細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶來催化的。酶的相關(guān)知識貫穿于整個高中生物學(xué)習(xí)中,是高考考查的重要模塊之一。對于酶的相關(guān)知識,有些不易理解到位或是容易出錯。
1 觀測指標(biāo)不是因變量
隨自變量的變化而變化的量稱為因變量(反應(yīng)變量)。因變量是由于自變量的改變而引起的變化,這種變化有時不是直接能觀察到的,要有一定的觀測數(shù)據(jù)。如不同pH值對過氧化氫酶的活性影響實驗中,自變量是不同pH值,因變量是酶的活性,但是酶的活性不是直接能觀察到的,要通過氣泡放出量來衡量。這時的氣泡放出量就是觀察指標(biāo)而不是因變量。又如,用缺氮的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)大豆幼苗,大豆幼苗葉色發(fā)黃,停止生長,最后死亡,就是因變量。再如,在比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗中,過氧化氫的分解速率是因變量,而氣泡放出的速率以及火焰大小就是觀測指標(biāo)。
2 對酶的概念理解不到位
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。對這個概念的理解應(yīng)從產(chǎn)生場所、化學(xué)本質(zhì)、基本單位、合成場所、作用場所等來理解。常見錯誤說法見下表:
正確說法
錯誤說法
產(chǎn)生場所
活細(xì)胞
具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生
化學(xué)本質(zhì)
有機(jī)物(或多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA)
蛋白質(zhì)
基本單位
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成場所
核糖體或細(xì)胞核
核糖體
作用場所
細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外
只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用
溫度影響
低溫影響酶的活性,不破壞酶的結(jié)構(gòu),高溫使酶變性失活
低溫引起酶變性失活
作用
酶只起催化作用
酶具有調(diào)節(jié)、催化等功能
3 對酶作用本質(zhì)的理解
酶是一種生物催化劑,其作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。要會判斷在圖示中相關(guān)的能量段所表示的含義。
【例1】右圖曲線表示物質(zhì)A生成物質(zhì)P的化學(xué)反應(yīng),在無催化條件和有酶催化條件下的能量變化過程。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.a(chǎn)b段表示在有酶催化條件下,使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)發(fā)生需要的活化能
B.a(chǎn)d段表示在無催化劑催化條件下,使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)發(fā)生需要的活化能
C.若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則b在縱軸上將向下移動
D.若只改變反應(yīng)的溫度或pH條件,則圖中的曲線原有形狀可發(fā)生改變
【分析】分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。所以,在沒有催化劑時,反應(yīng)物A要達(dá)到活化態(tài)需要能量為ac,在有酶催化時需要活化能為bc。那么,ab段代表的含義是在有酶催化的條件下,使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)發(fā)生酶所降低的活化能,也就是說酶降低的活化能是ab。bc段表示在有酶催化條件下,使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)發(fā)生需要的活化能;因為酶比無機(jī)催化劑降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著,所以若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則b在縱軸上將向上移動。若只改變反應(yīng)的溫度或pH條件則酶的活性會發(fā)生改變,故圖中的曲線原有形狀可發(fā)生改變。
4 酶的催化效率與酶促反應(yīng)速率是不一樣的
由酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng),酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱為酶活性,即酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力。在酶的參與下催化的化學(xué)反應(yīng)速率稱為酶促反應(yīng)速率。通常以測出的酶促反應(yīng)的速率來衡量酶活性,但是酶促反應(yīng)的速率并不等于酶活性。如過氧化氫酶活性為零時(不起催化作用),過氧化氫的分解速率并不為零。但是有些資料或題目會把這兩個概念混為一談。
4.1 影響酶活性的因素
影響酶活性的因素主要有溫度、pH、酶抑制劑(能抑制酶活性的物質(zhì))和酶激活劑(能提高酶活性的物質(zhì))等。注意酶濃度不會影響酶活性,它是影響酶促反應(yīng)速率的因素之一。
4.2 影響酶促反應(yīng)速率的因素
影響酶促反應(yīng)速率的因素有溫度、pH、酶抑制劑、酶激活劑、酶濃度、底物濃度等。其中溫度、pH、酶抑制劑和酶激活劑都是通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率的。底物濃度和酶的濃度時通過影響底物與酶的接觸而影響酶促反應(yīng)速率,并不影響酶的活性。
【例2】下列四種現(xiàn)象中,可以用右圖表示的是( )
A.在適宜條件下光合作用強(qiáng)度隨CO2含量的變化
B.條件適宜、底物充足時反應(yīng)速率隨酶量的變化
C.一個細(xì)胞周期中DNA含量隨時間的變化
D.理想條件下種群數(shù)量隨時間的變化
【解析】本題主要考查相關(guān)生理過程中的數(shù)量變化趨勢,涉及到新陳代謝與細(xì)胞分裂的相關(guān)內(nèi)容,考查學(xué)生的理解能力和獲取信息的能力。如圖曲線的走勢為先增加后穩(wěn)定,曲線有兩個關(guān)鍵點(diǎn):即起點(diǎn)(m,0)(m>0)和飽和點(diǎn)。符合這一曲線的為A選項;在酶促反應(yīng)體系中,若所用的酶制品中不含酶抑制劑,底物濃度又足夠大,則反應(yīng)速率與酶濃度成正比,不出現(xiàn)飽和狀態(tài),B錯。一個細(xì)胞周期中DNA含量隨時間的變化與圖中曲線相差甚遠(yuǎn),C錯。理想條件下種群數(shù)量隨時間的變化應(yīng)為種群的“J”型增長曲線,D錯。
【答案】A
5 把握坐標(biāo)曲線圖有方法
正確理解坐標(biāo)曲線圖要抓住三個要素:①識“標(biāo)”②明“點(diǎn)”③析“線”。識“標(biāo)”即是首先要確定橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義;明“點(diǎn)”即是要明確坐標(biāo)曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、拐點(diǎn)(轉(zhuǎn)折點(diǎn))、與橫縱坐標(biāo)的交點(diǎn);析“線”就是要看圖線的變化趨勢。在解決坐標(biāo)曲線圖的問題時,只要把握上述三要素,運(yùn)用所學(xué)的知識加以分析就可以有效的得到答案。
【例3】右面的兩個圖是某研究小組圍繞探究H2O2分解條件而獲得的實驗結(jié)果。試回答下列有關(guān)問題:
(1)圖一曲線不再上升的原因是 。
(2)圖二曲線bc段產(chǎn)生的最可能原因是 _ 。
【分析】此類題目錯誤的原因都是沒有注意橫縱坐標(biāo)的含義。分析類似曲線時首先要弄清橫坐標(biāo)及縱坐標(biāo)表示的意義,然后分析影響該曲線的因素有哪些。一般情況下,曲線未達(dá)到飽和時,影響因素是橫坐標(biāo)的因素;達(dá)到飽和及穩(wěn)定狀態(tài)后限制因素是除橫坐標(biāo)因素以外的其他因素。
【答案】(1)過氧化氫已分解完(2)反應(yīng)受過氧化氫酶的數(shù)量(濃度)的限制
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