1、【生物-2-3-必备知识核心素养关键能力酶的本质和作用 1.酶的本质及生理功能 蛋白质 RNA核糖核苷酸核糖体活细胞催化-4-必备知识核心素养关键能力2.酶的作用原理 右图曲线表示在无催化剂的条件下和有酶催化的条件下某化学反应的能量变化过程。(1)无催化剂的反应曲线是。(2)有酶催化的反应曲线是。(3)CA段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能。(4)BA段的含义是。(5)若将酶改为无机催化剂,则B点在纵轴上将向移动。酶降低的活化能上-5-必备知识核心素养关键能力3.比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验流程几乎不分解对照少量促进发亮过氧化氢酶燃烧猛烈 降低活化能的作用更显著更高-
2、6-必备知识核心素养关键能力(2)变量分析 无机催化剂(FeCl3)过氧化氢酶 产生的气泡的数目多少-7-必备知识核心素养关键能力4.酶本质的探索历程(连线)答案:facd、eb-8-必备知识核心素养关键能力教材拾遗(必修1第78页“比较过氧化氢酶在不同条件下分解”实验)若将FeCl3溶液和肝脏研磨液事先经90 水浴加热处理之后,再按原剂量分别加入到3号、4号试管中进行实验,你推测实验结果有何变化?说明推断依据。提示:3号试管将产生较多气泡,带火星的卫生香燃烧猛烈;而4号试管则不再产生气泡,带火星的卫生香也不再发亮,原因是过氧化氢酶在高温下将丧失活性,而FeCl3经高温处理作用效果将更明显。-
3、9-必备知识核心素养关键能力正误判断(1)酶提供了反应过程所必需的活化能。()(2)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物。()(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。()(4)酶是由活细胞产生的,因此酶只能在细胞内发挥作用。()(5)酶活性的发挥离不开其特定的结构。()(6)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类。()(7)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。()(8)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同。()-10-必备知识核心素养关键能力探究酶的本质与特性的分析(科学思维)1.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完成氨基酸的脱水缩合反应。由此可推
4、测核糖体中能催化该反应的物质是什么?说出推断依据。提示:当用蛋白酶去除蛋白质后,蛋白质被水解失去相应功能,此时核糖体中的酶仍然可催化氨基酸脱水缩合反应,说明该酶的本质是RNA,而不是蛋白质。-11-必备知识核心素养关键能力2.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如右图所示,请思考回答下列问题。(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同?说出理由。(2)乙酶活性改变的机理是什么?其活性能否恢复?提示:不相同。观察曲线图可知,甲酶的活性始终保持不变,表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解,则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA,乙酶能被蛋白酶破坏,活性降低,则乙酶为蛋白质。提示:乙酶被降解的过程
5、中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失,这种活性的改变不可逆转,故无法恢复。-12-必备知识核心素养关键能力【解疑释惑】关于酶的8个易错点-13-必备知识核心素养关键能力-14-必备知识核心素养关键能力考向1酶的本质1.(2019广东广州五校联考)核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子,在特异性地结合并切断特定的mRNA后,核酶可从杂交链上解脱下来,重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于核酶的叙述,正确的是()A.向核酶中滴加双缩脲试剂,水浴加热可发生紫色反应B.与不加核酶组相比,加核酶组mRNA降解较快,由此可反映核酶的高效性C.核酸具有热稳定性,故核酶的活性不受温度的影响
6、D.核酶与催化底物特异性结合时,有氢键形成,也有磷酸二酯键的断裂 答案解析解析关闭根据题意可知,核酶是具有催化功能的RNA分子,因此不会和双缩脲试剂发生紫色反应;与不加核酶组相比,加核酶组mRNA降解较快,由此可反映核酶具有催化作用;核酸具有热稳定性,但是在高温条件下其结构也会发生改变,因此核酶的活性也会受温度的影响;核酶与催化底物特异性结合时,核酶和mRNA之间有氢键形成,而切割mRNA分子也会有磷酸二酯键的断裂。答案解析关闭D-15-必备知识核心素养关键能力-16-必备知识核心素养关键能力考向2酶的作用2.(2019安徽淮北一模)细胞代谢的顺利进行需要酶的催化。下列有关酶的说法,正确的是(
7、)A.酶的合成都需要经过转录和翻译两个阶段B.活细胞产生的酶在生物体外没有催化作用C.同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中D.胃蛋白酶保存和催化的最适温度都是37 答案解析解析关闭酶的化学本质是蛋白质或RNA,其中RNA的合成不需要经过翻译阶段,A项错误;只要条件适宜,酶在细胞内外都能发挥催化作用,B项错误;同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中,如呼吸酶、ATP合成酶存在于所有活细胞中,C项正确;低温条件下,酶的分子结构稳定,酶应该在低温条件保存,D项错误。答案解析关闭C-17-必备知识核心素养关键能力【归纳总结】1.对酶在细胞代谢中作用的理解(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通
8、过降低活化能加快化学反应速率。(3)酶只提高化学反应速率,缩短反应时间,不会改变化学平衡的位置。(4)在反应前后,酶的化学性质和数量将保持不变。2.高考常考的几种酶及其作用归纳(1)DNA聚合酶:将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。(2)DNA连接酶:将两个DNA片段连接起来。(3)RNA聚合酶:将单个的核糖核苷酸连接成链,并能够在转录时打开DNA碱基对间的氢键。(4)解旋酶:在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对之间的氢键。-18-必备知识核心素养关键能力(5)限制性核酸内切酶:识别特定的核苷酸序列,从固定的切点切开磷酸二酯键。(6)蛋白酶:将蛋白质的部分肽键切断,得到不同的肽链和氨基
9、酸。(7)纤维素酶、果胶酶:水解纤维素、果胶,破坏植物细胞壁。(8)胰蛋白酶:动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶,第一次为用其处理“剪碎的组织”以使分散成单个细胞,第二次为“用其处理贴于瓶壁生长的细胞”。-19-必备知识核心素养关键能力真题演练1.酶的高效性(1)含义:与无机催化剂相比,酶的作用更显著,催化效率更高,是无机催化剂的1071013倍。(2)曲线模型及解读降低化学反应活化能 高效性催化-20-必备知识核心素养关键能力真题演练2.酶的专一性(1)含义:每一种酶只能催化化学反应。(2)物理模型及解读一种或一类-21-必备知识核心素养关键能力真题演练3.酶的作用条件较温和(1)含义:酶所催化
10、的化学反应一般在温和(或适宜的范围)条件进行的。(2)在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显降低。(3)过酸、过碱或温度过高,会,使酶。低温时,酶的活性很低,但稳定,在适宜的温度下酶的活性仍可恢复。高使酶的空间结构遭到破坏永久失活酶的空间结构-22-必备知识核心素养关键能力真题演练正误判断(1)随着温度降低,酶促反应的活化能下降。()(2)不同酶的最适温度可能相同。()(3)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。()(4)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。()(5)过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,甚至使酶永久失活。()(6)一般情况
11、下人体内酶的活性与环境温度呈正相关。()(7)若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择过氧化氢溶液作为底物。()(8)温度过高、低温都能使酶活性降低,二者的作用原理不同。()-23-必备知识核心素养关键能力真题演练探究1酶的作用特性分析(科学思维)据图分析问题。(1)图中b表示,e表示。(2)温度在a时,酶的活性,但不会失活;温度c,酶会失活。pHd、pHf,酶都会失活。(3)不同酶的最适不同,如胃蛋白酶最适pH为1.5,胰蛋白酶的最适pH接近。(4)由图可知,酶的作用条件较温和,在最适宜的条件下,酶的活性最高。最适温度 最适pH较低pH8温度和pH-24-必备知识核心素养关键能力真题演练探究2酶
12、促反应的影响因素分析(科学思维)(1)下图表示的是在最适温度下,反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。在A、B、C三点时,该化学反应的状况如何?提示:A点:随着反应物浓度的增加,反应速率加快。B点:反应速率在此时达到最高。C点:反应速率不再随反应物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。-25-必备知识核心素养关键能力真题演练如果在A点时温度升高10,曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。提示:如果A点时温度升高10,曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下反应速率随反应物浓度的变化。温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。-26-必备知识核心素养关键能力真题演练如果
13、在B点时往反应混合物中加入少量同样的酶,曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。提示:该曲线表明,B点的反应物的浓度足够大,是“酶的数量”限制了反应速率的提高,这时如果加入少量的酶将会使反应速率加快,B点上升。若酶浓度增加一倍,在图上画出反应曲线。提示:-27-必备知识核心素养关键能力真题演练(2)下图为温度和pH对某种酶影响的曲线。从图甲和乙可看出的结论有哪些?读图乙可知图甲中M点的温度可能介于之间,请在图甲中绘出pH=8的变化曲线。提示:在最适宜的pH/温度条件下,酶的活性最高;pH/温度偏高或偏低,酶活性都会明显降低;同一种酶,在不同pH/温度条件下,最适温度/pH相同(反应pH/
14、温度变化不影响酶作用的最适温度/pH)。3337 提示:-28-必备知识核心素养关键能力真题演练(3)酶活性除了受温度和pH的影响外,一些抑制剂也会降低酶的催化效果。下图表示抑制酶活性的两个模型。模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点,从而降低酶对底物的催化效应;模型B中的抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,能改变酶的构型,使酶不能与底物结合,从而使酶失去催化活性。请回答下列问题。-29-必备知识核心素养关键能力真题演练高温改变酶活性类似于模型。研究发现精氨酸能降低酶B的活性。为探究精氨酸降低酶B活性的作用方式属于模型A还是模型B,采取的实验思路大致是在酶量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发
15、挥的反应体系中加入,同时不断提高,观察。如果酶促反应速率(填“能恢复”或“不能恢复”),则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型A;如果酶促反应速率(填“能恢复”或“不能恢复”),则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型B。B 精氨酸底物浓度酶促反应速率变化能恢复不能恢复-30-必备知识核心素养关键能力真题演练在下图中画出存在非竞争性抑制剂时的反应速率变化曲线。提示:-31-必备知识核心素养关键能力真题演练【解疑释惑】(1)同一个体不同细胞中,酶的种类和数量会不完全相同,对于同一个细胞而言,在不同的时期或生理状态下,细胞中酶的种类和数量也会发生改变。(2)酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通
16、过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。-32-必备知识核心素养关键能力真题演练考向1酶的作用特性1.(2019安徽合肥一模)细胞代谢与酶密切相关,下列有关酶的叙述,正确的是()A.任何条件下酶的催化效率一定比无机催化剂高B.酶的专一性是指一种酶仅能作用于一种物质C.酶制剂可在较低的温度和pH下长期保存D.代谢的终产物可反馈调节相关酶的活性 答案解析解析关闭在适宜条件下,酶的催化效率比无机催化剂高,具有高效性,但是在温度过高、过酸或过碱条件下,酶的催化效率很低,甚至会失去活性,A项错误;酶的作用具有专一性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,B
17、项错误;最适宜温度条件下长期保存酶,酶的活性会降低、甚至失活,长期保存酶应该在较低温度和最适pH条件下保存,C项错误;代谢终产物可以通过反馈调节相关酶活性,进而调节代谢速率,D项正确。答案解析关闭D-33-必备知识核心素养关键能力真题演练【归纳总结】具有“专一性(特异性)”的五类物质(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的位点上切割DNA分子。(2)载体蛋白:某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助,不同物质所需载体不同,载体蛋白的专一性是细胞膜具有选择透过性的基础。(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内
18、存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA:每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体:抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。-34-必备知识核心素养关键能力真题演练考向2酶的数学模型分析2.(2019山东济宁期末)图1表示在图2中C点对应的pH条件下,一定量的淀粉酶的反应速率与淀粉含量的关系。下列有关叙述正确的是()A.限制图1中A点催化反应速率的主要因素是淀粉酶的含量B.若把图2中的pH改为温度,则C点和D点对淀粉酶活性影响的作用机理是相同的C.升高pH,则图1中B点有可能不变D.若把两图中反应速率都改成酶活性,则两图中的曲线大体形状还是跟原来相似 答案解析解析关闭限制图1中A点催化
19、反应速率的主要因素是淀粉的含量,A项错误;若把图2中的pH改为温度,则C点和D点对淀粉酶活性影响的作用机理是不同的,高温条件下使酶空间结构改变,而低温条件下只是导致酶活性受到抑制,B项错误;图2中C、D两点酶促反应速率相同,因此升高pH到D点,则图1中B点有可能不变,C项正确;若把两图中反应速率都改成酶活性,图1中随着淀粉含量的增加,酶活性不变,D项错误。答案解析关闭C-35-必备知识核心素养关键能力真题演练-36-必备知识核心素养关键能力真题演练1.(2017全国)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
20、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 答案解析解析关闭由于真核细胞的细胞质中也含有部分DNA,所以细胞核外也有参与DNA合成的酶,A项错误。如果有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有催化活性,B项错误。盐析是分离、纯化蛋白质的一种常用方法,胃蛋白酶的本质为蛋白质,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37,此温度下该酶的活性最高,但不适于保存该酶,酶适于在低温下保存,D项错误。答案解析关闭C-37-必备知识核心素养关键能力真题演练2.(2017天津)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。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 答案解析解析关闭根据曲线图可知B是产物,A是反应物,酶C可催化A生成B的反应,即酶C可降低A生成B的活化能,A项正确;T2后反应速率降低直至反应停止的原因是反应物减少直至消耗完,酶的活性不变,B项正确,C项错误;题干信息提示是最适温度下,故降低反应温度,反应减慢,到达反应完成的时间会延长,D项正确。答案解析关闭C
