2020年高考生物一轮复习专题3.1降低化学反应活化能的酶精讲含解析20190824118243001.pdf

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1、 1 第 1 节 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。知识点一 酶的本质、作用及特性 1 酶的本质与作用(1)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。(2)酶的概念 产生部位：活细胞作用：催化作用成分：绝大多数是蛋白质，少数是RNA(3)探究酶的作用原理 酶与无机催化剂降低化学反应活化能的作用比较，如图所示：无催化剂催化的反应是曲线 a。有无机催化剂催化的反应是曲线 b。有酶催化的反应是曲线 c。从三条曲线上看，发生反应所需的活化能：曲线 a曲线 b曲线 c。无论是否有催化剂催化，反应的最终结果是不变的。2 酶的特性(1)高效性：催化效率约是无机催

2、化剂的 1071013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：在最适温度和 pH 条件下，酶的活性最高。2 3 有关酶的曲线(1)酶高效性的曲线 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。(2)酶专一性的曲线 加入酶 B 的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶 B 对此反应无催化作用。加入酶 A 的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶 A 对此反应有催化作用。(3)影响酶活性因素的相关曲线 甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超

3、过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。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，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示 pH7 时，反应物剩余量最少，应为最适 pH；反应溶液 pH 的变化不影响酶作用的最适温度。(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线 3 甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。3 酶专一性的理论模型 (1)图中 A 表示

4、酶，B 表示被 A 催化的底物，E、F 表示 B 被分解后产生的物质，C、D 表示不能被 A 催化的物质。(2)酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。【易错辨析】关于酶的 8 个易错点 项目 正确说法 错误说法 产生场所 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)具有分泌功能的细胞才能产生 化学本质 有机物(绝大多数为蛋白质，少数为 RNA)蛋白质 作用场所 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用 温度影响 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活 低温和高温均使酶变性失活 作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能 来源 生物体内合成 有的可来源于食物等 合成原料 氨

5、基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸 合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体 知识点二 影响酶活性的因素 1实验原理(1)探究温度对酶活性的影响 反应原理 鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)探究 pH 对酶活性的影响 反应原理(用反应式表示)：2H2O2过氧化氢酶2H2O O2。4 鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验 O2的生成速率。2 实验步骤和结果(1)探究温度对酶活性的影响 序号 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3 1 加入等量的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 m

6、L 2 mL 2 控制不同的温度条件 60 热水(5 分钟)沸水(5 分钟)冰块(5 分钟)3 加入等量的新鲜淀粉酶溶液 1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)4 加入等量的碘液 1 滴 1 滴 1 滴 5 观察实验现象 不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色 蓝色 (2)探究 pH 对酶活性的影响 序号 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3 1 注入等量的体积分数为 3%的 H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 注入等量的不同pH 的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的 HCl 1 mL 5%的 NaOH 3 注入等量的过氧化氢酶溶液 2 滴 2 滴 2 滴 4 观

7、察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 5 将带火星的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱【特别提醒】1 实验材料选择时的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。5(2)在探究 pH 对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。2实验步骤和结果检测的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混

8、合，保证反应从一开始就是预设的温度。(2)在探究 pH 对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的 pH 调至实验要求的 pH 后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设 pH 前，让反应物与酶接触。(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，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。考点一 酶的本质及作用【典例 1】（2019 天津卷3）植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭。激活蛋白水解酶有两条途径：由钙离子进入细胞后启动；由位于线粒体内膜上参

9、与细胞呼吸的细胞色素 c 含量增加启动。下列叙述正确的是 A 蛋白水解酶能使磷酸二酯键断开 B 钙离子通过自由扩散进入植物细胞 C 细胞色素 c 与有氧呼吸第一阶段有关 D 细胞编程性死亡避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染【答案】D【解析】蛋白水解酶能使蛋白质的肽键断开，生成氨基酸，A 错误；钙离子通过主动运输进入植物细胞，B 错误；细胞色素 c 位于线粒体内膜上，参与有氧呼吸第三阶段，促进H和 O2结合，生成水，C 错误；植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭，避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染，D 正确。因此，本题答案选 D。【变式 1】(

10、2017全国，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是()A 在细胞中，核外没有参与 DNA合成的酶 B 由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性 C 从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法 D 唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是 37 【答案】C 6【解析】DNA主要在细胞核中合成，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与 DNA合成的酶，A 项错误；只要给予适宜的温度、pH 等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性，B 项错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶

11、可用盐析的方法，C 项正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是 37，但是 37 不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D 项错误。考点二 酶的相关曲线分析【典例 2】(2017天津，3)将 A、B 两种物质混合，T1时加入酶 C。如图为最适温度下 A、B 浓度的变化曲线。下列叙述错误的是()A 酶 C 降低了 A 生成 B 这一反应的活化能 B 该体系中酶促反应速率先快后慢 C T2后 B 增加缓慢是酶活性降低导致的 D 适当降低反应温度，T2值增大【答案】C【解析】T1时加入酶 C 后，A 浓度逐渐降低，B 浓度逐渐升高，说明酶 C 催化物质 A 生成了物质 B。由于酶能降低化学反应

12、的活化能，因此酶 C 降低了 A 生成 B 这一反应的活化能，A 项正确；由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B 项正确；T2后 B 增加缓慢是反应物 A 减少导致的，C项错误；图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D 项正确。【变式 2】(2019湖南雅礼中学模拟)用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是()7 A 该酶的最适催化温度不确定 B 图 2 和图 4 能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C 由图 4 实验结果可知酶具有高效性 D 由图 3 实验结果可知 Cl是该酶的激活剂【答案】C【解析

13、】图 1 显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示 30 比较适宜，但温度梯度太大，不能确定该酶的最适催化温度，A 项正确；图 2 显示该酶的最适 pH 为 7，而胃蛋白酶的最适 pH 为 1.5，由图 4 可知该酶为麦芽糖酶，B 项正确；图 3 能说明 Cl是该酶的激活剂，Cu2是该酶的抑制剂，D 项正确；图 4 可说明酶具有专一性，C 项错误。考点三 影响酶活性的因素的基础实验分析【典例 3】(2019吉林省实验中学模拟)探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是()取 3 支试管，编号，各注入 2 mL 淀粉溶液；另取 3 支试管，编号，各自注入 1 mL 新鲜的淀粉酶溶液 将淀粉酶溶液注入

14、相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度 5 min 向各试管中滴一滴碘液 将 6 支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在 60 的热水、沸水和冰水中 观察实验现象 A B C D 【答案】D【解析】探究温度对酶活性影响的实验步骤为：分组酶与底物在各自温度下处理一段时间酶与底物混合，保温一段时间检测观察实验现象。【变式 3】(2019安徽省安庆一中模拟)下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是()A 利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B 利用过氧化氢和过氧化氢酶探究 pH 对酶活性的影响 C 利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响 D 利用

15、淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究 pH 对酶活性的影响【答案】B 8【解析】温度影响过氧化氢的分解，从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰，A 项错误；利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究 pH 对酶活性的影响，B 项正确；斐林试剂使用时需要水浴加热，温度会对实验结果造成干扰，C 项错误；酸性条件下淀粉会水解，会对实验结果造成干扰，D 项错误。考点四 酶的特性【典例 4】（2019 浙江 4 月选考10）为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示：据此分析，下列叙述错误的是 A 实验的可变因素是催化剂的种类 B 可用产生气泡的速率作检测指标 C 该实验能说明酶的作用具有高效性 D 不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀

16、浆进行实验【答案】D【解析】实验中的可改变的自变量为催化剂的种类，A 选项正确；过氧化氢分解产生水和氧气，故可以通过产生气泡的速率作为判断反应速率的指标，B 选项正确；该实验通过比较酶的催化速率和二氧化锰的催化速率来验证酶的高效性，C 选项正确；鸡肝匀浆和马铃薯匀浆中均含有过氧化氢酶，均可用作过氧化氢酶的性质的探究实验，D 选项错误。故错误的选项选择 D。【变式 4】(2019山西康杰中学模拟)如图为某一酶促反应过程示意图，下列反应中能用该图表示的是()A 乙醇发酵 B 麦芽糖的水解 C ATP的水解 D 在光下将水分解成 H和 O2【答案】C 9【解析】图中反应前后均不变的物质是 R，说明

17、R 表示酶，S 和水为反应物，P 和 Q 为生成物，该反应为 S 的水解反应。乙醇发酵反应物没有水，A 项错误；麦芽糖水解只生成葡萄糖，B 项错误；ATP水解生成ADP和 Pi，C 项正确；水的光解是将水直接分解，没有其他反应物参与，D 项错误。考点五 影响酶活性的因素分析【典例 5】(2019江西省金溪一中质检)某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是()A 降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶 B 在 30 条件下竞争能力最强的一定是微生物丙 C 对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶 D 若将温度

18、改为 pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同【答案】C【解析】由图看，甲、乙、丙三种微生物的酶催化效率最高时对应的温度分别为 25、30、42，A项错误；在 30 条件下竞争能力最强的微生物应该是乙，B 项错误；对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶，C 项正确；低温时酶的活性被抑制，强酸、强碱与高温时酶的活性丧失，若将温度改为 pH，则所得实验结果曲线与图示结果不完全相同，D 项错误。【变式 5】(2019广东省惠州一中模拟)下列有关叙述不正确的是()A 在 pH 48 条件下，木瓜蛋白酶的活力受 pH 的影响较小 10 B 大多数酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应 C 同一生物体各种酶催化反应的条件一定相同 D pH 过低或过高都会导致蛋白酶变性失活【答案】C【解析】在 pH 48 条件下，木瓜蛋白酶的相对活力变化较小，说明在这一 pH 范围内，该酶的活力受pH 的影响较小，A 项正确；大多数酶的成分为蛋白质，蛋白质都能与双缩脲试剂发生紫色反应，B 项正确；同一生物体各种酶催化反应的条件不一定相同，如人体消化道内的胃蛋白酶的最适 pH 为 1.5，而大多数酶的最适 pH 在 7 左右，C 项错误；过酸或过碱都会导致蛋白酶变性失活，D 项正确。