科学·技术·社会　酶为生活添姿彩优秀公开课教案

科学·技术·社会

酶为生活添姿彩

第3讲

细胞系统的功能——能量的供应和利用

第1课时

酶和ATP(重点保分课)

[基本知识考查]

考点一

酶在细胞代谢中的作用

1.(2015·海南高考)关于生物体产生的酶的叙述，错误的是(

) A．酶的化学本质是蛋白质或RNA B．脲酶能够将尿素分解成氨和CO2 C．蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类

D．纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁

解析：选D 酶的化学本质是蛋白质或RNA；脲酶能够将尿素分解成氨和CO2；蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类；纤维素酶能够降解植物细胞壁，细菌细胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解。

2．人体蛋白质被水解的过程如下图所示，下列相关叙述正确的是(

)

A．蛋白质的水解只发生在细胞外，如消化道内

B．该过程中酶分子可发生可逆性形变

C．该过程为放能反应，释放的能量可用于合成ATP D．底物浓度增大会抑制酶活性

解析：选B 蛋白质水解也可以发生在细胞内。酶在催化过程酶分子可发生可逆性形变(诱导契合学说)，与底物发生结合催化化学反应。有机物的氧化分解才能释放能量合成ATP，蛋白质水解不生成ATP。底物浓度增大不会抑制酶活性。

3．关于探究酶特性的实验叙述，最恰当的是(

) A．若探究pH对酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物

B．若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照

C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测

D．若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测

解析：选B 若探究pH对酶活性的影响，不可选择可溶性淀粉溶液为底物，因为在酸性环境下，底物也会被直接分解。若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为使用斐林试剂需要加热。影响实验结果；若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不可用碘液对实验结果进行检测，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而无法检测蔗糖是否被水解，应改用斐林试剂。

4．在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到如表结果。下列分析不正确的是(

) 金属离子(mmol/L) 对照组

Mn2＋

Co2＋

Mg2＋

相对活性(%) 100 123 79 74

A．Mn2＋降低了反应过程所必需的活化能

B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低

C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用

D．该水解酶的用量是实验的无关变量

解析：选A 实验的自变量是不同的金属离子，其他包括该水解酶的用量等均为无关变量；实验结果表明不同离子对酶的活性有提高或降低作用；与对照组对比分析，其中Co2＋或Mg2＋对酶的活性有降低作用；Mn2＋对酶的活性有提高作用，而不是Mn2＋直接降低了反应过程所必需的活化能。

5．据下图甲和图乙分析，下列有关酶的叙述错误的是(

)

A．图甲体现了酶具有专一性。酶和底物特异性结合，激素与受体、抗原与抗体、tRNA与氨基酸也都是特异性结合，这都体现了蛋白质的特异性

B．在其他因素相同的情况下，图乙中D与C的差值越大，往往能说明酶的高效性越大

C．在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢酶，而可选用淀粉酶，这说明图乙所示过氧化氢的酶解反应中E与C的差值较小

D．低温时酶促反应速率降低，原因之一是达到图乙中C能量的底物分子数减少

解析：选A tRNA与氨基酸特异性结合不能体现蛋白质的特异性。高效性是酶与一般催化剂比较而言，高效性大小在图中体现在D与C差值的大小。探究温度对酶活性影响的实验中，不宜选择过氧化氢酶，因为过氧化氢遇热易分解，即分子遇热易活化，E与C的差值比较小。

6．研究人员从木耳菜中提取过氧化物酶(POD)，分别与四种不同酚类物质及H2O2进行催化反应，结果如下图所示。相关说法正确的是(

)

A．图1所示的实验目的是探究不同酚类物质的浓度对POD活性的影响

B．当底物浓度为0.08 mmol·L－1时，POD催化酚类2的反应速率一定大于催化酚类3的

C．由图2可知，H2O2浓度过高会抑制POD的活性，降低浓度后POD活性就会恢复

D．H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响相同

解析：选A 由图1可知，横坐标代表不同酚类物质的浓度，纵坐标代表POD的活性，随着物质浓度的变化，POD的活性在发生改变；图1中，测定POD的活性是在某种特定条件下进行的，底物浓度为自变量，其他条件如温度、pH等无关变量均适宜，如果改变温度等实验条件，则不一定仍是图1所示的结果，所以只有在相同且适宜的条件下，B项说法才正确；由图2可知，H2O2浓度过高POD的活性有下降的趋势，但并不能从图中读出降低H2O2浓度后POD活性怎么变化；高温、过酸、过碱均会使酶失活，由图可知H2O2浓度过高或过低时，POD活性没有表现出失活，因此H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响不同。

7．除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果。下图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法不正确的是(

)

A．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同

B．据图可推测，竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点

C．底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度

D．曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果

解析：选A 非竞争性抑制剂降低酶活性的机理是改变酶的空间结构，与高温相似，而低温

是抑制酶的活性，空间结构没有改变。

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­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­考点一

酶在细胞代谢中的作用

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[重难知识掌握好]

1．“三类曲线”要读懂(填空) (1)酶的作用原理：

①由下图可知，酶的作用原理是降低反应的活化能。

②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。

(2)酶的特性：

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性。

②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性。

(3)影响酶促反应速率的因素：

①分析图3和图4：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。

②分析图5：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。

2．“两类实验设计”须掌握(填空) (1)验证酶的本质、作用特性的实验设计：

实验目的

实验组

对照组

实验组衡量标准

已知蛋白液＋双缩脲试剂

是否出现紫验证某种酶是蛋白质

待测酶液＋双缩脲试剂

色

验证酶具有催化作用

底物＋相应酶液

底物＋等量蒸馏水

底物是否被分解

验证酶的专一性

底物＋相应酶液

另一底物＋相同酶液或同一底物＋另一酶液

底物是否被分解

验证酶具有高效性

生成速率

(2)探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序：

[命题角度全知晓] 考法1 以曲线图为载体，考查酶的特性和作用

[典例1] 在最适温度下，下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，下列叙述正确的是(

)

A．温度降低，e点不移，d点右移

B．H2O2量增加时，e点不移，d点左移

底物＋相应酶液

底物＋等量无机催化剂

底物分解速率或产物

C．pH＝c时，e点上移，d点右移

D．pH＝a时，e点下移，d点左移

[思路点拨] 解答与酶有关曲线的题目时，首先要明确曲线横、纵坐标的含义，再分析曲线变化趋势。

[答案] A [技法归纳] “四看”法解答坐标曲线题在认识和解答坐标曲线型试题时，应注意以下“四看”：看两坐标轴的含义，了解两个变量的关系。的生物学意义。义。看曲线的变化，掌握变量增减快慢看“五点”，即起点、终点、顶点、转折点、交叉点，理解特殊点的意看不同曲线的变化，理解曲线之间的内在联系。

考法2 考查与酶有关的实验设计与分析

[典例2] 课前诊断卷第11题研究小组利用下列实验材料、试剂及实验装置进行“验证酶具有专一性”的实验。

(1)材料与试剂：猪小肠蔗糖酶(最适温度50 ℃)、唾液淀粉酶(最适温度37 ℃)、质量分数5%麦芽糖溶液、质量分数5%蔗糖溶液、质量分数5%淀粉溶液等。

(2)实验装置：

(注：二糖、单糖不能透过所用半透膜，水可以透过) 请回答：

(1)实验步骤：

①U形管A侧加入20 mL质量分数5%麦芽糖溶液，B侧加入20 mL质量分数5%________溶液，一段时间后观察A、B两侧液面平齐。

②A、B两侧均加入等量适量的________酶，水浴缸温度设为________℃，一段时间后观察A、B两侧液面变化。

(2)预期实验结果：A侧液面________，B侧液面________。

(3)实验步骤②中，一段时间后若分别取U形管A、B侧溶液，加入斐林试剂水浴加热，则A侧溶液________，B侧溶液________；该结果________(填“能”或“不能”)验证酶具有专一性。

[思路点拨]

[答案] (1)①蔗糖

②(猪小肠)蔗糖

50 (2)下降

上升

(3)出现砖红色沉淀

出现砖红色沉淀

不能

[强化训练我达标] 1．下图是利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件获得的实验结果。下列有关叙述错误的是(

)

A．甲、乙、丙所示实验中的自变量分别是催化剂种类、H2O2浓度和pH B．图乙中bc段产生的最可能原因是过氧化氢酶数量的限制

C．图甲结果表明酶的催化作用具有高效性和专一性

D．图丙中A点时过氧化氢酶的活性最高

解析：选C 图甲结果可说明酶与无机催化剂相比具有高效性，但不能表明具有专一性。

2．为验证酶的专一性，采用的最佳实验方案是(

) 选项

A 等量的底物

分别加入等量的酶

斐林试剂

分别加入等量的试剂

a组 b组 麦芽糖

葡萄糖

麦芽糖酶

B 蔗糖

麦芽糖

蔗糖酶

斐林试剂

蔗糖

蔗糖

淀粉酶

斐林试剂

淀粉酶

碘液

C 淀粉

D 淀粉

解析：选C 麦芽糖和葡萄糖都是还原糖，因此使用斐林试剂鉴定，A项中a、b两组都会有砖红色沉淀生成。蔗糖虽然没有还原性，但是被蔗糖酶水解后会有还原糖生成，因此B项中a、b两组也都会出现砖红色沉淀。淀粉可被淀粉酶催化水解，因此，反应完成后，a、b两组都没有淀粉存在，C项中用碘液检测也不合理。淀粉和蔗糖都不具有还原性，在淀粉酶的催化下，淀粉水解生成麦芽糖和葡萄糖，而蔗糖不能被淀粉酶催化水解，因此可用斐林试剂进行检测。