2021版高考生物一轮复习第8讲降低化学反应活化能的酶课件 人教版

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第 8 讲　降低化学反应活化能的酶 - 2 - - 3 - 必备知识 核心素养 关键能力 酶的本质和 作用 1 . 酶的本质及生理 功能 蛋白质 RNA 核糖核苷酸 核糖体　 活细胞 催化 - 4 - 必备知识 核心素养 关键能力 2 . 酶的作用 原理 右图曲线表示在无催化剂的条件下和有酶催化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 　　　　　　　　　　　 。   (5) 若将酶改为无机催化剂 , 则 B 点在纵轴上将向 　　　　 移动。   ② ① 酶降低的活化能 上 - 5 - 必备知识 核心素养 关键能力 3 . 比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1) 实验流程 几乎不分解 对照 少量 促进 发亮 过氧化氢酶 燃烧猛烈 降低活化 能 的作用更显著 更高 - 6 - 必备知识 核心素养 关键能力 (2) 变量 分析 无机催化剂 (FeCl3) 过氧化氢酶 产生 的气泡 的 数目 多少 - 7 - 必备知识 核心素养 关键能力 4 . 酶本质的探索历程 ( 连线 ) 答案 : ① —f 　 ② —a 　 ③ —c 　 ④ —d 、 e 　 ⑤ — b - 8 - 必备知识 核心素养 关键能力 教材拾遗 ( 必修 1 第 78 页 “ 比较过氧化氢酶在不同条件下分解 ” 实验 ) 若将 FeCl 3 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 号试管中进行实验 , 你推测实验结果有何变化 ? 说明推断依据。 提示 : 3 号试管将产生较多气泡 , 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 FeCl 3 经高温处理作用效果将更明显。 - 9 - 必备知识 核心素养 关键能力 正误判断 (1) 酶提供了反应过程所必需的活化能。 ( 　　 ) (2) 酶既可以作为催化剂 , 也可以作为另一个反应的底物。 ( 　　 ) (3) 酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。 ( 　　 ) (4) 酶是由活细胞产生的 , 因此酶只能在细胞内发挥作用。 ( 　　 ) (5) 酶活性的发挥离不开其特定的结构。 ( 　　 ) (6) 蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类。 ( 　　 ) (7) 纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。 ( 　　 ) (8) 同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同 , 代谢不同。 ( 　　 ) × √ × × √ √ × × - 10 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 　 酶的本质与特性的分析 ( 科学思维 ) 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完成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什么 ? 说出推断依据。 提示 : 当用蛋白酶去除蛋白质后 , 蛋白质被水解失去相应功能 , 此时核糖体中的酶仍然可催化氨基酸脱水缩合反应 , 说明该酶的本质是 RNA, 而不是蛋白质。 - 11 - 必备知识 核心素养 关键能力 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右图所示 , 请思考回答下列问题 。 (1) 甲、乙两种酶的化学本质是否相同 ? 说出理由 。 (2) 乙酶活性改变的机理是什么 ? 其活性能否恢复 ? 提示 : 不相同。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。 提示 : 乙酶被降解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。 - 12 - 必备知识 核心素养 关键能力 【解疑释惑】关于酶的 8 个易错 点 - 13 - 必备知识 核心素养 关键能力 - 14 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 1 　 酶的本质 1 .(2019 广东广州五校联考 ) 核酶 (ribozyme) 是具有催化功能的 RNA 分子 , 在特异性地结合并切断特定的 mRNA 后 , 核酶可从杂交链上解脱下来 , 重新结合和切割其他的 mRNA 分子。下列关于核酶的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 向核酶中滴加双缩脲试剂 , 水浴加热可发生紫色反应 B. 与不加核酶组相比 , 加核酶组 mRNA 降解较快 , 由此可反映核酶的高效性 C. 核酸具有热稳定性 , 故核酶的活性不受温度的影响 D. 核酶与催化底物特异性结合时 , 有氢键形成 , 也有磷酸二酯键的断裂 答案 解析 解析 关闭 根据题意可知 , 核酶是具有催化功能的 RNA 分子 , 因此不会和双缩脲试剂发生紫色反应 ; 与不加核酶组相比 , 加核酶组 mRNA 降解较快 , 由此可反映核酶具有催化作用 ; 核酸具有热稳定性 , 但是在高温条件下其结构也会发生改变 , 因此核酶的活性也会受温度的影响 ; 核酶与催化底物特异性结合时 , 核酶和 mRNA 之间有氢键形成 , 而切割 mRNA 分子也会有磷酸二酯键的断裂。 答案 解析 关闭 D - 15 - 必备知识 核心素养 关键能力 - 16 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 2 　 酶的作用 2 .(2019 安徽淮北一模 ) 细胞代谢的顺利进行需要酶的催化。下列有关酶的说法 , 正确的是 ( 　　 ) A. 酶的合成都需要经过转录和翻译两个阶段 B. 活细胞产生的酶在生物体外没有催化作用 C. 同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中 D. 胃蛋白酶保存和催化的最适温度都是 37 ℃ 答案 解析 解析 关闭 酶的化学本质是蛋白质或 RNA, 其中 RNA 的合成不需要经过翻译阶段 ,A 项错误 ; 只要条件适宜 , 酶在细胞内外都能发挥催化作用 ,B 项错误 ; 同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中 , 如呼吸酶、 ATP 合成酶存在于所有活细胞中 ,C 项正确 ; 低温条件下 , 酶的分子结构稳定 , 酶应该在低温条件保存 ,D 项错误。 答案 解析 关闭 C - 17 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】 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) 酶只提高化学反应速率 , 缩短反应时间 , 不会改变化学平衡的位置。 (4) 在反应前后 , 酶的化学性质和数量将保持不变。 2 . 高考常考的几种酶及其作用归纳 (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)DNA 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 。 - 18 - 必备知识 核心素养 关键能力 (5) 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。 (6) 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。 (7) 纤维素酶、果胶酶 : 水解纤维素、果胶 , 破坏植物细胞壁。 (8) 胰蛋白酶 : 动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶 , 第一次为用其处理 “ 剪碎的组织 ” 以使分散成单个细胞 , 第二次为 “ 用其处理贴于瓶壁生长的细胞 ” 。 - 19 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 1 . 酶的高效性 (1) 含义 : 与无机催化剂相比 , 酶 　　　　　　　　　　　　 的 作用更显著 , 催化效率更高 , 是无机催化剂的 10 7 ~10 13 倍。   (2) 曲线模型及解读 降低化学反应 活化能 高效性 催化 - 20 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 2 . 酶的专一性 (1) 含义 : 每一种酶只能催化 　　　　　　　　　　 化学反应。   (2) 物理模型及解读 一种或一类 - 21 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 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 　　 。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 　　　　　 。低温时 , 酶的活性很低 , 但 　　　　　　　　 稳定 , 在适宜的温度下酶的活性仍可恢复。   高 使酶的空间结构遭到破坏 永久失活 酶的空间结构 - 22 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 正误判断 (1) 随着温度降低 , 酶促反应的活化能下降。 ( 　　 ) (2) 不同酶的最适温度可能相同。 ( 　　 ) (3) 酶活性最高时的温度不适合酶的保存。 ( 　　 ) (4) 低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。 ( 　　 ) (5) 过酸、过碱或温度过高 , 会使酶的空间结构遭到破坏 , 甚至使酶永久失活。 ( 　　 ) (6) 一般情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关。 ( 　　 ) (7) 若探究温度对淀粉酶活性的影响 , 可选择过氧化氢溶液作为底物。 ( 　　 ) (8) 温度过高、低温都能使酶活性降低 , 二者的作用原理不同。 ( 　　 ) × √ √ × √ × × √ - 23 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 探究 1 　 酶的作用特性分析 ( 科学思维 ) 据图分析问题。 (1) 图中 b 表示 　　　　　　　　 , e 表示 　　　　　　　　 。   (2) 温度在 a 时 , 酶的活性 　　　　 , 但不会失活 ; 温度 ≥ c , 酶会失活。 pH ≤ d 、 pH ≥ f , 酶都会失活。   (3) 不同酶的最适 　　　　 不同 , 如胃蛋白酶最适 pH 为 1.5, 胰蛋白酶的最适 pH 接近 　　　 。   (4) 由图可知 , 酶的作用条件较温和 , 在最适宜的 　　　　　　 条件 下 , 酶的活性最高。   最适温度 最适 pH 较低 pH 8 温度和 pH - 24 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 探究 2 　 酶促反应的影响因素分析 ( 科学思维 ) (1) 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 在 A 、 B 、 C 三点时 , 该化学反应的状况如何 ? 提示 : 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。 - 25 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 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 。 提示 : 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。温度高于或低于最适温度 , 反应速率都会变慢。 - 26 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 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 : 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。 ④ 若酶浓度增加一倍 , 在图上画出反应曲线 。 提示 : - 27 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (2) 下图为温度和 pH 对某种酶影响的曲线 。 ① 从图甲和乙可看出的结论有哪些 ? ② 读图乙可知图甲中 M 点的温度可能介于 　　　　 ℃ 之间 , 请在图甲中绘出 pH=8 的变化曲线。   提示 : 在最适宜的 pH/ 温度条件下 , 酶的活性最高 ;pH/ 温度偏高或偏低 , 酶活性都会明显降低 ; 同一种酶 , 在不同 pH/ 温度条件下 , 最适温度 /pH 相同 ( 反应 pH/ 温度变化不影响酶作用的最适温度 /pH) 。 33~37 提示 : - 28 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (3) 酶活性除了受温度和 pH 的影响外 , 一些抑制剂也会降低酶的催化效果。下图表示抑制酶活性的两个模型。模型 A 中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点 , 从而降低酶对底物的催化效应 ; 模型 B 中的抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合 , 能改变酶的构型 , 使酶不能与底物结合 , 从而使酶失去催化活性。请回答下列问题。 - 29 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 ① 高温改变酶活性类似于模型 　　　 。   ② 研究发现精氨酸能降低酶 B 的活性。为探究精氨酸降低酶 B 活性的作用方式属于模型 A 还是模型 B, 采取的实验思路大致是在酶量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入 　　　　　　 , 同时不断提高 　　　　　　　　 , 观察 　　　　　　　　　　　 。如果酶促反应速率 　　　　　　 ( 填 “ 能恢复 ” 或 “ 不能恢复 ”), 则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型 A; 如果酶促反应速率 　　　　　　　　 ( 填 “ 能恢复 ” 或 “ 不能恢复 ”), 则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型 B 。   B 精氨酸 底物浓度 酶促反应速率变化 能恢复 不能恢复 - 30 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 ③ 在下图中画出存在非竞争性抑制剂时的反应速率变化曲线 。 提示 : - 31 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 【解疑释惑】 (1) 同一个体不同细胞中 , 酶的种类和数量会不完全相同 , 对于同一个细胞而言 , 在不同的时期或生理状态下 , 细胞中酶的种类和数量也会发生改变。 (2) 酶促反应速率与酶活性不同。温度和 pH 通过影响酶活性 , 进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率 , 但并未改变酶活性。 - 32 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 考向 1 　 酶的作用特性 1 .(2019 安徽合肥一模 ) 细胞代谢与酶密切相关 , 下列有关酶的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 任何条件下酶的催化效率一定比无机催化剂高 B. 酶的专一性是指一种酶仅能作用于一种物质 C. 酶制剂可在较低的温度和 pH 下长期保存 D. 代谢的终产物可反馈调节相关酶的活性 答案 解析 解析 关闭 在适宜条件下 , 酶的催化效率比无机催化剂高 , 具有高效性 , 但是在温度过高、过酸或过碱条件下 , 酶的催化效率很低 , 甚至会失去活性 ,A 项错误 ; 酶的作用具有专一性 , 一种酶只能催化一种或一类化学反应 ,B 项错误 ; 最适宜温度条件下长期保存酶 , 酶的活性会降低、甚至失活 , 长期保存酶应该在较低温度和最适 pH 条件下保存 ,C 项错误 ; 代谢终产物可以通过反馈调节相关酶活性 , 进而调节代谢速率 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 D - 33 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 【归纳总结】具有 “ 专一性 ( 特异性 )” 的五类物质 (1) 酶 : 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列 , 并在特定的位点上切割 DNA 分子。 (2) 载体蛋白 : 某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助 , 不同物质所需载体不同 , 载体蛋白的专一性是细胞膜具有选择透过性的基础。 (3) 激素 : 激素特异性地作用于靶细胞、靶器官 , 其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。 (4)tRNA: 每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。 (5) 抗体 : 抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 - 34 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 考向 2 　 酶的数学模型分析 2 .(2019 山东济宁期末 ) 图 1 表示在图 2 中 C 点对应的 pH 条件下 , 一定量的淀粉酶的反应速率与淀粉含量的关系。下列有关叙述正确的是 ( 　　 ) A. 限制图 1 中 A 点催化反应速率的主要因素是淀粉酶的含量 B. 若把图 2 中的 pH 改为温度 , 则 C 点和 D 点对淀粉酶活性影响的作用机理是相同的 C. 升高 pH, 则图 1 中 B 点有可能不变 D. 若把两图中反应速率都改成酶活性 , 则两图中的曲线大体形状还是跟原来相似 答案 解析 解析 关闭 限制图 1 中 A 点催化反应速率的主要因素是淀粉的含量 ,A 项错误 ; 若把图 2 中的 pH 改为温度 , 则 C 点和 D 点对淀粉酶活性影响的作用机理是不同的 , 高温条件下使酶空间结构改变 , 而低温条件下只是导致酶活性受到抑制 ,B 项错误 ; 图 2 中 C 、 D 两点酶促反应速率相同 , 因此升高 pH 到 D 点 , 则图 1 中 B 点有可能不变 ,C 项正确 ; 若把两图中反应速率都改成酶活性 , 图 1 中随着淀粉含量的增加 , 酶活性不变 ,D 项错误。 答案 解析 关闭 C - 35 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 - 36 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 1 .(2017 全国 Ⅱ ) 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 ℃ 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 - 37 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 2 .(2017 天津 ) 将 A 、 B 两种物质混合 , T 1 时加入酶 C 。下图为最适温度下 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. T 2 后 B 增加缓慢是酶活性降低导致的 D. 适当降低反应温度 , T 2 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 的活化能 ,A 项正确 ; T 2 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 项错误 ; 题干信息提示是最适温度下 , 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