降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶2022年高考生物大一輪復(fù)習(xí)精講課件

第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和運(yùn)用第一講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶解讀課標(biāo)能力層級(jí)素養(yǎng)目標(biāo)1.通過比較酶與激素等物質(zhì)的異同，類比具有專一性的物質(zhì)，建立起辯證統(tǒng)一和普遍聯(lián)系的觀念；理解能力生命觀念2.通過分析與酶有關(guān)的曲線，培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)形結(jié)合分析生物學(xué)問題的思維習(xí)慣；信息獲取能力科學(xué)思維3.通過與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析，培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理的能力，及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)能力；實(shí)驗(yàn)探究能力科學(xué)探究4.通過分析酶在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生關(guān)注科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展綜合運(yùn)用能力社會(huì)責(zé)任酶的作用與本質(zhì)探究酶的高效性探究酶的專一性影響酶促反應(yīng)的曲線分析知識(shí)點(diǎn)一酶的作用與本質(zhì)意義：細(xì)胞

的基礎(chǔ)實(shí)質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)各種

的總稱產(chǎn)所：

內(nèi)細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)生命活動(dòng)1.1細(xì)胞代謝1.2酶的作用機(jī)理(1)活化能：分子從______轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的__________所需要的能量。(2)酶催化作用的原理是_____________________________。(3)同無機(jī)催化劑相比，酶催化效率更高的原因是____________________________。常態(tài)活躍狀態(tài)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶降低活化能的作用更顯著酶的作用與本質(zhì)1.3酶本質(zhì)的探索[連一連]酶的作用與本質(zhì)1.4酶的本質(zhì)(1)酶的產(chǎn)生部位、本質(zhì)、功能及分類項(xiàng)目?jī)?nèi)容解釋產(chǎn)生部位本質(zhì)一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞等除外)一定能產(chǎn)生，可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外(或體外)發(fā)揮作用大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA合成原料：氨基酸或核糖核苷酸酶的作用與本質(zhì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容解釋功能種類按存在部位分按功能分1.4酶的本質(zhì)(1)酶的產(chǎn)生部位、本質(zhì)、功能及分類催化反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變胞內(nèi)酶：合成后在細(xì)胞內(nèi)起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到細(xì)胞外起作用，如消化酶水解酶：在物質(zhì)水解時(shí)起催化作用合成酶：在物質(zhì)合成時(shí)起催化作用酶的作用與本質(zhì)(2)酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)變量：自變量為待測(cè)酶液和標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)樣液或RNA樣液，因變量為是否有紫色反應(yīng)或紅色反應(yīng)。酶的作用與本質(zhì)(3)酶的催化作用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)照組：反應(yīng)物＋清水→反應(yīng)物不被分解。實(shí)驗(yàn)組：反應(yīng)物＋等量的相應(yīng)酶溶液→反應(yīng)物被分解。實(shí)驗(yàn)變量：自變量是相應(yīng)酶液的有無，因變量是底物是否被分解。酶的作用與本質(zhì)知識(shí)點(diǎn)二探究酶的高效性酶的高效性——比較過氧化氫在不同條件下的分解2.1實(shí)驗(yàn)過程2.2實(shí)驗(yàn)過程中的理論分析2.3酶具有高效性的機(jī)理是其能夠顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡點(diǎn)的時(shí)間，并使細(xì)胞代謝在溫和的條件下快速進(jìn)行。酶的高效性——比較過氧化氫在不同條件下的分解知識(shí)點(diǎn)三探究酶的專一性3.1概念：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)底物和試劑加入淀粉酶淀粉和斐林試劑(水浴加熱)產(chǎn)生磚紅色沉淀蔗糖和斐林試劑(水浴加熱)無磚紅色沉淀產(chǎn)生結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化蔗糖分解酶的專一性

知識(shí)延伸

3.2酶的作用原理圖解(1)圖中表示無酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行需要的活化能的是哪一段？(2)圖中表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能的是哪一段？(3)圖中表示酶降低的活化能的是哪一段？(4)若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則B在縱軸上向什么方向移動(dòng)？ACBCAB向上移動(dòng)酶的專一性3.3探究酶的專一性實(shí)驗(yàn)：探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖，它們?cè)诿傅拇呋饔孟露寄芩獬蛇€原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄康矸勖甘欠裰荒艽呋囟ǖ幕瘜W(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)材料：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的新配制的淀粉酶溶液；質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；斐林試劑、熱水；試管、大燒杯、量筒、滴管、溫度計(jì)、試管夾、三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴。酶的專一性實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1號(hào)管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，2號(hào)試管無顏色變化。酶的專一性(1)做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是蔗糖的純度和新鮮程度。這是因?yàn)檎崽鞘欠沁€原性糖，如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，或蔗糖放置久了受細(xì)菌作用分解成單糖，則與斐林試劑共熱時(shí)能生成磚紅色沉淀。為了確保實(shí)驗(yàn)的成功，實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)檢驗(yàn)一下純度。(2)實(shí)驗(yàn)中要將試管的下半部浸到60℃的溫水中，因?yàn)榈矸勖冈谶m宜的溫度條件下催化能力最強(qiáng)。(3)在實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液要現(xiàn)配現(xiàn)用(以免被細(xì)菌污染變質(zhì))，取唾液時(shí)一定要先多次漱口，以免食物殘?jiān)M(jìn)入唾液中。(4)制備的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷卻后才能使用，因?yàn)闇囟冗^高會(huì)使酶活性降低。酶的專一性

注意事項(xiàng)3.4探究溫度對(duì)酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理①反應(yīng)原理藍(lán)色碘液(――→)淀粉淀粉酶(――→)麥芽糖碘液(――→)不出現(xiàn)藍(lán)色②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性。酶的專一性(2)實(shí)驗(yàn)步驟步驟實(shí)驗(yàn)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37℃溫水(5min)沸水(5min)冰塊(5min)3加等量新鮮淀粉酶溶液1mL1mL1mL4加等量碘液1滴1滴1滴5觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不出現(xiàn)藍(lán)色或呈現(xiàn)碘液的顏色藍(lán)色藍(lán)色酶的專一性注意：在上述實(shí)驗(yàn)操作中，不能先加入等量淀粉酶再分別控制溫度。因?yàn)槊妇哂懈咝?，先加入酶后，酶在常溫下可以發(fā)揮催化作用，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：溫度影響酶的活性。3.5探究pH對(duì)酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理①反應(yīng)原理(反應(yīng)式)：2H2O2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量，可用帶火星的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗(yàn)產(chǎn)生O2的多少。酶的專一性(2)實(shí)驗(yàn)步驟注意：上述實(shí)驗(yàn)步驟中，不能把調(diào)節(jié)pH和注入等量的H2O2溶液這兩個(gè)步驟調(diào)換，因?yàn)槊概c底物一接觸，就會(huì)發(fā)生催化作用，使H2O2分解，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：pH能影響酶的活性。步驟實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL鹽酸1mLNaOH3注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4觀察現(xiàn)象衛(wèi)生香復(fù)燃衛(wèi)生香不復(fù)燃衛(wèi)生香不復(fù)燃酶的專一性1．用“對(duì)比實(shí)驗(yàn)法”探究或驗(yàn)證酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素(1)驗(yàn)證酶的高效性①設(shè)計(jì)思路：驗(yàn)證酶高效性的方法是“對(duì)比法”，實(shí)驗(yàn)變量為不同類型的催化劑，因變量為底物的反應(yīng)速率，進(jìn)行比較。酶的專一性

方法透析②設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組材料試劑現(xiàn)象結(jié)論等量的同一種底物與底物相對(duì)應(yīng)的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的無機(jī)催化劑反應(yīng)速率很快，或反應(yīng)用時(shí)短反應(yīng)速率緩慢，或反應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)酶具有高效性酶的專一性(2)酶的專一性的實(shí)驗(yàn)探究方法——對(duì)比法①設(shè)計(jì)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(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。②設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目方案一方案二實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組材料同種底物(等量)與酶相對(duì)應(yīng)的底物另外一種底物試劑與底物相對(duì)應(yīng)的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性酶具有專一性酶的專一性2．用“梯度法”探究影響酶活性的因素(溫度或pH)(1)設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需設(shè)置一系列不同溫度(或pH)的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行相互對(duì)照，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。酶促反應(yīng)所需時(shí)間最短的一組所對(duì)應(yīng)的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小，測(cè)定的最適溫度(或pH)就越精確。(2)設(shè)計(jì)方案組別編號(hào)12…n實(shí)驗(yàn)材料等量的同種底物和酶溫度(或pH)t1(或a1)t2(或a2)…tn(或an)衡量指標(biāo)相同時(shí)間內(nèi)，各組酶促反應(yīng)中生成物量的多少，或底物剩余量的多少實(shí)驗(yàn)結(jié)論生成物量最多的一組，或底物剩余量最少的一組對(duì)應(yīng)的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH)酶的專一性知識(shí)點(diǎn)四影響酶促反應(yīng)的曲線分析曲線曲線含義特殊點(diǎn)的意義4.1與酶相關(guān)的單一曲線模型解讀在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱(1)甲曲線上最高點(diǎn)的意義是在此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下酶的活性最強(qiáng)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度是該酶的最適溫度。曲線的終點(diǎn)表示該酶在達(dá)到一定溫度時(shí)完全變性失活影響酶促反應(yīng)的曲線分析曲線曲線含義特殊點(diǎn)的意義

在一定pH范圍內(nèi)，隨pH的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率將不再增加在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度呈正相關(guān)(2)甲曲線的起點(diǎn)與橫軸無交點(diǎn)，但很接近，原因是低溫抑制酶活性(3)乙曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)表示酶在過酸、過堿的條件下均變性失活影響酶促反應(yīng)的曲線分析(1)溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率的。(2)過酸、過堿、高溫都會(huì)使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)其活性。(3)底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積來影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性。影響酶促反應(yīng)的曲線分析4.2與酶相關(guān)的復(fù)合曲線模型解讀曲線曲線分析注：圖中曲線a、b、c分別表示加入酶、未加催化劑和加入無機(jī)催化劑時(shí)，生成物濃度隨時(shí)間變化的情況(1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高(2)酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)(3)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)(4)酶不能改變最終生成物的物質(zhì)的量影響酶促反應(yīng)的曲線分析曲線曲線分析(1)加入酶A，反應(yīng)速率較無酶條件下的變化是明顯加快，說明酶A能催化該反應(yīng)(2)在該反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率與無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對(duì)此反應(yīng)無催化作用(3)綜合(1)(2)說明酶具有專一性影響酶促反應(yīng)的曲線分析曲線曲線分析反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度影響酶促反應(yīng)的曲線分析 “三看法”分析酶促反應(yīng)曲線影響酶促反應(yīng)的曲線分析

解題技巧【2021年廣州一?！?．酶對(duì)細(xì)胞代謝起著非常重要的作用。下列有關(guān)酶的敘述，正確的是（）A．細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中都可能有DNA聚合酶B．光合作用的光反應(yīng)階段不需要酶的參與C．人體細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白酶的最適pH均相同D．過氧化氫酶為H2O2的快速分解提供活化能【答案】A【2021年深圳一?！?3.已知甲酶屬于簡(jiǎn)單蛋白，乙酶屬于結(jié)合蛋白。甲酶的催化活性僅取決于酶蛋白本身的結(jié)構(gòu)；乙酶由酶蛋白和輔助因子（錳、鐵等離子）或輔酶（有機(jī)小分子或金屬有機(jī)化合物）共同組成。下列有關(guān)敘述正確的是（）A.含鐵的血紅蛋白屬于甲酶B.鐵離子不會(huì)影響酶蛋白的空間結(jié)構(gòu)C.用雙縮脲試劑可鑒別甲酶和乙酶D.甲、乙酶催化作用的部位可能不同【答案】D（2020·浙江卷）為研究酶作用的影響因素，進(jìn)行了“探究pH對(duì)過氧化氫酶的影響”的活動(dòng)。下列敘述錯(cuò)誤的是（）反應(yīng)小室應(yīng)保持在適宜水溫的托盤中B.加入各組反應(yīng)小室中含有酶的濾紙片的大小和數(shù)量應(yīng)一致C.將H2O2加到反應(yīng)小室中的濾紙片上后需迅速加入pH緩沖液D.比較各組量筒中收集的氣體量可判斷過氧化氫酶作用的適宜pH范圍(2019年江蘇卷)為探究玉米子粒發(fā)芽過程中一些有機(jī)物含量的變化，研究小組利用下列供選材料用具進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。材料用具：玉米子粒；斐林試劑，雙縮脲試劑，碘液，緩沖液，淀粉，淀粉酶等；研缽，水浴鍋，天平，試管，滴管，量筒，容量瓶，顯微鏡，玻片，酒精燈等。請(qǐng)回答下列問題：(1)為了檢測(cè)玉米子粒發(fā)芽過程中蛋白質(zhì)(肽類)含量變化，在不同發(fā)芽階段玉米提取液中，分別加入______________試劑，比較顏色變化。該實(shí)驗(yàn)需要選用的器具有________(