2020年高考生物一轮复习讲义:第8讲 降低化学反应活化能的酶
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1、第 8 讲 降低化学反应活化能的酶1.酶 在 代 谢 中 的 作 用 ( ) 2.实 验 : 探 究 影 响 酶 活 性 的 因 素酶的本质和作用1酶的本质及作用2酶的作用原理如图,曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。(1)无酶催化的反应曲线是。(2)有酶催化的反应曲线是。(3)ca 段的含义是在无酶催化的条件下,反应所需要的活化能。(4)ba 段的含义是酶降低的活化能。(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则 b 点在纵轴上将 向上移动。3比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验流程(2)变量分析4酶本质的探索历程连一连 5酶的特性(1)高效性:酶的催化效率大
2、约是无机催化剂的 10710 13 倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (3)作用条件较温和:高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构 遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。(必修 1 P78“问题探讨 ”改编)1773 年,意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验:将肉块放入小巧的金属笼内,然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后,他把小笼子取出来,发现笼内的肉块消失了,下列叙述错误的是( )A该实验要解决的问题是:鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学性消化B该实验的推论是胃内的化学物质将肉块分解了C欲证明相关推论可收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也
3、能将肉块分解D胃内的化学物质只能在胃内发挥 “分解肉块”的作用,若该物质提取出来,则不能将肉块分解解析:选 D。胃内的化学物质中含胃蛋白酶,即使在胃外,也能将肉块分解。图 1 表示 A、B 两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系,图 2 是与酶相关的实验,据图分析下列问题:(1)A、B 两种酶的化学本质 _(填“相同”或“不相同”),判断依据是_。(2)B 酶活性改变的原因是_ ,其活性_( 填“能”或“不能”) 恢复。(3)欲改变 A、 B 两种酶的变化趋势,应加入 _酶。(4)图 2 实验的目的是_,结论分别是_、_。答案:(1)不相同 A 酶能抵抗该种蛋白酶的降解,化学本质不是
4、蛋白质而是 RNA;B酶能被蛋白酶破坏,活性降低,化学本质为蛋白质(2)B 酶被降解的过程中其空间结构会发生改变,从而使其活性丧失 不能(3)RNA 水解(4)探究酶的化学本质 该酶是蛋白质 该酶是 RNA考向 1 酶的本质1(2019安徽宿州高三期中 )在生命活动中,酶、激素、神经递质、抗体、 tRNA 等都有一定的专一性,下列叙述正确的是( )ARNA 聚合酶能催化转录过程,也能使 DNA 中的氢键断裂B性激素的合成需要 mRNA 和核糖体的参与C淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质,均在第二道防线中发挥作用D神经递质通过载体进入突触后神经元时发生了 “化学信号电信号”的转变解析:选 A。RN
5、A 聚合酶能催化转录过程,也能使 DNA 中的氢键断裂,A 正确;性激素的化学本质是固醇,在内质网中合成,B 错误;淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质,溶菌酶在第一、二道防线中发挥作用,淋巴因子在第三道防线中发挥作用,C 错误;神经递质通过与突触后膜的特异性受体结合,使突触后神经元发生“化学信号电信号”的转变,D 错误。2(2019北京 14 中开学考试 )下列有关酶的叙述,正确的是 ( )A酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸B酶为反应供能从而降低反应活化能C酶在活细胞以外不具有催化活性D酶可以是其他酶促反应的底物解析:选 D。绝大多数酶是蛋白质,少数是 RNA,其基本组成单位是氨基酸或核糖核
6、苷酸,A 错误;酶并不为反应过程提供能量,而是降低了反应所需的活化能,B 错误;酶是活细胞产生的一类具有催化能力的有机物,可以在细胞内或细胞外发挥作用,C 错误;酶可以是其他酶促反应的底物,如淀粉酶的本质是蛋白质,能被蛋白酶水解,D 正确。具有专一性的五类物质(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的切割位点上切割 DNA 分子。(2)载体:某些物质通过细胞膜时需要载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(
7、4)tRNA:tRNA 有 61 种,每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 考向 2 结合具体生理情景考查酶的作用3(2019河南郑州嵩阳中学高三段检 )下列关于酶的叙述,正确的是 ( )ADNA 连接酶是将单个脱氧核苷酸连接在 DNA 片段上BRNA 聚合酶能在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键CDNA 分子的解旋不一定都需要 DNA 解旋酶D过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量比 Fe3 催化时要多解析:选 C。DNA 连接酶是连接 DNA 片段之间的磷酸二酯键,A 错误;RNA 聚合酶能在核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键,B 错误;DNA
8、 分子的解旋不一定都需要 DNA 解旋酶,如转录过程,C 正确;过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量与 Fe3 催化时一样多,只是速度不同,D 错误。4(2019湖北黄冈高三联考 )为使反应物 A 反应生成产物 P,采取了酶催化(最适温度和 pH)和无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不合理的是( )A距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因B适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的距离 a 将减小C图乙中可代表蔗糖,那么 可代表果糖和葡萄糖D图乙所示过程可以说明酶具有专一性解析:选 B。题图甲中曲线表示无机
9、催化剂催化的反应的能量变化过程,曲线表示酶催化的反应的能量变化过程,所以距离 b 代表酶降低的反应活化能比无机催化剂降低的反应活化能多的部分,所以可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因,A 正确;题图催化过程已在最适温度下进行,适当升高温度,酶的活性降低,有酶催化时的曲线中对应的距离 a 将增大,B 错误;图乙是酶的专一性模型,可代表蔗糖,在蔗糖酶催化作用下,可得到果糖和葡萄糖,用代表,C、D 正确。高考常考的 10 种酶及其作用归纳(1)DNA 聚合酶:将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。(2)DNA 连接酶:将两个 DNA 片段连接起来。(3)RNA 聚合酶:将单个的核糖核苷酸
10、连接成链,并能够在转录时打开 DNA 碱基对间的氢键。(4)解旋酶:在 DNA 分子复制过程中打开 DNA 碱基对之间的氢键。(5)ATP 水解酶: 能打开远离腺苷的高能磷酸键。(6)ATP 合成酶: 能连接远离腺苷的高能磷酸键。(7)限制性核酸内切酶:识别特定的核苷酸序列,从固定的切点切开磷酸二酯键。(8)蛋白酶:将蛋白质的部分肽键切断,得到不同的肽链和氨基酸。(9)纤维素酶、果胶酶:水解纤维素、果胶,破坏植物细胞壁。(10)胰蛋白酶、动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶第一次为用其处理 “剪碎的组织”以使分散成单个细胞,第二次为“用其处理贴于瓶壁生长的细胞”。 酶的作用特性及影响因素1酶的特性(
11、1)酶具有高效性图中曲线 A、B、C 代表酶的是 A。与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。酶只能缩短化学反应的时间,不改变化学反应的结果。(2)酶具有专一性写出图中所示的化学反应 B EF。 A 图中 C、D 表示不能(填“ 能”或“不能”) 被该酶催化的物质。结论:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。2影响酶促反应速率的因素分析用某种酶进行有关实验的结果如下图所示,据图分析下列问题:(1)图 1 中结果显示_比较适宜,该酶的最适催化温度 _(填“能”或“不能”) 确定。(2)图 2 显示该酶的最适 pH 为 _,偏酸偏碱的情况下酶的活性均会_。(3)图 3 实验结果显示_是该酶的激活剂,而_
12、 是该酶的抑制剂。(4)图 4 实验结果显示酶具有_性,由图 2 和图 4_(填“能”或“不能”)说明该酶一定不是胃蛋白酶。答案:(1)30 不能 (2)7 降低 (3)Cl Cu 2(4)专一 能考向 1 酶的作用特性1(2019合肥六校联考)如图为酶与底物结合示意图,下列有关叙述不正确的是 ( )A酶的形状在催化过程中会发生改变B底物与酶特定部位的结合具有专一性C此图可表示 1 分子蔗糖经酶催化后产生 2 分子葡萄糖的过程D图示过程能够保证酶保持较高的催化活性解析:选 C。酶在催化过程中会发生结构的改变但是反应完成后可以恢复,A 正确;酶具有专一性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,B 正
13、确;蔗糖经酶催化后产生 1 分子葡萄糖和 1 分子果糖,C 错误;图示过程体现了酶的专一性,能够保证酶保持较高的催化活性,D 正确。2现有甲、乙、丙三支试管,先向三支试管内加入 2 mL 可溶性淀粉溶液,再按下图所示步骤操作,然后分别用斐林试剂检验。下列分析错误的是( )A甲试管和乙试管对照,说明酶具有专一性B甲试管和丙试管对照,说明酶活性受高温影响C实验结果是甲试管内会出现砖红色沉淀D实验结果是乙试管和丙试管内出现砖红色沉淀解析:选 D。甲与乙对照,底物相同,酶不同,可证明酶的专一性,A 正确;甲和丙对照,酶相同,温度不同,可以说明温度影响酶的活性,B 正确;甲试管中淀粉在唾液淀粉酶的作用下
14、水解生成还原糖,用斐林试剂检验在水浴加热条件下可以出现砖红色沉淀,C 正确;乙试管中胃蛋白酶不能催化淀粉水解,丙试管中唾液淀粉酶失活,乙、丙两试管中均不出现砖红色沉淀,D 错误。考向 2 酶的活性影响因素曲线模型分析3(2019天津和平摸底测试 )通过实验研究温度对 a、b、c 三种酶活性的影响,结果如图。下列说法正确的是( )Ac 酶的最适温度为 36 左右B当温度为任一固定值时,酶的用量都会影响实验结果C该实验中有两个自变量,因变量只有一个D若溶液的 pH 升高,则曲线 b 的顶点上移解析:选 C。图中 c 酶随着温度的升高活性增加,c 酶活性未出现最高点,A 错误;当温度过高时,酶变性失
15、活,酶的用量不再继续影响实验结果,B 错误;该实验的自变量是温度和酶的种类,因变量是酶的活性,C 正确;此题不能得知溶液的 pH 升高对酶的活性变化影响,D 错误。4(2019江西临川月考)下图 1 曲线 a 表示在最适温度和 pH 条件下,反应时间与生成物量的关系,图 2 曲线 b 表示在最适温度和 pH 条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析下列叙述正确的是( )A图 1 曲线 a 中,M 点后,限制生成物量不再增加的因素是酶的数量不足B图 2 曲线,酶减少后,图示反应速率可用曲线 f 表示C分别在图 2 中取 N、P 点的速率值,对应图 1 中的曲线 c 和 dD减小 pH,重
16、复该实验,图 2 曲线 b 应变为曲线 f;增大 pH,应变为曲线 e解析:选 B。图 1 曲线 a 中,M 点后,限制生成物量不再增加的因素为反应物的浓度;图 2 曲线中当反应物浓度一定时,减少酶量,反应速率降低;图 2 N、 P 点的速率值是一个定值,无法用曲线 c 和 d 表示;图 2 曲线 b 是在最适 pH 下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系,因此无论 pH 增大还是减小,曲线 b 都应变成曲线 f。“四看法”分析酶促反应曲线“三法”突破酶的实验设计题型突破点 1 “试剂检测法”鉴定酶的本质(1)设计思路:从酶的化学本质上来讲,绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是 RNA。在高中教材
17、中常见的一些酶,如淀粉酶、蛋白酶等,其本质都是蛋白质,所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或 RNA 的鉴定方法。因此,利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应,而 RNA 与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案即可。 (2)设计方案突破训练1(2019江西上高八校高三联考) 猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示,在 35 水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂,下列对实验现象的预测正确的是( )A甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失B甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不
18、消失C甲和乙中溶液呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失D甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失解析:选 C。本实验属于验证性实验,分泌液中含有蛋白酶,蛋白酶和蛋白液的化学本质都是蛋白质。鉴定蛋白质常用的试剂是双缩脲试剂,呈紫色反应。实验中的甲和乙试管始终显示紫色,不能形成对照;而实验改用观察蛋白块的存在情况(丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失),形成鲜明的对照,说明了猪笼草的分泌液中含有蛋白酶。突破点 2 “对比法”验证酶的高效性和专一性(1)验证酶的高效性设计思路:通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂) 催化底物的反应速率进行比较,得出结论。设计方案项目 实验组 对
19、照组材料 等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的无机催化剂现象 反应速率很快,或反应用时短 反应速率缓慢,或反应用时长结论 酶具有高效性(2)验证酶的专一性设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。设计方案方案一 方案二项目实验组 对照组 实验组 对照组材料 同种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂 与底物相 另外一种酶 同一种酶( 等量)对应的酶现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应结论 酶具有专一性突破训练2(2019河北唐山一中高三模拟) 为了证明酶的作用具有专一性,某同学设计了如
20、下 5组实验,分别选择一定的试剂进行检测,合理的实验方案是( )组别 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶反应物 蛋白质 淀粉 蛋白质 淀粉 麦芽糖A.和对比,用双缩脲试剂检测B和对比,用碘液检测C和对比,用斐林试剂检测D和对比,用斐林试剂检测解析:选 B。由于蛋白酶本身是蛋白质,遇双缩脲试剂呈现紫色,因此,用双缩脲试剂不能断定蛋白质是否被分解,A 错误;淀粉酶能催化淀粉的水解,蛋白酶不能催化淀粉的水解,用碘液检测,颜色反应不同,B 正确;淀粉是非还原糖,在淀粉酶的作用下分解生成还原糖,麦芽糖是还原糖,用斐林试剂不能判断麦芽糖是否分解,C 错误;斐林试剂不能判断蛋白质是否分解,D 错误。
21、突破点 3 “梯度法”探究酶的最适温度或最适 pH(1)设计思路(2)设计方案突破训练3(2019江西铅山一中阶段性测试) 为了探究温度、pH 对酶活性的影响,下列实验设计合理的是( )实验编号 探究课题 选用材料与试剂 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 pH 对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 pH 对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂A.实验 B实验C实验 D实验解析:选 B。过氧化氢在高温下易分解,因此不能用过氧化氢作为底物来探究温度对酶活性的影响,A 错误;可以利用新制的淀
22、粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液来探究温度对酶活性的影响,B 正确;根据酶的专一性,蔗糖酶不能使淀粉水解,C 错误;淀粉在酸性条件下易分解,因此不能用淀粉作为底物来探究 pH 对酶活性的影响,D 错误。(1)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶的最适温度的实验中,不宜选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢在常温常压时就能分解,加热条件下分解会加快,从而影响实验结果。(3)在探究 pH 对酶活性的影响时,需要保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的 pH 调至实
23、验要求的 pH 后再让反应物与底物接触,不宜在未达到预设 pH 前,让反应物与酶接触。 清一清易错点 1 对酶在细胞代谢中作用的理解不到位点拨 (1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(3)在反应前后,酶的化学性质和数量将保持不变。(4)酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥催化作用。(5)由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。易错点 2 混淆“酶促反应速率”与“酶活性”点拨 (1)温度、pH 都能影响酶的空间结构,改变酶的活性,进而影响酶促反应速率。(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性。易错点
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- 2020 年高 生物 一轮 复习 讲义 降低 化学反应 活化能
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