高中生物第二节 酶是生物催化剂获奖ppt课件

这是一份高中生物第二节 酶是生物催化剂获奖ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了素养导学，内容梳理，随堂检测，概念突破，生物催化剂，蛋白质，酶-底物，形状变化，恢复原状，单位时间等内容，欢迎下载使用。

1.绝大多数酶是蛋白质(1)酶的本质酶是由活细胞产生的一类 ,大多数酶是 。(2)酶的催化机理①图示如下
②图示分析A(酶)与B(底物)结合,形成M( 复合物),然后这个复合物会发生一定的 ,使底物变成C和D( ),并从复合物上脱落,同时酶分子又 。
(3)酶活性的表示一般指 内底物的消耗量或 的生成量。2.酶的催化功能具有专一性和高效性(1)专一性一种酶只能催化 的反应,如 只能催化蔗糖的水解,而不能催化麦芽糖的水解。(2)高效性酶可以降低化学反应的 ,使得化学反应加快。
一种底物或者少数几种相似底物
3.酶的催化功能受多种条件的影响(1)pH对酶活性的影响①酶通常在 范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强,该pH称为 。②胃蛋白酶的最适pH为 ,胰蛋白酶的最适pH为 。在两者的最适pH外,酶的活性都较低。
(2)温度对酶活性的影响①酶促反应都有一个 温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。②酶所催化的反应都是化学反应,在一定温度范围内,温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度 。③超过一定温度范围,酶分子会随温度升高而发生 ,温度升得越高,酶变性的速率也越快,升到一定温度,酶将完全失去活性。(3)其他影响因素 、酶的浓度、酶的 和抑制剂等都会影响酶的活性。
概念一　绝大多数酶是蛋白质[概念情境] 酶是一类具有生物催化功能的有机物,就其化学本质而言,到目前为止,人们所发现的酶主要有蛋白质和RNA两大类,人的唾液中含有唾液淀粉酶,有人说:“唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。”(1)请设计一个实验以验证该酶是否是蛋白质。提示:准备一组标准蛋白质溶液(如稀蛋清),加入双缩脲试剂,观察颜色变化,该组作为对照。将一定量的唾液淀粉酶加入试管中,再加入双缩脲试剂,观察颜色变化。若唾液组出现与对照组相同的颜色变化,则证明唾液淀粉酶的本质为蛋白质,若与对照组的颜色不同,则证明唾液淀粉酶的本质不是蛋白质。
(2)唾液淀粉酶催化淀粉产生麦芽糖,在这个过程中唾液淀粉酶的结构会发生改变吗?唾液淀粉酶是与麦芽糖形成酶-底物复合物还是与淀粉形成酶-底物复合物?提示:在催化过程中,唾液淀粉酶的结构发生改变。淀粉为该催化反应的底物,麦芽糖为该催化反应的产物,酶与底物结合,即酶与淀粉结合形成酶-底物复合物。
[典例1] 酶是生物体中生化反应的催化剂,对生命活动的正常进行具有重要作用。请分析以下1～2题,完成对酶化学本质的分析。1.在水解大多数酶的过程中,通常能得到多肽,最后能得到氨基酸。这说明(　 　)A.酶是由活细胞产生的 B.酶是生物催化剂C.大多数酶的化学本质是蛋白质 D.酶的基本组成单位是多肽
解析:氨基酸是组成蛋白质的基本单位,在水解大多数酶的过程中,通常能得到多肽,最后能得到氨基酸,这说明大多数酶的化学本质是蛋白质。
2.用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应,由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是(　 　)A.蛋白质B.RNA C.多糖 D.氨基酸
解析:核糖体由蛋白质和RNA构成,利用蛋白酶水解蛋白质,剩余物质是RNA,仍具有催化功能,说明催化氨基酸脱水缩合反应的物质为RNA。
(1)大多数酶的本质是蛋白质,少部分酶是RNA(如核酶)。但具体到某一种酶,一定是蛋白质或RNA。(2)酶的基本组成单位为氨基酸或核糖核苷酸,合成场所为核糖体或细胞核。(3)酶只具有一种功能,即催化功能。(4)酶发挥作用的场所在细胞内(胞内酶,如呼吸酶、ATP合成酶等)或细胞外(胞外酶,如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等)。
突破点2 酶的催化机理
[典例2] 酶与底物结合,能够催化底物形成产物,具体机理如图所示,请分析图示完成1～2题。1.带有数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素,其中表示酶的图形编号是(　 　)A.①B.②C.③D.④
解析:酶促反应的原理是降低化学反应的活化能,酶在反应前后,其数量和性质不会发生改变,所以在示意图中,表示酶的是①。
2.Ⅰ、Ⅱ表示催化阶段,M表示复合物,下列叙述错误的是(　 　)A.Ⅰ、Ⅱ阶段,酶分子的形态发生改变B.M表示酶-底物复合物C.M的形成能够提供化学反应的活化能D.Ⅱ阶段后酶分子的形态恢复原状
解析:酶进行催化的反应机理是酶与底物结合,降低化学反应的活化能,在反应过程中,酶的分子形态发生改变,反应结束,酶分子恢复原状。
[概念易错] 酶分子具有一定形状,催化反应时,酶与底物结合形成酶-底物复合物,酶分子形状发生改变,反应结束,酶分子从复合物上脱落,同时酶分子恢复原状(此过程为可逆的蛋白质形变)。
概念二　酶的催化功能具有专一性和高效性[概念情境] 一种加酶洗衣粉有以下说明:
成分:蛋白酶(0.2%),清洁剂(15%)。效果:明显高于常规非加酶洗衣粉。注意:切勿用于丝质及羊毛衣料;用后需彻底清洗双手。
请结合以上说明思考下列问题。(1)为什么该加酶洗衣粉能较容易清除衣物上的奶渍?提示:因为其中含有蛋白酶,能分解奶渍中的蛋白质。
(2)加酶洗衣粉的效果为什么能明显高于常规非加酶洗衣粉?提示:酶具有高效性,相比较非加酶洗衣粉,具有更快的去污效果。(3)解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料的洗涤?提示:因为丝质及羊毛衣料的主要成分是蛋白质,会被蛋白酶水解,损坏衣物。
突破点1 酶催化的专一性与高效性
[典例1] 荔枝是著名的岭南佳果,其果皮中存在多酚氧化酶,多酚氧化酶能够氧化果皮中的茶多酚,形成褐色物质,这是引起采摘后荔枝果皮褐变的原因之一,机械损伤部位氧化程度更加明显。褐变的发生严重影响了荔枝的新鲜效果。果皮褐变面积百分率,常作为荔枝保鲜效果的指标。分析材料完成以下1～2题。1.一份多酚氧化酶能使果皮中数万份茶多酚氧化,但对纤维素的水解却不起作用。这种现象说明酶具有(　 　)A.高效性和专一性 B.高效性和多样性C.专一性和多样性 D.稳定性和高效性
解析:分析题意可知,酶的催化效率高,体现了酶具有高效性;特定酶对特定底物的水解作用,体现了酶具有专一性。
提示:①抑制多酚氧化酶的活性,减少对茶多酚的氧化作用;②减少采摘和运输过程中的机械损伤,保证荔枝的完整性。
2.请为荔枝的保鲜,提出相应的建议。
突破点2 酶催化的高效性实验探究
[典例2] (2019·浙江4月学考)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浆进行实验
解析:分析题意可知,本实验研究酶催化的高效性,催化剂的种类为自变量,属于可变因素;实验试剂为过氧化氢溶液,因此可通过检测气泡的产生速率来比较酶与无机催化剂的催化效率;鸡肝匀浆中含有过氧化氢酶,可用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆。
[实验点拨] 酶的实验设计与变量分析(1)变量的种类变量是实验设计中可以变化的因素或条件,依据变量间的相互关系,可分为以下两类。①自变量与因变量:自变量是实验中由实验者所操纵的因素,该因素的改变将引起实验结果的相应改变,是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系,自变量是原因,因变量是结果。②无关变量:无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。
(2)自变量的确定和控制根据实验目的,确定实验变量,进而确定控制的措施。例如:“探究淀粉酶的最适温度”的实验。①变量的确定:自变量是相同的酶处在不同温度下就是温度(梯度),即要“探究什么”,则“什么”就是自变量。②自变量的控制:在确定了自变量是温度梯度后,应将淀粉酶置于相应温度下,如25 ℃、26 ℃、27 ℃等。控制变量的方法,常用的有“施加”“改变”“去除”等。(3)无关变量的确定与控制例如:“探究pH对唾液淀粉酶活性的影响”实验中的无关变量是什么?应如何控制?分析:在该实验中,自变量是pH的大小。无关变量有温度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶液的量、反应时间、加入碘 碘化钾溶液的量及时间等,在做实验时,对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜。
突破点3 酶催化的专一性实验探究
[典例3] 下表是有关酶专一性的探究实验,“-”表示不加。下列叙述正确的是( 　)
A.实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液,最好提前配制好备用B.本实验的试管1、2为对照,目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖C.若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀则说明检验液中含麦芽糖D.本实验的本尼迪特试剂可用碘液代替
解析:实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液,最好现配现用,避免其他因素的干扰;本实验的试管1、2为对照,目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖;若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀则说明检验液中含还原糖,但是不能判断具体成分;本实验的本尼迪特试剂不能用碘液代替,因为碘液无法检验蔗糖是否发生水解。
(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
概念三　酶的催化功能受多种条件的影响[概念情境] 探究温度对酶活性影响的实验方案
(1)该实验的自变量是什么?本实验需要保持酶的最适pH条件吗?pH在该实验中属于什么变量?提示:该实验的自变量是温度。该实验需要在酶的最适pH条件下进行。pH在该实验中属于无关变量。(2)该实验的思路如下图所示。为什么要将底物和酶溶液的温度控制到预设的温度后再混合?提示:严格控制实验的自变量,增强实验的说服力。
(3)在探究温度对酶活性影响的实验中,能否用过氧化氢酶催化过氧化氢的分解作为实验对象?提示:不能,过氧化氢在加热的情况下会分解。(4)探究温度对酶活性影响的实验中,能否用本尼迪特试剂作为检测试剂?提示:不能。因为本尼迪特试剂在使用时,需要水浴加热,对反应温度形成干扰。
突破点 影响酶活性的曲线分析
[典例] 影响酶催化反应速率的因素有温度、pH、反应物浓度及酶的浓度等。1～2题中描述了温度、pH及底物浓度对酶活性影响的曲线变化,据图进行相关分析。1.温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示。下列叙述不正确的是(　 　)A.甲酶保持活性的温度范围小于乙酶B.在乙酶最适温度时,甲酶已失活C.如果甲是蛋白酶,那么乙酶可能是它的底物D.随着温度的增加,两种酶的热变性速率表现出先减少后增加趋势
解析:由题图分析可知,甲酶保持活性的温度范围为0～50 ℃,乙酶保持活性的温度范围为0～70 ℃,甲酶保持活性的温度范围小于乙酶;由题图可知,乙酶60 ℃左右时活性最高,此时甲酶已失活;乙酶的本质可能是蛋白质,蛋白质是蛋白酶的底物;由曲线图可知,随着温度的增加,两种酶的热变性速率一直在增加,升到一定温度后,酶将完全失去活性。
解析:曲线图表示的是最适温度下的反应曲线,A点时升高温度,反应速率下降;B点时增加底物浓度,反应速率不变,此时限制因素是酶的浓度;A、B和C三点比较,A点时酶促反应速率最小,是因为底物浓度太低;AB段反应速率加快的原因是底物浓度增大,酶-底物复合物形成速率提高。
2.图示为最适温度下底物浓度对酶促反应速率的影响。下列说法中错误的是(　 　)A.若A点对应浓度下的温度升高5 ℃,反应速率将下降B.在B点时,酶含量限制了反应速率的提高C.A、B和C三点比较,A点时酶的形变速率最小D.AB段反应速率加快的原因是酶-底物复合物形成速率提高
与酶相关的曲线分析及技巧总结
(1)与酶相关曲线分析
(2)技巧总结:“四步法”分析酶促反应曲线①识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。②析线:“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。③明点(特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。④判断:“先分后合巧辨析”。对于多条酶促反应曲线图,根据曲线上不同标示识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出),首先对每一条曲线单独分析,进行比较,判断曲线间有无联系或找出相互关系,然后综合分析。
甲图是酶实验的装置图,乙图为最适温度下,将A、B两种物质混合后的浓度变化曲线,其中在T1时加入酶C。请回答下列问题。(1)若滤纸片的大小和数目不变,只改变H2O2溶液的pH,则探究的是 . ,能否用本实验装置来探究温度对酶活性的影响? ,原因是 。
解析:(1)若滤纸片的大小和数目不变,只改变H2O2溶液的pH,则探究的是不同pH对酶活性的影响,由于温度会直接影响过氧化氢的分解速率,所以不能用本实验装置来探究温度对酶活性的影响。
温度会直接影响过氧化氢的分解速率
(2)若要探究酶的量对酶促反应速率的影响,则需 来实现。若各组中加入的滤纸片大小相同但数目不同,则各组最终生成的气体量是否相同? 。(3)乙图中,T1时刻后的反应速率的变化为先 后 ;适当升高反应温度,T2值 ,B的增速将 ;酶与图中物质 形成酶-底物复合物。
改变滤纸片的大小和数目
解析:(2)圆形滤纸片上含有过氧化氢酶,滤纸片大小和数量不同,则酶的量不同,所以若要探究酶的量对酶促反应速率的影响,则需改变滤纸片的大小和数目来实现。由于过氧化氢的量是一定的,酶数量多的一组反应快,将底物完全分解需要的时间短,酶数量少的一组将底物完全分解需要的时间长,但各组最终生成的气体量相同。(3)酶能降低化学反应的活化能,加入酶后,化学反应速率加快,但随着底物不断被消耗,反应速率减小,所以乙图中,T1时刻后的反应速率的变化为先快后慢。乙图是最适温度下的测定值,若适当升高反应温度,酶的活性降低,化学反应速率减慢,故T2值增大,B(产物)的增速将变慢,酶与底物即图中物质A形成酶-底物复合物。
1.下列关于酶的叙述,正确的是(　 　)A.酶都是活细胞产生的一类特殊蛋白质B.酶分子的形状只适合与一种分子结合C.形成酶-底物复合物时底物形状未改变D.酶催化作用的强弱可用反应速率表示
解析:酶是活细胞产生的生物催化剂,绝大多数是蛋白质,少数为RNA;酶分子的形状只适合与一种或少数几种相似分子结合;形成酶-底物复合物时,酶和底物形状都发生改变;酶催化作用的强弱可用反应速率表示。
2.为了验证酶的高效性及发挥作用需要温和的条件,某实验小组设计了如下的实验方案,其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而释放O2。下列叙述错误的是(　 　)
A.新鲜的猪肝匀浆中含有过氧化氢酶B.2号与4号试管在相同的温度条件下进行实验C.2号试管在初期产生气泡最多则实验目的达成D.1号、2号和3号试管间的比较可验证酶的专一性
解析:本实验验证的是过氧化氢酶的高效性和作用条件温和,而新鲜的猪肝匀浆中含有过氧化氢酶,酶的作用具有高效性;加热也可催化过氧化氢分解,温度在本实验中属于无关变量,应控制相同;2号试管在初期产生气泡最多证明酶具有高效性和作用条件温和的特性;专一性是指每一种酶只能催化一种或少数几种相似底物的反应,本实验中只有一种酶和一种反应,不可验证酶的专一性。
3.图甲表示酶催化反应过程的示意图,图乙表示在最适条件下该酶促反应生成物的量与时间的关系曲线。下列叙述错误的是(　 　)A.图甲中,c如果是二糖,则它是麦芽糖B.若适当提高温度,图乙中的M值不变C.若适当增加酶量,图2中的e点将向左移动D.图甲中a1、a2与b结合后,b的形状会发生改变
解析:题图中显示a1、a2为不同物质,而麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合形成的;图乙表示的是最适条件下的反应,适当提高温度,酶的活性下降,但是不会改变反应的平衡点;若适当增加酶量,酶促反应的速率升高,e点将向左移动;图甲中a1、a2与b结合后,b的形状会发生改变。
4.如图是在适宜温度下pH对某种过氧化氢酶活性影响的曲线,下列叙述错误的是(　 　)A.该酶的最适pH范围比较宽B.过酸或过碱条件下该酶都可能失去活性C.该酶的活性可达到100%,可以说明酶具有高效性D.若升高温度,该酶的最高活性会降低
解析:从曲线图可以看出,该酶在pH为6～11时,酶的活性是一样的,所以最适pH范围比较宽;过酸或过碱会改变酶的空间结构导致酶活性丧失;酶的高效性表现在酶与无机催化剂相比,酶降低活化能的效果更显著;由于该曲线是在最适温度下的酶促反应曲线,因此再升高温度,酶活性会降低。
5.如表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。甲做了1～3组,乙做了4～6组。如下表所示。(单位: mL)
下列叙述错误的是(　 　)A.甲同学实验的检测试剂可换成碘-碘化钾溶液B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性C.若4组出现阳性反应,则乙同学的实验无法证明酶的专一性D.甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰
解析:碘-碘化钾溶液遇淀粉变蓝,甲同学实验的检测试剂可换成碘-碘化钾溶液来检测淀粉是否被完全分解,从而检测唾液淀粉酶和蔗糖酶的专一性;淀粉和蔗糖是非还原糖,不与本尼迪特试剂反应,但淀粉和蔗糖水解后产生还原糖与本尼迪特试剂在热水浴加热后产生红黄色沉淀,故甲、乙同学单独做的实验都能探究酶的专一性;若4组 出现阳性反应,可能的原因是蔗糖中含有还原糖,即使淀粉酶不能分解蔗糖,也会出现产物中具有还原糖的假象,不能证明酶的专一性;甲、乙同学的实验组合在一起能排除底物是否含有还原糖、淀粉酶和蔗糖酶是否纯净等更多无关变量的干扰。
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