(2020年高考必考考点)生物必修一 第三单元 细胞的能量供应和利用 第7讲.doc
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1、第7讲酶的本质、特性及相关实验探究考纲、考情知考向核心素养提考能最新考纲1.酶在代谢中的作用2.实验:探究影响酶活性的因素生命观念酶的化学本质、作用及特性全国卷考情2018全国卷(2)、2017全国卷(3)、2016全国卷(3)、2016全国卷(29)、2013全国卷(6)、2012全国卷科学思维酶活性影响因素及相关模型分析科学探究实验设计与实验结果分析,探究酶的三大特性考点一酶的本质和作用1.酶的本质及作用助学巧记巧记酶概念的“二、一、一、一”2.比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验流程(2)变量分析3.酶本质的探索历程(连一连)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
2、完成氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中对该反应起催化作用的物质是什么?你的推断依据是什么?提示酶的化学本质为蛋白质或RNA,若经蛋白酶处理后仍具活性,则酶应属RNA而不是蛋白质。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:(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么?请说出判断依据。(2)乙酶活性改变的机制是什么?其活性能否恢复?(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位,应加入何类酶?提示(1)观察曲线图可知,甲酶的活性始终保持不变,表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解,则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA,乙酶能被蛋白酶破坏,活性降低,则乙酶为蛋白质。(2)乙酶被降解
3、的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失,这种活性的改变不可逆转,故无法恢复。(3)RNA水解酶。3.在教材“比较过氧化氢酶不同条件下分解”实验中,若将FeCl3溶液和肝脏研磨液事先经90 水浴加热处理之后,再按原剂量分别加入到3号、4号试管中并继续后续实验,你推测实验结果有何变化?说明推断依据。提示3号试管将产生更多气泡,带火星的卫生香燃烧猛烈;而4号试管则不再产生气泡,带火星的卫生香也不再发亮,原因是过氧化氢酶在高温下将丧失活性,而FeCl3经高温处理作用效果将更明显。酶的本质及来源1.(2017全国卷,3)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是()A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的
4、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最适温度和保存温度是37 解析DNA的合成主要发生在细胞核中,此外在线粒体和叶绿体中也能合成,因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶,A错误;只要给予适宜的温度、pH等条件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性,B错误;唾液淀粉酶催化反应最适温度是37 ,但是37 不是保存该酶的最适温度,酶应该在低温条件下保存,D错误。答案C2.(2020高考预测)酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,下列说法正确的是()A.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸或核糖核苷酸B
5、.脲酶能提供尿素分解时所需的活化能C.酶的数量不会因参与化学反应而改变D.酶除具有催化作用外,还具有重要的调节功能解析酶在反应前后量及性质均不变;酶只能降低活化能,不具备其他功能,A、B、D均不正确。答案C酶的作用3.如图表示某反应进行时 ,有酶参与和无酶参与的能量变化,则下列叙述错误的是()A.图中a、b、c分别代表无催化剂、使用无机催化剂、使用酶催化的化学反应过程B.图中E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应时所需的活化能C.图中E代表使用酶后降低的活化能D.图中显示与无机催化剂相比酶可为反应分子提供更多能量,从而更能提高反应速率解析酶之所以更能提高反应速率,是因为其“更能降低”化学反应
6、的活化能。答案D考点二酶的作用特性及影响因素1.酶的“高效性”(1)含义:与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,催化效率更高,是无机催化剂的1071013倍。(2)曲线模型2.酶的“专一性”(1)含义:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(2)物理模型及解读3.酶的作用条件“较温和”(1)含义:酶所催化的化学反应一般在温和(或适宜的范围)条件进行的。(2)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。(3)过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性仍可恢复。重
7、点串讲整合常考易错的3类与酶有关的曲线解读1.酶作用原理2.酶的高效性与专一性3.酶促反应的影响因素直接考查酶的作用特性及判定1.(经典高考题)下列关于酶的叙述,正确的是()A.发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性B.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用C.用果胶酶澄清果汁时,温度越低澄清速度越快D.洗衣时,加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性解析高烧使体温升高,降低了体内酶的活性而不是失活,使消化功能减退,导致食欲减退,A错误;在一定范围内,温度越低,酶活性越低,果汁中果胶的分解速度越慢,C错误;洗衣粉中的碱性蛋白酶在弱碱性条件下活性最强,D错误。答案B2.(2019河南洛阳模拟)
8、下列有关酶的叙述中,正确的是()A.每一种酶只能催化一种化学反应B.酶的专一性与其空间结构有直接关系C.酶和无机催化剂的催化机理不同D.酶需要在低温和低pH的环境下保存解析每一种酶只能催化一种或一类化学反应,A错误;酶催化化学反应的种类与其空间结构有关,B正确;酶和无机催化剂的催化机理相同,都是降低化学反应的活化能,C错误;酶需在低温和适宜pH的环境下保存。答案B结合酶活性影响因素、曲线模型考查科学思维能力3.(2019天一大联考)图中甲曲线表示在最适温度下淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系,乙、丙两曲线表示淀粉酶催化淀粉水解的反应速率随温度或pH的变化,下列相关分析正确的是()
9、A.乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pHB.分析曲线可知,E、G两点所示条件是短期内保存该酶的最适条件C.D、F两点所示的淀粉酶活性一致,该酶的空间结构都遭到破坏D.若在A点升温或在BC段增加淀粉的浓度,都将使反应速率增大解析据图分析可知,丙曲线与横轴有两个交点,交点处反应速率为0,而强酸或强碱都会使酶变性失活,因此丙曲线横轴对应的影响因素为pH,乙曲线横轴对应的影响因素为温度,A正确;保存该酶的最适条件应该是低温和最适pH,对应曲线中的D、H两点,B错误;乙曲线中D、F两点所对应的淀粉酶活性一致,D点淀粉酶的空间结构未遭到破坏,只是低温导致酶活性降低,C错误;甲曲线表示在最适温度下
10、淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系,所以在A点升温,反应速率会降低,BC段增加淀粉的浓度,反应速率不变,D错误。答案A4.(2019湖南、江西十四校联考)某科研小组将新鲜的萝卜磨碎、过滤制得提取液,以等体积等浓度的H2O2作为底物,对提取液中过氧化氢酶的活性进行了相关研究,得到如图所示的实验结果。下列分析错误的是()A.若将图甲中的萝卜提取液换成等量的新鲜肝脏研磨液,则O2产生总量明显增多B.实验二是在最适温度下测定相同时间内H2O2的剩余量,引起a、b曲线出现差异的原因最可能是酶的含量不同C.过氧化氢酶制剂的保存,一般应选择低温、pH为7的条件D.实验一可以看出,与加Fe3相比
11、,单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多,其原因是酶降低反应的活化能更显著解析氧气的产生总量是由反应底物的量决定的,与提取液的种类无关,A错误;已知图二是在最适温度下测定相同时间内H2O2的剩余量,则在相同pH下两条曲线的差异可能是由于酶的数量不同导致的,B正确;过氧化氢酶应该保存在低温和适宜pH(7)条件下,C正确;酶的作用机理是可以降低化学反应的活化能,所以与加Fe3相比,单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多,D正确。答案A“三看法”分析酶促反应曲线考点三与酶相关的实验探究“三法”探究酶本质及特性方法1用“试剂检测法”验证酶的本质可采用“试剂检测法”或“蛋白酶水解法”确认酶的化学本质方法2用“对
12、比实验法”探究或验证酶特性及影响因素(1)酶的催化作用实验探究(2)酶的专一性实验探究:此实验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。方案一方案二结果分析:根据底物性质选用相应试剂检测,若实验组底物被分解,对照组底物不被分解,则证明酶具专一性。方法3用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或pH)(1)设计思路:设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照,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)最接近最适温度(或pH)。(2)设计方案(2019四川成都诊断)酶的抑制剂能降低酶的活性,不同的抑制剂对酶活性的影响不同
13、。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响,对实验的结果进行分析并绘图如下,请回答:(1)该实验的自变量是_,实验中对无关变量应进行控制,该实验的无关变量有_。(答出两项即可)(2)据图分析,随着底物浓度的升高,抑制剂_的作用逐渐减小甚至消失。从活化能的角度分析,推测抑制剂能降低酶促反应速率的原因:_。(3)某同学认为该实验小组的实验过程应是:a.将某消化酶溶液等分为三组,将每组等分为若干份;b.在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合;c.在中加入一定量的蒸馏水、中加入等量的抑制剂、中加入等量的抑制剂;d.定时取样检测各反应中底物的量或产物的量,记录实验
14、结果并绘图。你认为该实验操作是否正确?_,如果不正确,请进行改正:_。解析(1)由图可知,该实验的自变量有两个,分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。(2)由图可知,随着底物浓度的升高,曲线的酶促反应速率逐渐与曲线无抑制剂时相同,即抑制剂的作用逐渐减小甚至消失。抑制剂能降低酶活性,酶能降低化学反应的活化能。(3)若对酶处理前先将酶与底物混合,则酶会先与底物发生反应,故应先对酶进行不同的处理,然后再将处理后的酶与底物混合。答案(1)抑制剂种类和底物浓度温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等(合理即可)(2)在抑制剂的作用下,酶的活性(催化效率
15、)降低,其降低化学反应活化能的能力下降(合理即可)(3)不正确步骤c应与步骤b互换,即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可)酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”澄清易混易错强化科学思维易错易混易错点1关于酶的7个易错点点拨项目正确说法错误说法产生场所活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)产生具有分泌功能的细胞才能产生或可来自食物化学本质有机物(大多数为蛋白质,少数为RNA)蛋白质合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成场所核糖体、细胞核等只有核糖体作用场所可在细胞内、细胞外、体内、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活低温和高温均使酶变性失活作用酶只起催
16、化作用酶具有调节、催化等多种功能易错点2误认为酶除了具有“催化”功能外,还具有调节生命活动、构成细胞结构、提供能量等多种功能点拨“催化(降低化学反应的活化能)”是酶唯一的功能,它不具调节功能,也不作为能源(或组成)物质。易错点3混淆“酶”与“激素”点拨二者区别如下:深度纠错1.下列关于酶的论述,正确的是()对底物有严格的选择性酶既可在体内合成又可来自食物温度越高酶的活性越大酶制剂通常在低温下保存酶不仅能降低化学反应的活化能,还具有调节生命活动等许多重要功能酶可以在细胞内或细胞外发挥催化作用酶是活细胞产生的具有催化作用的物质其多数为有机物,少数为无机物A. B.C. D.解析酶只能由活细胞合成,
17、不能来自食物,错误;温度过高会使酶失活,错误;酶只具催化作用,不具调节等其他作用,错误;酶都是有机物,错误。答案D2.最适温度下将一定量蛋白质A与蛋白质B在a时混合,而后发现蛋白质A的浓度不断降低(b时浓度不再变化),蛋白质B的浓度不变。下列叙述正确的是 ()A.蛋白质B可能是淀粉酶,其能降低蛋白质A水解反应所需的活化能B.实验开始时若适当提高该反应体系温度,b值可能增大也可能减小C.若蛋白质A水解反应速率不断降低,不能表明酶的活性发生变化D.向反应体系中加入双缩脲试剂可准确检测蛋白质A的剩余量解析根据题干信息分析可得,蛋白质B是能够催化蛋白质A水解的酶,故其应该是一种蛋白酶,而不是淀粉酶,A
18、错误;适当提高该反应体系温度,酶的活性降低,b值增大,B错误;蛋白质A水解反应速率不断降低与反应物浓度减少也有关,不能表明酶的活性发生变化,C正确;蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应,通过颜色变化不能准确检测蛋白质A的剩余量,且如果蛋白质A水解的产物有多肽,多肽也会与双缩脲试剂发生反应,D错误。答案C3.(海南卷)关于人体内激素和酶的叙述,错误的是()A.激素的化学本质都是蛋白质B.酶可以降低化学反应的活化能C.高效性是酶的重要特性之一D.激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢解析并非所有激素的化学本质都是蛋白质,如性激素属于脂质中的固醇,A错误。答案A探索高考命题的奥秘(二)教材原型(教材P
19、86二拓展题)以底物浓度为自变量改变温度与改变酶量下图表示的是在最适温度下,反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。(2)如果在A点时温度升高10 ,曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。(3)如果在B点时往反应混合物中加入少量同样的酶,曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。提示(1)A点:随着反应物浓度的增加,反应速率加快。B点:反应速率在此时达到最高。C点:反应速率不再随反应物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。(2)如果A点时温度升高10 ,曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下反应速率随反应物浓度的变化
20、。温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。(3)该曲线表明,B点的反应物的浓度足够大,是“酶的数量”限制了反应速率的提高,这时如果加入少量的酶将会使反应速率加快,B点上升。转换视角转换视角1以反应时间和温度为自变量改变底物浓度等1.(2016全国卷,29)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组: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),结果如图。回答下列问题:(1)三个温度条件下,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组酶催化反应的速度会_。(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量
21、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_(答出两点即可)。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、专一性转换视角2以反应时间或底物浓度为自变量,改变酶量或pH,推断曲线走势状况2.(2020创新预测)图一曲线a表示在最适温度、最适pH条件下生成物的量与时间的关系,曲线b表示在最适温度、最适pH条件下,酶促反应速率与反应物浓度的关系。据图分析正确的是()A.图一曲线a中,A点后,限制生成物的量增加的因素是酶量不足B.分别在图二中取B、C点的反应
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