高考 一轮复习人教版降低化学反应活化能的酶 学案doc.docx
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高考一轮复习人教版降低化学反应活化能的酶学案doc
2020届一轮复习人教版降低化学反应活化能的酶学案
【最新考纲】 1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）。
2.实验：
探究影响酶活性的因素。
考点一 酶的本质和作用
见学生用书P035
1．酶的作用与本质
（1）酶催化作用的原理：
降低化学反应的活化能。
（2）酶的概念
（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：
①无催化剂催化的反应是曲线a。
②有无机催化剂催化的反应是曲线b。
③有酶催化的反应是曲线c。
④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。
⑤无论是否有催化剂催化，反应的最终结果是不变的。
（4）酶本质的探索（连线）
2．酶的特性
（1）高效性：
催化效率约是无机催化剂的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：
在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。
3．比较过氧化氢在不同条件下的分解
变量分析：
4．实验成功的3个关键点
（1）肝脏倘若不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低，故宜用新鲜肝脏。
（2）实验中使用肝脏的“研磨”液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
（3）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液后就会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。
诊断辨析
（1）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。
（ × ）
（2）酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。
（ × ）
（3）酶提供了反应过程所必需的活化能。
（ × ）
（4）随着温度降低，酶促反应的活化能下降。
（ × ）
（5）酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用。
（ × ）
（6）酶活性的发挥离不开其特定的结构。
（ √ ）
热图解读
（必修一P80图5－2）如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。
判断下列相关叙述正确与否。
（1）（a＋b）段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能。
（ √ ）
（2）若将酶改为无机催化剂催化该反应，则a的高度将升高。
（ √ ）
（3）若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，a的高度将降低。
（ × ）
（4）图中b表示酶降低的活化能。
（ √ ）
提示 若曲线Ⅱ为“最适”酶促条件下的曲线，则改变酶促条件，将会使酶变得“不适”，其催化能力将减弱，此时a的高度将升高。
考向一 酶的本质及作用
1.现有甲、乙两种化学本质不同的酶：
逆转录酶和淀粉酶，因标签丢失而无法区分。
某同学为区分这两种酶，用蛋白酶X对二者进行处理，并定时测定酶活性的变化，其结果如图所示，下列对于甲酶和乙酶的分析错误的是（ ）
A．甲酶是逆转录酶
B．甲酶能够抗X酶降解，所以活性保持不变
C．乙酶的化学本质是蛋白质或RNA
D．乙酶被降解，导致其分子结构发生改变、活性下降
解析 大部分酶的本质是蛋白质，少量的酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶的成分是蛋白质，被蛋白酶处理后而分解，而甲酶不变，则说明甲酶可能成分是RNA或者能够抗这种蛋白酶的降解。
答案 C
2．下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A．具有分泌功能的活细胞才能产生酶
B．酶可被水解为氨基酸或脱氧核苷酸
C．一种酶只能催化一定的反应物发生反应
D．酶通过为化学反应供能来提高反应速率
解析 所有的活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）都能产生酶，A错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，可被水解为氨基酸或核糖核苷酸，B错误；酶的催化作用具有专一性，即一种酶只能催化一定的反应物发生反应，C正确；酶通过降低化学反应的活化能来提高反应速率，本身不能为化学反应提供能量，D错误。
答案 C
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℃
解析 本题考查酶的相关知识，包括酶的化学本质、分布、发挥作用的场所及保存温度等。
真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中，A项错误；酶作为生物催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用，B项错误；盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因而可用盐析法进行沉淀，C项正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37℃左右，而该酶通常在低温下保存，D项错误。
答案 C
考向二 酶的催化作用的实验设计
4．（2018·惠州调研）下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。
下列有关分析合理的是（ ）
A．本实验的因变量是不同的催化剂
B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C．1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
解析 本实验的因变量是气泡的产生速率，即过氧化氢的分解速率。
本实验中催化剂的种类、温度是自变量，酶的用量是无关变量。
1号与3号、1号与4号中都只有一个变量不同，可分别构成对照实验。
2号在高温下反应加快，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。
答案 C
考点二 影响酶促反应的因素
见学生用书P036
1．探究酶的高效性、专一性
（1）酶的高效性曲线
①如图A表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂条件时的变化曲线。
提示：
如图所示
②由曲线可知：
酶比无机催化剂的催化效率更高；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。
因此，酶不能（填“能”或“不能”）改变最终生成物的量。
（2）酶的专一性曲线
①在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应。
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不能催化该反应。
2．探究影响酶活性的因素
（1）分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
（2）分析图A、B曲线可知：
过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。
前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构和空间结构。
（3）分析图C中的曲线，反应溶液中pH的变化是否会影响酶作用的最适温度呢？
不会（填“会”或“不会”）。
诊断辨析
（1）淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化。
（ × ）
（2）不同酶的最适温度可能相同。
（ √ ）
（3）随着温度降低，酶促反应的活化能下降。
（ × ）
（4）酶活性最高时的温度不适合酶的保存。
（ √ ）
（5）pH和温度超过最适值后，活性都下降，只要达不到使酶变性的范围，改变pH和温度为最适值后，酶的活性就可以恢复。
（ × ）
热图解读
如图1表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系；而图2所示为不同条件下，某酶促反应生成物随时间的变化曲线，请分析：
（1）图1中A、B两种酶的化学本质是否相同？
（2）图1中B酶活性改变的机制是什么？
（3）图2中造成①②③曲线不同的条件可能是什么？
（4）若图2中3条曲线是在pH值为右图中的a、b、c点时所测的生成物的量随时间的变化曲线，若改为pH为d、e点所示值的环境中时，请在图2中绘出生成物的量随时间的变化曲线。
提示
（1）观察曲线图可知，A酶的活性始终保持不变，表明A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则A酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则B酶为蛋白质。
（2）B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。
（3）造成曲线不同的条件可能是温度的不同、pH值的不同，酶浓度的不同，也可能是③是未加催化剂，②是加入无机催化剂，①是加入有机催化剂酶。
（4）d点时对应如下图，而e点时与图2中②所示曲线重合。
考向一 酶的活性影响因素曲线分析
1．（2017·天津）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
解析 加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，A项正确；随着反应的进行，底物A浓度由大变小，酶促反应速率先快后慢，B项正确、C项错误；图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，T2值增大，D项正确。
答案 C
高考教材
本题以必修一P85“酶活性受温度和pH影响示意图”为源，从知识内容上以数学模型的形式考查影响酶活性的因素等，从目标要求上考查考生的图文信息转换能力
跟|题|变|式
2．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（ ）
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－是酶的激活剂
解析 图1显示温度对酶活性的影响，从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30℃左右；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；图3能说明Cl－是酶的激活剂，Cu2＋是酶的抑制剂；图4说明酶具有专一性。
答案 C
3．（2018·石家庄模拟）为了研究温度对某种酶活性的影响，科研人员设置了三个实验组：
A组（20℃）、B组（40℃）和C组（60℃），同时测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），测得结果如图。
下列相关说法错误的是（ ）
A．三个温度条件下，该酶活性最高的是B组
B．在时间t1时，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会加快
C．如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件不变，那么在t3时，C组产物总量增加
D．生物体内酶的化学本质是蛋白质或RNA
解析 图示信息显示：
40℃条件下产物浓度达到最大值所需时间比20℃条件下短，且40℃条件下的曲线上升段斜率大于60℃条件下的，故在三个温度条件下，该酶活性最高的是B组，A正确；根据题图可知，在20℃～40℃（不包括20℃）范围内的酶活性应大于20℃时的酶活性，故在t1时，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度将加快，B正确；图示信息显示：
在t2时，60℃条件下酶已失活，故t2时增加底物量，C组反应产物总量不会增加，C错误；绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA，D正确。
答案 C
微专题·素养达成
见学生用书P038
与酶相关的实验探究与实验思想的贯彻
一、常见实验设计思路
1．用“试剂检测法”鉴定酶的本质
实验原理和方法
2．用“对比实验法”探究或验证酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素
（1）验证酶的高效性
①设计思路
验证酶高效性的方法是“对比法”，实验变量为不同类型催化剂，因变量为底物的反应速率。
②设计方案
项目
实验组
对照组
材料
等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的“酶溶液”（如生物材料研磨液）
等量的“无机催化剂”
现象
反应速率很快，或反应用时短
反应速率缓慢，或反应用时长
结论
酶具有高效性
（2）酶的专一性的实验探究方法——对比法
①设计思路：
常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
②设计方案
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
同种底物（等量）
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶（等量）
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
酶具有专一性
3.用“梯度法”探究影响酶活性的因素（温度或pH）
（1）设计思路：
设计实验时需设置一系列不同温度（或pH）的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。
酶促反应所需时间最短的一组对应的温度（或pH）最接近最适温度（或pH）。
相邻组间的差值（即梯度值）越小，测定的最适温度（或pH）就越精确。
（2）设计方案
组别编号
1
2
…
n
实验材料
等量的同种底物和酶
温度（或pH）
t1（或a1）
t2（或a2）
…
tn（或an）
衡量指标
相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少
实验结论
生成物最多的一组，或底物剩余量最少的一组对应的温度（或pH）最接近最适宜温度（或pH）
二、实验变量的确认
1．自变量、因变量、无关变量三者之间的关系
（1）自变量，指实验中由实验者根据实验目的所要操纵的因素或条件。
因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。
实验的目的即在于解释这种前因后果关系。
（2）无关变量，指实验中除自变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。
实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰，如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现，此无关变量就成为干扰变量了，所以消除无关变量成为干扰变量是实验成功的前提。
2．实验设计遵循的四大基本原则
（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）等其他因素。
（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（其余因素都相同），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。
（4）科学性原则：
在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。
典例示范
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，有人认为是一种能促使葡萄糖分解的酶，有人认为是一种能促使蔗糖分解的酶。
对此，研究人员设计并做了一些相关实验。
（1）要鉴定此物质化学本质是蛋白质还是RNA，可分别选用________试剂和________染液。
（2）为确定此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖水解的酶，研究人员设计了如图所示的实验过程，请分析可能的实验结果。
在水浴加热后，若两支试管均出现砖红色沉淀，说明_________________________________________________________________，
若两支试管均不出现砖红色沉淀，则说明_________________________________________________________________________________________。
（3）若以上实验完成后，已经确定其为催化葡萄糖分解的酶，化学本质是蛋白质，需要确定其催化作用的最适温度，设计实验的基本思路是先确定________，再参照图中甲试管的处理方法进行实验。
实验结束后，再选择其中砖红色沉淀____________的两支试管所对应的温度，在两个温度之间设置____________、重复进行实验。
[解题思路]
（1）蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，吡罗红使RNA呈现红色。
（2）还原糖可与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。
葡萄糖是还原糖，而蔗糖是非还原糖，但蔗糖的水解产物为还原糖。
两支试管都出现砖红色沉淀，表明该酶不能催化葡萄糖分解而能催化蔗糖水解；两支试管都不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解而葡萄糖被分解，故该物质是能催化葡萄糖分解的酶。
（3）设计实验的基本思路：
先确定系列等温度梯度，再选择其中砖红色沉淀最少的两支试管，在其所对应的温度之间设置更小的温度梯度。
[答案]
（1）双缩脲 吡罗红
（2）该物质是能催化蔗糖水解的酶 该物质是能催化葡萄糖分解的酶
（3）系列等温度梯度 最少 更小的温度梯度
典题演练
下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。
据此回答下列问题：
探究温度对酶活性影响的实验（实验一）
实验步骤
分组
甲组
乙组
丙组
①α淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
②可溶性淀粉溶液
5mL
5mL
5mL
③控制温度
0℃
60℃
90℃
④将新鲜α淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温
⑤测定单位时间内淀粉的________________
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验（实验二）
组别
A组
B组
C组
D组
E组
pH
5
6
7
8
9
H2O2完全分解所需时间（秒）
300
180
90
192
284
（1）pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。
（2）实验一中的对照组为________组。
（3）实验一的①②③④步骤为错误操作，正确的操作应该是
______________________________________________________________。
实验一的第⑤步最好选用________（试剂）测定单位时间内________。
（4）如将实验一的新鲜α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？
________。
为什么？
______________________________________。
（5）分析实验二的结果，可得到的结论是__________________________________________________________________________________；在该实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度。
解析
（1）实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。
（2）探究温度对酶活性影响的实验中，60℃是α 淀粉酶作用的最适温度，是实验前已知的，乙组的实验结果是另外两组的参照，故为对照组。
（3）探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。
因此，实验一的①②③④步骤为错误操作。
淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的消耗量，单位时间内淀粉的消耗量越多，说明酶活性越高。
（4）温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α 淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。
（5）由实验二的结果可知：
在pH为5～7的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性升高，在pH为7～9的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。
在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。
答案
（1）无关 自
（2）乙
（3）使新鲜α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合（其他合理答案也可） 碘液 淀粉的消耗量
（4）不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解
（5）该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低（或在pH为5～7的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性升高，在pH为7～9的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性降低） 6～8
微平台·通关必备
【答题术语】
1．酶的催化效率高的原因是同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
2．关于酶全面而准确的表述是酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
3．温度、pH与酶活性之间关系的表述是在最适的温度和pH条件下，酶的活性最高。
温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
4．过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因：
酶的空间结构遭到破坏。
5．ATP的分子结构可以写成简式：
A—P～P～P，其功能是直接给细胞的生命活动提供能量。
【误区警示】
1．酶促反应速率不同于酶活性
（1）温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
（2）底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
2．四个角度比较“酶”与“激素”
教学资源备选
一、有关酶相关曲线类习题解法
1．一析横、纵坐标含义。
横坐标通常表示实验的自变量（X），常见的有时间、温度、pH、底物浓度、酶浓度等，而纵坐标通常表示实验的因变量（Y），其常见的表示方法有反应速率、生成物的量、底物剩余量等。
需要注意的是，若纵坐标表示生成物的量，则酶浓度不会改变其最大值，底物浓度才能改变其最大值。
2．二析曲线走势。
明确因变量（Y）是怎样随自变量（X）的变化而变化的，如备用习题1图甲中的曲线a走势是先上升后稳定。
如果将备用习题1图甲中纵坐标换成底物剩余量，则曲线的走势将是先下降后稳定。
3．三析特殊点。
分析反应曲线中起点、终点、转折点、交叉点等表示的含义及产生的原因。
若因变量（Y）随着自变量（X）的变化而变化，则自变量（X）是限制因素；当自变量（X）超过一定的值以后，因变量（Y）不再随自变量（X）变化而发生变化，则限制因素不再是自变量（X），而是自变量（X）以外的其他因素。
4．四析曲线条数。
当存在多条曲线时，应先对每一条曲线单独分析，然后再综合分析。
若需要分析曲线间的关系，可从以下两点入手分析：
①当横坐标相同时，对应的纵坐标之间的关系；②当纵坐标相同时，对应的横坐标之间的关系。
1．图甲曲线a表示在最适温度、最适pH条件下生成物的量与时间的关系，图乙曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，酶促反应速率与反应物浓度的关系。
据图分析正确的是（ ）
A．图甲曲线a中，A点后，限制生成物的量增加的因素是酶量不足
B．分别在图乙中取B、C点的反应速率值，可用图甲中的曲线c和d表示
C．对于图乙中曲线b来说，若酶量减少，其走势可用曲线f表示
D．减小pH，重复该实验，图乙曲线b可能变为曲线f；增大pH，可能变为曲线e
解析 根据题干信息分析，图甲中横坐标是时间，确定“时间”是该实验中的自变量，酶量、温度等因素均为无关变量。
反应过程中，反应物浓度会随时间推移越来越小，而酶量不变，由此推测曲线a中，A点后生成物的量不再随时间的推移而增加，是因反应物已耗尽，限制因素应为反应物浓度，A错误；在图乙中，B点、C点对应的反应速率值是一个定值，不能用图甲中曲线c和d表示，B错误；图乙曲线中，当反应物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低，可用曲线f表示，C正确；根据题干
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