高考生物大二輪新突破通用版講義第1部分專題2考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用

酶在細(xì)胞代謝中的作用1．酶的本質(zhì)與概念化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核(真核生物)來(lái)源一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)外或生物體內(nèi)外均可生理功能催化作用作用原理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能與無(wú)機(jī)催化劑相同的性質(zhì)①提高反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡點(diǎn)②反應(yīng)前后，酶的性質(zhì)和數(shù)量不變2.酶的作用機(jī)理、特性及影響因素(1)酶的作用原理①由圖可知，酶的作用原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。②若將酶變?yōu)闊o(wú)機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能。(2)酶的特性的曲線圖1圖2①圖1中加酶的曲線和加無(wú)機(jī)催化劑的曲線比較表明：酶具有高效性。②圖2中兩曲線比較表明：酶具有專一性。(3)各因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響曲線圖1圖2圖3①分析圖1和圖2：溫度或pH通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響酶促反應(yīng)速率。②圖1和圖2中使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞的因素是高溫、過(guò)酸和過(guò)堿。③分析圖3：OP段的限制因素是底物濃度，P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度。3．酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)反應(yīng)物和酶的選擇①研究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不宜選用過(guò)氧化氫酶催化H2O2的分解，因?yàn)檫^(guò)氧化氫在加熱的條件下易分解。②研究pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于酸對(duì)淀粉有分解作用，并且碘可與堿反應(yīng)，所以一般不選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料，常選用H2O2和過(guò)氧化氫酶。(2)檢測(cè)時(shí)試劑的選擇①研究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，鑒定淀粉是否分解用碘液，一般不選用斐林試劑，因?yàn)殪沉衷噭┬杷〖訜幔搶?shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。②若物質(zhì)反應(yīng)前后均能與試劑發(fā)生反應(yīng)，例如麥芽糖和水解后形成的葡萄糖均能與斐林試劑反應(yīng)，再如蛋白質(zhì)和水解后形成的多肽均能與雙縮脲試劑反應(yīng)，此類試劑不能選用。③若物質(zhì)反應(yīng)前后均不能與試劑反應(yīng)，例如蔗糖和水解后的單糖均不能與碘液反應(yīng)，此類試劑也不能選用。1．普通淀粉酶的最適溫度在40～60℃之間，而極端耐熱淀粉酶在100℃仍能保持較高的活性，因此在生產(chǎn)上具有更為廣泛的應(yīng)用前景。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。(1)此實(shí)驗(yàn)中除自變量和因變量外，還需要考慮哪些因素？(指出兩點(diǎn)即可)(2)簡(jiǎn)要寫出測(cè)定該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路。提示：(1)底物淀粉溶液的濃度和用量、pH及添加試劑的量、實(shí)驗(yàn)操作順序等。(2)在40℃和100℃之間每隔一定溫度設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，其他實(shí)驗(yàn)條件適宜且保持一致。以反應(yīng)液和碘液發(fā)生顏色反應(yīng)的程度為指標(biāo)確定最適溫度。●2.酶X是一種蛋白質(zhì)，研究者采用定量分析方法測(cè)定不同pH對(duì)酶X的酶促反應(yīng)速率(v)的影響，得到如圖所示曲線。當(dāng)pH偏離6.8時(shí)，酶促反應(yīng)速率都會(huì)下降，下降的原因可能有三種：①pH變化破壞了酶B的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致酶不可逆失活；②pH變化影響了底物與酶B的結(jié)合狀態(tài)，這種影響是可逆的；③前兩種原因同時(shí)存在?，F(xiàn)要探究當(dāng)pH＝5時(shí)酶促反應(yīng)速率下降的原因，請(qǐng)?jiān)谏鲜鰧?shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路(含預(yù)期結(jié)果及結(jié)論)。提示：先將酶X在pH＝5的條件下處理一段時(shí)間，升高pH至6.8，測(cè)定其酶促反應(yīng)速率；若測(cè)定速率＝b，則為原因①；若測(cè)定速率＝a,則為原因②；若b<測(cè)定速率<a，則為原因③。1．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)下列關(guān)于生物體中酶的敘述，正確的是()A．在細(xì)胞中，核外沒(méi)有參與DNA合成的酶B．由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒(méi)有催化活性C．從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法D．唾液淀粉酶催化反應(yīng)最適溫度和保存溫度是37℃C[在細(xì)胞核外，葉綠體和線粒體中也含有參與DNA合成的酶，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶，在生物體外適宜的條件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在適宜條件下可催化試管中的淀粉水解，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鹽析可使蛋白質(zhì)沉淀，但不會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，析出的蛋白質(zhì)仍可以溶解在水中，其化學(xué)性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變，C項(xiàng)正確；唾液淀粉酶催化反應(yīng)的最適溫度是37℃，但保存時(shí)應(yīng)在低溫條件下，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．(2016·全國(guó)卷Ⅰ)若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測(cè)定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，下列操作順序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量B．加入底物→加入酶→計(jì)時(shí)→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量D．加入底物→計(jì)時(shí)→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C[在測(cè)定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，需要保證pH和溫度均相同且適宜，故緩沖液應(yīng)在加入底物和酶之前加入，只有C項(xiàng)符合要求。]3．(2016·全國(guó)卷Ⅱ)為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響，設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組：A組(20℃)、B組(40℃)和C組(60℃)，測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是________組。(2)在時(shí)間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速度會(huì)________。(3)如果在時(shí)間t2時(shí)，向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時(shí)，C組產(chǎn)物總量________，原因是_____________________。(4)生物體內(nèi)酶的化學(xué)本質(zhì)是________，其特性有_______________(答出兩點(diǎn)即可)。解析：(1)在60℃條件下，反應(yīng)的最終產(chǎn)物濃度比20℃和40℃條件下小很多并保持不變，說(shuō)明酶在60℃條件下，最終失活。20℃與40℃條件下相比，40℃時(shí)酶促反應(yīng)達(dá)到反應(yīng)平衡的時(shí)間短，說(shuō)明40℃條件下酶活性較高。(2)在時(shí)間t1之前，如果A組溫度提高10℃變成30℃，由該酶活性隨溫度的變化規(guī)律可知，30℃條件下的該酶活性大于20℃條件下的，那么A組酶催化反應(yīng)的速度會(huì)加快。(3)t2時(shí)C組的產(chǎn)物濃度已不再增加，但由A組和B組t2時(shí)的產(chǎn)物濃度可知，t2時(shí)C組底物并未全部被分解，C組產(chǎn)物濃度不再增加是由于C組溫度條件下t2時(shí)酶已經(jīng)變性失活。因此如果在時(shí)間t2時(shí)，向C組增加2倍量的底物，在其他條件不變的情況下，t3時(shí)產(chǎn)物的總量也不會(huì)再增加。(4)生物體內(nèi)絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，極少數(shù)酶是RNA。酶具有高效性、專一性等特性，并且需要適宜的溫度和pH等。答案：(1)B(2)加快(3)不變60℃條件下，t2時(shí)酶已失活，即使增加底物，反應(yīng)產(chǎn)物總量也不會(huì)增加(4)蛋白質(zhì)或RNA高效性和專一性(其他合理答案也可)年份考查內(nèi)容和角度2016通過(guò)酶實(shí)驗(yàn)考查實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)曲線分析考查影響酶活性的因素2017綜合考查酶的相關(guān)知識(shí)，考查理解和綜合備考建議酶特性和影響因素坐標(biāo)曲線分析，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析能夠體現(xiàn)科學(xué)思維和科學(xué)探究的考查，加強(qiáng)分析與推斷、模型與建模、方案探討和結(jié)果分析的訓(xùn)練考查對(duì)酶的作用、本質(zhì)和特性的理解1．(2019·湖南長(zhǎng)沙一中月考)下列有關(guān)ATP、酶等物質(zhì)的說(shuō)法，正確的是()A．基因的表達(dá)需要酶和ATP，酶和ATP也是基因表達(dá)的產(chǎn)物B．ATP、酶、激素等都是細(xì)胞中的微量高效物質(zhì)，作用后都立即被分解C．細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度偏高，為了維持Na＋含量平衡，需要消耗ATPD．有些RNA水解的產(chǎn)物可作為直接能源物質(zhì)C[基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，ATP和RNA(有些酶是RNA)不是基因表達(dá)的產(chǎn)物，A錯(cuò)誤；酶發(fā)揮作用以后一般不會(huì)立即被分解，可反復(fù)利用，B錯(cuò)誤；細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度偏高時(shí)，為了維持Na＋含量平衡，一般通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸將其運(yùn)出細(xì)胞，因此需要消耗ATP，C正確；RNA初步水解的產(chǎn)物是核糖核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、核糖、含氮堿基，這些物質(zhì)都不能作為直接能源物質(zhì)，D錯(cuò)誤。]2．(2019·云南曲靖一中模擬)下列有關(guān)生物體內(nèi)酶和激素的敘述，正確的是()A．酶和激素都是在特定細(xì)胞的核糖體中合成的B．某些激素的調(diào)節(jié)作用是通過(guò)影響酶的活性實(shí)現(xiàn)的C．兩者都是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成成分，都不能提供能量D．一種酶只催化一種物質(zhì)的反應(yīng)，一種激素只作用于一種細(xì)胞B[部分酶和激素不是蛋白質(zhì)，不是在核糖體上合成的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；激素能夠使靶細(xì)胞原有的生理活動(dòng)發(fā)生變化，某些激素可通過(guò)影響酶的活性調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理活動(dòng)，B項(xiàng)正確；酶和激素都不是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成成分，C項(xiàng)錯(cuò)誤；一種酶只催化一種或一類物質(zhì)的反應(yīng)，一種激素可作用于多種細(xì)胞，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]辨析酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體(1)四者均具特異性(專一性)。(2)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體都是由細(xì)胞分泌到內(nèi)環(huán)境中發(fā)揮作用，發(fā)揮作用后立即被滅活。而酶既可在細(xì)胞內(nèi)，也可在細(xì)胞外發(fā)揮作用，且可以多次發(fā)揮作用。(3)活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶(哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞除外)，但只有少數(shù)特異性細(xì)胞能合成并分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體?？疾槊傅淖饔煤吞匦缘淖鴺?biāo)曲線分析1．(2019·福建龍海二中月考)某生物小組用某種酶進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，有關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()甲乙丙A．本實(shí)驗(yàn)研究的酶有麥芽糖酶和蔗糖酶B．三組實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明酶具有專一性、高效性和溫和性C．通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明該種酶活性最大時(shí)的條件接近30℃、pH＝7D．在pH＝5或溫度為20℃的情況下該酶活性下降的原因相同C[根據(jù)圖丙，麥芽糖的量逐漸減少可知本實(shí)驗(yàn)研究的酶是麥芽糖酶，A錯(cuò)誤；三組實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明酶具有專一性以及酶的活性受溫度和pH的影響，不能證明酶具有高效性，B錯(cuò)誤；據(jù)圖甲和圖乙分析，該酶在溫度為30℃、pH＝7時(shí)活性較高，C正確；在pH＝5時(shí)，該酶活性下降的原因是酶的結(jié)構(gòu)被破壞，酶的活性降低；而在溫度為20℃的情況下，酶的活性降低但酶的結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞，D錯(cuò)誤。]2．(2019·五省創(chuàng)優(yōu)聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組在Ta和Tb兩個(gè)溫度條件下，測(cè)定了淀粉酶在不同的pH條件下催化淀粉完全水解所需的時(shí)間，結(jié)果如圖所示(Ta＜Tb，且Ta和Tb均低于淀粉酶的最適溫度)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．曲線①表示在Ta溫度下測(cè)定的結(jié)果B．在這兩個(gè)溫度條件下，淀粉酶的最適pH相同C．pH＝1與pH＝13時(shí)，淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)是相同的D．其他條件需要保持一致，以排除無(wú)關(guān)變量的干擾C[曲線①表示在Ta溫度下測(cè)定的結(jié)果，A正確；在這兩個(gè)溫度條件下，淀粉酶的最適pH都是7，B正確；pH＝1與pH＝13時(shí)，淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞導(dǎo)致變性失活，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中其他條件都要保持一致，以排除無(wú)關(guān)變量的干擾，D正確。]“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(兩坐標(biāo)軸的含義：分清自變量與因變量，了解兩個(gè),變量的關(guān)系（橫軸為自變量，縱軸為因變,量）。))↓eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(曲線的變化：利用數(shù)學(xué)模型法觀察同一條曲線,的升、降或平的變化，掌握變量變化的生物學(xué)意,義。如在分析影響酶促反應(yīng)的因素時(shí)，一般情,況下，縱坐標(biāo)代表的量未達(dá)到飽和時(shí)，限制因素,是橫坐標(biāo)所表示的因素；當(dāng)縱坐標(biāo)代表的量達(dá),到飽和后，限制因素是除橫坐標(biāo)所表示的因素,之外的其他因素。))↓eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(特殊點(diǎn)：如曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、頂點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交,叉點(diǎn)等，理解特殊點(diǎn)的意義。)))↓eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(不同曲線的變化：理解曲線之間的內(nèi)在聯(lián)系，找,出不同曲線的異同及變化的原因。)))考查酶的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析1．(2019·名?？记胺抡?為研究Cu2＋和Cl－對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，某小組設(shè)計(jì)了如下操作順序的實(shí)驗(yàn)方案：甲組：CuSO4溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測(cè)乙組：NaCl溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測(cè)丙組：蒸餾水—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測(cè)各組試劑量均適宜，下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，不合理的是()A．緩沖液的pH應(yīng)控制為最適pHB．保溫的溫度應(yīng)控制在37℃左右C．宜選用碘液來(lái)檢測(cè)淀粉的剩余量D．設(shè)置的對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康腄[緩沖液的作用是調(diào)節(jié)pH，維持pH穩(wěn)定，本實(shí)驗(yàn)pH以及溫度都是無(wú)關(guān)變量，為了避免溫度和pH對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，因此溫度和pH都應(yīng)該設(shè)置到最適，A、B評(píng)價(jià)合理；本實(shí)驗(yàn)的因變量可以是淀粉的剩余量，根據(jù)淀粉遇碘變藍(lán)可以檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中淀粉是否有剩余，與對(duì)照組相比較說(shuō)明Cu2＋和Cl－對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，C評(píng)價(jià)合理；甲乙兩組實(shí)驗(yàn)中除了有Cu2＋和Cl－，還有硫酸根離子和鈉離子，需要排除二者對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，因此對(duì)照組還需要再設(shè)置一組排除硫酸根離子和鈉離子干擾的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，因此設(shè)置的對(duì)照實(shí)驗(yàn)只有一組不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，D評(píng)價(jià)不合理。]2．(2019·湖北八校聯(lián)考)某校生物興趣小組為探究影響酶活性的因素而設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案。請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：試管底物和試劑實(shí)驗(yàn)條件甲1cm3的蛋白塊＋4mL胃蛋白酶溶液37℃水浴乙1cm3的蛋白塊＋4mL胃蛋白酶溶液70℃水浴丙1cm3的蛋白塊＋4mL胃蛋白酶溶液0℃水浴(1)該實(shí)驗(yàn)中，pH屬于________變量，所以三支試管的pH應(yīng)________。(2)探究胃蛋白酶活性的觀測(cè)指標(biāo)是______________________。(3)如將實(shí)驗(yàn)的材料換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液，你認(rèn)為是否科學(xué)？__________(填“是”或“否”)，理由是_____________。(4)若某同學(xué)直接選用雙縮脲試劑來(lái)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你認(rèn)為是否合理？________(填“是”或“否”)，理由是_