學反應活化能

高效性催化-20-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考2.酶的專一性(1)含義:每一種酶只能催化

化學反應。

(2)物理模型及解讀一種或一類-21-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考3.酶的作用條件較溫和(1)含義:酶所催化的化學反應一般在溫和(或適宜的范圍)條件進行的。(2)在最適宜的溫度和pH條件下,酶的活性最

。溫度和pH偏高或偏低,酶活性都會明顯降低。

(3)過酸、過堿或溫度過高,會

,使酶

。低溫時,酶的活性很低,但

穩(wěn)定,在適宜的溫度下酶的活性仍可恢復。

高使酶的空間結構遭到破壞永久失活酶的空間結構-22-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考正誤判斷(1)隨著溫度降低,酶促反應的活化能下降。(

)(2)不同酶的最適溫度可能相同。(

)(3)酶活性最高時的溫度不適合酶的保存。(

)(4)低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結構。(

)(5)過酸、過堿或溫度過高,會使酶的空間結構遭到破壞,甚至使酶永久失活。(

)(6)一般情況下人體內酶的活性與環(huán)境溫度呈正相關。

(

)(7)若探究溫度對淀粉酶活性的影響,可選擇過氧化氫溶液作為底物。(

)(8)溫度過高、低溫都能使酶活性降低,二者的作用原理不同。(

)×√√×√××√-23-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考探究1

酶的作用特性分析(科學思維)據(jù)圖分析問題。(1)圖中b表示

,e表示

。

(2)溫度在a時,酶的活性

,但不會失活;溫度≥c,酶會失活。pH≤d、pH≥f,酶都會失活。

(3)不同酶的最適

不同,如胃蛋白酶最適pH為1.5,胰蛋白酶的最適pH接近

。

(4)由圖可知,酶的作用條件較溫和,在最適宜的

條件下,酶的活性最高。

最適溫度

最適pH較低pH8溫度和pH-24-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考探究2

酶促反應的影響因素分析(科學思維)(1)下圖表示的是在最適溫度下,反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響。①在A、B、C三點時,該化學反應的狀況如何?

提示:A點:隨著反應物濃度的增加,反應速率加快。B點:反應速率在此時達到最高。C點:反應速率不再隨反應物濃度的增加而升高,維持在相對穩(wěn)定的水平。-25-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考②如果在A點時溫度升高10℃,曲線會發(fā)生什么變化?為什么?請畫出變化后的曲線。

提示:如果A點時溫度升高10

℃,曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線表示在最適溫度下反應速率隨反應物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度,反應速率都會變慢。-26-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考③如果在B點時往反應混合物中加入少量同樣的酶,曲線會發(fā)生什么變化?為什么?請畫出相應的曲線。

提示:該曲線表明,B點的反應物的濃度足夠大,是“酶的數(shù)量”限制了反應速率的提高,這時如果加入少量的酶將會使反應速率加快,B點上升。④若酶濃度增加一倍,在圖上畫出反應曲線。

提示:-27-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考(2)下圖為溫度和pH對某種酶影響的曲線。

①從圖甲和乙可看出的結論有哪些?②讀圖乙可知圖甲中M點的溫度可能介于

℃之間,請在圖甲中繪出pH=8的變化曲線。

提示:在最適宜的pH/溫度條件下,酶的活性最高;pH/溫度偏高或偏低,酶活性都會明顯降低;同一種酶,在不同pH/溫度條件下,最適溫度/pH相同(反應pH/溫度變化不影響酶作用的最適溫度/pH)。33~37提示:-28-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考(3)酶活性除了受溫度和pH的影響外,一些抑制劑也會降低酶的催化效果。下圖表示抑制酶活性的兩個模型。模型A中的抑制劑與底物競爭酶的活性位點,從而降低酶對底物的催化效應;模型B中的抑制劑和酶活性位點以外的其他位點結合,能改變酶的構型,使酶不能與底物結合,從而使酶失去催化活性。請回答下列問題。-29-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考①高溫改變酶活性類似于模型

。

②研究發(fā)現(xiàn)精氨酸能降低酶B的活性。為探究精氨酸降低酶B活性的作用方式屬于模型A還是模型B,采取的實驗思路大致是在酶量一定且底物濃度合適并使酶活性充分發(fā)揮的反應體系中加入

,同時不斷提高

,觀察

。如果酶促反應速率

(填“能恢復”或“不能恢復”),則說明精氨酸降低酶活性的作用方式屬于模型A;如果酶促反應速率

(填“能恢復”或“不能恢復”),則說明精氨酸降低酶活性的作用方式屬于模型B。

B精氨酸底物濃度酶促反應速率變化能恢復不能恢復-30-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考③在下圖中畫出存在非競爭性抑制劑時的反應速率變化曲線。

提示:-31-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考【解疑釋惑】(1)同一個體不同細胞中,酶的種類和數(shù)量會不完全相同,對于同一個細胞而言,在不同的時期或生理狀態(tài)下,細胞中酶的種類和數(shù)量也會發(fā)生改變。(2)酶促反應速率與酶活性不同。溫度和pH通過影響酶活性,進而影響酶促反應速率。底物濃度和酶濃度也能影響酶促反應速率,但并未改變酶活性。-32-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考考向1

酶的作用特性1.(2019安徽合肥一模)細胞代謝與酶密切相關,下列有關酶的敘述,正確的是(

)A.任何條件下酶的催化效率一定比無機催化劑高B.酶的專一性是指一種酶僅能作用于一種物質C.酶制劑可在較低的溫度和pH下長期保存D.代謝的終產物可反饋調節(jié)相關酶的活性答案解析解析關閉在適宜條件下,酶的催化效率比無機催化劑高,具有高效性,但是在溫度過高、過酸或過堿條件下,酶的催化效率很低,甚至會失去活性,A項錯誤;酶的作用具有專一性,一種酶只能催化一種或一類化學反應,B項錯誤;最適宜溫度條件下長期保存酶,酶的活性會降低、甚至失活,長期保存酶應該在較低溫度和最適pH條件下保存,C項錯誤;代謝終產物可以通過反饋調節(jié)相關酶活性,進而調節(jié)代謝速率,D項正確。答案解析關閉D-33-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考【歸納總結】具有“專一性(特異性)”的五類物質(1)酶:每一種酶只能催化一種或一類化學反應。如限制性核酸內切酶能識別特定的核苷酸序列,并在特定的位點上切割DNA分子。(2)載體蛋白:某些物質通過細胞膜時需要載體蛋白協(xié)助,不同物質所需載體不同,載體蛋白的專一性是細胞膜具有選擇透過性的基礎。(3)激素:激素特異性地作用于靶細胞、靶器官,其原因在于它的靶細胞膜或胞內存在與該激素特異性結合的受體。(4)tRNA:每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。(5)抗體:抗體只能與相應的抗原發(fā)生特異性結合。-34-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考考向2

酶的數(shù)學模型分析2.(2019山東濟寧期末)圖1表示在圖2中C點對應的pH條件下,一定量的淀粉酶的反應速率與淀粉含量的關系。下列有關敘述正確的是(

)A.限制圖1中A點催化反應速率的主要因素是淀粉酶的含量B.若把圖2中的pH改為溫度,則C點和D點對淀粉酶活性影響的作用機理是相同的C.升高pH,則圖1中B點有可能不變D.若把兩圖中反應速率都改成酶活性,則兩圖中的曲線大體形狀還是跟原來相似答案解析解析關閉限制圖1中A點催化反應速率的主要因素是淀粉的含量,A項錯誤;若把圖2中的pH改為溫度,則C點和D點對淀粉酶活性影響的作用機理是不同的,高溫條件下使酶空間結構改變,而低溫條件下只是導致酶活性受到抑制,B項錯誤;圖2中C、D兩點酶促反應速率相同,因此升高pH到D點,則圖1中B點有可能不變,C項正確;若把兩圖中反應速率都改成酶活性,圖1中隨著淀粉含量的增加,酶活性不變,D項錯誤。答案解析關閉C-35-必備知識核心素養(yǎng)關鍵能力鏈接高考