2022届高三生物一轮复习课件：降低化学反应活化能的酶

这是一份2022届高三生物一轮复习课件：降低化学反应活化能的酶，共60页。PPT课件主要包含了酶本质的探索历程，切赫和奥特曼，发酵与活细胞有关，脲酶是蛋白质，少数酶是RNA，活细胞，氨基酸或核糖核苷酸，核糖体或细胞核，生物催化作用，无其它作用等内容，欢迎下载使用。
验证酶的本质是蛋白质实验验证酶具有催化作用的实验验证酶具有专一性、高效性的实验探究酶的最适温度或最适PH 的实验探究温度或PH对酶活性的影响实验
降低化学反应活化能的酶
考点一　酶的概念、特性及影响因素
酶是由活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与死细胞中的物质有关
死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
2.酶的概念、本质和功能
本质:来源:作用:合成原料:合成场所:作用部位：作用原理：
概念：酶是由活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
多数为蛋白质，少数是RNA
（哺乳动物成熟红细胞不能产生酶）
1）ac段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需的 。2）ab段的含义是 .3）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 移动。
提醒　(1)加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供活化能。(2)酶参与反应不提供能量，只是降低反应所需活化能。(3)酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
1.酶、激素、神经递质、抗体的比较
活细胞细胞内外、体外蛋白质和RNA催化作用可重复利用
内分泌腺或特定细胞 靶器官或靶细胞蛋白质、固醇、氨基酸衍生物等 调节作用 作用后灭活
神经细胞突触后膜受体乙酰胆碱、多巴胺、肾上腺素、氨基酸类、NO等突触间传递信息作用后灭活
浆细胞 相应抗原 蛋白质与相应抗原结合形成沉淀或细胞集团后被吞噬
微量高效，生物代谢不可缺少
1.下列关于酶的叙述，正确的是( )A.酶只有在生物体内才能起催化作用，其催化作用的原理是为化学反应提供能量B.所有的酶都含有C、H、O、N四种元素C.人体内的酶在进行催化过程中，酶本身不变，所以不会发生自我更新D.酶都是在核糖体上合成的
2.正常人体内的激素、酶和神经递质、抗体都有特定的生物活性，这四类物质都是( )A．在细胞内发挥作用B．由活细胞产生的蛋白质C．能与特定分子结合D．在发挥作用后仍保持活性
3.下列有关酶的叙述，正确的是(　　)A.同一个体的皮肤细胞和肌肉细胞中存在某些相同的酶B.酶的化学本质为蛋白质C.温度不同，酶的活性就一定不同D.与硝化细菌呼吸有关的酶在核糖体上合成
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
分析：1.酶比无机催化剂的催化效率更高；2.酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。3.酶不能改变最终生成物的量。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。①物理模型——“锁和钥匙学说”
图中A表示 ，B表示 .C、D表示 .E、F表示 。
a.加入酶B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。b.加入酶A的反应速率一定范围内随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应。即酶具有专一性。
(3)酶的作用条件“较温和”
①酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会降低。
②温度过高或过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只是抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，温度升高后酶可恢复活性。
　 教材中具有专一性的物质归纳
5.影响酶促反应速率的因素(1)通过影响酶活性进而影响酶促反应速率的因素---温度、PH
温度过高或过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只是抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，温度升高后酶可恢复活性。
(2)直接影响酶促反应速率的其他因素底物浓度和酶浓度都是通过影响反应物与酶接触的面积来影响酶促反应速率的，但并不影响酶活性。①底物浓度
OA段限制的因素是：AB段限制的因素是：
底物浓度酶浓度或酶活性
考向1　结合酶的化学本质及作用，考查归纳与概括能力1.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 ℃
2.为探究酶的相关特性,某班同学开展了一系列实验,下列相关实验设计正确的是(　　)A.为探究酶的高效性,甲同学用过氧化氢作底物,一组加过氧化氢酶,一组不加酶B.为探究酶的专一性,乙同学分别用淀粉、蔗糖作底物,均加入淀粉酶,然后用碘液进行检测C.为探究温度对酶活性的影响,丙同学将过氧化氢放在不同温度下处理后,再加入过氧化氢酶D.为探究pH对酶活性的影响,丁同学将肝研磨液用不同pH的缓冲液处理后,再加入过氧化氢
3.某人通过实验研究化合物X对淀粉酶活性的影响，结果如图。曲线Ⅰ为只在底物中加入淀粉酶，曲线Ⅱ为在底物中加入淀粉酶和化合物X。下列分析不正确的是(　　)
A.化合物X未影响淀粉酶活性的最适温度B.曲线Ⅰ作为实验对照C.化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活D.若底物溶液的pH升高，则曲线Ⅱ的顶点上移
4.甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是(　　)
A.甲、乙两图中B对应的温度和pH分别是酶的最适温度和最适pHB.甲、乙两图中A点对应的温度或pH对酶活性的影响不相同C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
[技能必备]1.三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析
考点二　与酶相关的实验
例题1：试着判断以下实验的变量
不同温度(PH)(至少三种)
pH(温度）、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
不同浓度的生长素类似物溶液
插条的种类、处理时间的一致性；生长素类似物浓度的准确性等
(1)单一变量原则： 即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。
[技能必备]2.实验设计遵循的三大基本原则
(2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。(3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
[技能必备]3.对照实验的类型及实验组、对照组的确认
对比实验及其特点(1)含义：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。(2)举例：①探究酵母菌细胞呼吸类型；②噬菌体侵染细菌实验；③鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自水的实验。
例2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，对1～4号试管进行了如右表处理，据表回答:
(1)1、2、3、4号试管， 是实验组，自变量是 ，因变量是 。无关变量是 。(2)本实验遵循了哪些实验原则？可以得出什么结论？
单位时间内气泡产生的数量
H2O2的浓度；Fe3+、酶滴加的量
第一步，共性处理：第二步，变量处理： 第三部，结果处理：
[技能必备]4.实验设计的三步曲
取管分组编号加相同物质
将...放在相同且适宜的环境下培养一段时间，观察...情况
套用“实验设计的三步曲”，说说以下实验的步骤
考点三　与酶相关的实验
1.探究温度对淀粉酶活性的影响(1)实验原理:
温度影响酶的活性，从而影响，滴加碘液，根据 来判断酶的活性。
是否出现蓝色及蓝色的深浅
能否用斐林试剂来检测来检测淀粉是否被水解？
(2)实验材料质量分数为2%的唾液淀粉酶溶液、体积分数为3%的可溶性淀粉溶液、热水、蒸馏水、冰水、碘液(相关用具省略)。
设置低温、高温、适温三种温度分别处理淀粉酶，再分别检测酶的活性。
①取3支试管编号为1、2、3，分别加入可溶性淀粉2ml。
②将3支试管分别放到0℃，37℃，100℃的水浴锅中保温5分钟后，分别加入1ml唾液淀粉酶溶液，继续保温5分钟。
③向3支试管中各加入1滴碘液，振荡后观察试管的颜色变化
温度过高、过低都会影响酶的活性，适宜温度下酶的活性最高。
2.探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理：。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用的情况来检验O2的生成速率。(2)实验材料质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的HCl溶液、质量分数为5%的NaOH溶液、蒸馏水等(相关用具省略)。
①取3支试管编号为1、2、3，分别加入2滴H2O2酶溶液。
②向3支试管分别加入1 mL蒸馏水、1 mL5%的HCl溶液、1 mL5%的NaOH溶液。
③向3支试管中各加入2mlH2O2溶液，振荡后观察试管中气泡的产生量及卫生香的复燃情况。
(5)实验结论：过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性最高。
※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。(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，检测底物是否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。
1.(2019·吉林长春一模)下列关于酶的实验设计，正确的是(　　)A.用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响B.用淀粉、蔗糖溶液和淀粉酶反应后滴加碘液验证酶的专一性C.用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解D.设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响
解析　过氧化氢的分解受温度影响，不能用过氧化氢和肝脏研磨液(过氧化氢酶)作材料探究温度对酶活性的影响，A错误；利用淀粉、蔗糖溶液和淀粉酶来验证酶的专一性时，碘液不能检测蔗糖是否被水解，应该选用斐林试剂，B错误；用蛋白酶、蛋白块作实验材料，可以通过观察蛋白块大小的变化来验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，C正确；胃蛋白酶的适宜pH是1.5～2.0，所以验证pH对胃蛋白酶活性的影响时，pH不能设置成2、7、12，D错误。答案　C
2.(2019·湖北武汉一模)为研究Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：甲组：CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测乙组：NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测丙组：蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测各组试剂量均相同且适宜，下列对该实验方案的评价，不合理的是(　　)A.缓冲液的pH应控制为最适pHB.保温的温度应控制在37 ℃左右C.宜选用碘液来检测淀粉的剩余量D.设置的对照实验能达成实验目的
3.(2020·四省名校第二次大联考)在最适温度和最适pH条件下，用人体胃蛋白酶溶液与一定量的稀释鸡蛋清溶液混合，测得生成物量与反应时间的关系如图中a曲线所示。下列说法正确的是(　　)
A.a曲线60 min后，生成物量不再增加的主要原因是酶的数量有限B.探究胃蛋白酶的最适pH时应设置过酸、过碱和中性三组实验C.将胃蛋白酶溶液的pH调至10进行实验，结果与b曲线一致D.形成b曲线的原因可能是将反应温度降低，其他条件不变
(1)试剂检测法：可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应、RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案：
考点三　与酶相关的实验---拓展实验
说出本实验的自变量、因变量，实验组、对照组
(2)酶解法酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理待鉴定酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质，设计方案如下：
【典例1】　研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质，有人认为这是一种能催化葡萄糖分解的酶，有人认为这是一种能催化蔗糖分解的酶。请回答下列问题：①写出鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质的两种方法：第一种鉴定方法：____________________________。第二种鉴定方法：____________________________。
用双缩脲试剂　用蛋白酶处理　
②为了探究此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如图所示的实验过程，请预测可能的实验结果。
水浴加热后，如果________________________________________，说明该物质是能催化蔗糖分解的酶；如果_______________ ，则说明该物质是能催化葡萄糖分解的酶。
　两支试管均不出现砖红色沉淀
两支试管均出现砖红色沉淀
2.验证酶的高效性(1)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。(2)设计方案实验组：反应物＋酶溶液→反应速率快(反应用时短)对照组：等量的同一种反应物＋等量无机催化剂→反应速率慢(反应用时长)
【典例2】　(2020·湖南雅礼中学调研)某同学设计了以新配制的体积分数为3%的H2O2溶液为反应底物的一组实验，预期实验结果如表所示，请回答下列问题。
注　表中FeCl3溶液和肝脏研磨液的质量分数为3.5%和20%。
(1)本实验的对照组是___(填序号)，因变量是________ ；第2组和第3组比较，实验的自变量是________ ，第2组中应加入________3.5%的FeCl3溶液。(2)第1组和第3组比较，可得出的实验结论是________________________________________________________；第3组比第2组释放的气泡大且多，从作用机理上说，是因为________________________________________________________。(3)若该同学按照表格完成实验后，发现每个组别的实验现象都不明显，最可能的原因是__________ ，该同学设计第4组实验的目的是_______ 。
过氧化氢酶具有催化作用
酶降低化学反应活化能的作用更显著
H2O2溶液放置时间过长而分解
排除肝脏研磨液中的其他物质对实验结果的影响
3.验证酶的专一性(1)设计思路用同种酶催化不同底物或用不同的酶催化同种底物，观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)方案一　（酶相同，底物不同）淀粉＋淀粉酶溶液→麦芽糖蔗糖＋淀粉酶溶液→不被分解
能否用碘液作为检测试剂？
(不能，因为碘液不能检测蔗糖是否被水解)。
方案二　底物相同，酶不同
淀粉＋淀粉酶溶液→麦芽糖淀粉＋蔗糖酶溶液→不被分解
【典例3】同学利用下列相应的材料和用具设计验证酶具有催化性和专一性的实验。备选材料用具：蛋白质块，脂肪块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。实验步骤：①取两支洁净的相同试管，编号为甲、乙。②取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取等量牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温(37 ℃)5分钟。④分别加入等体积等质量的蛋白质块，其他条件相同且适宜。⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。上述实验步骤中，有二处明显错误，请找出这二处错误并更正
第一处错误：_________________________。修订方案：______________________________。第二处错误：___________________________。修订方案：________________________________________。
增设一组加5 mL蒸馏水和等体积等质量蛋白质块的试管
应直接观测蛋白质块体积的大小
4.探究酶的最适温度(1)设计思路在一定范围内，设计一系列温度梯度实验，其他条件相同且适宜，可得出最适温度的大致范围，再在此范围内减小梯度，进一步进行实验，直至得出最适温度。(2)设计方案
【典例4】　(2020·河北石家庄市模拟)某研究小组利用普通淀粉酶和极端耐热淀粉酶在不同温度条件下做了如表所示的实验，请结合所学知识分析表格，回答下列问题：
(1)此实验的自变量是________________________，因变量是____________________ 此外还需要考虑的无关变量有_________________________________________________(举出两例即可)等。(2)有人认为上表中的设计中有不严密之处，请指出其中的错误并修改：___________________________________________。
酶促反应速率(或反应物剩余量或生成物的量)
淀粉酶的浓度、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等
不能将淀粉酶溶液直接加入到淀粉溶液中，需先将装有淀粉溶液和淀粉酶溶液的试管分别放入各组温度条件下保温处理5 min，然后将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀，再维持在这一温度下约5 min。
(3)另一研究小组在扩大范围后进行实验，得到下表所示的实验结果，分析可知两种酶的最适温度范围分别为_________________为进一步探究极端耐热淀粉酶的最适温度范围，可在________范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。
40～60 ℃(或50 ℃左右)、60～80 ℃(或70 ℃左右)　
答案　(1)温度、淀粉酶的种类　酶促反应速率(或反应物剩余量或生成物的量)　淀粉酶的浓度、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等(2)不能将淀粉酶溶液直接加入到淀粉溶液中，需先将装有淀粉溶液和淀粉酶溶液的试管分别放入各组温度条件下保温处理5 min，然后将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀，再维持在这一温度下约5 min(3)40～60 ℃(或50 ℃左右)、60～80 ℃(或70 ℃左右)　60～80 ℃
5.探究酶的最适pH(1)设计思路在一定范围内，设计一系列pH梯度实验，其他条件相同且适宜，可得出最适pH的大致范围，再在此范围内缩小梯度，进一步进行实验，直至得出最适pH。(2)设计方案
【典例5】　(2020·江西金太阳全国大联考)某同学为探究pH对酶活性的影响，设计的方法步骤如表所示。下列叙述不正确的是(　　)
A.缺少对照组B.实验预期结果不正确C.实验操作步骤设计合理D.都置于37 ℃水浴中可排除温度对酶活性的影响
6.酶活力的测定方法(1)概念：酶活力又称酶活性，指酶催化一定化学反应的能力。(2)检测步骤：加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量(3)测定方法：通常以单位时间内底物的消耗量或在单位时间内产物的生成量来表示。举例：检测淀粉酶的活力①通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力。②通过测定单位时间内淀粉的消耗量来检测淀粉酶的活力。