高三生物一轮复习学案：第7讲 降低化学反应活化能的酶 人教版

高三生物一轮复习学案：第7讲 降低化学反应活化能的酶 人教版

学案7 降低化学反应活化能的酶 课前探究案 ‎【预习目标】‎ ‎1. 简述酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。‎ ‎2. 通过对有关实验的验证与探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。‎ ‎3. 掌握探究影响酶活性的因素。‎ ‎【基础知识回顾】‎ 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 的统称，是 的基础。‎ ‎ 概念：实验过程中 的因素 ‎2.变量 ‎ 自变量： 的变量 类型 因变量：随着 的变化而变化的变量 ‎ 无关变量：除 外，实验中还会对实验结果造成影响的可变因素 ‎3．酶的作用机理 ‎（1）活化能：分子从 转变成容易发生化学反应的 状态所需要的能量。‎ ‎（2）酶催化作用的原理是__________________________________________________。‎ ‎（3）同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因在于 。‎ 二、酶的本质 ‎1.酶本质的探索过程 科学家 主要贡献 法国微生物学家巴斯德 只有 参与才能进行发酵 德国化学家李比希 酵母细胞死亡裂解后释放出 ，引起发酵 德国化学家毕希纳 获得不含酵母细胞的提取液，将酵母细胞中引起发酵的物质称为 ，但并未 。‎ 美国科学家萨姆纳 用丙酮提取出了刀豆种子中的 ，并证明了 ‎ 美国科学家切赫和奥特曼 发现少数 也具有催化作用 ‎2.酶的本质：是________产生，具有催化作用的__________，其中绝大多数的酶是______，少数是 。‎ 思考：酶的组成成分中可能含有哪一种糖？该糖主要存在于细胞核中还是细胞质中？‎ 三、酶的特性 ‎1．_________：酶的催化效率大约是无机催化剂的_____________倍。‎ ‎2．_________：每一种酶只能催化_________或__________化学反应。‎ ‎3． ：酶所催化的化学反应一般在比较_______的条件下进行。在_______、 _和________条件下，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，在适宜温度下____ ___可以恢复。‎ ‎【自我检测】‎ ‎1、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。下列分析错误的是( )‎ A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解 B.甲酶是不可能具有催化功能的RNA C.乙酶的化学本质为蛋白质 D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 ‎2、下列有关酶的叙述正确的是（ ）‎ A. 酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸 B. 酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率 C. 在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞 D. DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸 ‎3、某同学从温度为55～‎65℃‎的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题：‎ ‎（1）测定脂肪酶活性时，应选择________________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________________溶液以维持其酸碱度稳定。‎ ‎（2）要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________________。‎ ‎（3）根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。‎ 学案7 降低化学反应活化能的酶 课内探究案 ‎【学习目标】‎ 1、 能够准确说出酶的本质。‎ 2、 能够准确解读相关酶曲线。‎ 3、 通过“影响酶活性的条件”实验，掌握对照实验单一变量、等量原则。‎ ‎【合作学习 精讲点拨】‎ 探究点一：酶的本质 ‎【例题1】下面关于酶的叙述中，正确的是( )‎ A．酶的形成都要核糖体、内质网和高尔基体的参与 B．将洋葱、酵母菌的细胞壁去除，需要使用纤维素酶和果胶酶 C．限制性内切酶和解旋酶作用的部位相同 D．合成mRNA、tRNA的酶都是转录酶 ‎【整理归纳】酶的本质及实验验证 ‎（1）酶的本质及生理功能 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 ‎ ‎ ‎ ‎ 合成场所 ‎ ‎ ‎ ‎ 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 生理功能 ‎ ‎ 作用原理 ‎ ‎ ‎（2）激素与酶的比较 酶 激素 来源 ‎ ‎ 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生 化学本质 ‎ ‎ 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸、脂质等 生理功能 ‎ ‎ ‎ ‎ 共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少 ‎【变式训练1】下列关于酶的叙述正确的是 （ ）‎ A．酶是由有分泌功能的细胞产生的并且能调节生物体的生命活动 ‎ B．活细胞都可产生酶，酶可在细胞外起作用 ‎ C．酶都是在核糖体上合成的 D.所有的酶与双缩脲试剂发生作用都可产生紫色反应 ‎【变式训练2】当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。由此可以说明 （ ）‎ A．RNA是核酸的一种 B.RNA也可起生物催化剂的作用 C．RNA主要存在于细胞质中 D.RNA是该种生物的遗传物质 探究点二：酶催化作用的特点 ‎【例题2】如图表示在不同处理条件（a、b、c）下，某酶促反应生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是（ ）‎ A．温度不同 B．酶制剂的量不同 ‎ ‎ C．反应底物的量不同 D．pH不同 ‎【例题3】如图表示过氧化氢被分解的曲线，可说明酶具有 （ ）‎ ‎①专一性 ②高效性 ③催化特性 ④在温和条件下进行 A.①④ B.②③ C.①② D.③④‎ ‎ [归纳点拨] 影响酶促反应的因素 （1） 温度和pH （2） 底物浓度和酶浓度 特别提醒：① 是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。‎ ② 是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。‎ ‎【变式训练3】下图中，横轴表示酶的催化反应条件，纵轴表示酶的催化反应速率，能正确反映温度、 pH 和底物浓度与酶催化反应速率关系的曲线分别是（ ） ‎ A. 甲、乙、丙 B. 甲、甲、乙 C. 甲、丙、乙 D. 甲、甲、丙 ‎ 探究点三：“影响酶活性的条件”的探究分析 ‎【例题4】下面是某同学设计的“探究温度是否影响酶活性”的实验。‎ ‎（一）实验原理：‎ A．___ __ _ ； ‎ B． _。‎ ‎（二）材料用具：可溶性淀粉溶液、新鲜唾液稀释液、碘液等。‎ ‎（三）实验步骤 ‎①取3支试管分别编号为1号、2号、3号，各注入2 mL可溶性淀粉溶液；‎ ‎②将1号、2号、3号试管分别同时放入‎37 ℃‎、沸水、冰块中保温5 min；‎ ‎③ ；‎ ‎④ 。‎ 请回答下面问题：‎ ‎（1）在上面的空白处写出该实验的实验原理并补全实验步骤。‎ ‎（2）本实验的因变量是_________ _____，无关变量是______ _‎ ‎ （至少写出二点）。‎ ‎（3）步骤②与步骤③能否调换顺序？请说明理由______ ______ _ 。‎ ‎（4）该同学所设计的实验中， 号试管起对照实验的作用；该实验一般不用斐林试剂检测，因为斐林试剂的检测需要 ，这将干扰实验的 变量，对实验结果造成影响。‎ ‎【易错提醒】‎ ‎（1）温度对酶活性的影响实验：①本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。②本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。‎ ‎（2）pH对酶活性的影响实验：①本实验中也可将过氧化氢酶和H202分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。②本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。‎ ‎【变式训练4】猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。在‎35 ‎‎℃‎水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是（ ）‎ A.只有实验①能 B.只有实验②能 ‎ C.实验①、实验②都能 D.实验①、实验②都不能 ‎【当堂检测】‎ ‎1、下面关于酶的论述正确的是（ ）‎ ‎①对底物有严格的选择性        ②酶在体内不能更新 ③温度越高酶的活性越大        ‎ ‎④酶制剂通常在低温下保存 ⑤酶能降低化学反应的活化能    ⑥酶只能在细胞内发挥催化作用 ⑦酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 ‎  A．①④⑤⑦    B．②④⑤⑦    C．②③④⑥    D．①②⑥⑦‎ ‎2、取甲、乙、丙、丁四支洁净的试管，按照下表中顺序依次加入有关物质并作相关处理，请回答下列问题：‎ ‎（1）用甲、乙两试管做验证酶具有催化作用的实验，则乙试管中还应加入 ，甲试管内的实验现象是 ，乙试管内的实验现象是 。‎ ‎（2）用丙、丁两试管做验证酶具有专一性的实验，则丁试管内应先后加入 （填序号）。预计丙试管内的实验现象是 ，丁试管内的实验现象是 。‎ ‎ ①碘液1滴 ②斐林试剂2 mL ③1％HCl 2 mL ④l％NaOH 2 mL ‎ ⑤浆糊3 mL ⑥蔗糖溶液3 mL ⑦唾液淀粉酶溶液2 mL ⑧清水2 mL （1） 为了验证温度对酶活性的影响，某同学设计了如下实验步骤，这些实验步骤的正确顺序是：‎ （2） ‎ （填序号）。‎ ‎ ①取三支大小相同的洁净试管，分别编号为A、B、C。 ②分别向三支试管中加入浆糊3 mL。‎ ‎ ③取出试管，分别滴入碘液1滴，观察试管内物质颜色的变化。‎ ‎ ④将A、B、C三支试管分别置于‎0 ℃‎、‎37 ℃‎ 、‎100 ‎‎℃‎下约5 min。‎ ‎ ⑤分别向三支试管中加入新鲜的唾液淀粉酶溶液2 mL。‎ 学案7 降低化学反应活化能的酶 ‎ 课后拓展案 ‎1、下列需要核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜等的作用才能形成的酶是( )‎ ‎ A．与呼吸作用有关的酶 B．与光合作用有关的酶 ‎ C．唾液淀粉酶 D．过氧化氢酶 ‎2、在“探究影响酶活性的因素”实验中正确的操作是（ ）‎ A．若探究pH对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物 B．若探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物 C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调控温度 D．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测 ‎3、嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是（ ）‎ A．先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟 B．室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟 ‎ C．炒肉的过程中加入　　　　　　 ‎ D．肉炒熟后起锅前加入 ‎4、研究发现，癌细胞中许多酶的活性与正常细胞相比明显偏高，但这些活性偏高的酶一般不包括 （ ） ‎ ‎ A．与DNA复制有关的酶 B．与RNA合成有关的酶 ‎ C．与多肽链延伸有关的酶 D．与糖蛋白合成有关的酶 ‎ ‎5、随着生物技术的发展，酶在社会生产、生活中的应用越来越广泛。下列说法错误的是（ ）‎ ‎ A．利用酶生产某些化工产品，能显著降低能耗、减少污染、节约成本 ‎ B．参与蛋白酶合成分泌的膜性细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体 ‎ C．用于治疗消化不良症的肠溶多酶片含有多种消化酶，但嚼服后会失去疗效 ‎ D．要较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下 ‎6、如图曲线1为最适温度下反应物浓度对酶促反应速率的影响,如果将反应温度略微升高或向反应混合物中再加入少量同样的酶,变化后的曲线最可能分别是( )‎ A.4　2 B.3　‎2 ‎‎ C.2　4 D.3　4‎ ‎7、某兴趣小组准备开展“不同种类的加酶洗衣粉对同一污物的洗涤效果”的探究活动。对下列说法，你认为不正确的是（ ）‎ A．该实验的原理是酶的高效性 B．自变量是不同种类的加酶洗衣粉 C．水质、水量、适宜pH等属于无关变量 D．因变量是加酶洗衣粉的洗涤效果 ‎8、如图所示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线，下列据图叙述错误的是 （ ）‎ A．影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度 B．影响BC段反应速率的主要限制因子可能是酶量 C．温度导致了曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速度不同 D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为‎37℃‎ ‎9、下列对各曲线所表达的生物学含义的描述，正确的是（ ） ‎ ‎ ①甲图可表示人的成熟的红细胞ATP的生成速率与氧气浓度的关系 ②乙图可表示夏季稻田生态系统中一天内CO2的浓度变化 ③丙图可表示酵母菌呼吸时O2浓度和CO2产生量的关系，a点ATP产生量最大 ④丁图可表示小鼠的离体细胞内酶活性与温度的关系 A.①④ B.②③   C.③④    D.①②‎ ‎10、为探究高温对酶活性的影响，某同学设计并进行了如下实验。方法步骤：‎ ‎①取两个大小相同的洁净试管编号为1、2；‎ ‎ ②在l号试管中加入2 mL 3％新鲜过氧化氢溶液，2号试管中加入1 mL 20％新鲜肝脏研磨液。分别置于‎100 ‎‎℃‎恒温水浴5分钟；‎ ‎③将2号试管中的肝脏研磨液加入到l号试管中，振荡摇匀，再置于‎100 ℃‎恒温水浴5分钟，结果未观察到气泡产生。‎ 请据此回答下列问题：‎ ‎（1）实验目的：_____________________________________。‎ ‎（2）结果分析：该同学在实验中观察不到气泡产生的原因可能是 ‎_____________________________________________。‎ ‎（3）交流讨论：同学们推测实验中观察不到气泡产生有三个原因。为了验证推断，在原实验基础上设计了如下实验方案进行验证。‎ 方案①：将上述试管温度缓慢降至‎37 ℃‎左右，若此过程中无气泡产生，再向试管中加入2 mL 3％新鲜过氧化氢溶液，观察，仍无气泡产生，则说明_______________________。‎ 方案②：将上述试管温度缓慢降至‎37 ℃‎左右，若此过程中无气泡产生，再向试管中加入1 mL新鲜的20％新鲜肝脏研磨液，观察，仍无气泡产生，则说明____________________ 。‎ 方案③：若方案①和方案②现象同时成立，则说明_______________________ 。 ‎ ‎（4）在研究温度对酶活性的影响实验过程中，需控制 等无关变量。‎ 答案7 降低化学反应活化能的酶 课前探究案 ‎【基础知识回顾】‎ 一、酶在细胞代谢中的作用 ‎1．化学反应 细胞生命活动 ‎ ‎2.可以变化 人为改变 自变量 自变量 ‎ ‎3． （1）常态 活跃 （2）降低反应的活化能 （3）酶降低反应活化能的作用更显著 二、酶的本质 ‎1.活细胞 某些物质 酿酶 从提取液中分离出来得到纯酶 脲酶 脲酶是蛋白质 RNA ‎ ‎2.活细胞 有机物 蛋白质 RNA 思考：提示：酶主要是蛋白质，还有少数酶是RNA，故酶可能含有的糖是核糖；该糖的作用主要是构成RNA，故主要分布在细胞质中。‎ 三、酶的特性 ‎1．高效性 107～1013 ‎ ‎2．专一性 一种 一类 ‎ ‎3．酶的作用条件温和 温和 高温 强酸 强碱 空间结构 下降 酶的活性 ‎ ‎【自我检测】‎ ‎1、B 解析：酶的化学本质为蛋白质或RNA,从图中可看到用同一种蛋白酶处理后,甲酶的活性不变说明其没有被水解,所以可能为具有催化功能的RNA。‎ ‎2、C 解析：绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，因此酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。酶不能为反应物供能，只是降低化学反应的活化能。DNA连接酶连接的是相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。‎ ‎3、答案（1）脂肪 缓冲 （2）蛋白质 （3）在一定温度范围内（包括55～‎65℃‎）设置温度梯度，分别测量酶活性，若所测数据内出现峰值 ，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。‎ 解析：（1）测定脂肪酶活性应选择脂肪作为该酶作用的物质，反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。（2）能与双缩脲试剂反应呈紫色，则说明该酶的化学本质为蛋白质。（3）明确要求写出的是 “实验思路”而不是实验步骤。‎ 课内探究案 探究点一：酶的本质 ‎【例题1】D 解析：细胞内成分为蛋白质的酶，其合成不需要高尔基体的参与，成分为RNA的酶,‎ 其合成在细胞核内通过转录完成；植物细胞和真菌细胞的细胞壁的成分不同；限制性内切酶作用于脱氧核苷酸链上的两个磷酸二酯键之间，解旋酶作用于两条脱氧核苷酸链碱基对之间的氢键；RNA的合成都是通过转录而来，都需要转录酶的参与。‎ ‎【整理归纳】酶的本质及实验验证 ‎（1）酶的本质及生理功能 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 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 生理功能 催化作用 作用原理 降低反应的活化能 ‎（2）激素与酶的比较 酶 激素 来源 活细胞 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生 化学本质 蛋白质或RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸、脂质等 生理功能 ‎ 催化 调节 ‎ 共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少 ‎【 变式训练1】B ‎ ‎【 变式训练2】B 探究点二：酶催化作用的特点 ‎【例题2】C ‎ ‎【例题3】B ‎ ‎ [归纳点拨]‎ ‎ 特别提醒：①温度 和pH ②底物浓度和酶浓度 ‎【 变式训练3】 D解析：理解温度、pH、反应物浓度等因素对酶促反应速率的影响；并借助数学模型加以记忆。‎ 探究点三：“影响酶活性的条件”的探究分析 ‎【例题4】（1）实验原理： ‎ A:淀粉酶可使淀粉水解成麦芽糖, 淀粉遇碘变蓝色,麦芽糖遇碘不显色 ‎ B:温度影响酶的活性从而影响淀粉的水解量，滴加碘液根据是否有蓝色出现及蓝色深浅来判断酶的活性。‎ 实验步骤：‎ ‎③向三支试管中分别加入等量的唾液，摇匀后放置在各自的温度下保温5 min ‎④向三支试管中分别加入1滴碘液，观察溶液颜色的变化。‎ ‎（2）酶的活性 淀粉溶液的浓度和体积、酶溶液的浓度和体积、pH、反应时间、实验操作顺序等 ‎ ‎（3）不能。 因为调换顺序后，2号与3 号试管中的淀粉会先被水解 ‎（4）1号试管 水浴加热 自 解析：考查酶活性的影响因素探究实验，属于考纲中的实验设计层次。探究温度对酶活性的影响因素，有一个非常重要的关键就是要注意实验的顺序，必须将底物或者酶在不同的温度条件下等温处理，然后再将底物与酶均匀混合。本实验中因为温度是自变量，所以pH、所加底物、酶的量及鉴定的试剂的量则为无关变量，为避免对实验结果的干扰，必须保证无关变量相同且适宜。‎ ‎【 变式训练4】B ‎ ‎【当堂检测】‎ ‎1、A ‎2、（1）清水2 mL 溶液不变蓝 溶液变蓝（2）⑥⑦② 产生砖红色沉淀 无砖红色沉淀 （3）①②④⑤④③（①②④⑤③）‎ 解析：根据表格信息，可知甲、乙、丙、丁四组实验的处理不同，甲乙加的鉴定试剂是碘液，甲中加入了唾液淀粉酶，乙没有加酶，作为对照，乙中要加等量的清水。丙溶液用的是斐林试剂鉴定，需要水浴加热，要验证酶的专一性，则所加底物或者所加酶不同，根据题意，都加唾液淀粉酶，鉴定试剂加斐林试剂，底物用蔗糖。探究温度对酶活性的影响应注意实验的步骤，必须将底物与酶分别在不同的温度下处理后，再等温混合。充分反应后再加相应的试剂进行鉴定。‎ 课后拓展案 ‎1、C 解析：本题涉及的酶的成分都是蛋白质。呼吸氧化酶分布在线粒体内或细胞质基质；与光合作用有关的酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上或叶绿体基质中，过氧化氢酶分布在细胞内。只有唾液淀粉酶，是分泌到细胞外发挥作用。与其合成有关的细胞结构有核糖体(合成肽链)、内质网(进行加工)、高尔基体(分成分泌小泡)、借助细胞膜的流动性，胞吐到细胞外。‎ ‎2、A ‎3、B ‎4、D ‎5、B 解析：核糖体是无膜的细胞器。‎ ‎6、A 解析:最适温度下酶的活性最高,温度略微偏离最适温度,酶的活性就会下降,致使达到的最大反应速率,要比最适温度下的最大反应速率小,曲线4符合;向反应液中增加少量同样的酶,最大反应速率提高,曲线2符合。‎ ‎7、A ‎8、D ‎9、A 解析：人的成熟的红细胞没有细胞核和细胞器,不能进行有氧呼吸,但可以进行无氧呼吸,故甲图是正确的。乙图中横坐标的时间不符合实际情况。丙图中，在a点时产生ATP的量并不是最大，丁图中小鼠的离体的细胞不在保持恒温的环境，容易受外界环境的影响。‎ ‎10、（1）探究高温对酶活性的影响（探究高温能否使过氧化氢酶失活）‎ ‎（2）高温使过氧化氢酶变性失活 [或高温使过氧化氢（在与酶混合前）全部分解或高温既 能使过氧化氢酶变性失活，又能使过氧化氢（在与酶混合前）全部分解丁 ‎（3）方案①： 高温使过氧化氢酶变性失活 方案②：高温使过氧化氢（在与酶混合前）全部分解 方案③：高温既能使过氧化氢酶变性失活，又能使过氧化氢（在与酶混合前）全部分解 ‎（4）pH （如答其他答案时必须要包含pH）‎ 解析：本题综合考查实验误差分析。通过比较方案①当温度下降，加入了新鲜过氧化氢溶液，仍无气泡产生，说明酶变性失活；方案②下降到最适温度，加入20％新鲜肝脏研磨液，仍无气泡产生，说明底物过氧化氢全部被分解。‎