2018-2019學(xué)年高中生物 第五章 細胞的能量供應(yīng)和利用 第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 5.1課件 新人教版必修1.ppt

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第5章細胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶,知識點一酶的作用和本質(zhì)【自主預(yù)習(xí)】1.細胞代謝的概念:,細胞內(nèi),化學(xué)反應(yīng),細胞生命活動,2.酶的作用機理:,(1)活化能:分子從_____轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的_____狀態(tài)所需要的能量。(2)圖中表示無酶催化條件下反應(yīng)活化能的是___段,表示有酶催化條件下反應(yīng)活化能的是___段,表示有酶催化條件下降低的反應(yīng)活化能的是___段。(3)酶的作用機理:_____________________。,常態(tài),活躍,ac,bc,ab,降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,3.酶的本質(zhì):,活細胞,催化,蛋白質(zhì),RNA,【點撥】酶的本質(zhì)及其作用的四點提醒(1)酶不僅在細胞內(nèi)發(fā)揮作用,在細胞外和體外也能發(fā)揮作用。(2)酶作用的機理是降低反應(yīng)的活化能,但不能為反應(yīng)提供能量。,(3)酶作為催化劑可改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率,但反應(yīng)前后自身性質(zhì)和數(shù)量不變。(4)合成酶的原料為氨基酸或核糖核苷酸。,【典題通關(guān)】1.(2018重慶高一檢測)下列關(guān)于酶的敘述,正確的是導(dǎo)學(xué)號78404072()A.酶通過為反應(yīng)供能發(fā)揮催化作用B.細胞環(huán)境是酶發(fā)揮作用的必要條件C.細胞內(nèi)合成酶的場所是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體D.酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的生物大分子,【解析】選D。酶不能為反應(yīng)提供能量,作用機理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,A錯誤;在細胞外,如果條件適合,酶也能發(fā)揮作用,B錯誤;酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA,細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工的場所是核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng),但核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不是RNA合成和加工的場所,C錯誤;酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的生物大分子,D正確。,2.(2018阜新高一檢測)在常溫下H2O2溶液幾乎不分解,但加入肝臟研磨液(含H2O2酶)后,會快速分解成H2O和O2。反應(yīng)過程中能量變化如圖所示,其中表示活化能的是()A.E2B.E3C.E3-E2D.E2-E1,【解析】選C。圖中E1表示產(chǎn)物中所含能量,E2表示反應(yīng)物中所含能量,E3表示發(fā)生反應(yīng)時所具有的能量?；罨苁欠肿訌某B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量,即E3-E2。,【補償訓(xùn)練】用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體上的蛋白質(zhì),處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng)。由此可推測核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是()A.蛋白酶B.RNAC.RNA酶D.蛋白質(zhì),【解析】選B。核糖體由蛋白質(zhì)和RNA組成,用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體上的蛋白質(zhì)后,剩余部分為RNA,處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng),說明核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是RNA。,知識點二酶的特性及實驗分析【自主預(yù)習(xí)】1.比較不同條件下過氧化氫的分解實驗:,較少,較多,大量,(1)變量分析:1號試管是_____組,2號、3號、4號試管是_____組。,對照,實驗,FeCl3溶液,催化劑不同,(2)實驗結(jié)果:不同條件下過氧化氫的分解速率不同。(3)實驗結(jié)論:_____________。,酶具有高效性,2.酶的特性(連線):,,,,【核心突破】1.酶高效性的實驗設(shè)計思路:(1)實驗組:底物+生物催化劑(酶)→底物分解速率(或產(chǎn)物生成的速率)(2)對照組:底物+無機催化劑→底物分解速率(或產(chǎn)物生成的速率),說明:實驗組是接受實驗變量處理的對象組,對照組也稱控制組,對實驗假設(shè)而言,是不接受實驗變量處理的對象組。實驗組和對照組不是固定不變的,具體哪個作為實驗組,哪個作為對照組,要根據(jù)實驗?zāi)康姆治雠袛唷?2.酶專一性的實驗分析:(1)思路:,(2)實例:,3.探究溫度、pH對酶活性的影響:(1)思路:,(2)實例——探究不同溫度對酶活性的影響:,【易錯提醒】有關(guān)酶實驗設(shè)計的四點提醒(1)在探究溫度或pH對酶活性影響的實驗中,應(yīng)先分別控制酶和底物的溫度或pH,再將酶與底物混合,而不能顛倒,否則酶會在調(diào)節(jié)溫度或pH的過程中,先將底物分解,導(dǎo)致實驗失敗。,(2)實驗用的淀粉酶最適溫度不同,若用α-淀粉酶進行實驗,則應(yīng)將37℃水浴改為65℃水浴。(3)由于過氧化氫在加熱的條件下自身會加快分解,因此在探究溫度對酶活性的影響實驗中,不能選用過氧化氫酶催化過氧化氫分解。,(4)探究溫度對酶活性的影響實驗中不能用斐林試劑鑒定,因為使用斐林試劑時要水浴加熱,會改變實驗的自變量。,【易漏教材知識】P83“學(xué)科交叉”(1)無機催化劑與酶的相同點:具有_____作用。(2)無機催化劑與酶的不同點:無機催化劑不具有_______,其催化化學(xué)反應(yīng)的范圍比較廣。,催化,專一性,【典題通關(guān)】【典例】(2018天水高一檢測)下面為某同學(xué)進行的有關(guān)酶的實驗,基本過程如表所示。據(jù)此分析,敘述錯誤的是導(dǎo)學(xué)號78404073(),A.4支試管都需要在37℃恒溫水浴中保溫B.1號試管與2號對照時自變量是底物,與3號對照時自變量是酶的種類C.出現(xiàn)磚紅色沉淀的試管是1號和3號D.若要縮短實驗時間,可將唾液或蔗糖酶的量增加到2mL,【解題探究】(1)唾液淀粉酶可將淀粉分解為_______,而蔗糖酶可將蔗糖分解為_____________。(2)自變量為_______________。,麥芽糖,葡萄糖和果糖,底物和酶的種類,【解析】選C。該實驗中溫度屬于無關(guān)變量,因此溫度要保持相同且適宜,即均需要在37℃恒溫水浴中保溫,A正確;分析表格可知,1號試管與2號對照時自變量是底物,與3號對照時自變量是酶的種類,B正確;根據(jù)酶的專一性可知,淀粉酶只能水解淀粉,蔗糖酶只能水解蔗糖,即出現(xiàn)磚紅色沉淀的試管是1號和4號,C錯誤;增加酶的用量,可加快酶促反應(yīng)速率,D正確。,【互動探究】(1)2號試管與4號試管對照可得出什么結(jié)論?提示:酶具有專一性。(2)實驗中斐林試劑能否換為碘液?說出理由。提示:不能。碘液可鑒定淀粉是否被水解,但不能鑒定蔗糖是否被分解。,【方法規(guī)律】探究或驗證性實驗設(shè)計的一般程序(1)材料準備與前期處理:如果需要提取、配制、處理實驗材料,則把提取、配制等步驟作為第一步。,(2)分組、編號:研究對象、器皿等要分組編號,設(shè)置實驗組和對照組,注意控制無關(guān)變量,在語言敘述的措辭上盡可能用“定性”的語言表達,如“一段時間”“適宜的溫度”“適量的”“一定的”“等量的”“相同條件下”“適宜條件”等字眼,如果有測量應(yīng)測量記錄初始值。,(3)實驗處理:分別對實驗組和對照組施加單一變量,實驗處理要遵循“單一變量和對照原則”。(4)現(xiàn)象觀察、記錄:在措辭中體現(xiàn)對無關(guān)變量的控制,經(jīng)常用“相同條件下”等字眼描述,觀察記錄實驗現(xiàn)象或記錄測量的實驗數(shù)據(jù)。(5)分析結(jié)果,得出結(jié)論。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.現(xiàn)有三支試管A、B、C,先向各試管內(nèi)加入2mL可溶性淀粉溶液,再按圖中所示步驟操作,然后分別用斐林試劑檢驗。下列說法中不正確的是(),A.A和B試管對照,說明酶具有專一性B.A和C試管對照,說明酶的活性受溫度的影響C.實驗結(jié)果是B、C試管內(nèi)出現(xiàn)磚紅色沉淀D.A和B組實驗中,酶的不同種類為自變量,【解析】選C。A試管和B試管對照,自變量是酶的種類,說明酶具有專一性;A試管和C試管對照,自變量是溫度,說明酶的活性受溫度的影響;實驗結(jié)果是A試管出現(xiàn)磚紅色沉淀。,2.(2018孝感高一檢測)為了探究溫度、pH對酶活性的影響,下列實驗設(shè)計合理的是()導(dǎo)學(xué)號78404074,A.實驗①、實驗②B.實驗①、實驗③C.實驗②、實驗④D.實驗②、實驗③,【解析】選D。探究溫度對酶活性的影響時不能用過氧化氫作為實驗材料,因為高溫會導(dǎo)致過氧化氫的分解,應(yīng)選淀粉和淀粉酶為實驗材料,②正確;由于在酸性條件下淀粉易分解,即pH會影響淀粉的分解,故探究pH對酶活性影響時不能選淀粉和淀粉酶作為實驗材料,可用蔗糖酶和蔗糖作為實驗材料,③正確。,【補償訓(xùn)練】1.如圖是驗證酶的特性的相關(guān)實驗操作。下列對于該實驗的敘述中,正確的是(),A.該實驗有兩個自變量B.該實驗證明酶的催化具有高效性C.產(chǎn)生的氣泡是氧氣和氫氣D.衛(wèi)生香用于檢測H2O2是否分解,【解析】選B。該實驗只有1個自變量,即催化劑的種類,A錯誤;加酶比加無機催化劑更能加快反應(yīng)的速率,該實驗證明酶的催化具有高效性,B正確;H2O2分解產(chǎn)生的氣泡是氧氣,C錯誤;衛(wèi)生香用于檢測H2O2分解的速率,D錯誤。,2.(2018資陽高一檢測)為了驗證溫度對酶活性的影響,某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案和步驟:取三支大小相同的試管,編號為甲、乙、丙,分別向三支試管中加入3mL糨糊,再各加入2mL新鮮的α-淀粉酶溶液,振蕩后,將甲、乙、丙三支試管分別置于0℃、35℃、100℃,下約5min,取出試管,各加入2mL斐林試劑(邊加邊振蕩),用熱水浴檢驗,觀察試管內(nèi)物質(zhì)顏色的變化。下列對實驗的評價正確的是(),①實驗步驟不正確②溫度設(shè)置不合理③不能用斐林試劑檢驗A.有一項對B.有兩項對C.三項均對D.三項均錯,【解析】選C。為了控制單一變量,需要在糨糊和α-淀粉酶混合前,分別將糨糊和α-淀粉酶保溫,保溫一段時間后才能混合,混合后再置于相應(yīng)的溫度下保溫,可見題述實驗中步驟不正確;α-淀粉酶的最適溫度為65℃左右,應(yīng)將三個溫度中的35℃改為65℃,溫度設(shè)置不合理;這個實驗中不能用斐林試劑檢驗,斐林試劑檢驗時需要水浴加熱,會干擾實驗溫度。,知識點三酶相關(guān)曲線分析【自主預(yù)習(xí)】,1.溫度對酶活性的影響(如圖1):(1)ab段表示隨溫度升高,酶活性逐漸_____;b點時,酶活性_____,此點所對應(yīng)的溫度為_________;bc段表示隨溫度升高,酶活性逐漸_____。(2)a點時酶活性_____,但酶的空間結(jié)構(gòu)_____。(3)c點時酶活性_____,其原因是_________________________________________。,增強,最高,最適溫度,減弱,較低,穩(wěn)定,喪失,高溫使酶的空間結(jié),構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活,2.pH對酶活性的影響(如圖2):(1)de段表示隨pH升高,酶活性逐漸_____;e點時,酶活性_____,此點所對應(yīng)的pH為_______;ef段表示隨pH升高,酶活性逐漸_____。(2)d點和f點時酶活性_____,其原因是_______________________________________________。,增強,最高,最適pH,減弱,喪失,過酸、過堿使,酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活,【核心突破】1.酶高效性的曲線分析:,解讀:(1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率,與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。(2)酶只能縮短達到化學(xué)平衡所需時間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。,2.酶專一性的曲線分析:,解讀:(1)加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增大明顯加快。(2)加入酶B的反應(yīng)速率與未加酶的空白對照條件下的反應(yīng)速率相同。,3.底物濃度影響酶活性曲線的分析:,解讀:(1)底物濃度較低時,酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比,即隨底物濃度的增加而增加。(2)當所有的酶與底物都結(jié)合后,再增加底物濃度,酶促反應(yīng)速率不再增加。,4.酶濃度影響酶活性曲線的分析:解讀:在有足夠底物而又不受其他因素影響的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。,5.溫度和pH共同作用對酶活性的影響:,解讀:(1)反應(yīng)溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。(2)反應(yīng)溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。,【易錯提醒】影響酶促反應(yīng)速率因素的三點提醒(1)酶催化反應(yīng)時,最適溫度和最適pH不會相互影響。(2)酶量的增加會提高酶促反應(yīng)的速率,但不會改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點;適當增加反應(yīng)物濃度,既改變了反應(yīng)速率,也改變了反應(yīng)的進程。,(3)不同因素影響酶促反應(yīng)的速率的本質(zhì)不同。①溫度和pH是通過影響酶的活性而影響酶促反應(yīng)速率的。②底物濃度和酶濃度是通過影響酶與底物的接觸而影響酶促反應(yīng)速率,并不影響酶的活性。,【典題通關(guān)】【典例】(2017天津高考)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濃度的變化曲線。敘述錯誤的是導(dǎo)學(xué)號78404075(),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)速率先快后慢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,【解題探究】(1)題干信息:最適溫度下A、B濃度的變化曲線,適當降低溫度,酶的活性會_____。(2)圖示信息:T1時加入酶C后,A物質(zhì)濃度_____、B物質(zhì)濃度_____,T2后兩曲線趨于平緩,則A物質(zhì)為_______,B物質(zhì)為_______。,降低,降低,增加,反應(yīng)物,生成物,【解析】選C。題圖中加入酶C后,A濃度下降,B濃度上升,推測A經(jīng)過反應(yīng)生成了B,酶C降低了A生成B這一反應(yīng)的活化能,A項正確;該體系中在T1T2段曲線變化幅度較大,T2以后曲線趨于平緩,反映出酶促反應(yīng)速率先快后慢,B項正確;T2后B增加緩慢是作為反應(yīng)物的A過少造成的,酶的活性變化不明顯,C項錯誤;圖示為最適溫度下A、B濃度的變化曲線,適當降低反應(yīng)溫度,反應(yīng)速率減慢,T2值增大,D項正確。,【互動探究】(1)如果適當升高反應(yīng)溫度,題圖中T2值會如何變化?為什么?提示:增大。在最適溫度條件下,適當升高反應(yīng)溫度,酶的活性降低,酶促反應(yīng)速率降低,反應(yīng)時間會延長。,(2)如果題圖為最適pH下A、B濃度的變化曲線,且A、B均不影響pH變化,T1時加入酶C,描述兩曲線變化的趨勢。提示:在T1T2段A曲線下降,B曲線上升,且變化幅度較大;T2后兩曲線保持穩(wěn)定。,【方法規(guī)律】“四步法”分析酶促反應(yīng)曲線(1)識標:明確酶促反應(yīng)曲線坐標圖中橫坐標(自變量)和縱坐標(因變量)的含義。(2)析線:分析酶促反應(yīng)曲線走勢,明確因變量怎樣隨自變量的變化而變化,如“上升”“下降”“先升后降”“先升后穩(wěn)”“水平”等。,(3)明點(特殊點):明確酶促反應(yīng)曲線中起點、終點、頂點、拐點、交叉點、特殊條件下的交點等表示的生物學(xué)含義。(4)判斷:對于多條酶促反應(yīng)曲線圖,先對每一條曲線單獨分析,進行比較,判斷曲線間有無聯(lián)系或找出相互關(guān)系,然后綜合分析。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.如圖表示pH對植物淀粉酶和人唾液淀粉酶活性的影響,下列敘述正確的是()導(dǎo)學(xué)號78404076,A.pH為7時,植物淀粉酶的活性最高B.pH由低到高時,淀粉酶活性逐漸升高C.不同物種淀粉酶的最適pH有差異D.人唾液淀粉酶活性比植物淀粉酶活性高,【解析】選C。由圖中曲線變化可知,pH為6時植物淀粉酶的活性最高,A錯誤;低于最適pH時,pH逐漸升高時淀粉酶活性逐漸升高,高于最適pH時,pH逐漸升高時淀粉酶活性逐漸降低,B錯誤;由圖可知,植物和人唾液淀粉酶的最適pH有差別,可見不同物種淀粉酶的最適pH有差異,C正確;pH在2～4時,人唾液淀粉酶活性比植物淀粉酶活性低,D錯誤。,2.如圖表示在最適溫度下,反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。據(jù)圖分析,錯誤的是(),A.如果A點時溫度升高10℃,會使反應(yīng)速率下降B.在B點時,反應(yīng)物濃度限制了反應(yīng)速率的提高C.如果在C點時加入少量的酶,會使反應(yīng)速率加快D.A～B段,隨著反應(yīng)物濃度的增加,反應(yīng)速率加快,【解析】選B。圖中曲線處于最適溫度條件下,故A點時溫度升高10℃,反應(yīng)速率下降;在B點時,反應(yīng)速率不再隨著反應(yīng)物濃度的上升而上升,反應(yīng)物濃度不是限制反應(yīng)速率提高的因素;C點可能是酶量限制了反應(yīng)速率的提高,若加入少量的酶,反應(yīng)速率會加快;由圖可知,影響A～B段反應(yīng)速率的因素是反應(yīng)物濃度,隨著反應(yīng)物濃度的增加,反應(yīng)速率加快。,【補償訓(xùn)練】甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯誤的是(),A.甲酶不可能是具有催化功能的RNAB.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解C.乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)D.乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變,【解析】選A。由圖可知,甲酶用蛋白酶處理后,酶活性不變,說明甲酶可能是具有催化功能的RNA;乙酶用蛋白酶處理后,酶活性降低,說明乙酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。蛋白酶使乙酶分子結(jié)構(gòu)改變,導(dǎo)致其酶活性降低。,