高中生物第二節(jié) 酶是生物催化劑獲獎ppt課件

這是一份高中生物第二節(jié) 酶是生物催化劑獲獎ppt課件，共49頁。PPT課件主要包含了素養(yǎng)導學，內容梳理，隨堂檢測，概念突破，生物催化劑，蛋白質，酶-底物，形狀變化，恢復原狀，單位時間等內容，歡迎下載使用。
1.絕大多數(shù)酶是蛋白質(1)酶的本質酶是由活細胞產(chǎn)生的一類 ,大多數(shù)酶是 。(2)酶的催化機理①圖示如下
②圖示分析A(酶)與B(底物)結合,形成M( 復合物),然后這個復合物會發(fā)生一定的 ,使底物變成C和D( ),并從復合物上脫落,同時酶分子又 。
(3)酶活性的表示一般指 內底物的消耗量或 的生成量。2.酶的催化功能具有專一性和高效性(1)專一性一種酶只能催化 的反應,如 只能催化蔗糖的水解,而不能催化麥芽糖的水解。(2)高效性酶可以降低化學反應的 ,使得化學反應加快。
一種底物或者少數(shù)幾種相似底物
3.酶的催化功能受多種條件的影響(1)pH對酶活性的影響①酶通常在 范圍內才起作用,而且在某一pH下作用最強,該pH稱為 。②胃蛋白酶的最適pH為 ,胰蛋白酶的最適pH為 。在兩者的最適pH外,酶的活性都較低。
(2)溫度對酶活性的影響①酶促反應都有一個 溫度,在此溫度以上或以下,酶活性均會下降。②酶所催化的反應都是化學反應,在一定溫度范圍內,溫度升高,反應物分子具有的能量增加,反應速度 。③超過一定溫度范圍,酶分子會隨溫度升高而發(fā)生 ,溫度升得越高,酶變性的速率也越快,升到一定溫度,酶將完全失去活性。(3)其他影響因素 、酶的濃度、酶的 和抑制劑等都會影響酶的活性。
概念一　絕大多數(shù)酶是蛋白質[概念情境] 酶是一類具有生物催化功能的有機物,就其化學本質而言,到目前為止,人們所發(fā)現(xiàn)的酶主要有蛋白質和RNA兩大類,人的唾液中含有唾液淀粉酶,有人說:“唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質。”(1)請設計一個實驗以驗證該酶是否是蛋白質。提示:準備一組標準蛋白質溶液(如稀蛋清),加入雙縮脲試劑,觀察顏色變化,該組作為對照。將一定量的唾液淀粉酶加入試管中,再加入雙縮脲試劑,觀察顏色變化。若唾液組出現(xiàn)與對照組相同的顏色變化,則證明唾液淀粉酶的本質為蛋白質,若與對照組的顏色不同,則證明唾液淀粉酶的本質不是蛋白質。
(2)唾液淀粉酶催化淀粉產(chǎn)生麥芽糖,在這個過程中唾液淀粉酶的結構會發(fā)生改變嗎?唾液淀粉酶是與麥芽糖形成酶-底物復合物還是與淀粉形成酶-底物復合物?提示:在催化過程中,唾液淀粉酶的結構發(fā)生改變。淀粉為該催化反應的底物,麥芽糖為該催化反應的產(chǎn)物,酶與底物結合,即酶與淀粉結合形成酶-底物復合物。
[典例1] 酶是生物體中生化反應的催化劑,對生命活動的正常進行具有重要作用。請分析以下1～2題,完成對酶化學本質的分析。1.在水解大多數(shù)酶的過程中,通常能得到多肽,最后能得到氨基酸。這說明(　 　)A.酶是由活細胞產(chǎn)生的 B.酶是生物催化劑C.大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質 D.酶的基本組成單位是多肽
解析:氨基酸是組成蛋白質的基本單位,在水解大多數(shù)酶的過程中,通常能得到多肽,最后能得到氨基酸,這說明大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質。
2.用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質,處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應,由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是(　 　)A.蛋白質B.RNA C.多糖 D.氨基酸
解析:核糖體由蛋白質和RNA構成,利用蛋白酶水解蛋白質,剩余物質是RNA,仍具有催化功能,說明催化氨基酸脫水縮合反應的物質為RNA。
(1)大多數(shù)酶的本質是蛋白質,少部分酶是RNA(如核酶)。但具體到某一種酶,一定是蛋白質或RNA。(2)酶的基本組成單位為氨基酸或核糖核苷酸,合成場所為核糖體或細胞核。(3)酶只具有一種功能,即催化功能。(4)酶發(fā)揮作用的場所在細胞內(胞內酶,如呼吸酶、ATP合成酶等)或細胞外(胞外酶,如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等)。
突破點2 酶的催化機理
[典例2] 酶與底物結合,能夠催化底物形成產(chǎn)物,具體機理如圖所示,請分析圖示完成1～2題。1.帶有數(shù)字編號的圖形分別表示反應物、酶、生成物等反應要素,其中表示酶的圖形編號是(　 　)A.①B.②C.③D.④
解析:酶促反應的原理是降低化學反應的活化能,酶在反應前后,其數(shù)量和性質不會發(fā)生改變,所以在示意圖中,表示酶的是①。
2.Ⅰ、Ⅱ表示催化階段,M表示復合物,下列敘述錯誤的是(　 　)A.Ⅰ、Ⅱ階段,酶分子的形態(tài)發(fā)生改變B.M表示酶-底物復合物C.M的形成能夠提供化學反應的活化能D.Ⅱ階段后酶分子的形態(tài)恢復原狀
解析:酶進行催化的反應機理是酶與底物結合,降低化學反應的活化能,在反應過程中,酶的分子形態(tài)發(fā)生改變,反應結束,酶分子恢復原狀。
[概念易錯] 酶分子具有一定形狀,催化反應時,酶與底物結合形成酶-底物復合物,酶分子形狀發(fā)生改變,反應結束,酶分子從復合物上脫落,同時酶分子恢復原狀(此過程為可逆的蛋白質形變)。
概念二　酶的催化功能具有專一性和高效性[概念情境] 一種加酶洗衣粉有以下說明:
成分:蛋白酶(0.2%),清潔劑(15%)。效果:明顯高于常規(guī)非加酶洗衣粉。注意:切勿用于絲質及羊毛衣料;用后需徹底清洗雙手。
請結合以上說明思考下列問題。(1)為什么該加酶洗衣粉能較容易清除衣物上的奶漬?提示:因為其中含有蛋白酶,能分解奶漬中的蛋白質。
(2)加酶洗衣粉的效果為什么能明顯高于常規(guī)非加酶洗衣粉?提示:酶具有高效性,相比較非加酶洗衣粉,具有更快的去污效果。(3)解釋為什么此洗衣粉不能用于絲質及羊毛衣料的洗滌?提示:因為絲質及羊毛衣料的主要成分是蛋白質,會被蛋白酶水解,損壞衣物。
突破點1 酶催化的專一性與高效性
[典例1] 荔枝是著名的嶺南佳果,其果皮中存在多酚氧化酶,多酚氧化酶能夠氧化果皮中的茶多酚,形成褐色物質,這是引起采摘后荔枝果皮褐變的原因之一,機械損傷部位氧化程度更加明顯。褐變的發(fā)生嚴重影響了荔枝的新鮮效果。果皮褐變面積百分率,常作為荔枝保鮮效果的指標。分析材料完成以下1～2題。1.一份多酚氧化酶能使果皮中數(shù)萬份茶多酚氧化,但對纖維素的水解卻不起作用。這種現(xiàn)象說明酶具有(　 　)A.高效性和專一性 B.高效性和多樣性C.專一性和多樣性 D.穩(wěn)定性和高效性
解析:分析題意可知,酶的催化效率高,體現(xiàn)了酶具有高效性;特定酶對特定底物的水解作用,體現(xiàn)了酶具有專一性。
提示:①抑制多酚氧化酶的活性,減少對茶多酚的氧化作用;②減少采摘和運輸過程中的機械損傷,保證荔枝的完整性。
2.請為荔枝的保鮮,提出相應的建議。
突破點2 酶催化的高效性實驗探究
[典例2] (2019·浙江4月學考)為研究酶的特性,進行了實驗,基本過程如下表所示:
據(jù)此分析,下列敘述錯誤的是(　 　)A.實驗的可變因素是催化劑的種類B.可用產(chǎn)生氣泡的速率作檢測指標C.該實驗能說明酶的作用具有高效性D.不能用雞肝勻漿代替馬鈴薯勻漿進行實驗
解析:分析題意可知,本實驗研究酶催化的高效性,催化劑的種類為自變量,屬于可變因素;實驗試劑為過氧化氫溶液,因此可通過檢測氣泡的產(chǎn)生速率來比較酶與無機催化劑的催化效率;雞肝勻漿中含有過氧化氫酶,可用雞肝勻漿代替馬鈴薯勻漿。
[實驗點撥] 酶的實驗設計與變量分析(1)變量的種類變量是實驗設計中可以變化的因素或條件,依據(jù)變量間的相互關系,可分為以下兩類。①自變量與因變量:自變量是實驗中由實驗者所操縱的因素,該因素的改變將引起實驗結果的相應改變,是實驗要研究的因素。因變量是因自變量不同而導致的不同的實驗結果。它們之間是因果關系,自變量是原因,因變量是結果。②無關變量:無關變量是指實驗中除自變量外也能影響實驗現(xiàn)象或結果的其他因素。
(2)自變量的確定和控制根據(jù)實驗目的,確定實驗變量,進而確定控制的措施。例如:“探究淀粉酶的最適溫度”的實驗。①變量的確定:自變量是相同的酶處在不同溫度下就是溫度(梯度),即要“探究什么”,則“什么”就是自變量。②自變量的控制:在確定了自變量是溫度梯度后,應將淀粉酶置于相應溫度下,如25 ℃、26 ℃、27 ℃等?？刂谱兞康姆椒?常用的有“施加”“改變”“去除”等。(3)無關變量的確定與控制例如:“探究pH對唾液淀粉酶活性的影響”實驗中的無關變量是什么?應如何控制?分析:在該實驗中,自變量是pH的大小。無關變量有溫度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶液的量、反應時間、加入碘 碘化鉀溶液的量及時間等,在做實驗時,對照組和實驗組的以上因素都要相同且適宜。
突破點3 酶催化的專一性實驗探究
[典例3] 下表是有關酶專一性的探究實驗,“-”表示不加。下列敘述正確的是( 　)
A.實驗用的蔗糖溶液和淀粉溶液,最好提前配制好備用B.本實驗的試管1、2為對照,目的是檢驗蔗糖、淀粉的純度和證明其為非還原糖C.若3號試管與本尼迪特試劑加熱出現(xiàn)紅黃色沉淀則說明檢驗液中含麥芽糖D.本實驗的本尼迪特試劑可用碘液代替
解析:實驗用的蔗糖溶液和淀粉溶液,最好現(xiàn)配現(xiàn)用,避免其他因素的干擾;本實驗的試管1、2為對照,目的是檢驗蔗糖、淀粉的純度和證明其為非還原糖;若3號試管與本尼迪特試劑加熱出現(xiàn)紅黃色沉淀則說明檢驗液中含還原糖,但是不能判斷具體成分;本實驗的本尼迪特試劑不能用碘液代替,因為碘液無法檢驗蔗糖是否發(fā)生水解。
(1)設計思路:常見的方案有兩種,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。(2)設計方案
概念三　酶的催化功能受多種條件的影響[概念情境] 探究溫度對酶活性影響的實驗方案
(1)該實驗的自變量是什么?本實驗需要保持酶的最適pH條件嗎?pH在該實驗中屬于什么變量?提示:該實驗的自變量是溫度。該實驗需要在酶的最適pH條件下進行。pH在該實驗中屬于無關變量。(2)該實驗的思路如下圖所示。為什么要將底物和酶溶液的溫度控制到預設的溫度后再混合?提示:嚴格控制實驗的自變量,增強實驗的說服力。
(3)在探究溫度對酶活性影響的實驗中,能否用過氧化氫酶催化過氧化氫的分解作為實驗對象?提示:不能,過氧化氫在加熱的情況下會分解。(4)探究溫度對酶活性影響的實驗中,能否用本尼迪特試劑作為檢測試劑?提示:不能。因為本尼迪特試劑在使用時,需要水浴加熱,對反應溫度形成干擾。
突破點 影響酶活性的曲線分析
[典例] 影響酶催化反應速率的因素有溫度、pH、反應物濃度及酶的濃度等。1～2題中描述了溫度、pH及底物濃度對酶活性影響的曲線變化,據(jù)圖進行相關分析。1.溫度對甲、乙兩種酶活性的影響如圖所示。下列敘述不正確的是(　 　)A.甲酶保持活性的溫度范圍小于乙酶B.在乙酶最適溫度時,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.隨著溫度的增加,兩種酶的熱變性速率表現(xiàn)出先減少后增加趨勢
解析:由題圖分析可知,甲酶保持活性的溫度范圍為0～50 ℃,乙酶保持活性的溫度范圍為0～70 ℃,甲酶保持活性的溫度范圍小于乙酶;由題圖可知,乙酶60 ℃左右時活性最高,此時甲酶已失活;乙酶的本質可能是蛋白質,蛋白質是蛋白酶的底物;由曲線圖可知,隨著溫度的增加,兩種酶的熱變性速率一直在增加,升到一定溫度后,酶將完全失去活性。
解析:曲線圖表示的是最適溫度下的反應曲線,A點時升高溫度,反應速率下降;B點時增加底物濃度,反應速率不變,此時限制因素是酶的濃度;A、B和C三點比較,A點時酶促反應速率最小,是因為底物濃度太低;AB段反應速率加快的原因是底物濃度增大,酶-底物復合物形成速率提高。
2.圖示為最適溫度下底物濃度對酶促反應速率的影響。下列說法中錯誤的是(　 　)A.若A點對應濃度下的溫度升高5 ℃,反應速率將下降B.在B點時,酶含量限制了反應速率的提高C.A、B和C三點比較,A點時酶的形變速率最小D.AB段反應速率加快的原因是酶-底物復合物形成速率提高
與酶相關的曲線分析及技巧總結
(1)與酶相關曲線分析
(2)技巧總結:“四步法”分析酶促反應曲線①識標:“識標明變量”。明確酶促反應曲線坐標圖中橫坐標(自變量)和縱坐標(因變量)的含義。②析線:“析線理關系”。分析酶促反應曲線走勢,明確因變量怎樣隨自變量的變化而變化?！吧仙薄跋陆怠薄跋壬蠼怠薄跋壬蠓€(wěn)”“水平”等。③明點(特殊點):“抓點求突破”。明確酶促反應曲線中起點、終點、頂點、拐點、交叉點、特殊條件下的交點等表示的生物學含義。④判斷:“先分后合巧辨析”。對于多條酶促反應曲線圖,根據(jù)曲線上不同標示識別曲線所代表的意義(有的曲線直接標出),首先對每一條曲線單獨分析,進行比較,判斷曲線間有無聯(lián)系或找出相互關系,然后綜合分析。
甲圖是酶實驗的裝置圖,乙圖為最適溫度下,將A、B兩種物質混合后的濃度變化曲線,其中在T1時加入酶C。請回答下列問題。(1)若濾紙片的大小和數(shù)目不變,只改變H2O2溶液的pH,則探究的是 . ,能否用本實驗裝置來探究溫度對酶活性的影響? ,原因是 。
解析:(1)若濾紙片的大小和數(shù)目不變,只改變H2O2溶液的pH,則探究的是不同pH對酶活性的影響,由于溫度會直接影響過氧化氫的分解速率,所以不能用本實驗裝置來探究溫度對酶活性的影響。
溫度會直接影響過氧化氫的分解速率
(2)若要探究酶的量對酶促反應速率的影響,則需 來實現(xiàn)。若各組中加入的濾紙片大小相同但數(shù)目不同,則各組最終生成的氣體量是否相同? 。(3)乙圖中,T1時刻后的反應速率的變化為先 后 ;適當升高反應溫度,T2值 ,B的增速將 ;酶與圖中物質 形成酶-底物復合物。
改變?yōu)V紙片的大小和數(shù)目
解析:(2)圓形濾紙片上含有過氧化氫酶,濾紙片大小和數(shù)量不同,則酶的量不同,所以若要探究酶的量對酶促反應速率的影響,則需改變?yōu)V紙片的大小和數(shù)目來實現(xiàn)。由于過氧化氫的量是一定的,酶數(shù)量多的一組反應快,將底物完全分解需要的時間短,酶數(shù)量少的一組將底物完全分解需要的時間長,但各組最終生成的氣體量相同。(3)酶能降低化學反應的活化能,加入酶后,化學反應速率加快,但隨著底物不斷被消耗,反應速率減小,所以乙圖中,T1時刻后的反應速率的變化為先快后慢。乙圖是最適溫度下的測定值,若適當升高反應溫度,酶的活性降低,化學反應速率減慢,故T2值增大,B(產(chǎn)物)的增速將變慢,酶與底物即圖中物質A形成酶-底物復合物。
1.下列關于酶的敘述,正確的是(　 　)A.酶都是活細胞產(chǎn)生的一類特殊蛋白質B.酶分子的形狀只適合與一種分子結合C.形成酶-底物復合物時底物形狀未改變D.酶催化作用的強弱可用反應速率表示
解析:酶是活細胞產(chǎn)生的生物催化劑,絕大多數(shù)是蛋白質,少數(shù)為RNA;酶分子的形狀只適合與一種或少數(shù)幾種相似分子結合;形成酶-底物復合物時,酶和底物形狀都發(fā)生改變;酶催化作用的強弱可用反應速率表示。
2.為了驗證酶的高效性及發(fā)揮作用需要溫和的條件,某實驗小組設計了如下的實驗方案,其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而釋放O2。下列敘述錯誤的是(　 　)
A.新鮮的豬肝勻漿中含有過氧化氫酶B.2號與4號試管在相同的溫度條件下進行實驗C.2號試管在初期產(chǎn)生氣泡最多則實驗目的達成D.1號、2號和3號試管間的比較可驗證酶的專一性
解析:本實驗驗證的是過氧化氫酶的高效性和作用條件溫和,而新鮮的豬肝勻漿中含有過氧化氫酶,酶的作用具有高效性;加熱也可催化過氧化氫分解,溫度在本實驗中屬于無關變量,應控制相同;2號試管在初期產(chǎn)生氣泡最多證明酶具有高效性和作用條件溫和的特性;專一性是指每一種酶只能催化一種或少數(shù)幾種相似底物的反應,本實驗中只有一種酶和一種反應,不可驗證酶的專一性。
3.圖甲表示酶催化反應過程的示意圖,圖乙表示在最適條件下該酶促反應生成物的量與時間的關系曲線。下列敘述錯誤的是(　 　)A.圖甲中,c如果是二糖,則它是麥芽糖B.若適當提高溫度,圖乙中的M值不變C.若適當增加酶量,圖2中的e點將向左移動D.圖甲中a1、a2與b結合后,b的形狀會發(fā)生改變
解析:題圖中顯示a1、a2為不同物質,而麥芽糖是由2分子葡萄糖脫水縮合形成的;圖乙表示的是最適條件下的反應,適當提高溫度,酶的活性下降,但是不會改變反應的平衡點;若適當增加酶量,酶促反應的速率升高,e點將向左移動;圖甲中a1、a2與b結合后,b的形狀會發(fā)生改變。
4.如圖是在適宜溫度下pH對某種過氧化氫酶活性影響的曲線,下列敘述錯誤的是(　 　)A.該酶的最適pH范圍比較寬B.過酸或過堿條件下該酶都可能失去活性C.該酶的活性可達到100%,可以說明酶具有高效性D.若升高溫度,該酶的最高活性會降低
解析:從曲線圖可以看出,該酶在pH為6～11時,酶的活性是一樣的,所以最適pH范圍比較寬;過酸或過堿會改變酶的空間結構導致酶活性喪失;酶的高效性表現(xiàn)在酶與無機催化劑相比,酶降低活化能的效果更顯著;由于該曲線是在最適溫度下的酶促反應曲線,因此再升高溫度,酶活性會降低。
5.如表為甲、乙兩位同學用相同材料和試劑進行“探究酶的專一性”的活動過程。甲做了1～3組,乙做了4～6組。如下表所示。(單位: mL)
下列敘述錯誤的是(　 　)A.甲同學實驗的檢測試劑可換成碘-碘化鉀溶液B.甲、乙同學單獨做的實驗都不能探究酶的專一性C.若4組出現(xiàn)陽性反應,則乙同學的實驗無法證明酶的專一性D.甲、乙同學的實驗組合在一起能排除更多無關變量的干擾
解析:碘-碘化鉀溶液遇淀粉變藍,甲同學實驗的檢測試劑可換成碘-碘化鉀溶液來檢測淀粉是否被完全分解,從而檢測唾液淀粉酶和蔗糖酶的專一性;淀粉和蔗糖是非還原糖,不與本尼迪特試劑反應,但淀粉和蔗糖水解后產(chǎn)生還原糖與本尼迪特試劑在熱水浴加熱后產(chǎn)生紅黃色沉淀,故甲、乙同學單獨做的實驗都能探究酶的專一性;若4組 出現(xiàn)陽性反應,可能的原因是蔗糖中含有還原糖,即使淀粉酶不能分解蔗糖,也會出現(xiàn)產(chǎn)物中具有還原糖的假象,不能證明酶的專一性;甲、乙同學的實驗組合在一起能排除底物是否含有還原糖、淀粉酶和蔗糖酶是否純凈等更多無關變量的干擾。
點擊進入 課時訓練