届高考生物一轮复习学案第3单元 降低化学反应活化能的酶.docx
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届高考生物一轮复习学案第3单元降低化学反应活化能的酶
第三单元细胞的能量供应和利用
学案降低化学反应活化能的酶
考纲要求:
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。
2.探究影响酶活性的因素。
复习要求:
1.酶的本质、催化特性的实验探究
2.探究影响酶活性的因素,学会分析相关的曲线
基础自查
一.酶的作用和本质
1.酶在细胞代谢中的作用
(1)细胞代谢:
,是细胞生命活动的基础。
(2)活化能:
所需要的能量。
(3)酶的作用机理:
,且与无机催化剂相比,酶。
2.酶的本质:
酶是有机物,其中绝大多数是________,少数是________。
3.关于实验变量
(1)变量:
实验过程中可以变化的因素。
(2)自变量:
(3)因变量:
(4)无关变量:
可变因素。
4.对照实验:
除了以外,其余因素都________的实验。
它一般要设置________和________。
二、酶的特性
1.高效性:
酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。
2.专一性:
3.作用条件较温和
(1)。
(2)。
课堂深化探究
一.酶的本质、作用及其实验验证
问题:
为什么说酶是细胞代谢所必需的?
如何设计实验来加以验证酶的特性?
1.酶的本质及生理功能
化学本质
合成原料
合成场所
来源
作用场所
生理功能
作用原理
2.与酶有关的实验设计思路
(1)验证蛋白酶是蛋白质
实验组:
对照组:
观察标准:
(2)验证酶具有催化功能(以H2O2溶液为实验材料)
实验组:
对照组:
观察标准:
(3)验证淀粉酶的专一性
实验组:
对照组:
观察标准:
(4)验证H2O2酶具有高效性
实验组:
对照组:
观察标准:
(5)探究酶的适宜温度
设计思路:
观察标准:
(6)探究酶的最适PH
设计思路:
→
观察标准:
特别提醒:
实验名称
实验组
对照组
实验组衡量标准
验证酶是蛋白质
待测酶液+双缩脲试剂
已知蛋白液+双缩脲试剂
是否出现紫色
验证酶具有催化作用
底物+相应酶液
底物+等量蒸馏水
底物是否被分解
验证酶的专
一性
底物+相应酶液
另一底物+相同酶液
底物是否被分解
验证酶具有高效性
底物+相应酶液
底物+无机催化剂
底物分解速度
探索酶的适宜温度(或pH)
温度(或pH)梯度下的同一温度
(或pH)处理后的底物和酶混合
底物的分解速度或底物的剩余量
二.与酶有关的曲线分析
问题:
下列四组图像是与酶有关的曲线,请分析各组曲线的含义
1.表示酶高效性的曲线
分析:
2.表示酶专一性的曲线
分析;
3.影响酶活性的曲线
分析:
4.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
分析:
对应训练
1.(2012·长春调研)下列关于酶的叙述,不正确的是( )
A.绝大多数酶的化学本质是蛋白质
B.能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶
C.酶的催化效率高是因为其降低活化能的效果显著
D.酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
2.将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻,可保持其甜味。
这是因为加热会( )
A.提高淀粉酶活性
B.改变可溶性糖分子结构
C.防止玉米粒发芽
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
3.(2012·临沂模拟)设计证明生物酶具有催化性、特异性、高效性实验,选用的对照条件分别是( )
A.化学催化剂,同一物质,自然条件
B.自然条件,不同物质,化学催化剂
C.自然条件,同一物质,化学催化剂
D.化学催化剂,不同物质,自然条件
4.(2011·徐州模拟)如图所示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线,下列据图叙述错误的是( )
A.影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度
B.影响BC段反应速率的主要限制因子可能是酶量
C.温度导致了曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同
D.曲线Ⅰ显示,该酶促反应的最适温度为37℃
实验探究
已知淀粉酶可以水解淀粉为麦芽糖,蛋白酶可以水解蛋白质为多肽。
为了研究酶之间的相互影响,某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶其化学本质都是蛋白质),请分析回答:
试管号
加入的物质
1
2
3
4
质量分数为1%的淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2mL
淀粉酶溶液
2mL
2mL
淀粉酶+蛋白酶(等量混合)
4mL
4mL
蒸馏水
2mL
2mL
碘液
2滴
2滴
双缩脲试剂
2mL
2mL
预期颜色变化
不变蓝
紫色
①
②
(1)该实验所依据的两个颜色变化原理是:
a____;b.___。
(2)请简述双缩脲试剂的使用方法_________________。
(3)实验过程中,试管1、2还要分别加入2mL的蒸馏水,其目的是___________________________________________。
(4)①处预期的颜色变化为________,理由是__________。
限时训练
题组一 酶的本质及作用
1.下列有关酶的叙述中,正确的是()
A.合成ATP与分解ATP的酶相同
B.酶只能在细胞内起催化作用
C.高温和低温都会使酶永久失活
D.酶在4℃左右时空间结构保持稳定
2.(2012·黄山模拟)下表代表胃、小肠中有关消化液的成分及部分酶的最适pH,下列说法错误的是()
器官
消化液名称
pH
消化液成分
胃
胃液
1~2
胃酸(HCl)、胃蛋白酶(最适pH1.8左右)
小肠
肠液、胆汁、
胰液
7~8
NaHCO3,胆盐,多种酶如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等(最适pH8.0左右)
A.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物
B.与无机催化剂比较,酶具有高效性、专一性,且需要适宜条件
C.胃液中的胃蛋白酶会随着胃的排空进入小肠,胃蛋白酶进入小肠后,能将蛋白质分解
D.胃液中有大量的胃酸(HCl),它随胃的排空进入小肠后不会破坏小肠中酶的活性
3.(2012·亳州模拟)多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶,具有辅助消化的作用。
其片剂是糖衣片,这样制作的目的是()
A.补充体内糖类物质的供给
B.防止胃液的消化作用
C.经唾液的消化作用后即可迅速起作用
D.使其中各种酶缓慢地释放
4.下列各图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。
正确的图解是( )
题组二 酶的特性及影响酶促反应的因素
6.如图表示在某pH范围内酶A和酶B所催化的反应速率的变化情况,下列有关说法正确的是
A.酶B比酶A活跃
B.酶A存在于唾液中
C.酶B的最适pH是1.8
D.pH为5时,两种酶催化的反应速率相等
7..某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响,得到如图的曲线。
下列分析正确的是( )
A.该酶催化反应的最适温度为35℃左右,最适pH为8
B.当pH为8时,影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
C.随pH升高,该酶催化反应的最适温度也逐渐升高
D.当pH为任何一固定值时,实验结果都可以证明温度对反应速率的影响
题组三 应用提升
8.下列描述正确的是()
序号
实验名称
实验变量
(自变量)
反应变量
(因变量)
观测指标
①
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
鲜猪肝研磨液、Fe3+
过氧化氢分解反应速率
点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速率
②
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉、蔗糖
淀粉、蔗糖的水解反应是否发生
加斐林试剂水浴加热,有无砖红色(沉淀)出现
③
温度对酶活性的影响
温度(60℃热水、沸水、冰块)
淀粉水
解程度
加碘后溶液
颜色的变化
④
观察植物细胞的质壁分离与复原
质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液
原生质层与细胞壁分离
原生质层与
细胞壁间
隙的大小
A.①②③ B.②③④
C.①②④D.①③④
9.以下是有关酶的两个实验,根据表格内容分析回答下列问题:
表1
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
试管C
1
加淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2
温度处理
60℃
100℃
0℃
3
加淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
4
加碘液
2滴
2滴
2滴
表2
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
1
加淀粉溶液
2mL
2
加蔗糖溶液
2mL
3
加斐林试剂甲
2mL
2mL
4
加斐林试剂乙
数滴
数滴
5
加淀粉酶溶液
1mL
1mL
(1)表1为探究________________的实验。
(2)该实验把温度处理改为pH分别为5、7、9能否用于
探究pH对酶活性的影响,为什么?
______________。
(3)表2为探究________________的实验。
(4)请修正表2操作步骤中的错误:
________________。
10.生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在40℃~60℃之间,而极端耐热淀粉酶在100℃仍能保持较高的活性,因此具有更为广泛的应用前景。
某同学正在设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响,其中有些问题需要你的帮助。
(1)此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑__________、__________及__________等因素。
(2)在此实验中,因变量可以用碘液和斐林试剂检测。
两种试剂各与何种物质反应生色?
检测的是底物还是产物?
(3)假设实验结果如下表,请在给出的坐标纸上绘图反映实验结果。
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
普通淀粉酶相对活性/%
6
25
43
67
83
65
22
2
0
0
耐热淀粉酶相对活性/%
6
15
25
48
76
92
100
98
82
65
高考真题体验
1.(2012福建卷)26.(28分)回答下列问题
Ⅰ.大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。
研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知,18℃时,在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。
由图可知,在各自最适pH下,三种蛋白酶催化效率最高的是_________________。
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15—18℃之间,学习小组假设:
大菱鲆蛋白酶的最适温度在15—18℃间。
他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度,探究三种酶的最适温度。
①探究试验中以干酪素为底物。
干酪素的化学本质是__________,可用______________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组合幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在_________________。
③为了控制试验温度,装有酶和底物的试管应置于_____________中以保持恒温。
单位时间内______________可以表示蛋白酶催化效率高低。
④实验结果如图2,据此能否确认该假设成立?
____________。
理由是:
________________________________________________________。
2.(2012广东卷)食品种类多,酸碱度范围广。
生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶,查阅相关文献,得知:
(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。
据图12可知,_________更适宜作为食品添加剂,理由是________。
蛋白酶的活力可用________的量来表示。
(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下:
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。
结果显示,酶保护剂浓度在0.02-0.06mol/L范围内,酶活力较高;提取液pH在6.0-8.0范围内,酶活力较高。
他们认为,要进一步提高粗酶制剂的美活力,以达到最佳提取效果,还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化,并确定以此为探究课题。
请拟定该课题名称,设计实验结果记录表。
3.(2012全国卷大纲版)(注意:
在试题卷上作答无效)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响,设计了如下实验步骤:
①在A、B、C、D、E5支使观众分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5ml,再分别加入质量分数为1%的淀粉液1ml。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1ml,摇匀。
③将5支试管放入70℃恒温水浴中,保温时间相同且合适。
④取出各试管,分别加入斐林试剂2ml,摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色,通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误,请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数),以便实验能得到正确的预期结果。
(1)。
(2)。
4.(2011·全国卷,31)某同学从温度为55~65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌,并从该细菌中提取了脂肪酶。
回答下列问题。
(1)测定脂肪酶活性时,应选择________作为该酶作用的物质,反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为________。
(3)根据该细菌的生活环境,简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
5.(2011·江苏卷,31)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响,研究者设计并进行了相关实验,实验步骤及结果如下:
①鲈鱼的驯养:
将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14d,用普通饲料投喂,备用。
②饲料的配制:
在每千克普通饲料中添加200mg植酸酶,配制成加酶饲料;并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒,烘干后储存。
③鲈鱼的饲养:
挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组,放养于规格相同的浮式海水网箱中,放养密度为60尾/箱。
给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录:
投喂8周后,从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。
结果显示,对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。
⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品,并分别测定消化酶的活性,结果如下表。
蛋白酶活性(U/mg)
脂肪酶活性(U/mg)
淀粉酶活性(U/mg)
对照组
1.09
0.08
0.12
实验组
1.71
0.10
0.13
根据上述实验,回答下列问题。
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是___________________
________;实验前的驯养是为了___________________________________________________。
(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意___________________________,其原因是______________________________________________________________________。
(3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有____________________________。
(4)本实验得出的初步结论是________________________________________。
(5)推测鲈鱼的食性并说明理由:
_________________________________________。
6..判断正误
(1)(2010·山东高考理综-A)溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的( )。
(2)(2010·江苏卷-D)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质。
用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍,效果比其他类型加酶洗衣粉好( )。
(3)(2009·上海生命科学-D)将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻,可保持其甜味。
这是因为加热会破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶( )。
解析
(1)水解酶属于蛋白质,是在核糖体上合成的。
(2)因酶具有专一性,油渍为脂肪,故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶的效果差,所以错误。
(3)甜玉米有“甜味”是因为可溶性糖的大量存在。
在常温和酶的催化作用下,随着所采摘甜玉米的存放,其中的可溶性糖转化为淀粉(不甜)。
沸水(高温)能够使酶失去活性。
7.(2011·新课标卷)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如右图所示。
下列分析错误的是( )。
A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B.甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C.乙酶的化学本质为蛋白质
D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
8.(2009·宁夏,2)右图表示酶活性与温度的关系。
下列叙述正确的是( )。
A.当反应温度由t2调到最适温度时酶活性下降
B.当反应温度由t1调到最适温度时酶活性上升
C.酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存
D.酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重
9.(2010·海南生物,22)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,某同学进行了实验,实验步骤和结果见下表。
请回答问题。
试管编号
实验步骤
1
2
3
4
1%的NaCl溶液/mL
1
1%的CuSO4溶液/mL
1
1%的Na2SO4溶液/mL
1
蒸馏水/mL
1
pH为6.8的缓冲液/mL
1
1
1
1
1%的淀粉溶液/mL
1
1
1
1
唾液淀粉酶溶液/mL
1
1
1
1
各试管放入37℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管,加入1%的碘溶液0.1mL
观察结果
无色
深蓝色
浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是_________________________________。
(2)分析实验结果可知:
对酶活性有影响的离子是________________,其中对酶活性有抑制作用的离子是________,对酶活性有促进作用的离子是________。
(3)该实验中设置4号试管的目的是________________;设置3号试管的目的是________________。
(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测,1~4号试管中的颜色依次是________、________、________、________。
根据上述实验结果,在操作过程中,保温之前不能加入斐林试剂,其原因是___________________________________________________________。
10.(2009·全国Ⅰ,32)已知2H2O2===2H2O+O2↑,可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。
请用所给的实验材料和用具设计实验,使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。
要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论,并回答问题。
实验材料与用具:
适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,3.5%FeCl3溶液,0.01%牛过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试管。
(1)实验步骤:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________。
(2)实验结果预测及结论:
整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是:
________________________________________________________________________。
由此可得出的结论是_____________________________________。
(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃,重做上述实验,O2释放的速度最快的是_______,原因是__________________________________________________。
学案降低化学反应活化能的酶
答案与解析
基础自查
一.酶的作用和本质
1.酶在细胞代谢中的作用
(1)细胞代谢:
细胞中每时每刻进行着的化学反应的统称,是细胞生命活动的基础。
(2)活化能:
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(3)酶的作用机理:
降低化学反应的活化能,且与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。
2.酶的本质:
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
3.实验变量
(2)自变量:
人为改变的变量。
(3)因变量:
随着自变量的变化而变化的变量。
(4)无关变量:
除自变量外,其他对实验结果能造成影响的可变因素。
4.对照实验:
除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。
它一般要设置对照组和实验组。
二、酶的特性
1.高效性:
酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013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
(1)最适pH和温度下,酶活性最高,温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显降低。
(2)过酸、过碱或高温下,酶失活。
课堂深化探究
一.1
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核
生理作用
生物催化作用
来源
一般来说,活细胞都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
2.与酶有关的实验设计思路
(1)酶是蛋白质的验证实验(利用双缩脲试剂)
通过对照,实验组若出现紫色,证明待测酶的化学本质是蛋白质;不出现紫色,则该酶液的化学本质不是蛋白质。
(2)酶具有催化作用的实验设计思路及结果分析
根据底物性质利用相应试剂检测,若底物被分解,则证明酶具有催化作用,否则不具有催化作用。
(3)
还原糖+斐林试剂―→砖红色沉淀
用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后,再用斐林试剂鉴定,根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而验证酶的专一性。
(4)实验组:
H2O2+鲜猪肝研磨液、
对照组H2O2+Fe3+
因变量:
过氧化氢分解反应速率,观测指标:
点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速率。
(5)是否出现蓝色及蓝色的深浅
是否出现蓝色及蓝色深浅
(6)pH1 pH2 pHn 检测O2产生的多少和速率或卫生香燃烧情况
二.与酶有关的曲线分析
1.表示酶高效性的曲线
(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)酶只能催化自然条
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