高考生物 第1讲 降低化学反应活化能的酶 走近细 知识研习课件 新人教版必修1

第第 5 章章细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用知知 识识 结结 构构( (对应学生用书对应学生用书P P3434) )知知 识识 研研 读读(对应学生用书对应学生用书P34)第第 讲讲 降低化学反应活化降低化学反应活化能的酶能的酶1酶在代谢中的作用。2探究影响酶活性的因素。课程标准课程标准知识梳理知识梳理知识一知识一酶在细胞代谢中的作用1细胞代谢细胞中每时每刻都进行着许多 _，是细胞生命活动的基础。2酶的作用通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有 _作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有 _的特性。3酶的作用机理降低化学反应的 _。催化效率高化学反应催化活化能知识二知识二酶的本质1酶本质的探索过程(1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。(3)毕希纳(德国)：获得不含酵母的提取液，但未能分离鉴定出酶的化学本质。(4)萨姆纳(美国)：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的 _，并证明了脲酶是 _。活的酵母细胞某些物质脲酶蛋白质(5)切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年代，发现少数 _也具有催化功能。2酶的本质酶是_产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是 _。蛋白质RNA活细胞知识三知识三酶的特性1._：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。2专一性：一种酶只能催化_化学反应。3酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在 _的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的 _遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性 _，但不会失活。思考感悟低温、高温都将影响酶的活性，它们的作用特点相同吗？高效性空间结构一种或一类比较温和降低提示：低温仅降低酶的活性，不破坏酶的空间结构，适宜温度下活性可恢复。高温使酶的空间结构破坏，酶失去活性，并且不能再恢复。知识四知识四控制变量控制变量1自变量：指在实验过程中 _的变量。2因变量：指 _的变量。3无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的一些 _。4原则：在对照实验中，除 _外，其他变量都应保持不变。一个因素(变量)可变因素随着自变量的变化而变化人为改变考点一考点一渗透作用的原理分析及应用一、酶的本质及生理功能考点整合考点整合(即时巩固解析为教师用书独有即时巩固解析为教师用书独有)化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能具有生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能二、酶化学本质的实验验证1证明某种酶是蛋白质实验组：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出现紫色反应。2证明某种酶是RNA实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。对照组：已知RNA溶液吡罗红染液出现红色。【特别提醒】酶的化学本质还可利用酶的专一性原理进行证明，其方法是将某一待测酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处理，然后观察该待测酶是否还具有催化作用。【案例1】(2010上海)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【解析】酶和激素除了蛋白质外还有RNA和固醇类，故A项错误；激素是由内分泌器官(或细胞)分泌的，酶是所有活细胞均能产生的，主要在细胞内发挥作用，激素可释放到血液中发挥作用，故C、D项错误；酶可催化、激素可调节物质和能量代谢，B项正确。【答案】B【即时巩固1】下列有关酶的叙述，正确的是()A酶是活细胞产生的，只在细胞内起作用B酶和激素的作用相同C酶的产生受遗传物质控制D酶在催化过程中不断被消耗【解析】酶是活细胞产生的，在细胞内外都起作用，如消化酶就是在细胞外消化道内起作用的，A项错误；酶对生物体内的化学反应起催化作用，与调节人体新陈代谢的激素不同，B项错误；虽然酶的催化效率很高，但它并不被消耗，D项错误；酶大多数是蛋白质，它的合成受到遗传物质的控制，C项正确。【答案】C考点二考点二酶的特性及验证实验分析一、酶的催化作用和高效性的验证实验分析1实验原理(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。二、酶的专一性的验证实验分析1实验原理(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。2实验操作程序三、“影响酶活性的条件”的探究分析1实验设计的关键找准变量根据实验目的和要求，首先确定好四个变量即自变量、因变量、无关变量和额外变量四者之间的关系。变量，亦称因子，指实验操纵控制的特定因素或条件。按性质不同，通常有以下两类共4种变量：(1)实验变量与反应变量。实验变量，亦称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量，亦称因变量或应变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的是解释这种前因后果。(2)无关变量与额外变量。无关变量，亦称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。2温度对酶活性的影响(1)原理解读温度影响酶的活性，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)实验设计思路3pH对酶活性的影响(1)原理解读pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。(2)实验设计思路(3)实验设计程序 序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL盐酸1 mL NaOH3注入等量的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生【案例2】(2009全国)已知2H2O2=2H2OO2，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、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H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。(1)请写出实验步骤。2)实验结果预测及结论。整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是_。由此可得出的结论是_。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ，重做上述实验，O2释放的速度最快的是_，原因是_。【解析解析】(1)本题是对教材实验的考查。要验证过氧化氢酶具有催化作用，应选用反应中加入蒸馏水与加入过氧化氢酶进行对比，要验证过氧化氢酶具有高效性，应用过氧化氢酶与无机催化剂的催化效率对比，所以应取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 恒温水浴锅中保温适当时间，分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液，观察各试管中释放气泡的速度。(2)酶的催化效率最高，加入酶的试管中反应速度最快；其次是加FeCl3溶液的试管；加蒸馏水的试管中因没有催化剂，所以反应速度最慢。由此可以得出结论：酶具有催化作用和高效性。(3)80 高温会使酶的结构破坏而失去催化能力，与加入蒸馏水的试管反应情况相同，因此加FeCl3溶液的试管反应速度最快。【答案答案】(1)取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 恒温水浴锅中保温适当时间。分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。观察各管中释放气泡的快慢。(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性(3)加FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性【即时巩固2】如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()【解析解析】A项添加H2O2酶的一组比添加Fe3的一组达到平衡点的时间快，说明酶与无机催化剂相比，效率更高，体现了酶的高效性；B项酶的活性受温度的影响，由图可知，30 时酶的活性比0 时要高，所以先达到反应的平衡点；C项pH也可以影响酶的活性，当pH7时比pH5时反应达到平衡点的时间短，说明该酶在pH7时的催化活性更高；D项在有H2O2酶存在的条件下，可以大大加快反应速度，说明酶具有催化特性。【答案答案】A【实验设计】将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示，然后在每支试管中均加入等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验(提取液中还原性物质忽略不计)：(1)若向A、C、E三支试管中分别加入适量的斐林试剂，沸水浴一段时间，观察这三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是_；砖红色较深的试管是_，颜色较深的原因是_；不变色的试管是_，不变色的原因是_。(2)若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是_。(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你认为怎样设计实验才能确定最适温度？(只要求写出设计思路)【解析解析】(1)发芽的玉米子粒中有淀粉酶，在不同温度下，淀粉酶活性不同，对淀粉的催化程度也不相同。40 情况下酶的活性比20 情况下高，催化分解淀粉的速度快，产生的麦芽糖多，因此加入斐林试剂后加热颜色较深，100 情况下，酶因高温失活，因此试管中无反应。(2)遇碘变蓝是淀粉的特性，三支试管都变蓝色说明三支试管中都有剩余淀粉存在。(3)要确定酶的最适温度，要增加试管数量，并设置温度梯度，重复上述实验。酶的最适温度应位于砖红色最深的两个温度之间，或者就是砖红色最深的试管所对应的温度。【答案答案】(1)A和CC淀粉酶在40 时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多E酶失活(2)剩余的淀粉遇碘变蓝(3)在20 和100 之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件保持一致。以反应液和上述试剂(或答碘液或答斐林试剂)发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。考点三考点三与酶有关的曲线解读一、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。二、表示酶专一性的曲线1在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。2在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。三、影响酶活性的曲线(1)甲、乙曲线表明：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，酶催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶失活，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。(2)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。四、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响1甲图：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，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。【案例3】(2009辽宁、宁夏理综)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()A当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降B当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升C酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存D酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重【解析】考查温度与酶活性的关系。据图可知，当反应温度由稍高的t2调到低于t2的最适温度时，酶活性升高，A项错误；当反应温度由较低的t1调到比t1高的最适温度时，酶活性上升，B项正确；低温适合酶的保存，C项错误；当温度超过最适温度后，随温度的升高酶逐渐变性失活，而在温度低于最适温度时，随温度的降低酶的活性减弱，但酶的分子结构并没有被破坏，D项错误。【答案】B【即时巩固3】在比较过氧化氢酶和Fe3催化H2O2分解的实验中，对实验结果分析正确的是()A在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢的分解更快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于3.5%的FeCl3溶液B3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥C肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高D如果将四支试管都放在90 水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液的试管)反应速率仍为最快【解析】A项20%的肝脏研磨液，其中含酶的数量并不大，含酶分子数是3.5%的FeCl3溶液中溶质分子数的25万分之一；B项催化剂浓度大，不会影响活性的正常发挥；C项酶降低化学反应所需活化能的作用要比无机催化剂效果更显著，催化效率更高；D项过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在90 水浴中，将会变性，失去催化能力，Fe3却仍可以起催化作用。【答案】C