高中生物苏教版高一必修1教学案第四章第一节第2课时酶与酶促反应.docx
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高中生物苏教版高一必修1教学案第四章第一节第2课时酶与酶促反应
第2课时 酶与酶促反应
1.酶是由活细胞产生的、具有催化活性的一类有
机物。
2.绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。
3.酶作用的实质是降低化学反应的活化能。
4.酶具有高效性和专一性,且易受温度和pH等
的影响。
5.低温只是使酶的活性降低,其空间结构并没有
被破坏,在适宜的温度下其活性可以恢复。
而高温、
过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而永久失去
活性。
1.酶的概念与特性
(1)酶的概念:
①来源:
由活细胞产生。
②功能:
具有催化活性。
③实质:
是有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
(2)酶的特性:
[连线]
2.酶促反应
(1)细胞代谢与酶促反应:
①细胞代谢是指生物体内不停地进行着的许多复杂的化学反应。
②酶促反应:
指由酶催化的化学反应。
(2)影响酶促反应速率的因素:
①pH:
a.在最适pH下,酶活性最大,高于或低于此pH,酶活性均降低。
b.pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的。
②温度:
a.在一定温度范围内,酶促反应速率随着温度的升高而上升,超过某个数值后,酶促反应速率反而下降。
b.温度过高会使酶变性。
③酶浓度和反应物浓度对酶促反应速率也有影响。
1.判断下列说法的正误
(1)酶是活细胞产生的有机小分子物质(×)
(2)酶的化学成分是蛋白质(×)
(3)低温和高温都会导致酶失活(×)
(4)酶的特性只有高效性和专一性(×)
(5)最适温度或pH时,酶的活性最大(√)
2.下列关于酶的叙述,错误的是( )
A.酶的组成元素都为C、H、O、N
B.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
C.酶催化效率高是因为其降低活化能的作用显著
解析:
选A 绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,其中RNA的组成元素有C、H、O、N、P。
3.人摄入的淀粉和纤维素都是由葡萄糖连接而成的大分子物质,在人体的消化道中,淀粉酶只能将淀粉分解成麦芽糖,但不能分解纤维素,这说明酶具有( )
A.高效性 B.专一性 C.稳定性
解析:
选B 淀粉酶只能催化淀粉的水解,不能催化纤维素的水解,这说明酶具有专一性。
4.下列关于酶的叙述,全面而准确的是( )
A.酶是蛋白质
B.酶与无机催化剂没有本质区别
C.酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物
解析:
选C 酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
酶相对无机催化剂而言,化学本质不同,且具有高效性、专一性、需要适宜的条件等。
5.活细胞内酶合成的主要场所是( )
A.细胞核 B.核糖体 C.高尔基体
解析:
选B 绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。
蛋白质在核糖体上合成。
6.能够促使淀粉酶水解的酶是( )
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.麦芽糖酶
解析:
选B 淀粉酶的化学本质是蛋白质,催化蛋白质水解的酶是蛋白酶。
7.下列对酶的有关叙述正确的是( )
A.最适温度都是37℃
B.只在活细胞内发挥作用
C.都能降低化学反应的活化能
解析:
选C 不同酶的最适温度不同。
酶在细胞内和细胞外都可以发挥作用。
所有酶都能通过降低化学反应的活化能来提高反应速率。
核心要点
验证酶特性的相关实验设计与分析
1.酶具有催化性和高效性的实验验证
(1)实验设计:
(2)典型实验:
2H2O2―→2H2O+O2↑。
①加入H2O2酶(新鲜肝脏研磨液或马铃薯片或酵母菌溶液等)。
②加入FeCl3(无机催化剂)。
③加入蒸馏水(空白对照)。
①与③对照可证明酶具有催化性;①与②对照可证明酶具有高效性。
(3)模型的建构与解读:
项目
内容
条件
酶和无机催化剂都能催化同一化学反应的进行
自变量
是否加入催化剂以及催化剂的种类
因变量
催化效率
观察指标
到达反应平衡所需要的时间长短
结果
催化效率:
加入酶>加入无机催化剂>加水
结论
酶具有高效性
[名师点拨] 对酶催化作用的认识
(1)催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2.酶具有专一性的实验设计与模型建构
(1)实验设计
①设计思路一:
换反应物不换酶。
实验组:
反应物+相应酶溶液→反应物被分解。
对照组:
另一反应物+等量相同酶溶液→反应物不被分解。
②设计思路二:
换酶不换反应物。
实验组:
反应物+相应酶溶液→反应物被分解。
对照组:
相同反应物+等量另一种酶溶液→反应物不被分解。
(2)锁钥假说
①图中A表示酶,分解反应中B、合成反应中B和C表示被催化的反应物。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
(3)专一性模型的建构与解读
①在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A催化反应物A反应。
②在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不催化反应物A反应。
3.温度、pH对酶活性的影响模型建构
(1)实验设计
实验的自变量(即单一变量)为温度或pH,因变量是反应物分解的速率或存在量。
在探究酶活性的最适温度时,需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间;在探究酶活性的最适pH时,需先将酶置于一定的pH条件下,然后再加入反应物。
(2)模型建构
①在一定温度(或pH)范围内,随温度(或pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复酶活性。
③反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
④在一定范围内,不同的温度(或pH)的酶促反应的速率可能相同。
4.反应物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
(1)图甲表示在其他条件适宜、酶数量一定的条件下,酶促反应速率随反应物浓度增加而加快,但当反应物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再加快。
(2)图乙表示在反应物充足,其他条件适宜的条件下,酶促反应速率与酶浓度成正比。
[名师点拨] 研究温度和pH影响酶活性实验的两个注意点
(1)当研究温度对酶活性的影响时,温度是自变量,pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量,在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。
(2)探究温度对酶活性的影响时,不能选择过氧化氢的酶促反应,用于鉴定的试剂也不能用斐林试剂,因为过氧化氢受热易分解,用斐林试剂鉴定时需要加热,加热会改变溶液的温度,两者均会对实验结果产生干扰。
[题组冲关]
1.下面图甲表示温度对淀粉酶活性的影响,图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后,麦芽糖积累量随温度变化的情况。
下列叙述错误的是( )
A.图甲中T0表示淀粉酶催化反应的最适温度
B.图甲中Ta和Tb对酶活性的影响有区别
C.图乙中温度超过Tb时,酶的活性达到最大
D.图乙中A点可能对应图甲中的温度为T0
解析:
选C 在图甲中T0时酶的活性最高,应是最适温度;图甲中Ta是因为温度低抑制了酶的活性,但空间结构没有改变,而Tb处是温度过高,导致酶因为空间结构的改变而丧失了活性;乙图中Tb到Tc的麦芽糖积累量没有发生变化,说明温度高使酶已经失活,如果是酶活性达到最大,积累量还应该继续上升;图乙中A点对应的温度应是最适温度,即图甲中的T0。
2.现有三支试管甲、乙、丙,先向各试管内均加入2mL可溶性淀粉溶液,再按图中所示步骤操作,然后分别用斐林试剂检验。
下列叙述错误的是( )
A.甲和乙试管对照,说明酶具有专一性
B.甲和丙试管对照,说明酶的活性受温度的影响
C.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀
D.甲和乙实验中,酶的不同种类为自变量
解析:
选C 甲试管和乙试管对照,自变量是酶的种类,说明酶具有专一性;试管甲和丙比较,自变量是温度,说明酶的活性受温度的影响;实验结果是甲试管出现砖红色沉淀。
一、选择题
1.下列关于生物体内酶的叙述,正确的是( )
A.少数是RNA,大多数是蛋白质
B.能使底物发生化学变化,本身也发生化学反应
C.有的从食物中获得,有的在体内合成
D.只能在细胞内发挥作用
解析:
选A 大多数酶的本质是蛋白质,少数是RNA;与无机催化剂一样,酶在反应前后本身性质不变;酶都是活细胞产生的,食物中的酶会在消化道内被消化形成氨基酸或核苷酸;酶既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外发挥作用。
2.唾液淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,这说明酶具有( )
A.专一性 B.高效性
C.多样性D.稳定性
解析:
选A 唾液淀粉酶只能催化淀粉的水解,这说明了一种酶只作用于一种化合物的化学反应,这是由酶结构的特异性决定的,体现了酶的专一性。
3.右图反映某种酶的活性与温度的关系,由图可知( )
A.该酶的最适温度是b
B.当温度高于d时,该酶依然具有活性
C.随着温度的升高,该酶的活性一直升高
D.该酶在c温度下的活性比a温度下的活性低
解析:
选A 由图可知,温度为b时,酶的活性最高,故该酶的最适温度是b;温度为d时,酶已经失活;在一定范围内,随着温度的升高,酶活性升高,超过一定温度,酶活性随温度的升高而下降,直至将为0;该酶在c温度下的活性比在a温度下的活性高。
4.如图为酶作用的模式图。
据图所示,下列叙述错误的是( )
A.该模型中b为催化该反应的酶
B.该模型能体现酶活性易受温度的影响
C.该模型中c为该反应的底物
D.该模型能体现酶具有专一性
解析:
选B 该酶作用的模式图中未涉及温度,所以该模型不能体现酶易受温度的影响。
5.酶具有极强的催化功能,其原因是( )
A.提高了化学反应的活化能
B.使反应物断开化学键所需的能量降低
C.降低了反应物分子的活化能
D.增加了与反应物之间的接触面积
解析:
选C 酶起催化作用的原理是因为酶能降低化学反应的活化能,由于与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的效果更显著,因此酶具有极强的催化作用。
6.以下对酶的表述正确的是( )
A.酶的基本组成单位是多肽链
B.酶可以在死细胞中合成
C.酶的活性随温度升高而不断升高
D.一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
解析:
选D 酶的本质是蛋白质或RNA,故其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸;酶只能在活细胞中合成;低于最适温度时,酶的活性随温度升高而不断升高,高于最适温度时,随温度升高而降低;酶具有专一性,一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。
7.如果酶的数量一定,下列最确切反映反应速率与底物浓度关系的是( )
解析:
选B 当酶的数量一定时,在一定的范围内,反应速率随底物浓度的增加而加快,当底物浓度增加到一定的程度,反应速率不再增加,与B选项中的曲线图相符合。
8.某研究性学习小组设计如图所示实验,第一步:
向3支试管内分别加入2mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液;第二步:
向3支试管内分别加入等量的蒸馏水、质量分数为5%的氢氧化钠溶液、质量分数为5%的盐酸溶液,并振荡试管;第三步:
向3支试管内各滴入2滴新鲜鸡肝研磨液。
下列相关叙述,正确的是( )
A.pH可以影响过氧化氢酶的活性
B.温度不会影响过氧化氢酶的活性
C.2号和3号试管内产生气泡较多
D.此实验的自变量是过氧化氢溶液
解析:
选A 酶的活性受pH的影响;温度也会影响酶的活性;2号pH过高,3号试管pH过低,都会降低酶的活性,产生气泡速率较低;此实验的自变量是pH。
9.据表分析,下列叙述正确的是( )
组别
①
②
③
3%淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2%α淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
反应温度
0℃
60℃
100℃
碘液
2滴
2滴
2滴
A.α淀粉酶溶液的用量是无关变量
B.本实验探究的是淀粉酶是否具有专一性
C.淀粉溶液和酶溶液可直接混合后再在相应温度下保温
D.①③组实验结果均出现蓝色,其原因都是酶永久失活
解析:
选A 本实验的自变量是温度,其他条件如α淀粉酶溶液的用量是无关变量;本实验探究的是温度对酶活性的影响;探究温度对酶活性的影响时,应先将淀粉酶溶液和淀粉溶液分别控制到相同温度后再混合;0℃时,淀粉酶活性很低,淀粉几乎未分解,所以0℃的试管中溶液颜色变蓝。
100℃时,淀粉酶变性失活,淀粉酶不能催化淀粉水解,所以100℃的试管中溶液颜色变蓝。
10.如图表示酶的催化反应过程,有关叙述错误的是( )
A.适当增大①的浓度会提高酶促反应的速率
B.如果探究底物浓度对酶促反应速率的影响,②的数量就是实验的自变量
C.③或④的生成速率可以表示酶促反应的速率
D.④的浓度增加一定会抑制反应速率
解析:
选D ④表示生成物,在非可逆反应中,生成物的浓度对反应速率无影响;而在可逆反应中,生成物的浓度会抑制反应速率。
二、非选择题
11.完成下列有关酶实验的问题:
(1)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于本实验的______变量,而__________________________则是本实验的因变量。
此外,试管的洁净程度、是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液等都是本实验的______________变量。
(2)在37℃、pH=6.8时,用过氧化氢酶催化过氧化氢分解比用FeCl3作催化剂所释放的氧气量多,由此可以得出结论是_________________________________。
(3)某同学想使用淀粉溶液和唾液淀粉酶来探究温度对酶活性的影响,那么本实验的原
理有:
①淀粉遇碘后,形成________________的复合物。
②淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖,麦芽糖遇碘______________(填“显”或“不显”)蓝色。
③温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液后,根据________________________来判断酶的活性。
解析:
(1)根据题意分析,自变量是FeCl3溶液和肝脏研磨液,因变量是过氧化氢分解速率。
而试管的洁净程度、是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液等都是本实验的无关变量。
(2)因为酶具有高效性,所以用过氧化氢酶催化过氧化氢分解比用FeCl3作催化剂所释放的氧气量多。
(3)①淀粉遇碘变蓝是因为形成了蓝色的复合物;②麦芽糖遇碘不变蓝;③温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液后,若不变蓝,说明淀粉已经水解,酶的活性高;若变蓝或蓝色变浅,说明淀粉没有水解,则酶失活或活性低。
答案:
(1)自 过氧化氢分解速率 无关
(2)酶具有高效性 (3)①蓝色 ②不显 ③溶液是否变蓝色及蓝色的深浅
一、选择题
1.科学家证实:
RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,而蛋白质不具有。
这一结果表明( )
A.酶都是由蛋白质和RNA组成的
B.RNA具有催化作用
C.酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸
D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA
解析:
选B 将该酶中的蛋白质除去后,剩下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,说明剩余的RNA也具有生物催化作用。
2.下列有关酶的叙述不正确的是( )
A.酶通过提供反应所需的能量来提高反应速率
B.酶活性最高时的温度并不适合该酶的长期保存
C.酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响
D.一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应
解析:
选A 酶通过降低化学反应的活化能提高化学反应速率;酶活性最高时的温度应该是其作用温度,酶的保存要保持其低活性,一般在低温下保存;pH过高过低,都可使酶失活,故酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响;一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应。
3.下列对酶的叙述,正确的是( )
A.所有的酶都是蛋白质
B.酶具有催化作用
C.酶都具有消化作用
D.酶与无机催化剂的催化效率相同
解析:
选B 酶是蛋白质或RNA;酶是具有催化作用的有机物;酶具有催化作用,而不是消化作用;酶是有机催化剂,与无机催化剂相比,酶的催化作用具有高效性。
4.下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.同一种酶可以存在于不同的活细胞中
B.酶的合成不需要消耗能量
C.酶是由内分泌腺细胞合成的,具有高效性和专一性
D.低温下酶的活性较低是因为酶的空间结构被破坏
解析:
选A 许多酶可以存在于不同的活细胞中。
5.用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶,酶活性与处理时间的关系如右图。
下列叙述错误的是( )
A.甲酶已失活
B.甲酶能够抗这种蛋白酶的降解
C.乙酶的化学本质是蛋白质
D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
解析:
选A 甲酶用蛋白酶处理后,酶的活性不变,说明甲酶能够抗该种蛋白酶降解;乙酶用蛋白酶处理后,随时间推移酶的活性降低,说明乙酶的本质是蛋白质;蛋白酶使乙酶分子结构改变,从而降低了乙酶的活性。
6.下图1是麦芽糖酶活性受温度影响的曲线,图2是在麦芽糖含量一定、最适温度和pH时,麦芽糖分解产生的葡萄糖量随时间的变化曲线。
下列叙述正确的是( )
A.温度为a和d时,麦芽糖酶失活
B.温度为c时,e点不变,f点右移
C.温度为d时,e点为0
D.若温度由d下降到c时,e点不变,f点左移
解析:
选B 温度为a时,麦芽糖酶活性降低,不会失活;温度为c时,酶活性比最适温度时低,反应速率降低,但生成物的总量不变,故e点不变,f点右移;酶的作用是降低反应的活化能,使反应速率加快,并不改变原来的反应,温度为d时,酶失活,但反应依然能进行,故e点不为0;若温度由d下降到c时,酶的活性不能恢复,f点右移。
7.如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质m在无催化条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化过程。
下列相关叙述正确的是( )
A.ad段表示在无催化剂条件下,物质m生成产物P需要的活化能
B.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b在纵轴上将向下移动
C.若仅增加物质m的量,则图中曲线的原有形状均发生改变
D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,则b在纵轴上将向上移动
解析:
选D 如果曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,降低化学反应活化能的效果最显著,改变酶促条件后,酶降低化学反应活化能的效果减弱,达到活化状态需要的能量增加,b在纵轴上将向上移动。
二、非选择题
8.[实验探究]某同学为验证pH对淀粉酶催化淀粉水解速率的影响,制定了下列实验方案。
请回答:
实验方案:
a.取5支试管标上A、B、C、D、E。
b.在A、B、C、D、E5支试管中各加入1mL2%的新鲜淀粉酶溶液。
c.然后再各加入10mL的3%可溶性淀粉溶液。
d.在A试管中加入2mL2%盐酸,B试管中加入2mL5%盐酸,C试管中加入2mL蒸馏水,D试管中加入2mL2%氢氧化钠,E试管中加入2mL5%氢氧化钠,摇匀。
e.实验进行5min后测定试管中可溶性淀粉含量。
(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误,并加以改正。
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某同学对上述实验方案修正后,进行了实验,记为实验一。
同时还做了如下实验二:
将加入5支试管中淀粉酶溶液的量减半,重复上述实验。
在相同时间内,分别测得两次实验中淀粉含量变化并绘制成如图所示的曲线。
①实验一中的自变量是__________________,因变量是_________________________
_____________________________________________________________________________。
②曲线甲是第________次实验的结果,原因__________________________________
________________________________________________________________________。
③曲线甲和乙中,淀粉含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是_____________
____________________________________________________________;造成a、b两点不同的原因是实验中________________________________________________________。
答案:
(1)①实验中c、d顺序不对,应先进行d再进行c。
②没有对温度等无关变量的控制,步骤e应改为:
将5支试管放在适宜的恒温水浴中,进行实验5min后测定试管中淀粉含量。
(2)①pH 可溶性淀粉的变化量 ②二 甲与乙所用时间相同,但甲分解的淀粉量较少,说明甲中所含酶的量较少 ③同一种酶的最适pH值是一定的,不会由于酶浓度的不同而改变 酶的用量不同,相同时间内分解的淀粉量不同
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