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第8講 酶的本質、特性及相關實驗探究,2017備考最新考綱,1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)。2.探究影響酶活性的因素。,考點一 酶的本質和作用(5年2考),[自主梳理],1.酶的本質及作用,蛋白質,RNA,,,活細胞,催化,活化能,,巧記酶概念的“二、一、一、一”,2.酶的作用原理,下圖曲線表示在無酶催化條件和有酶催化條件下某化學反應的能量變化過程。,(1)無酶催化的反應曲線是 。 (2)有酶催化的反應曲線是 。 (3)ca段的含義是在無催化劑的條件下，反應所需要的活化能。 (4)ba段的含義是酶 。 (5)若將酶催化改為無機催化劑催化該反應，則b點在縱軸上將 移動。,②,①,降低的活化能,向上,(1)(2015廣東卷36，A) 依據酶作用原理，針對下圖在t時加酶后反應曲線應由Ⅰ變?yōu)棰?、Ⅲ、Ⅳ中的哪一條？,提示 Ⅲ,(2) 甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如下圖所示，請思考：,①甲、乙兩種酶的化學本質分別是什么？ 提示 甲為RNA，乙為蛋白質。 ②欲讓甲、乙兩種酶的變化趨勢換位，應加入何類酶？ 提示 RNA水解酶,3.比較過氧化氫在不同條件下的分解,小、少、慢,大、多、快,變量分析：,無機催化劑（FeCl3）和過氧化氫酶,產生的氣泡的數目多少,溫度,新鮮,4.實驗成功的3個關鍵點,(1)肝臟倘若不新鮮，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物就會在腐生細菌的作用下分解,使組織中酶分子的數量 且活性 ,故宜用新鮮肝臟。 (2)實驗中使用肝臟的“研磨”液，可以加大肝細胞內過氧化氫酶與試管中過氧化氫的 ,從而加速過氧化氫的分解。 (3)滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液時不能共用一支滴管，(因為酶的催化效率具有 性，少量酶帶入FeCl3溶液后就會影響實驗結果的準確性，甚至使人產生錯覺，作出錯誤的判斷)。,減少,降低,接觸面積,高效,5.酶本質的探索(連一連),提示 (1)－e (2)－a (3)－c (4)－d (5)－b,[跟進題組],題組一 酶的化學本質,1.(2015海南卷，4)關于生物體產生的酶的敘述，錯誤的是( ),A.酶的化學本質是蛋白質或RNA B.脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2 C.蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類 D.纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁 解析 植物細胞細胞壁由纖維素和果膠組成，細菌細胞壁由肽聚糖等物質組成，而酶具有專一性，纖維素酶只能催化水解纖維素，D錯誤。 答案 D,2.(2014福建理綜，1)用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是( ),A.蛋白酶 B.RNA聚合酶 C.RNA D.逆轉錄酶 解析 自然界中的酶絕大多數是蛋白質，少數是RNA，而核糖體的組成成分只有蛋白質和RNA，用蛋白酶將其蛋白質除去后其成分中只剩下RNA，此時仍可催化氨基酸的脫水縮合反應，說明起催化作用的成分是核糖體中的RNA。蛋白酶僅在蛋白質水解成多肽的過程中起催化作用。RNA聚合酶僅在轉錄的過程中起催化作用。逆轉錄酶僅在逆轉錄(或反轉錄)過程中起催化作用。 答案 C,可采用“試劑檢測法”或“蛋白酶水解法”確認酶的化學本質——若酶為蛋白質，則遇雙縮脲試劑可呈紫色，并且用蛋白酶處理可失活。同理若為RNA，則遇吡羅紅呈紅色，且用蛋白質處理仍具生物活性而用RNA水解酶處理會喪失活性。,題組二 酶的作用,3.低等植物細胞中心體移向兩極時，下列幾種酶最活躍的是( ),A.RNA聚合酶和DNA聚合酶 B.解旋酶和淀粉合成酶 C.纖維素酶和果膠酶 D.ATP水解酶和ATP合成酶,解析 低等植物細胞中心體移向兩極，表明細胞處于有絲分裂前期，中心體的移動會消耗能量，此時ATP水解酶和ATP合成酶很活躍，D正確；分裂前期，DNA高度螺旋，不能解旋，因此不能進行DNA復制、轉錄，RNA聚合酶和DNA聚合酶、解旋酶的活性都不會很高，A錯誤；淀粉合成酶主要存在于光合作用很旺盛的細胞中，而這些細胞一般不進行細胞分裂，B錯誤；纖維素酶和果膠酶主要用于細胞壁的分解，C錯誤。 答案 D,4.(2016安徽六校聯(lián)考)下圖表示某反應進行時，有酶參與和無酶參與的能量變化，則下列敘述正確的是( ),A.此反應為放能反應 B.曲線Ⅰ表示有酶參與 C.E1為反應前后能量的變化 D.酶參與反應時，所降低的活化能為E4,解析 曲線Ⅱ是有酶催化條件下的能量變化，其降低的活化能為E4，反應前后能量的變化應為E3，反應產物的能量值比原料的高，反應應為吸能反應。 答案 D,1.對酶在細胞代謝中作用的理解 (1)酶只能催化熱力學上允許進行的反應。 (2)酶通過降低活化能加快化學反應速率。 (3)在反應前后，酶的化學性質和數量將保持不變。 2.高考?？嫉拿讣捌渥饔脷w納 (1)DNA聚合酶：將單個的脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成鏈。 (2)DAN連接酶：將兩個DNA片段連接起來。 (3)RNA聚合酶：將單個的核糖核苷酸連接成鏈，并能夠在轉錄時打開DNA堿基對間的氫鍵。,(4)解旋酶：在DNA分子復制過程中打開DNA堿基對之間的氫鍵。 (5)ATP水解酶：能打開遠離腺苷的高能磷酸鍵。 (6)ATP合成酶：能連接遠離腺苷的高能磷酸鍵。 (7)限制性核酸內切酶：識別特定的核苷酸序列，從固定的切點切開磷酸二酯鍵。 (8)蛋白酶：將蛋白質的部分肽鍵切斷，得到不同的肽鏈和氨基酸。 (9)纖維素酶、果膠酶：水解纖維素、果膠，破壞植物細胞壁。,考點二 酶的作用特性及影響因素（5年5考）,[自主梳理],1.酶的特性,(1) ：催化效率約是無機催化劑的107～1013倍。 (2) ：每一種酶只能催化某 化學反應。 (3)作用條件較溫和：在 條件下,酶的活性最高； 會使酶的空間結構遭到破壞而失活； 條件下酶的活性很低，但空間結構穩(wěn)定。,高效性,專一性,一種或一類,最適溫度和pH,高溫、過酸、過堿,低溫,2.酶特性相關模型分析,(1)酶的高效性,①與無機催化劑相比，酶的催化效率 。 ②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不能改變化學反應的 。,更高,平衡點,(2)酶的專一性 ①圖像模型解讀,解讀：圖中 表示酶， 表示被酶催化的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示 的物質。,A,B,不能被A催化,②曲線模型解讀,加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同,說明 。 加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快，說 明 。,酶B對此反應無催化作用,酶具有專一性,(3)影響酶促反應速率的因素分析,成正比,加快,最大,最強,不發(fā)生,會,不同,會,最適pH也不變,不影響,1.高考重組 判斷正誤,(1)酶分子在催化反應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會導致淀粉酶活性發(fā)生變化(2012海南卷，T4B)( ) (3)不同酶的最適溫度可能相同(2013海南卷，T3A)( ) (4)隨著溫度降低，酶促反應的活化能下降(2013海南卷，T3B)( ) (5)酶活性最高時的溫度不適合酶的保存(2013海南卷，T3C)( ),,,√,,√,以上內容側重于酶本質及酶催化特性及活性影響因素的考查相關內容對應教材P83～84，把握酶作用三大特性及相關內涵是解題的關鍵。,2.(必修1 P80圖52改編)如圖中曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質A在無催化劑條件和有酶催化條件下生成物質P所需能量的變化過程。下列相關敘述不正確的是( ),A.ab段表示在無催化劑的條件下，物質A生成物質P需要的活化能 B.若將酶改為無機催化劑催化該反應，則a的高度將升高 C.若曲線Ⅱ為最適酶促條件下的曲線，改變酶促條件后，a的高度將降低 D.圖中b顯示酶使活化能降低 解析 若曲線Ⅱ為“最適”酶促條件下的曲線，則改變酶促條件，將會使酶變得“不適”，其催化能力將減弱，此時a的高度將升高。 答案 C,[跟進題組],題組一 酶的作用特性,1.下圖是驗證“酶的催化效率”活動的示意圖。甲、乙兩試管中發(fā)生的現(xiàn)象可用于證明酶具有( ),A.高效性 B.專一性 C.多樣性 D.易變性,解析 二氧化錳屬無機催化劑，它和肝臟研磨液中過氧化氫酶相比較，通過后者催化產生較多氣泡或氣泡產生速率快可用于驗證酶具高效性。 答案 A,2.(2016皖南八校聯(lián)考)某興趣小組利用如下裝置探究過氧化氫在不同條件下的分解。試劑：新配制的體積分數為3%的H2O2溶液、質量分數為3.5%的FeCl3溶液，不同質量分數的新鮮肝臟研磨液等。回答下列問題：,(1)實驗一：按照圖示甲、乙裝置，在錐形瓶中分別加入0.6 mL質量分數為3.5%的FeCl3溶液和0.6 mL質量分數為3.5%的肝臟研磨液。然后松開彈簧夾分別注入 mL體積分數為3%的H2O2溶液。量筒中收集的水的體積代表了________，通過比較量筒Ⅰ、Ⅱ中水增加的快慢可以得出的結論是_______________________。 (2)實驗二：在甲、乙裝置的錐形瓶中分別加入0.6 mL質量分數為3.5%的FeCl3溶液和0.6 mL質量分數為20%的肝臟研磨液。然后松開彈簧夾分別注入2 mL體積分數為3%的H2O2溶液。反應減慢后，輕輕振蕩錐形瓶至不再有氣泡產生。量筒Ⅰ中水的體積________(填“小于”、“等于”或“大于”)量筒Ⅱ，說明__________________________________。,(3)在實驗二的基礎上，連續(xù)多次向乙裝置中注入2 mL體積分數為3%的H2O2溶液，每次量筒Ⅱ中增加的水的體積________(填“逐漸減少”、“不變”或“逐漸增加”)，說明了________________。 答案 (1)產生O2的量 和無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性 (2)等于 產物的生成量不變 (3)不變 反應前后，酶的性質不發(fā)生變化,題組二 酶活性影響因素曲線模型分析,3.為了研究溫度對酶活性的影響，某同學在試管中加入了某反應物和相對應的酶，環(huán)境及其試管中物質的溫度都保持在10 ℃，利用如圖所示裝置對試管進行緩慢加熱，使溫度緩慢上升。根據此實驗該同學畫出了下面四個曲線圖，其中錯誤的是( ),解析 在實驗過程中隨著溫度的升高，酶的活性先升高再下降，最后活性喪失；反應速率與酶活性的變化基本相同。生成物的積累量會逐漸增加，當酶失活時達到最大值；反應底物的剩余量則會逐漸減少，當酶失活時達到最小值。 答案 C,4.(2015湖南瀏陽一中等三校聯(lián)考，12)用某種酶進行有關實驗的結果如圖所示，下列有關說法錯誤的是( ),A.該酶的最適催化溫度不確定 B.圖2和圖4能說明該酶一定不是胃蛋白酶 C.由圖4實驗結果可知酶具有高效性 D.由圖3實驗結果可知Cl－是酶的激活劑 解析 圖1顯示溫度對酶活性的影響，從圖中能得到的結論是該酶的最適催化溫度為30 ℃左右，A正確；圖2顯示該酶的最適pH為7，而胃蛋白酶的最適pH為1.5，由圖4可見該酶為麥芽糖酶，B正確；圖3能說明Cl－是酶的激活劑、Cu2＋是酶的抑制劑，D正確；圖4說明酶具有專一性，C錯誤。 答案 C,“四看法”分析酶促反應曲線,考點三 與酶相關的實驗探究——“三法”探究酶本質及特性（5年3考）,[自主梳理],1.用“試劑檢測法”鑒定酶的本質,實驗原理和方法,雙縮脲,蛋白質,毗羅紅,,2.用“對比實驗法”探究或驗證酶的高效性、專一性及影響酶活 性的因素,(1)驗證酶的高效性 ①設計思路 驗證酶高效性的方法是“對比法”,實驗變量為 ,因變量為底物的反應速率進行比較。,不同類型催化劑,②設計方案,無機催化劑,高效性,,(2)酶的專一性的實驗探究方法——對比法 ①設計思路：常見的方案有兩種，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。 ②設計方案,3.用“梯度法”探究影響酶活性的因素(溫度或pH),(1)設計思路：設計實驗時需設置 的實驗組進行 對照,最后根據實驗現(xiàn)象得出結論。酶促反應所需時間最短的一組對應的溫度(或pH)最接近 。相鄰組間的差值(即梯度值)越 ，測定的最適溫度(或pH)就越精確。,一系列不同溫度(或pH),相互,最適溫度(或pH),小,(2)設計方案,,,[跟進題組],1.(2016安徽六校聯(lián)考)下列有關酶的實驗的敘述錯誤的是( ),A.探究pH對酶活性的影響時，一般不用淀粉作為底物 B.探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用時，不能用碘液檢測實驗結果 C.用H2O2作底物驗證酶的高效性時，通過測定氣泡或者氧氣釋放的多少可達到目的 D.探究淀粉酶的最適溫度的實驗時，應先用設定的溫度分別處理底物和酶液后再混合 解析 用H2O2作底物驗證酶的高效性時，通過測定單位時間內氣泡或者氧氣釋放的多少可達到目的，即測定反應速率。 答案 C,2.(2016安徽1號卷)某興趣小組圍繞酶的特性進行如下兩個實驗：,實驗一：已知酚氧化酶的本質為蛋白質，能使無色的酚氧化生成褐色的物質，比如酚氧化酶可引起果蔬酶促褐變，也是引起果汁褐變的最主要因素。將含有酚氧化酶的提取液分裝在甲、乙、丙三只試管內，然后進行以下操作： 第一步：甲試管不做處理，乙試管加入蛋白酶，丙試管滴加強酸物質 第二步：10 min后，向每只試管內分別加入2 mL緩沖液。 第三步：再向每試管內加入2 mL酚類物質，并觀察三只試管內溶液的顏色變化。 (1)預測實驗結果：甲、乙、丙三支試管內的顏色分別為________、________、________。 (2)實驗分析：試管甲、丙對照，可得出的結論是________。,(3)知識拓展：酚氧化酶的合成是否需要酶的催化？________；是否需要ATP提供能量？________。 實驗二：驗證淀粉酶的專一性，設計以下三種方法方案。,(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 無色 無色 (2)強酸使酶失去活性 (3)需要 需要 (4)該方案所用的碘液不能檢測蔗糖是否被水解 該方案只能驗證酶具有專一性，但不能驗證特定酶的專一性,設置對照實驗可以排除無關變量的干擾，增加實驗的可信度。要想正確設置對照，自變量的確定是關鍵。常見的與酶有關的實驗設計思路總結如下表。,注 根據實驗目的，有些實驗需設置相互對照，設兩個或兩個以上實驗組。如探究酶作用的最適溫度(或pH)時，應按一定的自變量梯度設置多個實驗組，通過對比實驗結果找出酶的最適溫度(或pH)。,易錯易混 防范清零,[易錯清零],易錯點1 對酶產生場所、化學本質、作用、來源等存在系列誤區(qū),點撥 防范“酶”的錯誤說法,易錯點2 混淆酶與激素,點撥 比較酶與激素,易錯點3 混淆“酶促反應速率”與“酶活性”,點撥 酶促反應速率不同于酶活性： ①溫度、pH都能影響酶的空間結構，改變酶的活性，進而影響酶促反應速率。 ②底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。,易錯點4 不能兼顧同一坐標系中多條曲線的“異”與“同”,點撥 正確分析同一坐標系中的多條曲線： 不同的酶具有不同的最適溫度或pH，比較不同的曲線時，不僅要關注曲線之間的“異”，還要關注曲線之間的“同”。如下圖所示，甲圖表示的是pH對植物和人的淀粉酶活性的影響；乙圖表示的是3種脫氫酶(a、b、c)的活性受溫度影響的情況。,從上圖甲可以看出，兩條曲線的變化趨勢相同，但植物淀粉酶的最適pH在5和6之間，人的淀粉酶的最適pH在7左右。在上圖乙中，在一定溫度范圍內，三條曲線的變化趨勢相同，但酶c活性曲線只是畫出了一部分(從乙圖中無法知道酶c的最適溫度)；從乙圖中可以看出，酶活性溫度范圍最窄的是酶b。,[糾錯小練],1.(2015安徽江淮名校聯(lián)考)下列有關酶的敘述正確的是( ),①是有分泌功能的細胞產生的 ②有的從食物中獲得，有的在體內轉化而來 ③凡是活細胞，一般都能產生酶 ④酶都是蛋白質 ⑤有的酶不是蛋白質 ⑥酶在代謝中有多種功能 ⑦在新陳代謝和生長發(fā)育中起調控作用 ⑧酶只是起催化作用 A.①②⑤ B.④⑤⑧ C.③⑤⑧ D.①③⑤ 解析 凡是活細胞，一般都能產生酶，①錯、③正確；酶只能在細胞內合成，②錯；酶的本質絕大多數是蛋白質，少數是RNA，④錯、⑤正確；酶在代謝中只有催化作用，⑥⑦錯、⑧正確。 答案 C,2.下列關于酶和激素的敘述，正確的是( ),A.同一種酶不可能存在于分化程度不同的活細胞中，一種激素只有一種靶細胞 B.酶和激素發(fā)揮作用時均需要與特定的物質相結合 C.酶可以為合成激素的反應物提供活化能，從而加快激素的合成速率 D.在最適溫度和pH值條件下，最適合酶的保存 解析 不同的細胞可以合成相同的酶，例如呼吸酶，一種激素可以作用于多種不同的靶細胞，例如甲狀腺激素，A錯誤；酶和激素發(fā)揮作用時均需要與特定物質結合，B正確；酶只能降低活化能，不能提供活化能，C錯誤；酶的保存應在低溫條件下降低其活性，D錯誤。,B,3.(2015浙江嘉興等五校聯(lián)考)人體蛋白質被水解的過程如下圖所 示，下列相關敘述正確的是( ),A.蛋白質的水解只發(fā)生在細胞外，如消化道內 B.該過程中酶分子可發(fā)生可逆性形變 C.該過程為放能反應，釋放的能量可用于合成ATP D.可用單位時間內分解蛋白質的量代表酶的活性,解析 蛋白質的水解也會發(fā)生在細胞內，A錯誤；蛋白質的水解反應不釋放能量，C錯誤；用單位時間內蛋白質的減少量代表酶促反應速率而不代表酶活性，D錯誤。 答案 B,4.通過實驗研究溫度對a、b、c三種酶活性的影響，結果如圖。下 列說法正確的是( ),A.c酶的最適溫度為36 ℃左右 B.當溫度為任何固定值時，酶的用量都會影響實驗結果 C.由圖可知a酶和b酶的最適pH相同 D.該實驗中有兩個自變量，因變量只有一個,解析 c酶對應的曲線一直保持上揚趨勢，故不能得出該酶的最適宜溫度，A錯誤；當溫度過高時，酶會完全失活，這時酶的用量將不會影響實驗結果，B錯誤；題圖是研究溫度對a、b、c三種酶活性的影響的結果，由圖不能確定a酶和b酶的最適pH是否相同，C錯誤；該實驗的自變量有酶的種類和不同的溫度，而因變量只有酶的活性，D正確。 答案 D,