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江苏省泰(tai)兴中(zhong)学(xue)2013-2014学(xue)年生物(wu)高三一轮复习讲义
作者:冯毅  日期/时间:2013/9/25 10:19:00  点击:5771  我要评论

      

必修一 分子与细胞

第五章  细胞的能量供应和利用

1节 降低化学反应活化能的酶

考试内容标准

等级要求

学习要求

酶(mei)在代谢中的作用

b

说出酶的本质和作用,尝试比较过氧化氢在不同条件下的分解效果

举例说明酶的特性

概述酶促反应的基本原理

探究影响酶活性的条件,掌握控制实验变量的科学方法

【设计思路】

新的高考方案对实验提出了更高的要求,因此在复习本节过程中,重在实验设计思路的分析。在具体授课中,尽量把验证结论式的实验教学改编或改变为探索式的实验教学,让学生在探究中做到实验原理的训练和实验设计的训练相结合。对于实验习题的讲解,重在讲解某些较难的实验步骤,并让学生适当训练,再归纳总结,同时注意实验的拓宽应用,让学生在生产、生活中学习运用实验中所学的知识。当然,为了成功应对高考,最重要的还是要让学生用笔把实验的技能要求,甚至是实验设计表达出来。

其他的知识点,如酶的本质,充分利用教材中的资料分析,不仅要让学生知道结论,还要了解探索历程;关于影响酶促反应速率的因素,多利用曲线图的直观性,并提醒学生注意曲线图中的几个关键点。

【基础知识梳理】

一、酶的作用和本质

细胞中每时每刻都进行着许多__________,统称为细胞代谢。是细胞生命活动的基础。

1、酶在细胞代谢中的作用

1)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。

2)分子从__________转变为容易发生化学反应的                状态所需要的能量称为__________

3)同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更__________,因而催化效率更高。

1下列图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,e表示酶降低的活化能。正确的图解是(  c  )

2、酶的本质

1)关于酶本质的探索

①巴斯德之前:发酵是纯化学反应,与生命活动无关。

②巴斯德(法国)1857年提出:只有活的酵母细胞才能进行发酵

  李比希(德国)认为:酵母细胞死亡裂解后释放出某些物质,引起发酵

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         

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)酶是_________产生的具有催化功能的有机物,其中绝大多数酶是________

二、酶的特性

1、酶具有           :酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。

2、酶具有           :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?

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

2下列有(you)关(guan)酶(mei)的叙述,正确的是(  b  )

a.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性

b.一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应

c.酶是由活细胞产生的,只能在细胞内起作用

d.酶通过为反应物提供活化能提高反应速率

【高考考点透析】

1、酶的本质及生理功能

特别提醒

酶的来源是活细胞产生,不能从外界食物中获得;

酶的作用是催化作用,不是调节作用。催化反应时,其本身在反应前后没有量和性质的改变;

酶只能催化热力学上允许发生的化学反应,而不能催化本来不能进行的反应发生;

酶只能加快化学反应达到平衡的速度,而不能改变达到平衡时反应物的浓度。

3下列关于酶的(de)论述正确的(de)是(  a  )

①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、酶的相关实验设计思路分析

实验名称

实验组

对照组

实验组衡量标准

验证酶是蛋白质

待测酶液+双缩脲试剂

已知 蛋白液  +双缩脲试剂

是否出现紫色

验证酶具有催化作用

底物+相应酶液

底物+等量  蒸馏水 

底物是否被分解

验证酶具有高效性

底物+相应酶液

底物+  无机催化剂 

底物分解速率

验证酶具有专一性

底物+相应酶液

另一底物+相同酶液或同一底物+另一酶液

底物是否被分解

探究酶的适宜温度

温度梯度下的同一温度处理后底物和酶混合

底物的分解速率或底物的剩余量

探究酶的最适ph

ph梯度下的同一ph处理后的底物和酶混合

底物的分解速率或底物的剩余量

分析:根据实验目的和要求,确定三个变量(即自变量、因变量、无关变量)分别是什么?

1)酶化学本质的验证实验分析

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      色。

对照组:已知rna溶液+   吡罗红   染液 出现      色。

2)酶的催化作用和高效性的验证实验分析

对照组:h2o2 溶液在常温下几乎不分解。

实验组:h2o2在高温、过氧化氢酶、fe3不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度

特别提醒

实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜,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减少且活性降低;

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接触面积,从而加速过氧化氢的分解;

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高效性,少量酶带入fecl3溶液中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。

 

4如图表示在适宜条件下,等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时间的关系曲线(①加入2滴过氧化氢酶,加入2fe3加入2滴蒸馏水),请分析判断下列结论正确的是( d )

a.据图分析可知,反应速率从慢到快依次是

b相比,得出的结论是酶具有催化作用

c相比,得出的结论是酶具有高效性

d.酶和无机催化剂只能缩短达到平衡的时间,不改变化学反应的平衡点

3)酶的专一性验证实验分析

①方案一:用同一种酶催化两种不同物质

    用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后,再用      斐林试剂     鉴定,根据是否

   砖红色沉淀生成   来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探索酶的专一性。

②方案二:用两种不同酶催化同一种物质

用淀粉酶和蔗糖酶分别作用于淀粉,再用   斐林试剂  鉴定,从而探究酶的专一性。

【特别提醒】

 本实验不能选用碘液作检测试剂,因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。

4)探究温度对酶活性的影响,进一步探究酶的适宜温度

 淀粉                    

各自在控制的温度梯(ti)度下处理一段时间    淀粉与相应温度的淀粉酶混合

淀粉酶

在各自所控制的温度下保温一段时间    滴加碘液,观察颜色变化     根据颜色变化的深浅,大致确定酶的适宜温度     可进一步确定最适温度   

特(te)别提醒

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。

本实验不宜选用斐林试剂鉴定,温度是干扰条件。

本实验(yan)步(bu)骤一定不能颠(dian)倒(dao)顺序,否则会使(shi)实验(yan)失败,即先(xian)控制(zhi)条件再混(hun)合。淀粉和淀粉酶必须在相应温度下处理一段时间后再混合,而不能先混合,再控制温度。

5)探究ph对酶活性的影响,进一步探究酶的适宜ph

 

过氧化氢                    

各自在调节的ph梯度下处理一段时间      淀粉与相应ph的淀粉

过氧化氢酶

酶(mei)混合       在适宜且相同的温度下保温一段时间      观察气泡产生的速率     根据气泡产生的快慢,大致确定酶的适宜ph      可进一步确定最适ph   

3、酶的相关曲线解读

1)表示酶高效性的曲线

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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。

学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!2)表示酶专一性的曲线

①在a反应物中加入酶a,反应速度较未加酶时明显加快,说明酶a催化底物参与反应。

②在a反应物中加入酶b,反应速度和未加酶时相同,说明酶b不催化底物参与反应。

3)表示影响酶活性的曲线

甲、乙曲线表明:

①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。

②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。

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。

6某同学画了一坐标曲线图,但是没有写出纵横坐标的意义,下列关于此曲线的描述正确的是( a )

a.横坐标表示温度,纵坐标表示酶促反应的速率,曲线可表示酶促反应的速率随着温度的升高而变化的趋势

b.横坐标表示温度,纵坐标表示生成物的积累量,曲线可表示生成物的积累量随着温度的升高而变化的趋势

c.横坐标表示ph,纵坐标表示酶的活性,曲线可表示酶活性随着ph的升高而变化的趋势

d.横坐标表示ph,纵坐标表示酶的活性,曲线可表示ph10逐渐降低到1过程中酶的活性变化的趋势

4)表示底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响的曲线

①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在底物充足,其他条件适宜的条件下,酶促反应速率与酶浓度成正比。

特别提醒(xing)

温度和ph是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率。

底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物接触而影响酶促反应速率,并不影响酶活性。

此外,某些化合物也会影响酶的活性:有些化合物可引起酶失活,如酒精、有机磷农药、有机氯农药等有机小分子物质及重金属离子等;有些离子或简单的有机化合物,能够增强酶的活性,这些物质叫做酶的激活剂;有些物质能够抑制酶的活性,这类物质叫做酶的抑制剂。

文本框: 酶促反应速率学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!7某同学在研究化合物p对淀粉酶活性的影响时,得到如下图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是( d )

a.在一定范围内,底物浓度影响着酶促反应速率

b.曲线①作为实验对照

cp对该酶的活性有抑制作用

d.若反应温度不断升高,则a点持续上移

【高考真题重现】

1.2013海南卷·3)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是     b  

a.不同酶的最适温度可能相同      b.随着温度降低,酶促反应得活化能下降

c.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存

d.高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果

2.2013四川卷·4)下列所采取的措施,不涉及“降低化学反应活化能”原理的是:

a.利用果胶酶提高水果的出汁率                          (   d   )

b.滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解

c.滴加fecl3 溶液提高过氧化氢的分解速率

d.利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率

3.2013新课标全国ⅱ卷·6)关于酶的叙述,错误的是   (    b   )

a.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中

b.低温能降低酶活性的原因是破坏了酶的空间结构

c.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度

d.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物

4. 2013江苏卷·23)(多选)为了探究温度、ph 对酶活性的影响,下列实验设计不合理的是   (   acd    )

试验编号

探究课题

选用材料与试剂

温度对酶活性的影响

过氧化氢溶液 新鲜的肝脏研磨液

温度对酶活性的影响

新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液

ph 对酶活性的影响

新制的蔗糖溶液  可溶性淀粉溶液 碘液

ph 对酶活性的影响

新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林试剂

 a.实验①     b.实验②      c.实验③      d.实验④

【经典试题训练】

1.水稻细胞内合成的某物质,能够在常温下高效分解淀粉,该物质( d )

a. 4条件下易变性           b.只含有ch

c.也能催化淀粉合成             d.含有羧基

2.下面为蔗糖酶作用机理示意图,下列说法正确的是( d )

a.蔗糖酶的化学本质是rna       b.该示意图说明酶具有高效性

c.一分子蔗糖可以水解出2分子葡萄糖

d.蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶底物复合物

3将牛奶和姜汁混合,待牛奶凝固便成为一种富有广东特色的甜品——姜撞奶。为了掌握牛奶凝固所需的条件,某同学将不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁,观察混合物15 min,看其是否会凝固,结果如下表所示:

温度(℃)

20

40

60

80

100

结果

15 min后仍未有凝固迹象

14 min内完全凝固

1 min内完全凝固

1 min内完全凝固

15 min后仍未有凝固迹象

 注:用曾煮沸的姜汁重复这项实验,牛奶在任何温度下均不能凝固。

根据以上姜汁使牛奶凝固的结果,下列表述不正确的是( b )

a.可证明新鲜姜汁中含有一种酶,该酶能将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态

b20℃100℃时酶的活性低,是因为酶的分子结构遭到了破坏

c.将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,能够提高实验的准确度

d60℃80℃不一定是酶的最适温度,缩小温度范围,增加温度梯度才可得到最适温度

4.下图分别表示温度、ph与酶活性的关系,其中叙述不正确的是( d )

a.曲线a上的b点所对应的温度表示该酶的最适温度

b.人体内胃蛋白酶的活性与曲线b相似

c.曲线bc说明不同的酶有不同的最适ph

d.酶活性随温度的升高而增强

5.如图曲线表示物质a生成物质p的化学反应,在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。下列相关叙述正确的是( d )

aab段表示在有酶催化条件下,使物质a生成物质p反应发生需要的活化能

bab段表示在无催化剂催化条件下,使物质a生成物质p反应发生需要的活化能

c.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b在纵轴上将向下移动

d.若只改变反应的温度或ph条件,则图中的曲线原有形状可发生改变

6.在生物化学反应中,当底物与酶的活性位点形成互补结构时,可催化底物发生变化,如下图所示。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点,非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,从而抑制酶的活性,如下图所示。癌症化疗时应用的烷化剂(如二氯二乙胺)能够阻止参与dna复制的酶与dna相互作用。下列图示与此机制相符的是( c )

 

 

 

 

 

a       b                c                d

7某同学从温度为5565"c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。

答案:(1)脂肪   缓冲   2)蛋白质  3)在一定温度范围内(包括55~65)内设置温度梯度,包括测定酶的活性。如所测得的数据出现峰值,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。

8从猪唾液、胰液和新鲜肝脏细胞中分别提取到酶e1 e2 e3,它们与三种物质混合后情况如表一,且s3 e3混合后产生较多气泡,产生的气体能使带火星的卫生香复燃。表二为有关的颜色反应实验。据表回答(表中+表示有反应,-表示无反应):

       表一                 表二      

物质

e1

e2

e3

s1

s2

s3

试管

物质

碘液

斐林试剂

双缩脲试剂

1

s1

2

s2

3

s3

4

s1+ e1

5

s2 + e2

6

s3 + e3

 

1)依据表中的信息,可以说明酶具有的特性是          e2          酶。

2)在酶e1 e2 e3中,不能用于探究温度对酶活性影响的是               ,理由(you)是(shi)                                                                        

3)表二试管456中液体均能与双缩脲试剂反应的原因是                   

答案:(1)专一性(特异性)    蛋白酶(或胰蛋白酶)  2)酶e3  温度会影响过氧化氢的分解,不能(neng)分(fen)清过氧化(hua)(hua)氢分(fen)解(jie)速率的(de)(de)(de)变化(hua)(hua)是由温度变化(hua)(hua)引起的(de)(de)(de),还(hai)是由酶的(de)(de)(de)作用引起的(de)(de)(de)(或温度也会影响过氧化(hua)(hua)氢的(de)(de)(de)分(fen)解(jie),对实(shi)验结果产生干扰)  3)酶e1 e2 e3均为蛋白质 

9探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验中,一位同学的实验操作过程如下:

学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!第一步:取1支洁净的试管,注入2ml可溶性淀粉溶液;

第二步:再向试管内注入2ml新鲜的唾液淀粉酶溶液;

第三步:接着注入2ml新配制的斐林试剂(边加入,边振荡);

第四步:将试管下部放入盛有开水的大烧杯中,用酒精灯加热煮沸2min

实验现象:试管内液体仍呈蓝色。

回答下列问题:

1)该实验现象说明淀粉                   

2)要使实验第四步出现试管中的液体由蓝色变成砖红色的实验现象,你认为应如何改进该实验步骤                                         

3)上述(1)和(2学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!两小题,可学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!以说明淀粉酶具有的特性是                

4)该同学根据第(2)小题作了改进,看到了预期的实验现象,于是得出结论:淀粉酶能催化淀粉水解成麦芽糖,具有专一性。但其他同学认为这两点结论均不妥,理由是:     

a.该实验并不能证明淀粉分解的产物就是麦芽糖,只能证明淀粉分解的产物是____

b.实验步骤中没有设置____,无法证明该酶具有专一性。

答案:((1)没有被水解成还原糖   2)在第二步后,将试管下部浸入37℃热水中保温5min,然后再做第三、四步    3)酶的活性受温度影响(或酶需要适宜的条件)

4a.还原糖      b.对照实验

10. 某小组在探究“影响酶活性的条件”的实验时,提出“过氧化氢酶的活性是否受ph影响”的问题,并设计实验的操作步骤如下:

①向甲、乙试管内各加入2 ml新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液;

②向甲、乙试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液;

③向甲试管内加入1 ml质量分数为5%的盐酸,向乙试管内加入1 ml质量分数为5%的氢氧化钠溶液;

④观察试管中发生的变化。

请依据该小组设计的实验操作步骤,回答下列问题:

1)过氧化氢分解速率是本实验的因变量,可观测的指标是         

2)上述操作步骤中存在缺陷,请写出改进方案。

                                        

                                      。在完成改进方案后,预期实验结果及结论

                                        

                                     

3)在与其他小组进行交流时,有同学建议进行定量实验,以不同ph下出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性,并根据实验数据绘制不同条件下酶活性的曲线图。该建议中,所需的时间越长,酶的活性越             

4) 能否用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响           。如(ru)能,请写出实验思路(lu),如(ru)不(bu)能,请写出理由                       

答案:(1)试管中产生的气泡数量   2) ①实验步骤②③互换;②再增加丙试管,在第二步中加入1 ml蒸馏水,其他步骤与修正后的上述步骤同   ①甲乙两试管中产生的气泡数量少,丙试管中产生大量的气泡,则过氧化氢酶的活性受ph影响  ②甲乙丙三只试管中产生的气泡的情况基学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!本一样,则过氧化氢酶的活性不受ph影响

3)低(或弱)      4不能  温度能影响过氧化氢的分解速度。

 

【教学反思】

    这节课在基础知识的梳理、高考考点的透析方面总结得非常详细、全面,能很好的达到一轮复习夯实基础的目的。但是,在探究影响酶活性的条件实验教学中,个人觉得教师参与的太多。教师仅作必要的方法指导,而实验方案的制定、程序安排、过程操作等应该由学生自主完成。这样开展实验教学,才有助于培养学生的分析能力和逻辑推理能力,才能让学生更自如地应对万变的高考。

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