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第8讲 酶的本质、特性及相关实验探究,2017备考最新考纲,1.酶在代谢中的作用()。2.探究影响酶活性的因素。,考点一 酶的本质和作用(5年2考),自主梳理,1.酶的本质及作用,蛋白质,RNA,活细胞,催化,活化能,巧记酶概念的“二、一、一、一”,2.酶的作用原理,下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。,(1)无酶催化的反应曲线是 。 (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 。 (5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将 移动。,降低的活化能,向上,(1)(2015广东卷36，A) 依据酶作用原理，针对下图在t时加酶后反应曲线应由变为、中的哪一条？,提示 ,(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，请思考：,甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？ 提示 甲为RNA，乙为蛋白质。 欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？ 提示 RNA水解酶,3.比较过氧化氢在不同条件下的分解,小、少、慢,大、多、快,变量分析：,无机催化剂（FeCl3）和过氧化氢酶,产生的气泡的数目多少,温度,新鲜,4.实验成功的3个关键点,(1)肝脏倘若不新鲜，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 且活性 ,故宜用新鲜肝脏。 (2)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 ,从而加速过氧化氢的分解。 (3)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 性，少量酶带入FeCl3溶液后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)。,减少,降低,接触面积,高效,5.酶本质的探索(连一连),提示 (1)e (2)a (3)c (4)d (5)b,跟进题组,题组一 酶的化学本质,1.(2015海南卷，4)关于生物体产生的酶的叙述，错误的是( ),A.酶的化学本质是蛋白质或RNA B.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2 C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类 D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁 解析 植物细胞细胞壁由纤维素和果胶组成，细菌细胞壁由肽聚糖等物质组成，而酶具有专一性，纤维素酶只能催化水解纤维素，D错误。 答案 D,2.(2014福建理综，1)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( ),A.蛋白酶 B.RNA聚合酶 C.RNA D.逆转录酶 解析 自然界中的酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，而核糖体的组成成分只有蛋白质和RNA，用蛋白酶将其蛋白质除去后其成分中只剩下RNA，此时仍可催化氨基酸的脱水缩合反应，说明起催化作用的成分是核糖体中的RNA。蛋白酶仅在蛋白质水解成多肽的过程中起催化作用。RNA聚合酶仅在转录的过程中起催化作用。逆转录酶仅在逆转录(或反转录)过程中起催化作用。 答案 C,可采用“试剂检测法”或“蛋白酶水解法”确认酶的化学本质若酶为蛋白质，则遇双缩脲试剂可呈紫色，并且用蛋白酶处理可失活。同理若为RNA，则遇吡罗红呈红色，且用蛋白质处理仍具生物活性而用RNA水解酶处理会丧失活性。,题组二 酶的作用,3.低等植物细胞中心体移向两极时，下列几种酶最活跃的是( ),A.RNA聚合酶和DNA聚合酶 B.解旋酶和淀粉合成酶 C.纤维素酶和果胶酶 D.ATP水解酶和ATP合成酶,解析 低等植物细胞中心体移向两极，表明细胞处于有丝分裂前期，中心体的移动会消耗能量，此时ATP水解酶和ATP合成酶很活跃，D正确；分裂前期，DNA高度螺旋，不能解旋，因此不能进行DNA复制、转录，RNA聚合酶和DNA聚合酶、解旋酶的活性都不会很高，A错误；淀粉合成酶主要存在于光合作用很旺盛的细胞中，而这些细胞一般不进行细胞分裂，B错误；纤维素酶和果胶酶主要用于细胞壁的分解，C错误。 答案 D,4.(2016安徽六校联考)下图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是( ),A.此反应为放能反应 B.曲线表示有酶参与 C.E1为反应前后能量的变化 D.酶参与反应时，所降低的活化能为E4,解析 曲线是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，反应前后能量的变化应为E3，反应产物的能量值比原料的高，反应应为吸能反应。 答案 D,1.对酶在细胞代谢中作用的理解 (1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。 (2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。 (3)在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。 2.高考常考的酶及其作用归纳 (1)DNA聚合酶：将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。 (2)DAN连接酶：将两个DNA片段连接起来。 (3)RNA聚合酶：将单个的核糖核苷酸连接成链，并能够在转录时打开DNA碱基对间的氢键。,(4)解旋酶：在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对之间的氢键。 (5)ATP水解酶：能打开远离腺苷的高能磷酸键。 (6)ATP合成酶：能连接远离腺苷的高能磷酸键。 (7)限制性核酸内切酶：识别特定的核苷酸序列，从固定的切点切开磷酸二酯键。 (8)蛋白酶：将蛋白质的部分肽键切断，得到不同的肽链和氨基酸。 (9)纤维素酶、果胶酶：水解纤维素、果胶，破坏植物细胞壁。,考点二 酶的作用特性及影响因素（5年5考）,自主梳理,1.酶的特性,(1) ：催化效率约是无机催化剂的1071013倍。 (2) ：每一种酶只能催化某 化学反应。 (3)作用条件较温和：在 条件下,酶的活性最高； 会使酶的空间结构遭到破坏而失活； 条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。,高效性,专一性,一种或一类,最适温度和pH,高温、过酸、过碱,低温,2.酶特性相关模型分析,(1)酶的高效性,与无机催化剂相比，酶的催化效率 。 酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的 。,更高,平衡点,(2)酶的专一性 图像模型解读,解读：图中 表示酶， 表示被酶催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示 的物质。,A,B,不能被A催化,曲线模型解读,加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明 。 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B对此反应无催化作用,酶具有专一性,(3)影响酶促反应速率的因素分析,成正比,加快,最大,最强,不发生,会,不同,会,最适pH也不变,不影响,1.高考重组 判断正误,(1)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(2011海南卷，T14D)( ) (2)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(2012海南卷，T4B)( ) (3)不同酶的最适温度可能相同(2013海南卷，T3A)( ) (4)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(2013海南卷，T3B)( ) (5)酶活性最高时的温度不适合酶的保存(2013海南卷，T3C)( ),以上内容侧重于酶本质及酶催化特性及活性影响因素的考查相关内容对应教材P8384，把握酶作用三大特性及相关内涵是解题的关键。,2.(必修1 P80图52改编)如图中曲线、分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述不正确的是( ),A.ab段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能 B.若将酶改为无机催化剂催化该反应，则a的高度将升高 C.若曲线为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，a的高度将降低 D.图中b显示酶使活化能降低 解析 若曲线为“最适”酶促条件下的曲线，则改变酶促条件，将会使酶变得“不适”，其催化能力将减弱，此时a的高度将升高。 答案 C,跟进题组,题组一 酶的作用特性,1.下图是验证“酶的催化效率”活动的示意图。甲、乙两试管中发生的现象可用于证明酶具有( ),A.高效性 B.专一性 C.多样性 D.易变性,解析 二氧化锰属无机催化剂，它和肝脏研磨液中过氧化氢酶相比较，通过后者催化产生较多气泡或气泡产生速率快可用于验证酶具高效性。 答案 A,2.(2016皖南八校联考)某兴趣小组利用如下装置探究过氧化氢在不同条件下的分解。试剂：新配制的体积分数为3%的H2O2溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液，不同质量分数的新鲜肝脏研磨液等。回答下列问题：,(1)实验一：按照图示甲、乙装置，在锥形瓶中分别加入0.6 mL质量分数为3.5%的FeCl3溶液和0.6 mL质量分数为3.5%的肝脏研磨液。然后松开弹簧夹分别注入 mL体积分数为3%的H2O2溶液。量筒中收集的水的体积代表了_，通过比较量筒、中水增加的快慢可以得出的结论是_。 (2)实验二：在甲、乙装置的锥形瓶中分别加入0.6 mL质量分数为3.5%的FeCl3溶液和0.6 mL质量分数为20%的肝脏研磨液。然后松开弹簧夹分别注入2 mL体积分数为3%的H2O2溶液。反应减慢后，轻轻振荡锥形瓶至不再有气泡产生。量筒中水的体积_(填“小于”、“等于”或“大于”)量筒，说明_。,(3)在实验二的基础上，连续多次向乙装置中注入2 mL体积分数为3%的H2O2溶液，每次量筒中增加的水的体积_(填“逐渐减少”、“不变”或“逐渐增加”)，说明了_。 答案 (1)产生O2的量 和无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性 (2)等于 产物的生成量不变 (3)不变 反应前后，酶的性质不发生变化,题组二 酶活性影响因素曲线模型分析,3.为了研究温度对酶活性的影响，某同学在试管中加入了某反应物和相对应的酶，环境及其试管中物质的温度都保持在10 ，利用如图所示装置对试管进行缓慢加热，使温度缓慢上升。根据此实验该同学画出了下面四个曲线图，其中错误的是( ),解析 在实验过程中随着温度的升高，酶的活性先升高再下降，最后活性丧失；反应速率与酶活性的变化基本相同。生成物的积累量会逐渐增加，当酶失活时达到最大值；反应底物的剩余量则会逐渐减少，当酶失活时达到最小值。 答案 C,4.(2015湖南浏阳一中等三校联考，12)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( ),A.该酶的最适催化温度不确定 B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C.由图4实验结果可知酶具有高效性 D.由图3实验结果可知Cl是酶的激活剂 解析 图1显示温度对酶活性的影响，从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30 左右，A正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可见该酶为麦芽糖酶，B正确；图3能说明Cl是酶的激活剂、Cu2是酶的抑制剂，D正确；图4说明酶具有专一性，C错误。 答案 C,“四看法”分析酶促反应曲线,考点三 与酶相关的实验探究“三法”探究酶本质及特性（5年3考）,自主梳理,1.用“试剂检测法”鉴定酶的本质,实验原理和方法,双缩脲,蛋白质,毗罗红,2.用“对比实验法”探究或验证酶的高效性、专一性及影响酶活 性的因素,(1)验证酶的高效性 设计思路 验证酶高效性的方法是“对比法”,实验变量为 ,因变量为底物的反应速率进行比较。,不同类型催化剂,设计方案,无机催化剂,高效性,(2)酶的专一性的实验探究方法对比法 设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 设计方案,3.用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或pH),(1)设计思路：设计实验时需设置 的实验组进行 对照,最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或pH)最接近 。相邻组间的差值(即梯度值)越 ，测定的最适温度(或pH)就越精确。,一系列不同温度(或pH),相互,最适温度(或pH),小,(2)设计方案,跟进题组,1.(2016安徽六校联考)下列有关酶的实验的叙述错误的是( ),A.探究pH对酶活性的影响时，一般不用淀粉作为底物 B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，不能用碘液检测实验结果 C.用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放的多少可达到目的 D.探究淀粉酶的最适温度的实验时，应先用设定的温度分别处理底物和酶液后再混合 解析 用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定单位时间内气泡或者氧气释放的多少可达到目的，即测定反应速率。 答案 C,2.(2016安徽1号卷)某兴趣小组围绕酶的特性进行如下两个实验：,实验一：已知酚氧化酶的本质为蛋白质，能使无色的酚氧化生成褐色的物质，比如酚氧化酶可引起果蔬酶促褐变，也是引起果汁褐变的最主要因素。将含有酚氧化酶的提取液分装在甲、乙、丙三只试管内，然后进行以下操作： 第一步：甲试管不做处理，乙试管加入蛋白酶，丙试管滴加强酸物质 第二步：10 min后，向每只试管内分别加入2 mL缓冲液。 第三步：再向每试管内加入2 mL酚类物质，并观察三只试管内溶液的颜色变化。 (1)预测实验结果：甲、乙、丙三支试管内的颜色分别为_、_、_。 (2)实验分析：试管甲、丙对照，可得出的结论是_。,(3)知识拓展：酚氧化酶的合成是否需要酶的催化？_；是否需要ATP提供能量？_。 实验二：验证淀粉酶的专一性，设计以下三种方法方案。,(4)方案一不可行的原因是_；方案三不可行的原因是_。 答案 (1)褐色 无色 无色 (2)强酸使酶失去活性 (3)需要 需要 (4)该方案所用的碘液不能检测蔗糖是否被水解 该方案只能验证酶具有专一性，但不能验证特定酶的专一性,设置对照实验可以排除无关变量的干扰，增加实验的可信度。要想正确设置对照，自变量的确定是关键。常见的与酶有关的实验设计思路总结如下表。,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)。,易错易混 防范清零,易错清零,易错点1 对酶产生场所、化学本质、作用、来源等存在系列误区,点拨 防范“酶”的错误说法,易错点2 混淆酶与激素,点拨 比较酶与激素,易错点3 混淆“酶促反应速率”与“酶活性”,点拨 酶促反应速率不同于酶活性： 温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。,易错点4 不能兼顾同一坐标系中多条曲线的“异”与“同”,点拨 正确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”。如下图所示，甲图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；乙图表示的是3种脱氢酶(a、b、c)的活性受温度影响的情况。,从上图甲可以看出，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，人的淀粉酶的最适pH在7左右。在上图乙中，在一定温度范围内，三条曲线的变化趋势相同，但酶c活性曲线只是画出了一部分(从乙图中无法知道酶c的最适温度)；从乙图中可以看出，酶活性温度范围最窄的是酶b。,纠错小练,1.(2015安徽江淮名校联考)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，有的在体内转化而来 凡是活细胞，一般都能产生酶 酶都是蛋白质 有的酶不是蛋白质 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生长发育中起调控作用 酶只是起催化作用 A. B. C. D. 解析 凡是活细胞，一般都能产生酶，错、正确；酶只能在细胞内合成，错；酶的本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，错、正确；酶在代谢中只有催化作用，错、正确。 答案 C,2.下列关于酶和激素的叙述，正确的是( ),A.同一种酶不可能存在于分化程度不同的活细胞中，一种激素只有一种靶细胞 B.酶和激素发挥作用时均需要与特定的物质相结合 C.酶可以为合成激素的反应物提供活化能，从而加快激素的合成速率 D.在最适温度和pH值条件下，最适合酶的保存 解析 不同的细胞可以合成相同的酶，例如呼吸酶，一种激素可以作用于多种不同的靶细胞，例如甲状腺激素，A错误；酶和激素发挥作用时均需要与特定物质结合，B正确；酶只能降低活化能，不能提供活化能，C错误；酶的保存应在低温条件下降低其活性，D错误。,B,3.(2015浙江嘉兴等五校联考)人体蛋白质被水解的过程如下图所 示，下列相关叙述正确的是( ),A.蛋白质的水解只发生在细胞外，如消化道内 B.该过程中酶分子可发生可逆性形变 C.该过程为放能反应，释放的能量可用于合成ATP D.可用单位时间内分解蛋白质的量代表酶的活性,解析 蛋白质的水解也会发生在细胞内，A错误；蛋白质的水解反应不释放能量，C错误；用单位时间内蛋白质的减少量代表酶促反应速率而不代表酶活性，D错误。 答案 B,4.通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图。下 列说法正确的是( ),A.c酶的最适温度为36 左右 B.当温度为任何固定值时，酶的用量都会影响实验结果 C.由图可知a酶和b酶的最适pH相同 D.该实验中有两个自变量，因变量只有一个,解析 c酶对应的曲线一直保持上扬趋势，故不能得出该酶的最适宜温度，A错误；当温度过高时，酶会完全失活，这时酶的用量将不会影响实验结果，B错误；题图是研究温度对a、b、c三种酶活性的影响的结果，由图不能确定a酶和b酶的最适pH是否相同，C错误；该实验的自变量有酶的种类和不同的温度，而因变量只有酶的活性，D正确。 答案 D,
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