四川省成都市高考生物第五章降低化學反應活化能的酶課件(必修1)

第5章細胞的能量供應和利用復習向?qū)бc探究欄目導航課前導學實驗平臺走近高考復習向?qū)Э季V展示高頻考點考綱解讀1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)☆☆知道酶的概念、來源、化學本質(zhì),理解酶的作用及機理2.ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ)簡述ATP的結構和特點,結合具體生命活動分析ATP來源、去路及ATP與ADP的相互轉化關系3.細胞呼吸(Ⅱ)☆☆闡述細胞呼吸的類型和細胞呼吸過程,理解細胞呼吸的影響因素,探討細胞呼吸原理在實踐中的應用4.光合作用的基本過程(Ⅱ)☆☆☆說出色素的種類和作用,了解人類對光合作用的認識過程,闡述光反應與暗反應中的物質(zhì)和能量的變化5.影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)☆☆☆說出光合作用速率的制約因素及提高植物光合作用的有效措施,會分析環(huán)境因素對光合作用的影響6.探究影響酶活性的因素☆☆探究酶活性的影響因素,掌握實驗方法,并能對實驗進行分析和評價7.葉綠體色素的提取和分離☆掌握色素提取和分離的原理和方法,并會對實驗中出現(xiàn)的誤差進行分析8.探究酵母菌的呼吸方式☆理解實驗目的和原理,掌握實驗方法,并用于其他類似問題的探究第1節(jié)降低化學反應活化能的酶

基礎梳理一、酶在細胞代謝中的作用1.細胞代謝:細胞中各種化學反應的統(tǒng)稱,是細胞生命活動的基礎。2.酶的作用機理(1)活化能:分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。(2)作用機理:降低化學反應的活化能。二、酶的本質(zhì)1.探索歷程2.酶的本質(zhì):酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。【思維激活1】活細胞內(nèi),酶合成的場所在哪兒?提示:主要在核糖體上,少數(shù)酶在細胞核、線粒體、葉綠體內(nèi)轉錄形成。三、酶的特性2.專一性:每一種酶只能催化一種或一類化學反應。3.酶的作用條件較溫和:過酸、過堿或溫度過高,都會使酶的空間結構遭到破壞,使酶永久失活;而在低溫下,酶的活性明顯降低,但不會失活?！舅季S激活2】哪種酶能使脂肪酶水解?提示:脂肪酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),由于酶具專一性,因此催化脂肪酶水解的是蛋白酶。知識導圖探究點一酶的本質(zhì)、作用及實驗驗證問題引領:(1)怎樣鑒定某種酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)?(2)怎樣設計實驗能證明酶具催化作用?1.酶的本質(zhì)及生理功能化學本質(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所核糖體細胞核(真核生物)來源一般來說,活細胞都能產(chǎn)生酶作用場所細胞內(nèi)、外或生物體外均可生理功能生物催化作用作用原理降低化學反應的活化能要

點

探

究2.酶是蛋白質(zhì)的驗證實驗(1)實驗設計思路(2)實驗結果分析:通過對照,實驗組若出現(xiàn)紫色,證明待測酶液的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì);不出現(xiàn)紫色,則該酶液的化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì)。(3)實驗變量:自變量是待測酶液和已知蛋白液,因變量是是否有紫色反應。3.酶的催化作用驗證實驗(1)實驗設計思路(2)實驗結果分析:根據(jù)底物性質(zhì)利用相應試劑檢測底物是否被分解,而對照組底物不被分解則證明酶具有催化作用。(3)實驗變量:自變量是相應酶液的有無,因變量是底物是否被分解。酶與激素的比較酶激素來源活細胞產(chǎn)生專門的內(nèi)分泌腺或特定部位細胞產(chǎn)生化學本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA固醇類、多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸衍生物等生理功能催化作用調(diào)節(jié)作用共性在生物體內(nèi)均屬高效能物質(zhì),即含量少、作用大、生物代謝不可缺少【例1】(2012上杭一中月考)下列關于酶的敘述中正確的是(

)A.酶是由有分泌功能的細胞產(chǎn)生的并且能調(diào)節(jié)生物體的生命活動B.活細胞都可產(chǎn)生酶,酶可在細胞外起作用C.酶都是在核糖體上合成的D.所有的酶與雙縮脲試劑發(fā)生作用都可產(chǎn)生紫色反應思維導引:酶的化學本質(zhì)及合成場所是?↓酶在生命活動中的作用是?↓酶的作用場所有哪些?解析:酶是活細胞產(chǎn)生的,只起催化作用,不具有調(diào)節(jié)生物體生命活動的作用,A項錯誤;凡是活細胞都可產(chǎn)生酶,酶既可在細胞內(nèi)起作用,也可在細胞外起作用,B項正確;絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),在核糖體上合成,少數(shù)酶是RNA,由DNA轉錄形成,C項錯誤;只有是蛋白質(zhì)成分的酶與雙縮脲試劑作用才產(chǎn)生紫色反應,D項錯誤。答案:B。探究點二酶的作用特性及實驗探究問題引領:(1)怎樣證實酶具有高效性?(2)怎樣設計實驗來證明酶具有專一性?1.酶高效性的驗證實驗分析(1)實驗原理①2H2O22H2O+O2↑②比較H2O2在常溫、高溫、過氧化氫酶、Fe3+等不同條件下氣泡產(chǎn)生多少或衛(wèi)生香燃燒劇烈程度,了解過氧化氫酶的作用。(2)實驗過程的變量及對照分析自變量2號:90℃水浴加熱3號:加入3.5%FeCl3溶液2滴4號:加入20%肝臟研磨液2滴因變量H2O2分解速度(用產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示)無關變量加入H2O2的量;實驗室的溫度;FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度等對照組1號試管實驗組2、3、4號試管(3)實驗結論①酶具有催化作用,同無機催化劑一樣都可加快化學反應速率。②酶具有高效性,與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。2.酶專一性的驗證實驗分析(1)實驗設計思路(2)結果分析:根據(jù)底物性質(zhì)選用相應試劑檢測,若實驗組底物被分解,對照組底物不被分解,則證明酶具專一性。【例2】(2011天津?qū)氎鎱^(qū)質(zhì)檢)下列有關酶特性的實驗設計中,最科學、嚴謹?shù)囊豁検?)選項實驗目的主要實驗步驟A酶催化具有高效性實驗組:2mL3%H2O2+1mL過氧化氫酶保溫5min對照組:2mL3%H2O2+1mL蒸餾水保溫5minB酶催化具有專一性實驗組:2mL

3%可溶性淀粉+1mL新鮮唾液保溫5min碘液檢驗對照組:2mL3%蔗糖+1mL新鮮唾液保溫:5min碘液檢驗C探究酶作用的適宜溫度5mL3%可溶性淀粉+2mL新鮮唾液+碘液→每隔5分鐘將溶液溫度升高10℃,觀察溶液顏色變化DpH影響酶的催化活性向三支試管中依次各加入:2mL3%可溶性淀粉、1mL不同pH緩沖溶液和1mL新鮮唾液,在適宜溫度下保持5min,斐林試劑檢驗解析:酶催化具有高效性是指酶與無機催化劑相比較而言的,用酶與蒸餾水作對照,只能證明酶具有催化作用,不能證明酶催化具有高效性,A錯誤;B項,蔗糖不與碘液反應,不應該用碘液檢測,應用斐林試劑檢測是否有還原糖產(chǎn)生,B錯誤;C項應設置多支試管,分別設置不同的溫度條件進行比較,C錯誤。答案:D。規(guī)律方法與酶有關的實驗設計方法(1)應遵循單一變量原則,同時還要設置對照實驗。(2)實驗設計的一般思路:分析課題→把握原理→確認變量→設置對照→一般步驟。其關鍵:實驗變量如何操縱、無關變量如何控制、反應變量如何檢測。在此分析的基礎上,設計步驟、預測結果并得出結論。探究點三與酶有關的曲線分析問題引領:(1)同種酶在不同的pH下,最適溫度發(fā)生改變嗎?(2)你所知道的影響酶促反應速率的因素有哪些?1.與酶特性相關的曲線酶只能催化已存在的化學反應;酶只能縮短達到化學平衡所需時間,不改變化學反應的平衡點。2.與酶活性相關的曲線(1)酶催化活性的表示方法:單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量。(2)溫度和pH對酶活性的影響(1)每一種酶都有一個最適溫度和最適pH。低溫及溫度略高和pH略微偏高、偏低都可抑制酶的活性;高溫、過酸、過堿破壞酶的分子結構,將使酶永久失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶分子結構未被破壞,溫度升高可恢復活性。(2)反應溶液pH變化不影響酶作用的最適溫度。3.其他因素影響酶促反應速率的曲線(1)底物濃度酶量一定的條件下,在一定范圍內(nèi)隨著底物濃度的增加,反應速率也增加,但達到一定濃度后不再增加,原因是受到酶數(shù)量和酶活性的限制。(2)酶濃度在底物充足、其他條件適宜且固定的條件下,酶促反應速率與酶濃度成正比。【例3】甲圖表示溫度對淀粉酶活性的影響;乙圖是將一定量的唾液淀粉酶和足量的淀粉混合后麥芽糖積累量隨溫度變化的情況。下列說法不正確的是(

)A.T0表示淀粉酶催化該反應的最適溫度B.圖甲中,Ta、Tb時淀粉酶催化效率都很低,但對酶活性的影響卻有本質(zhì)的區(qū)別C.圖乙中Tb至Tc的曲線表明隨溫度升高,麥芽糖的積累量不再上升,酶的活性已達到

最高D.圖乙中A點對應的溫度為T0思維導引:解析:圖甲中,T0時淀粉酶的活性最大,說明T0是淀粉酶催化反應的最適溫度,A項正確;低溫(Ta)時酶的活性降低,高溫(Tb)時淀粉酶變性失活,B項正確;圖乙中麥芽糖的積累量不再上升,說明溫度過高酶已失活,C項錯誤;圖乙中A點斜率最大說明麥芽糖的積累量增加最快,即酶活性最高,因此對應圖甲的T0,D項正確。答案:C。規(guī)律方法酶的坐標曲線題解題方法(1)熟記與酶相關的幾種曲線,據(jù)此準確識別題圖;(2)理解曲線的縱、橫坐標的含義;(3)結合酶特性方面的知識對曲線上重要的點和段進行分析。【遷移應用】(2012安慶期末)下面左圖表示的是pH對植物和人的淀粉酶活性的影響;右圖表示的是3種脫氫酶(A、B、C)的活性受溫度影響的情況。下列敘述正確的是(

B

)A.從左圖中可以知道pH=6時植物淀粉酶的活性最高B.從右圖中無法知道酶C的最適溫度C.從左圖中可以知道若細胞由酸性變成堿性時,淀粉酶的活性逐漸升高D.從右圖中可以知道酶活性溫度范圍最廣的酶是B解析:溫度過高、過酸、過堿都能使酶徹底失活,且這種失活是不可逆轉的。從左圖可以看出,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6和7之間。在右圖中可以看出,酶活性溫度范圍最窄的是酶B。酶C的活性受溫度影響的曲線不完整,因此從右圖中無法知道酶C的最適溫度。實驗:探究影響酶活性的因素實驗基礎1.實驗原理(1)環(huán)境中的一些因素,如溫度、pH、溶液濃度等對酶的催化作用有一定影響。(2)2.實驗流程(1)溫度對酶活性的影響序號實驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31加等量可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同溫度條件60℃熱水

(5分鐘)沸水(5分鐘)冰塊(5分鐘)3加等量新鮮淀粉酶溶液1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)4加等量碘液1滴1滴1滴5觀察實驗現(xiàn)象不出現(xiàn)藍色(呈現(xiàn)碘液顏色)藍色藍色(注:植物淀粉酶的最適溫度為55℃~65℃)(2)pH對酶活性的影響序號實驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量的新鮮肝臟研磨液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸餾水1mLNaOH溶液1mL鹽酸3注入等量的過氧化氫溶液2mL2mL2mL4觀察實驗現(xiàn)象氣泡較多氣泡較少或沒有氣泡較少或沒有5將點燃的衛(wèi)生香插入試管內(nèi)液面的上方燃燒猛烈燃燒較弱燃燒較弱3.實驗結論:酶活性的發(fā)揮需要最適宜的溫度、pH;溫度過高或過低都影響酶的活性;過氧化氫酶在中性條件下活性最大。

方法透析1.變量的概念自變量:指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件,也稱為實驗變量。因變量:指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結果。無關變量:指實驗中除實驗變量以外的影響實驗結果的因素或條件。(說明:自變量是原因,因變量是結果,二者具有因果關系,實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。)2.本實驗的變量分析自變量因變量無關變量溫度淀粉分解速率(用相同時間內(nèi)是否出現(xiàn)藍色及藍色深淺表示)淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反應時間等pH過氧化氫分解速率(用相同時間內(nèi)釋放氣泡數(shù)表示)過氧化氫和肝臟研磨液的量、反應溫度、反應時間等3.實驗注意問題(1)溫度對酶活性的影響①本實驗不宜選用“過氧化氫酶催化H2O2分解”,因為過氧化氫酶催化的底物H2O2在加熱的條件下分解也會加快。②本實驗不宜選用斐林試劑做鑒定試劑,因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成,而該實驗需嚴格控制不同的溫度。③本實驗中第1、2步一定不能顛倒順序,否則會使實驗失敗,即先控制條件再混合。(2)pH對酶活性的影響①本實驗不宜選用“淀粉酶催化淀粉水解”,因為強酸也能催化淀粉的水解,如果用淀粉酶來研究pH對酶活性的影響,會造成無關變量對實驗結果的影響,實驗結果不可信。②本實驗應先將H2O2酶和H2O2分別調(diào)至不同pH,再混合,以保證反應一開始便達到預設pH。命題設計用α淀粉酶作實驗材料,探索溫度、pH、反應物濃度等對酶催化作用的影響,實驗結果如圖所示,請根據(jù)圖回答下列問題:(1)在探索溫度對酶活性影響的實驗中,自變量是

,除自變量和因變量外,還需要考慮

、

及

等因素。該實驗需進行如下步驟:①取3支試管,編號并注入2mL淀粉溶液;②向各試管注入1mL淀粉酶溶液;③向各試管滴1滴碘液;④將3支試管分別放在60℃的熱水、沸水和冰塊中維持溫度5min;⑤觀察實驗現(xiàn)象。最合理的實驗順序應為(

)

A.①→②→③→④→⑤ B.①→③→②→④→⑤C.①→③→④→②→⑤ D.①→④→②→③→⑤(2)將裝有酶和反應物的甲、乙兩試管分別放入冰水和90℃水浴鍋中處理10min后取出,加入碘液振蕩后再轉入60℃的水浴鍋中保溫5min,兩試管內(nèi)溶液顏色的變化分別為:甲

,乙

。

(3)若用人的唾液淀粉酶做實驗,則圖A中a點所對應的溫度應為

℃,由此說明

。

(4)圖B中,反應物達到某一濃度時,反應速度不再上升,其原因是

(5)圖C曲線所表示的酶的活性與pH的關系是

在該實驗中用來檢測實驗結果的試劑是

。

解析:探索溫度對酶活性的影響實驗中,溫度是自變量。底物濃度、pH、添加試劑的量、酶濃度等是無關變量。做本類實驗的第一步應該先進行分組標號,所以先進行①,其次應再進行④,再進行②、③。這是為了先為酶反應營造不同的外界環(huán)境,否則會由于外界條件不確定,導致實驗失敗,碘液應在實驗將要結束時加入,否則不能排除碘液對實驗的影響,最佳順序應為①→④→②→③→⑤。由于低溫只能暫時抑制酶的答案:(1)溫度pH酶濃度底物濃度D

(2)溶液藍色褪去溶液仍為藍色(3)37不同生物體中酶催化作用所需的最適溫度不同(4)受反應液中酶濃度的限制(5)在一定的pH范圍內(nèi),隨pH增大,酶活性增強,反應速度加快,超過最適pH,隨pH增大,酶活性下降斐林試劑(或用班氏試劑,不能用碘液)活性,所以溫度恢復后,酶活性恢復,分解淀粉,而高溫可破壞酶的空間結構,使酶發(fā)生不可逆轉的失活,即使溫度恢復最適宜時,也不能催化淀粉的分解。唾液淀粉酶、血液凝固酶等一系列人體內(nèi)的酶,最適溫度應為人體體溫——37℃,這體現(xiàn)了不同酶所需最適溫度是不同的。驗證一系列pH對酶活性的影響,主要檢測不同pH條件下淀粉分解的多少,而碘液只能驗證淀粉的有無,所以本實驗不能選擇碘液。1.(2011年海南高考)關于酶的敘述,正確的是(

C

)A.酶提供了反應過程所必需的活化能B.酶活性的變化與酶所處環(huán)境的改變無關C.酶結構的改變可導致其活性部分或全部喪失D.酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸解析:本題考查酶的作用及特性。酶通過降低反應的活化能加快反應進行,但不為反應過程提供能量,A錯誤。在酶促反應前后,酶的數(shù)量和性質(zhì)不變,D錯誤。環(huán)境的改變會引起酶活性的變化,如