高三生物一轮总复习专题52 降低化学反应活化能的酶二附答案和解释.docx

1、高三生物一轮总复习专题52 降低化学反应活化能的酶二附答案和解释2018年高三生物一轮总复习专题5.2 降低化学反应活化能的酶（二）（附答案和解释）【学案导航】-明方向！ 【课程学习目标】 1.举例说出酶的特性。 2.说出酶促反应的原理。 3.通过实验说明影响酶活性的因素,掌握控制变量的科学方法。 第一层级：预学区.不看不讲 【知识体系梳理】 一、酶的特性 与一般催化剂相比,酶具有以下特性: 1.高效性 一般而言,酶催化反应的速率比非催化反应的速率高1081020倍,比其他无机催化剂催化反应的速率高倍。 2.专一性 每一种酶只能催化或化合物的化学反应。二肽酶可以催化任何两个氨基酸组成的的水解反

2、应,但是不能催化多肽的水解。 3.温和性 由于大多数酶都是蛋白质,所以凡是能使蛋白质变性的因素,如强酸、强碱、高温、重金属盐、X射线、紫外线等,都能使酶的遭到破坏,导致酶完全失去活性而不可恢复。所以,酶一般要求的条件,比如常温、常压、接近中性的酸碱度等。 二、影响酶促反应的因素 1.温度与酶活性 每种酶只能在的温度范围内起作用。酶表现最大活性时的温度叫作酶的。低于最适温度时,随着温度的降低,活性也下降,下降到一定程度时,酶的催化效率为,但是此时酶的活性。温度恢复到最适时,酶的活性逐步增加直至。高于最适温度时,随着温度的上升,酶的活性迅速下降,升高到一定限度时会因为变性而 。此时即使再恢复到最适

3、温度,酶的活性 。 2.pH与酶活性 每种酶只能在一定限度的pH范围内起作用。酶表现最大活性时的pH叫作酶的 。稍高或稍低于最适pH,酶的活性都会降低;偏离最适pH越远,酶活性就 。过酸或过碱时酶本身会因为变性而 ,即使再恢复到最适pH,酶的活性 。 3.底物浓度与酶促反应速率 在底物(反应物)浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而 。 【基础学习交流】 1.什么叫酶的专一性? 2.温度对酶活性有何影响? 3.pH对酶活性有何影响? 4.利用淀粉作为反应底物进行探究温度对酶活性影响的实验中,能否利用菲林试剂来检测淀粉是否被水解了?为什么?第二层级：导学区.不议不讲 【重点难点探究】 知识点一:

4、酶的专一性解读 1.什么是酶的活性?为什么酶的专一性能体现酶的多样性?2.在适宜条件下,唾液淀粉酶能水解淀粉吗?能水解蔗糖吗?淀粉能被蔗糖水解酶水解吗?3.若用淀粉酶水解淀粉作为实验组,蔗糖水解酶水解淀粉作为对照组,请将下表中有关实验现象补充完整。 项目 检验试剂 检验原理 现象 原因 实验组 碘液 淀粉遇碘变蓝色 对照组 碘液4.除用碘液检验淀粉的存在外,还可用什么试剂检验淀粉是否被水解了?各有什么现象出现?知识点二:温度、pH对酶活性影响的实验探究及与酶促反应速率有关的曲线 1.若探究不同温度条件下淀粉酶对淀粉的水解效果,则实验中的自变量是什么?无关变量是什么?实验结果(因变量)可用底物分

5、解速度或底物存留量作观察指标,但通常是将什么现象作为观察指标的?2.在探究温度对酶活性影响的实验中,应将淀粉酶与可溶性淀粉溶液作何处理?该实验是否适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在?为什么?3.低温酶仍保留催化活性的原因是什么?4.若探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的水解效果,则实验中的自变量是什么?该实验是否适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在?为什么?5.下图表示温度对酶促反应速率的影响曲线,请画出pH、酶浓度、底物浓度对酶促反应速率的影响曲线。【思维拓展应用】例1下图表示酶的有关实验:取甲、乙、丙三支洁净的试管,分别往甲、乙试管中注入3 mL淀粉糊,往丙试管中注入3 mL蔗糖溶液。然后在甲、丙试

6、管中各注入2 mL新鲜的小麦淀粉酶滤液,在乙试管中注入2 mL清水,振荡这三支试管。下列说法正确的是()。 A.往三支试管中分别滴入1滴碘液,在35 水浴中保温5 min,甲、乙试管都变蓝 B.三支试管内各物质的量要求相同,是为了排除物质用量的不同对实验结果的影响 C.35 是小麦淀粉酶起催化作用的最适温度 D.该实验不可以用斐林试剂检验颜色变化 例2探究温度对酶活性的影响实验的设计思路如下表所示,请回答: 步骤 试管 1 1 2 2 3 3 加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 加入新鲜淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 提供环境温度 60 的水 沸水 冰块 时间 5 mi

7、n 将淀粉酶溶液倒入相同温 度的淀粉溶液中,保温5 min 试管1 试管2 试管3 滴入碘液 1滴 现象 (1)实验现象分别是:;。 (2)若直接将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液混合一段时间后再设置不同的温度条件,对实验结果有影响吗?。 第三层级：固学区.不练不讲 【基础智能检测】 1.生物体内各种化学反应能有条不紊地进行,最主要是因为()。 A.酶的催化效率具有高效性B.酶的种类具有多样性 C.酶的催化作用具有专一性 D.酶的空间结构具有稳定性 2.-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖,但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明-半乳糖苷酶的催化作用具有()。 A.高效性B.专一性C.稳定性D

8、.多样性 3.在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的 pH 由 10 降到 2 的过程中,胃蛋白酶的活性将()。 A.不断上升 B.没有变化 C.先升后降 D.先降后升 4.人在发高烧时食欲降低,感觉食之无味,其原因是()。 A.体温升高,导致肠胃不能及时排空 B.体温升高,完全抑制了消化酶的分泌 C.体温升高,消化酶的活性受到影响 D.体温升高,破坏了体温调节系统,从而影响了肠胃的吸收 【全新视角拓展】 5.根据酶的特性分析下列酶与底物相互作用的模式图解,回答问题: (1)上述图解反映了酶的催化作用的性。 (2)从上图分析,酶应是,原因是,被催化的底物是。 第四层级：思学区.不思不复 【思维导图构建

9、】 【答案】 【知识体系梳理】 1071013一种一类二肽空间结构比较温和一定限度最适温度接近于零仍保留 最大 失去活性 无法恢复 最适pH 越低 失去活性 也无法恢复 加快 【基础学习交流】 1.每一种酶只能催化一种或一类化学反应的特性叫酶的专一性。如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解,不能催化其他化学反应。 2.温度过高,酶的空间结构就会发生改变,从而使酶活性降低甚至失去活性;但低温只能使酶活性降低,而不能使酶失去活性,随着温度的升高,酶的活性可逐渐恢复。在一定条件下,某种酶在某一特定温度的活性最大,这个温度称为这种酶的最适温度。 3.每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性,超过这个范围

10、,酶就会失去活性,即过酸或过碱会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。 在一定条件下,某种酶在某一特定pH的活性最大,这个pH称为这种酶的最适pH。 4.不能,因为该实验的自变量是温度,使用菲林试剂需要水浴加热,因而改变了温度,即改变了自变量。 【重点难点探究】 知识点一:酶的专一性解读 1.酶对化学反应的催化效率称为酶的活性。酶活性的大小可以用在一定条件下每次反应的速率来表示,反应速率愈大,就表明酶的活性愈大。细胞代谢是通过许多化学反应来实现的,每一种反应都需要酶的催化,每一种酶都具有专一性,所以酶能体现多样性的特点。 2.唾液淀粉酶能水解淀粉,但不能水解蔗糖,淀粉也不能被蔗糖水解酶水解。 3.

11、 项目 检验试剂 检验原理 现象 原因 实验组 碘液 淀粉遇碘变蓝色 不变蓝色 淀粉被水解 对照组 碘液 变蓝色 存在淀粉4.除用碘液检验淀粉的存在外,还可用斐林试剂检验淀粉是否被水解了。实验现象:实验组水浴加热后,出现砖红色沉淀,对照组无砖红色沉淀出现。 知识点二:温度、pH对酶活性影响的实验探究及与酶促反应速率有关的曲线 1.自变量:不同的温度设置。无关变量:酶的浓度和用量、淀粉的用量、碘液的用量、反应时间等。通常在反应后的各试管中滴加碘液,观察各试管中液体蓝色变化情况。 2.应将同一温度下的淀粉酶与可溶性淀粉溶液混合。该实验不适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在,因为使用斐林试剂需进行水浴加

12、热,改变了原来设置好的温度,实验结果不准确。 3.低温虽然使酶的活性明显降低,但酶的空间结构没有遭到破坏并保持稳定,在适宜的温度下酶的活性可以恢复,酶适于低温下保存。 4.自变量:不同的pH设置。该实验也不适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在,因为酸性或碱性条件会影响斐林试剂的使用效果。 5.见下图。 【思维拓展应用】 例1 B 例2(1)不变蓝色变蓝色变蓝色(2)有影响 【解析】该实验的自变量是温度,所以设计实验时,应将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液置于相同的某温度环境中一段时间后再混合,这样才能确保温度对酶活性的影响,前三步的顺序不能改变,这是实验成功的关键。淀粉酶在沸水中丧失活性,在冰水中的

13、活性基本为0,所以试管2、3中的淀粉不会被水解,碘液会变蓝色。 【基础智能检测】 1.C2.B3.B4.C 【全新视角拓展】 5.(1)专一(2)A、D反应前后性质不变b2 【解析】考查了酶的专一性,酶反应前后性质不变,而底物发生了变化,但一定的酶只能催化一定物质的分解。 【思维导图构建】 专一性温和性温度酶pH 【典例指津】-授技法！ 热点题型一 与酶有关的曲线和图形分析 例1、下图表示在不同条件下酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述中，不正确的是 () A图虚线可以表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系 B图虚线可以表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系

14、 C图不能表示在反应开始的一段时间内，反应速率与反应时间的关系 D若图中的实线表示Fe3的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率 【答案】C 【提分秘籍】 1酶的高效性曲线 (1)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的时间，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酶专一性的图形和曲线 (1)图形 图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。 酶和被催化的物质都有特定的空间结构。 (2)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不能催化该反应。 而加入酶A的反应速率随反应

15、物浓度的增大明显加快，说明酶A能催化该反应。 3影响酶促反应的因素 (1)温度和pH 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、高温都会使酶变性失活，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。 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。 (2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 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。 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

16、正比。 【举一反三】 如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和pH的影响情况，下列解释不正确的是 () A在a点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大 B在b点，将酶的浓度增大一倍，反应速率不可能增大 C在c点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大 D这种酶可能是胃蛋白酶 【答案】B 【方法技巧】“四看法”分析酶促反应曲线 一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。 二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应速率的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制

17、因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。 三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。 四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。 热点题型二 实验：酶特性的实验探究 例2请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题： 实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37恒温水浴锅、5065恒温水浴锅。 (1)若“”代表加入适量的溶液，“”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符

18、号完成下表实验设计。 溶液 试管 蔗糖 溶液 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 (2)实验步骤： 按照上表中的设计，取试管、加溶液； _； _； _； (3)结果预测：_。 (4)结论：_。 (5)在上述实验中，如果仅将37恒温水浴锅的温度调到20，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，试管中出现的颜色会比37时的浅，其原因是_。 【答案】(1) 溶液 试管 蔗糖 溶液 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 乙 丙 丁 (2)混匀，37恒温水浴一段时间 取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间 观察实验现象并记录实验结果 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管

19、，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 (4)酶的催化作用有专一性 (5)20低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少 【解析】该题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。 (1)因此表格中所填内容如下： 溶液 试管 蔗糖 溶液 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 乙 丙 丁 (2)实验步骤：按照上表中的设计，取试管、加溶液。 将上述溶液混合均匀，在37恒温水浴锅中保温适当时间。 取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混合均匀，再在沸水浴中保温一定时间。 观察现象并记录实验结果。 (3)应该在

20、只有含蔗糖和蔗糖酶溶液的甲试管以及含淀粉和淀粉酶溶液的乙试管出现砖红色沉淀，其他试管不应该出现砖红色沉淀。 (4)结论：说明酶的催化作用具有专一性。 (5)如果将37恒温水浴锅的温度调到20，由于20低于酶的最适温度，酶的活性会下降，水解产生的还原糖少，所以出现砖红色试管中的颜色会比37时的浅。 【方法技巧】与酶有关的实验设计的“主要点” (1)验证或探究酶具有高效性：高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。用酶和蒸馏水作对照，可用来验证酶具有催化功能。 (2)验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应

21、。因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶，也可用不同底物、同一种酶来验证或探究。 (3)验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。 (4)验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH约为1.5。 (5)验证某种酶的化学本质是蛋白质：蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明。

22、【提分秘籍】 1.验证酶的专一性 设计思路 验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：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。 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 底物相同(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 实验操作 2影响酶活性的实验探究中的注意事项 (1)探究温度对酶活性的影响 实验室使用的淀粉酶最适温度为60。 本实验不宜选用H2O2酶，因为H2O2本身在不同的温度

23、下的分解速度不同。 在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到5065，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。 设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用。 (2)探究pH对酶活性的影响 实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。 本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。 本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。 【举一反三】 已知2H2O2=2H2OO2，可以

24、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。 学* 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%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。 (1)实验步骤： _； _； _。 (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_。 【答案

25、】(1)取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37恒温水浴锅中保温适当时间 分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液 观察各试管中释放气泡的快慢 (2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性 (3)加FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去活性 【解析】本题考查酶的作用特性，可结合教材中相关实验分析回答。 【真题回眸】-知难易！ 1.（2017天津卷，3）3将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是 A酶C降低了A生成B这一反

26、应的活化能 B该体系中酶促反应速率先快后慢 CT2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，A物质减少，B物质增加，可推测酶C催化A物质生成B物质，酶通过降低化学反应的活化能加快反应速率，A正确；T1T2间，酶促反应速率加快，超过T2后，酶促反应速率减慢，B正确；T2后B增加缓慢是底物A含量过少所致，C错误；曲线是在最适温度下绘制的，若降低反应温度，反应速率减慢，T2值增大，D正确。 2.（2016全国课标卷，3）若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（） A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后

27、检测产物的量 B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 C.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 D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 【答案】C 3.（2016全国课标卷，29）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20 ）、B组（40 ）和C组（60 ），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。回答下列问题： （1）三个温度条件下，该酶活性最高的是组。 （2）在时间t1之前，如果A组温度提高10 ，那么A组酶催化反应的速度会。 （3）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

28、保持不变，那么在t3时，C组产物总量，原因是_ _。 （4）生物体内酶的化学本质是，其特性有_ _（答出两点即可）。 【答案】 （1）B（2）加快（3）不变60 条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加（4）蛋白质或RNA高效性、专一性 【解析】 （1）曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 。（2）A组控制的温度是20 。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。（3）对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 条件下已经失活，所以如果在时间t2时，

29、向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。（4）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。 4.（2016江苏卷，8）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是（） 管号 1%焦性没食子酸/mL 2% H2O2/mL 缓冲液/mL 过氧化物酶溶液/mL 白菜梗提取液/mL 煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL 1 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 4 2 2 2 A.1号管为对照组，其余不都是实验组 B.2号管为对照组，其余都为实验组 C.若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D.若4号管不显橙红色，表明白菜梗中无氧化物酶 【答案】A 【能力提升】-长士气！ 一、选择题（8小题） 1.下列有关酶特性的实验设计中，最科学、最严谨的一项是 （ ） 选项 实验目的 主要实验步骤 A 酶催化具有高效性 实验组：2mL3%H2O2+1mL过氧化氢酶 保温5min 对照组：2mL3%H2O2+1mL蒸馏水 保温5minB 酶催化具有专一性 实验组：2mL3%可溶性淀粉+1mL新鲜唾液 保温 5min碘液检验 对照组：2mL3%蔗糖+1mL新鲜唾液 保温5min 碘液检验 C