2012非常讲练测高三生物一轮复习精品学案(人教版)1-5-第一课时降低化学反应活化能的酶31706.pdf

第五章 细胞的能量供应和利用 第一课时 降低化学反应活化能的酶 课本回归 一、酶的本质 1 酶本质的探索 最初科学家通过大量实验证明，酶的化学本质是_；在 20 世纪 80 年代，又发现少数_也具有催化作用。2 酶的本质 酶是_产生的具有催化作用的_，其中绝大多数是_，少数是_。二、酶的作用 考纲展示 考向预览 1.酶在代谢中的作用 2.ATP在能量代谢中的作用 3.光合作用的基本过程 4.影响光合作用速率的环境因素 5.细胞呼吸 本章包括酶、ATP、光合作用、呼吸作用，其中酶和 ATP是细胞代谢的基础知识。光合作用、呼吸作用是本章考查的重点，也是本模块考查的重点。光合作用和细胞呼吸是最基本的物质和能量代谢，其原料和产物又是相互利用的，该过程中涉及了酶、ATP的相关知识，是综合性考查的问题，主要的题型有选择题、填空题、图像分析题、实验题等多种，如 2010年全国理综卷第 2 题考查细胞呼吸，2010年安徽理综第 29 题、浙江理综第29 题等考查光合作用。光合作用、细胞呼吸是每年考查的重点，预计今年高考仍以光合作用、细胞呼吸为载体考查学生对数据的判断与处理能力、对图像的分析能力以及对实验的探究能力。1 作用 提高_，促进化学反应的进行。2 作用机理(1)活化能：分子从_转变为容易发生化学反应的_状态所需要的能量。(2)酶的作用机理：降低化学反应的_。与_相比，酶降低活化能的作用更显著。3 作用特性(1)_：酶的催化效率大约是_的 1071013倍。(2)专一性：每一种酶只能催化_化学反应。(3)作用条件较温和：_，都会使酶的_遭到破坏，使酶永久失活；在低温下，酶的活性_，但不会失活。答案：一、1.蛋白质 RNA 2.活细胞 有机物 蛋白质 RNA 二、1.反应速率 2.(1)常态 活跃(2)活化能 无机催化剂 3.(1)高效性 无机催化剂(2)一种或一类(3)过酸、过碱或温度过高 空间结构 降低 1 酶的本质及生理功能 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(真核生物)来源 一般来说，活细胞都能产生酶 生理功能 生物催化作用 作用原理 降低化学反应的活化能 2.酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质 实验组：待测酶液双缩脲试剂是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色反应。(2)证明某种酶是 RNA 实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。对照组：已知 RNA溶液吡罗红染液出现红色。(2)比较 H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。2 实验过程的变量及对照分析 自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 2 号：90水浴加热 3 号：加入 3.5%FeCl3溶液 2 滴 4 号：加入 20%肝脏研磨液 2 滴 H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示 加入 H2O2 的量；实验室的温度；FeCl3 和肝脏研磨液的新鲜程度 1 号试管 2、3、4 号试管 3.实验结论(1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)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，从而探索酶的专一性。2 实验程序 序号 项目 试管 1 2 1 注入可溶性淀粉 2 mL 无 2 注入蔗糖溶液 无 2 mL 3 注入新鲜淀粉酶溶液 2 mL振荡 2 mL振荡 4 50 温水保温 5 min 5 min 5 加斐林试剂 1 mL振荡 1 mL振荡 6 将试管下部放入 60 热水中 2 min 2 min 7 观察实验结果 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 1 温度对酶活性的影响(1)原理解读 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)实验设计思路 (3)实验设计程序 (4)实验的变量分析 自变量 因变量 无关变量 温度 淀粉分解量的多少(用是否出现蓝色及蓝色深浅表示)淀粉和淀粉酶的量、溶液的 pH、反应时间等 2.pH对酶活性的影响(1)原理解读 pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。(2)实验程序 序号 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3 1 注入等量过氧化氢酶溶液 2 滴 2 滴 2 滴 2 注入不同 pH 的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH 3 注入等量的 H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 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)酶只能催化已存在的化学反应。2 表示酶专一性的曲线 (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 催化底物 A 参加反应。(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 不催化底物 A 参加反应。3 影响酶活性的曲线 (1)甲、乙曲线表明：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，温度升高可恢复活性。(2)从丙图可以看出：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 (1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。(2)乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。例一(2010南京模拟)下列有关酶的叙述，正确的是 ()A 所有酶都含有肽键，用双缩脲试剂进行检验可以呈现颜色反应 B 酶催化的专一性表现在它能催化一种化合物或一类化合物的化学反应 C 酶催化反应产物对酶的活性不具有调节作用 D 酶分子结构在高温、低温、过酸、过碱条件下均会受到破坏而使酶失去活性 解析：大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，RNA不含肽键，不能用双缩脲试剂进行检验；酶的活性调节是通过酶的直接或间接催化产物与酶结合，使酶活性降低而完成的；酶分子结构在低温条件下只是活性下降，结构不会受到破坏，温度适宜时活性还可恢复。答案：B 对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是 ()A 二者的基本原理是不同的 B 前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量 C 二者都可以降低过氧化氢分子的活化能 D 酶和 Fe3的作用原理是不同的 答案：A 解析：加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的；酶和 Fe3都是催化剂。它们的作用原理是相同的，只是效率不同。例二 已有工厂利用酶使废弃动植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油，最适用于该过程的酶是()A 胆碱酯酶 B 固醇酯酶 C 脂肪酶 D磷脂酶 解析：能够将废弃动植物油脂降解的酶是脂肪酶，只有将动植物油脂分解成甘油和脂肪酸后，才能与甲醇等反应生产生物柴油，这是对酶的专一性知识的考查。答案：C 某同学通过实验发现，同样条件下 淀粉酶在 35 时催化效率不如唾液淀粉酶高。该同学想就这一问题做进一步探究实验，下列哪一项探究课题最合理 ()A 温度对 淀粉酶活性的影响 B pH 对 淀粉酶活性的影响 C 淀粉对 淀粉酶活性的影响 D 淀粉酶的浓度对催化效率的影响 答案：A 解析：造成同样条件下 淀粉酶在 35 时催化效率不如唾液淀粉酶高的原因，不是 pH、反应底物淀粉、淀粉酶的浓度等因素，而是温度，故可设置一系列温度梯度来探究温度对 淀粉酶活性的影响。例三 下列符合图示含义的是 ()A 随 pH 从 5 升高到 7，酶的活性逐渐降低 B 随 pH 从 5 升高到 7，酶的最适温度不变 C 温度从 0 A 变化过程中，酶的活性逐渐降低 D 该酶的最适 pH 为 7 解析：从图示可以看出酶的活性在 pH 为 6 时比 pH 为 5及 pH 为 7 时都高，但三种 pH 下最适温度均为 A 点对应的温度。答案：B 如图分别表示温度、pH 与酶活性的关系，下列有关叙述不正确的是()A 曲线 A 上的 b 点对应的温度表示该酶的最适温度 B 人体内胃蛋白酶的活性与曲线 B 部分相似 C 曲线 B、C 说明不同的酶有不同的最适 pH D 酶的活性随温度的升高而增强 答案：D 解析：在一定温度范围内酶的活性随温度的升高而增强，超过这一范围，酶的活性随温度的升高而减弱，甚至失活。1 下列有关酶的叙述，其中正确的是 ()A 酶提供了使反应能进行所必需的活化能 B 酶在催化反应时与温度和 pH 有关，而酶的活性与温度和 pH 无关 C 若酶的空间结构被破坏，则其正常活性就会丧失 D 一个酶分子只起一次作用 答案：C 解析：根据酶的作用机理，A、D两选项是错误的。酶的催化作用与酶的活性受温度、pH、酶浓度、底物浓度、抑制剂、激活剂等多种因素的影响，酶的活性有其特定的最适温度和pH 等。因此，B 项是错误的。2 在 1、2 号试管中各加入 3 mL过氧化氢溶液，分别滴入少许 FeCl3和含过氧化氢酶的肝脏研磨液，混合均匀后，产生气泡的情况是 ()A 1 号试管先产生气泡，且气泡少 B 2 号试管先产生气泡，且气泡少 C 1 号试管先产生气泡，且气泡多 D 2 号试管先产生气泡，且气泡多 答案：D 解析：酶具有高效性，比无催化剂的催化效率高出几百万倍。因此，2 号试管中先产生气泡，且气泡多。3 20 世纪 80 年代科学家发现了一种 RNaseP酶，其是由 20%的蛋白质和 80%的 RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高 Mg2的浓度，他们发现留下来的 RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明 ()A 某些 RNA具有生物催化作用 B 酶是由 RNA和蛋白质组成的 C 酶的化学本质是蛋白质 D 酶的化学本质是 RNA，而不是蛋白质 答案：A 解析：人们在很早以前就认识到酶的本质是蛋白质，但在最近的研究中发现，极少数的 RNA也具有催化活性，这是人们对酶的本质认识的一种发展。4(2010潍坊模拟)下图中，表示有酶催化的反应曲线、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 ()答案：B 解析：酶可以有效降低活化能，以保证细胞内的反应在常温常压下高效地进行。酶降低的活化能没有酶催化所需的能量有酶催化所需的能量。5 右图表示某种物质在酶催化分解的过程中有关物质浓度随时间的变化曲线。下列描述不合理的是 ()A 曲线 1 表示的是反应物的浓度变化 B 曲线 3 表明，在该条件下反应物在大约 20 分钟时完全分解 C 如果曲线 2、3、4 表示不同温度下的酶促反应，则曲线 2 代表的温度高于曲线 3 和曲线4 代表的温度 D 如果曲线 2、3、4 代表不同酶浓度下的酶促反应，则曲线 2 代表的酶浓度高于曲线 3 和曲线 4 代表的酶浓度 答案：C 解析：随反应的不断进行，曲线 1 浓度不断下降，曲线 1 代表的是反应物，曲线 3 表示在反应进行 20 分钟后，生成物浓度达到最大不再增加，说明反应物完全分解。若曲线 2、3、4代表不同酶浓度的反应曲线，在其他条件相同的情况下，酶浓度高的反应速率快，生成物最先达到最大浓度，因此曲线 2 代表的酶浓度 曲线 3 代表的酶浓度 曲线 4 代表的酶浓度。故A、B、D 正确。若曲线 2、3、4 代表不同温度的酶促反应，则曲线 2 代表的温度可能是最适温度，曲线 3、4 代表的温度高于或低于此温度，故 C 所述错误。6(2010苏北四校模拟)将萝卜磨碎制得提取液，取少量分别加入 pH 为 3 9的盛等量过氧化氢(H2O2)溶液的几个试管中，保持 30 的温度，结果每个试管都产生气体。重复上述实验，只是提取液的添加量减半。两次实验中过氧化氢含量的变化曲线如图所示，请问：(1)萝卜提取液中含有的物质是_。(2)为什么曲线 A 和 B 中，过氧化氢的含量最低点位于同一直线上？。(3)B是第_次实验。理由是_。(4)如果把提取液进行加热处理，处理后进行第三次实验，结果是_，这说明_。答案：(1)过氧化氢酶(2)pH7 时，过氧化氢酶的活性最强(3)二 酶减少一半，过氧化氢被分解的量相应减少，剩余的量相对较多(4)不能反应 加热会使酶变性失活而不再起催化作用 解析：过氧化氢在过氧化氢酶的作用下可分解为 O2 和 H2O。此题没有直接给出过氧化氢酶，而是改换了一个新的情境萝卜提取液，只要抓住提取液中有过氧化氢酶，问题便可解决。7(2010天津模拟)下列有关生态酶或酶的叙述，正确的是 ()A 组成酶的基本单位都是氨基酸，组成生态酶的基本单位也是氨基酸 B 低温、高温、过酸、过碱都会使生态酶失活 C 物质的跨膜运输、CO2的固定和还原都需要酶的参与 D 酶催化效率高是因为其降低活化能的作用更显著 答案：D 解析：酶包括蛋白酶和 RNA酶，蛋白酶的基本单位是氨基酸；高温、过酸、过碱都会使生态酶失活，低温使酶的活性降低；物质的跨膜运输不需要酶，CO2的固定和还原则需要酶的参与。8 下图表示人体肝细胞内的某种生化反应，有关叙述正确的是 ()A 甲具有提高该反应活化能的作用 B 甲与乙的结合不需要消耗三磷酸腺苷 C 若乙代表蛋白质，则丙、丁代表氨基酸 D 若乙代表丙酮酸，则丙、丁分别代表 CO2和 H2O 答案：B 解析：分析图示可知：甲是生物催化剂，乙是反应底物，丙、丁为反应产物。酶的作用是降低反应活化能，而不是升高活化能，A 选项错；在酶的催化作用下，物质的分解需要消耗能量，但酶与底物结合不需要能量，B 对；由于酶的专一性，同一底物在不同酶的催化作用下，可能生成不同的产物，选项 C、D 错。9 科学家从牛的胰脏中分离出一种由 76 个氨基酸组成的多肽(Ub)。研究发现，Ub 在细胞自我监测和去除某些“不适用蛋白质”(即靶蛋白)的机制中扮演着重要角色。如果某蛋白质分子被贴上了 Ub 这个标签，其就会被运送到细胞内的蛋白酶处，被水解掉，过程如下图所示：下列说法中不正确的是 ()A 如果靶蛋白不与 Ub 结合，便不能被水解 B 完成过程所需的主要条件是酶和 ATP C 去除“不适用蛋白质”所需的 ATP全部是由线粒体提供的 D 上述过程得到的氨基酸也可能有必需氨基酸 答案：C 解析：蛋白质分子只有被贴上了 Ub 这个标签，才会被运送到细胞内的蛋白酶处，被水解掉。由图可知过程所需的主要条件是酶和 ATP。线粒体和细胞质基质都可以提供 ATP。多肽水解可能得到必需氨基酸。10下列有关酶的特性实验设计中最科学严谨的是()选项 实验目的 主要实验步骤 A pH 影响酶的催化活性 向三支试管中依次加入：2 mL3%可溶性淀粉、1 mL不同pH 的缓冲溶液和新鲜唾液；在适宜温度下保持 5 min；用斐林试剂检测 B 酶催化具有高效性 实验组：2 mL3%H2O21 mL 过氧化氢酶，保温 5 min；对照组：2 mL3%H2O21 mL 蒸馏水，保温 5 min C 酶催化具有专一性 实验组：2 mL3%可溶性淀粉1 mL 新鲜唾液，保温 5 min后加碘液检验对照组：2 mL3%蔗糖1 mL新鲜唾液，保温 5 min后加碘液检验 D 探究酶作用的适宜温度 5 mL3%可溶性淀粉2 mL新鲜唾液碘液每隔 5分钟将溶液温度升高 10，观察溶液的蓝色变化 答案：A 解析：B 项中，要证明过氧化氢酶的高效性，应该与无机催化剂相比较，而不能与无催化作用的蒸馏水相比较；C 项中，淀粉被唾液淀粉酶水解，两组实验都不出现颜色变化，无法比较得出实验结论；D 项中，缺少对照实验，应该设计成一系列温度梯度的实验进行对照，得出最适温度。11将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取 6 支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为 3 组并分别调整到不同温度，如图所示。然后在每支试管中加入少许等量的玉米子粒提取液，保持各组温度 30 分钟后，继续进行实验(提取液中还原性物质忽略不计)：(1)若向 A、C、E 三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是_；砖红色较深的试管是_，颜色较深的原因是_；不变色的试管是_，不变色的原因是_。(2)若向 B、D、F 三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色都是蓝色，产生该颜色的原因是_。(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？(只要求写出设计思路)答案：(1)A和 C C 淀粉酶在 40 时活性相对较高，催化淀粉水解产生的还原糖多 E 酶失活(2)剩余的淀粉遇碘变蓝(3)在 20 和 100 之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件保持一致，以反应液和上述试剂(或答碘液或答班氏试剂或答斐林试剂)发生颜色反应的程度为指标确定最适温度 解析：在 20、40 和 100 三个温度条件下，40 是酶的较适宜温度。若要探究淀粉酶水解的最适温度，需在 20 和 100 之间多设置温度梯度重复上述实验操作。12(2010上海生物)下图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述中错误的是()A 需要解旋酶 B 属于水解反应 C 会有能量变化 D 反应速度与温度有关 答案：A 解析：分析图示可知：该图表示的是生物体内二肽的水解过程；需酶的催化，所以反应速度与温度有关；该过程发生在生物体内，故该蛋白质被水解时需消耗能量。而解旋酶催化的是DNA分子解旋的过程。13(2010上海生物)下图表示细胞中某条生化反应链，图中 E1E5 代表不同的酶，A E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是 ()A 若 E1 催化的反应被抑制，则 A 的消耗速度加快 B 若 E5 催化的反应被抑制，则 B 积累到较高水平 C 若 E3 的催化速度比 E4 快，则 D 的产量比 E 多 D 若 E1 的催化速度比 E5 快，则 B 的产量比 A 多 答案：C 解析：据题干信息，可以看出：若 E1 催化的反应被抑制，则 A 转化为 B 的速度将会减慢，故 A 选项错误；虽 E5 催化的反应被抑制，但由于 B 还能继续转化为 C，故 B 的积累并没有达到较高水平，所以 B 选项错误；若 E3 的催化速度比 E4 快，则 C 更多地转化为 D，D 的产量比 E 多，故 C 选项正确；若 E1 催化速度比 E5 快，则 A 更多转化为 B，但又由于 B 还会转化成 C，故 B 的产量不一定比 A 多，所以 D 选项错误。