2024年高考生物一輪復(fù)習(xí)專題3.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶精講含解析

PAGEPAGE10第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)。2.試驗：探究影響酶活性的因素。學(xué)問點一酶的本質(zhì)、作用及特性1．酶的本質(zhì)與作用(1)酶催化作用的原理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(2)酶的概念eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(產(chǎn)生部位：活細胞,作用：催化作用,成分：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA))(3)探究酶的作用原理酶與無機催化劑降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用比較，如圖所示：①無催化劑催化的反應(yīng)是曲線a。②有無機催化劑催化的反應(yīng)是曲線b。③有酶催化的反應(yīng)是曲線c。④從三條曲線上看，發(fā)生反應(yīng)所需的活化能：曲線a>曲線b>曲線c。⑤無論是否有催化劑催化，反應(yīng)的最終結(jié)果是不變的。2．酶的特性(1)高效性：催化效率約是無機催化劑的107～1013倍。(2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。(3)作用條件較溫柔：在最適溫度和pH條件下，酶的活性最高。3．有關(guān)酶的曲線(1)酶高效性的曲線①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶和無機催化劑一樣，只能縮短達到化學(xué)平衡所須要的時間，不能改變更學(xué)反應(yīng)的平衡點。(2)酶專一性的曲線①加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對此反應(yīng)無催化作用。②加入酶A的反應(yīng)速率比無酶條件下的反應(yīng)速率明顯加快，說明酶A對此反應(yīng)有催化作用。(3)影響酶活性因素的相關(guān)曲線甲曲線分析：①在肯定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的上升，酶的催化作用增加，超過這一范圍，酶的催化作用漸漸減弱。②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子的結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度上升可復(fù)原活性。乙曲線分析：縱坐標為反應(yīng)物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反應(yīng)速率越慢；圖示pH＝7時，反應(yīng)物剩余量最少，應(yīng)為最適pH；反應(yīng)溶液pH的變更不影響酶作用的最適溫度。(4)底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響曲線①甲圖：在其他條件相宜、酶量肯定的狀況下，酶促反應(yīng)速領(lǐng)先隨底物濃度增加而加快，當?shù)孜镞_到肯定濃度后，受酶數(shù)量的限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。②乙圖：在底物足量、其他條件相宜的狀況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。3．酶專一性的理論模型(1)圖中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì)，C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。(2)酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的、相契合的結(jié)構(gòu)。【易錯辨析】關(guān)于酶的8個易錯點項目正確說法錯誤說法產(chǎn)生場所活細胞(不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等)具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生化學(xué)本質(zhì)有機物(絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA)蛋白質(zhì)作用場所可在細胞內(nèi)、細胞外、體外發(fā)揮作用只在細胞內(nèi)起催化作用溫度影響低溫只抑制酶的活性，不會使酶變性失活低溫柔高溫均使酶變性失活作用酶只起催化作用酶具有調(diào)整、催化等多種功能來源生物體內(nèi)合成有的可來源于食物等合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成場所核糖體、細胞核等只有核糖體學(xué)問點二影響酶活性的因素1．試驗原理(1)探究溫度對酶活性的影響①反應(yīng)原理②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，依據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來推斷酶的活性。(2)探究pH對酶活性的影響①反應(yīng)原理(用反應(yīng)式表示)：2H2O2eq\o(――――→,\s\up7(過氧化氫酶))2H2O＋O2。②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成速率，可用帶火星的衛(wèi)生香燃燒的狀況來檢驗O2的生成速率。2．試驗步驟和結(jié)果(1)探究溫度對酶活性的影響序號試驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31加入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2限制不同的溫度條件60℃熱水(5分鐘)沸水(5分鐘)冰塊(5分鐘)3加入等量的簇新淀粉酶溶液1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5視察試驗現(xiàn)象不出現(xiàn)藍色(呈現(xiàn)碘液顏色)藍色藍色(2)探究pH對酶活性的影響序號試驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量的體積分數(shù)為3%的H2O2溶液2mL2mL2mL2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH3注入等量的過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴4視察試驗現(xiàn)象有大量氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生5將帶火星的衛(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【特殊提示】1．試驗材料選擇時的留意事項(1)在探究溫度對酶活性的影響的試驗中，不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作為試驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響試驗結(jié)果。(2)在探究pH對酶活性的影響試驗中，不宜選用淀粉和淀粉酶作為試驗材料，因為在酸性條件下淀粉本身分解也會加快，從而影響試驗結(jié)果。2．試驗步驟和結(jié)果檢測的留意事項(1)在探究溫度對酶活性的影響的試驗中，底物和酶溶液應(yīng)先分別在預(yù)設(shè)的溫度中保溫一段時間后再混合，保證反應(yīng)從一起先就是預(yù)設(shè)的溫度。(2)在探究pH對酶活性的影響試驗中，宜先保證酶的最適溫度(解除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至試驗要求的pH后再讓反應(yīng)物與酶接觸，不宜在未達到預(yù)設(shè)pH前，讓反應(yīng)物與酶接觸。(3)若選擇淀粉和淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響，檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不宜選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該試驗中需嚴格限制溫度。考點一酶的本質(zhì)及作用【典例1】（2024天津卷·3）植物受病原菌感染后，特異的蛋白水解酶被激活，從而誘導(dǎo)植物細胞編程性死亡，同時病原菌被殲滅。激活蛋白水解酶有兩條途徑：①由鈣離子進入細胞后啟動；②由位于線粒體內(nèi)膜上參加細胞呼吸的細胞色素c含量增加啟動。下列敘述正確的是A．蛋白水解酶能使磷酸二酯鍵斷開B．鈣離子通過自由擴散進入植物細胞C．細胞色素c與有氧呼吸第一階段有關(guān)D．細胞編程性死亡避開了病原菌對鄰近細胞的進一步感染【答案】D【解析】蛋白水解酶能使蛋白質(zhì)的肽鍵斷開，生成氨基酸，A錯誤；鈣離子通過主動運輸進入植物細胞，B錯誤；細胞色素c位于線粒體內(nèi)膜上，參加有氧呼吸第三階段，促進[H]和O2結(jié)合，生成水，C錯誤；植物受病原菌感染后，特異的蛋白水解酶被激活，從而誘導(dǎo)植物細胞編程性死亡，同時病原菌被殲滅，避開了病原菌對鄰近細胞的進一步感染，D正確。因此，本題答案選D?！咀兪?】(2024·全國Ⅱ，3)下列關(guān)于生物體中酶的敘述，正確的是()A．在細胞中，核外沒有參加DNA合成的酶B．由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性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℃【答案】C【解析】DNA主要在細胞核中合成，此外在線粒體和葉綠體中也能合成，因此細胞核、線粒體和葉綠體中都有參加DNA合成的酶，A項錯誤；只要賜予相宜的溫度、pH等條件，由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外也具有生物催化活性，B項錯誤；鹽析可使蛋白質(zhì)在水溶液中的溶解度降低，但不影響蛋白質(zhì)的活性，胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因此從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法，C項正確；唾液淀粉酶催化反應(yīng)的最適溫度是37℃，但是37℃不是保存該酶的最適溫度，酶應(yīng)當在低溫條件下保存，D項錯誤?？键c二酶的相關(guān)曲線分析【典例2】(2024·天津，3)將A、B兩種物質(zhì)混合，T1時加入酶C。如圖為最適溫度下A、B濃度的變更曲線。下列敘述錯誤的是()A．酶C降低了A生成B這一反應(yīng)的活化能B．該體系中酶促反應(yīng)速領(lǐng)先快后慢C．T2后B增加緩慢是酶活性降低導(dǎo)致的D．適當降低反應(yīng)溫度，T2值增大【答案】C【解析】T1時加入酶C后，A濃度漸漸降低，B濃度漸漸上升，說明酶C催化物質(zhì)A生成了物質(zhì)B。由于酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因此酶C降低了A生成B這一反應(yīng)的活化能，A項正確；由圖可知，該體系中酶促反應(yīng)速領(lǐng)先快后慢(減慢的緣由是底物削減)，B項正確；T2后B增加緩慢是反應(yīng)物A削減導(dǎo)致的，C項錯誤；圖示是在最適溫度條件下進行的，若適當降低反應(yīng)溫度，則酶活性降低，酶促反應(yīng)速率減慢，T2值增大，D項正確?！咀兪?】(2024·湖南雅禮中學(xué)模擬)用某種酶進行有關(guān)試驗的結(jié)果如下圖所示，下列有關(guān)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能說明該酶肯定不是胃蛋白酶C．由圖4試驗結(jié)果可知酶具有高效性D．由圖3試驗結(jié)果可知Cl－是該酶的激活劑【答案】C【解析】圖1顯示溫度對酶活性的影響，圖中結(jié)果只能顯示30℃比較相宜，但溫度梯度太大，不能確定該酶的最適催化溫度，A項正確；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可知該酶為麥芽糖酶，B項正確；圖3能說明Cl－是該酶的激活劑，Cu2＋是該酶的抑制劑，D項正確；圖4可說明酶具有專一性，C項錯誤?？键c三影響酶活性的因素的基礎(chǔ)試驗分析【典例3】(2024·吉林省試驗中學(xué)模擬)探究溫度對酶活性影響最合理的試驗步驟是()①取3支試管，編號，各注入2mL淀粉溶液；另取3支試管，編號，各自注入1mL簇新的淀粉酶溶液②將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液試管中，維持各自的溫度5min③向各試管中滴一滴碘液④將6支試管分成三組，每組各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分別放在60℃的熱水、沸水和冰水中⑤視察試驗現(xiàn)象A．①②④③⑤ B．①③②④⑤C．①③④②⑤ D．①④②③⑤【答案】D【解析】探究溫度對酶活性影響的試驗步驟為：分組→酶與底物在各自溫度下處理一段時間→酶與底物混合，保溫一段時間→檢測→視察試驗現(xiàn)象?！咀兪?】(2024·安徽省安慶一中模擬)下列關(guān)于探究酶活性試驗的設(shè)計思路，最相宜的是()A．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響B(tài)．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響C．利用淀粉、淀粉酶和斐林試劑探究溫度對酶活性的影響D．利用淀粉、淀粉酶和斐林試劑探究pH對酶活性的影響【答案】B【解析】溫度影響過氧化氫的分解，從而對過氧化氫酶活性測定造成干擾，A項錯誤；利用過氧化氫和過氧化氫酶可探究pH對酶活性的影響，B項正確；斐林試劑運用時須要水浴加熱，溫度會對試驗結(jié)果造成干擾，C項錯誤；酸性條件下淀粉會水解，會對試驗結(jié)果造成干擾，D項錯誤。考點四酶的特性【典例4】（2024浙江4月選考·10）為探討酶的特性，進行了試驗，基本過程如下表所示：據(jù)此分析，下列敘述錯誤的是A．試驗的可變因素是催化劑的種類B．可用產(chǎn)生氣泡的速率作檢測指標C．該試驗?zāi)苷f明酶的作用具有高效性D．不能用雞肝勻漿代替馬鈴薯勻漿進行試驗【答案】D【解析】試驗中的可變更的自變量為催化劑的種類，A選項正確；過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣，故可以通過產(chǎn)生氣泡的速率作為推斷反應(yīng)速率的指標，B選項正確；該試驗通過比較酶的催化速率和二氧化錳的催化速率來驗證酶的高效性，C選項正確；雞肝勻漿和馬鈴薯勻漿中均含有過氧化氫酶，均可用作過氧化氫酶的性質(zhì)的探究試驗，D選項錯誤。故錯誤的選項選擇D?！咀兪?】(2024·山西康杰中學(xué)模擬)如圖為某一酶促反應(yīng)過程示意圖，下列反應(yīng)中能用該圖表示的是()A．乙醇發(fā)酵B．麥芽糖的水解C．ATP的水解D．在光下將水分解成H＋和O2【答案】C【解析】圖中反應(yīng)前后均不變的物質(zhì)是R，說明R表示酶，S和水為反應(yīng)物，P和Q為生成物，該反應(yīng)為S的水解反應(yīng)。乙醇發(fā)酵反應(yīng)物沒有水，A項錯誤；麥芽糖水解只生成葡萄糖，B項錯誤；ATP水解生成ADP和Pi，C項正確；水的光解是將水干脆分解，沒有其他反應(yīng)物參加，D項錯誤?？键c五影響酶活性的因素分析【典例5】(2024·江西省金溪一中質(zhì)檢)某生物愛好小組探討甲、乙、丙三種微生物體內(nèi)同一種酶的活性與溫度的關(guān)系時，依據(jù)試驗結(jié)果繪制如下曲線圖。下列相關(guān)敘述正確的是()A．降低化學(xué)反應(yīng)活化能效率最高的是微生物甲中的酶B．在30℃條件下競爭實力最強的肯定是微生物丙C．對溫度適應(yīng)范圍最廣的最可能是微生物乙中的酶D．若將溫度改為pH，則所得試驗結(jié)果曲線與圖示結(jié)果相同【答案】C【解析】由圖看，甲、乙、丙三種微生物的酶催化效率最高時對應(yīng)的溫度分別為25℃、30℃、42℃，A項錯誤；在30℃條件下競爭實力最強的微生物應(yīng)當是乙，B項錯誤；對溫度適應(yīng)范圍最廣的最可能是微生物乙中的酶，C項正確；低溫時酶的活性被抑制，強酸、強堿與高溫時酶的活性丟失，若將溫度改為pH，則所得試驗結(jié)果曲線與圖示結(jié)果不完全相同，D項錯誤?！咀兪?】(2024·廣東省惠州一中模擬)下列有關(guān)敘述不正確的是()A．在p