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1、細胞的能量供應和利用第三單元第9講降低化學反應活化能的酶一、酶在細胞代謝中的作用及酶的本質(zhì)1酶在細胞代謝中的作用(1)細胞代謝：細胞中每時每刻進行著的許多 的統(tǒng)稱，是細胞生命活動的基礎(chǔ)。(2)酶的作用：通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，可以說明酶在細胞代謝中具有 ，同時也證明與無機催化劑相比，酶具有 的特性。(3)酶的作用機理活化能是分子從 轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的 所需要的能量。酶的催化作用機理是 。 主干知識整合化學反應化學反應催化作用催化作用高效高效常態(tài)常態(tài)活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)降低活化能降低活化能2酶的本質(zhì)酶是 產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是 ，少數(shù)酶是 。二、酶的特

2、性 1高效性：酶的催化效率大約是無機催化劑的1071013倍。2專一性：一種酶只能催化 物質(zhì)的化學反應?；罴毎罴毎鞍踪|(zhì)蛋白質(zhì)RNA一種或一類一種或一類 3作用條件較溫和：酶的催化作用對溫度和pH等條件有嚴格的要求。在 的條件下，都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失活，在 條件下，酶的活性降低，但不會失活。過酸、過堿、溫度過高過酸、過堿、溫度過高低溫低溫【特別提醒】酶作為生物催化劑，與無機催化劑的相同之處是：酶作為生物催化劑，與無機催化劑的相同之處是：化學反應前后數(shù)量和性質(zhì)不變?；瘜W反應前后數(shù)量和性質(zhì)不變。加快化學反應速率，縮短達到平衡的時間，但加快化學反應速率，縮短達到平衡的時間，但不改變平衡點

3、。不改變平衡點。都降低化學反應的活化能。都降低化學反應的活化能。 1酶的本質(zhì)及生理功能 考點一：酶的本質(zhì)、作用及其實驗驗證酶的本質(zhì)、作用及其實驗驗證高頻考點突破化學本質(zhì)化學本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是少數(shù)是RNA合成原料合成原料氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成場所合成場所核糖體核糖體細胞核細胞核(真核生物真核生物)來源來源一般來說，活細胞都能產(chǎn)生酶一般來說，活細胞都能產(chǎn)生酶生理功能生理功能具有生物催化作用具有生物催化作用作用原理作用原理降低化學反應的活化能降低化學反應的活化能2.酶化學本質(zhì)的實驗驗證(1)證明某種酶是蛋白質(zhì)實驗組：待測酶液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應。對照組：已

4、知蛋白質(zhì)溶液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反應。(2)證明某種酶是RNA實驗組：待測酶液吡羅紅染液是否呈現(xiàn)紅色。對照組：已知RNA溶液吡羅紅染液出現(xiàn)紅色。(3)利用酶的專一性原理來證明：3酶的催化作用的實驗驗證對照組：H2O2溶液在常溫下幾乎不分解。 【特別提醒】 上述實驗中的上述實驗中的(2)和和(3)對比，還可說明酶與無機催對比，還可說明酶與無機催化劑相比，具有高效性?；瘎┫啾龋哂懈咝?。 【對位訓練】1(2012安徽皖南八校一次聯(lián)考安徽皖南八校一次聯(lián)考)關(guān)于酶的性質(zhì)，關(guān)于酶的性質(zhì)，下列敘述錯誤的是下列敘述錯誤的是A一旦離開活細胞，酶就失去催化能力一旦離開活細胞，酶就失去催化能力B酶的催化效率很高，

5、但受溫度和酸堿度的影響酶的催化效率很高，但受溫度和酸堿度的影響C化學反應前后，酶的化學性質(zhì)和數(shù)量保持不變化學反應前后，酶的化學性質(zhì)和數(shù)量保持不變D酶與雙縮脲試劑不一定發(fā)生紫色反應酶與雙縮脲試劑不一定發(fā)生紫色反應解析解析在適宜的條件下，酶離開活細胞也有催化在適宜的條件下，酶離開活細胞也有催化作用，例如動物體內(nèi)的消化酶。作用，例如動物體內(nèi)的消化酶。答案答案A2(2011蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)為了認識酶作用的特性，以體積分數(shù)為3%的H2O2溶液為反應底物進行的一組實驗結(jié)果見下表。通過分析實驗結(jié)果，從表中可得到的實驗結(jié)論是 方法方法實驗結(jié)果實驗結(jié)果常溫下自然分解常溫下自然分解氧氣泡少而小氧氣泡少而小常溫下加常

6、溫下加Fe3氧氣泡稍多而小氧氣泡稍多而小常溫下加新鮮動物肝臟提取常溫下加新鮮動物肝臟提取液液氧氣泡極多而大氧氣泡極多而大加入煮沸后冷卻的新鮮動物加入煮沸后冷卻的新鮮動物肝臟提取液肝臟提取液氧氣泡少而小氧氣泡少而小從化學本質(zhì)看，酶是蛋白質(zhì)或RNA從催化活性看，酶變性后就失去活性從催化底物范圍看，酶有專一性從催化反應效率看，酶有高效性ABC D解析該實驗底物只有H2O2，不能說明酶具有專一性；若證明酶是蛋白質(zhì)或RNA，需要用物質(zhì)鑒定的相關(guān)實驗；表中方法與的實驗結(jié)果說明酶在高溫環(huán)境中變性而失去活性；方法對照說明，酶催化反應具有高效性。答案C1表示酶高效性的曲線(如下圖)考點二：與酶有關(guān)的曲線解讀與酶

7、有關(guān)的曲線解讀(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平衡點。(3)酶只能催化已存在的化學反應。 2表示酶專一性的曲線(如下圖) (1)在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化反應物A參加反應。(2)在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化反應物A參加反應。 3影響酶活性的曲線(如下圖)(1)在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍酶催化作用逐漸減弱，如圖甲、乙。(2)過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未

8、被破壞，溫度升高可恢復活性。(3)反應溶液酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度，如圖丙。4反應物濃度和酶濃度對酶促反應的影響(如下圖)(1)在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應速率隨反應物濃度增加而加快，但當反應物達到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性的限制，酶促反應速率不再增加，如圖甲。(2)在反應物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度成正比，如圖乙。 【對位訓練】3 3(2012(2012莆田質(zhì)檢莆田質(zhì)檢) )如圖表示在某如圖表示在某pHpH范圍內(nèi)酶范圍內(nèi)酶A A和和酶酶B B所催化的反應速率的變化情況，下列有關(guān)說法正確的所催化的反應速率的變化情況，下列有關(guān)說法正確的是是 A酶B

9、比酶A活躍B酶A存在于唾液中C酶B的最適pH是1.8DpH為5時，兩種酶催化的反應速率相等解析在不同的pH環(huán)境下兩種酶的活性不同，酶B的最適pH是6，pH是5時兩種酶催化的反應速率相等。唾液呈堿性，酶A不可能存在于唾液中。答案D 4.(2011浙江五校聯(lián)考)如圖表示某種酶在不同處理條件(a、b、c)下催化某反應反應物的量和反應時間的關(guān)系，據(jù)圖可得的信息是 A若a、b、c表示溫度，則一定是abcB若a、b、c表示酶的濃度，則abcC若a、b、c表示底物的濃度，則abcD若a、b、c表示pH，則一定是abc解析由圖示曲線知：a、b、c最大反應速率依次減小，故a可表示相對最適溫度，相對最適pH或較大

10、的酶濃度。答案B1酶的專一性(1)實驗原理考點三：酶的專一性及影響酶活性的條件實驗分析酶的專一性及影響酶活性的條件實驗分析用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀生成來判斷淀粉酶是否對二者都定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀生成來判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。有催化作用，從而探索酶的專一性。 (2)實驗操作程序(如下圖) 2溫度對酶活性的影響(1)實驗原理 溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺程度來判斷酶的活性。(3)實驗設(shè)計程序淀粉淀粉酶各自在所控制的溫度下處理一段時

11、間淀粉與相應溫度的淀粉酶混合在各自所控制的溫度下保溫一段時間滴加碘液，觀察顏色變化 (4)實驗的變量分析 自變量自變量因變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量溫度溫度淀粉分解量的多少淀粉分解量的多少(用是用是否出現(xiàn)藍色及藍色的深否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺程度表示淺程度表示)淀粉和淀粉酶的量淀粉和淀粉酶的量、溶液的、溶液的pH、反應、反應時間等時間等3.pH對酶活性的影響對酶活性的影響原理解讀原理解讀 pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗O2生成量的多少。生成量的多少。 【對位訓練】5 5(2

12、012(2012河北唐山模擬河北唐山模擬) )下表是某同學為驗證酶的下表是某同學為驗證酶的專一性而設(shè)計的實驗方案，專一性而設(shè)計的實驗方案，a ad d代表試管，代表試管，代表實代表實驗步驟。對該實驗方案的有關(guān)評價，錯誤的是驗步驟。對該實驗方案的有關(guān)評價，錯誤的是 abcd淀粉溶液淀粉溶液2 mL蔗糖溶液蔗糖溶液2 mL唾液淀粉唾液淀粉酶溶液酶溶液2 mL唾液淀粉唾液淀粉酶溶液酶溶液2 mL 5065溫水中水浴加熱溫水中水浴加熱10 min 將將c倒入倒入a，將，將d倒入倒入b 5065溫水中水浴加熱溫水中水浴加熱10 min 加入現(xiàn)配的斐林試劑溶液加入現(xiàn)配的斐林試劑溶液2 mL 37恒溫水浴恒

13、溫水浴 觀察并記錄顏色變化觀察并記錄顏色變化A.淀粉酶的用量屬于自變量B和會影響酶的活性C、和的溫度設(shè)置有一處錯誤D和的順序有誤解析整個實驗中唯一的自變量是底物不同(淀粉和蔗糖)，因此A錯。B正確，因為酶的活性受到溫度的影響。C正確，該實驗中、的溫度是37，要求在沸水浴中進行。D正確，檢測還原糖時要求先加入斐林試劑，后加熱。答案A 6(2011湖北宜昌調(diào)研)在“探究影響酶活性的因素”實驗中正確的操作是A若探究pH對酶活性的影響，可選擇過氧化氫溶液為底物B若探究溫度對酶活性的影響，可選擇過氧化氫溶液為底物C若探究溫度對淀粉酶活性的影響，可將淀粉與淀粉酶兩溶液混合后再調(diào)控溫度D若探究溫度對淀粉酶活

14、性的影響，可選擇斐林試劑對實驗結(jié)果進行檢測解析過氧化氫加熱可分解，如果探究溫度對酶活性的影響，則結(jié)果會不準確；在探究溫度對酶活性的影響時，必須將底物淀粉與淀粉酶首先被相同溫度處理后才能再混合，如果先混合再處理，由于酶的高效性，底物與酶可能已經(jīng)反應，再處理實驗結(jié)果已不準確。斐林試劑反應的條件需要加熱，不易探究溫度對酶活性的影響；可選擇用碘液鑒定反應物淀粉的量來確定酶的活性。答案A1應遵循單一變量原則，同時還要設(shè)置對照實驗。2實驗設(shè)計的一般思路：分析課題把握原理確認變量設(shè)置對照一般步驟。其關(guān)鍵：實驗變量如何操縱、無關(guān)變量如何控制、反應變量如何檢測。在此分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計步驟、預測結(jié)果并得出結(jié)論。實

15、施設(shè)計方法舉例： 答題技能培養(yǎng)方法體驗與酶有關(guān)的實驗設(shè)計方法總結(jié)(1)驗證或探究酶具有高效性：高效性是一種比較性概念，是指與無機催化劑相比具有高效性。因此應設(shè)置酶與無機催化劑對同一反應的催化效率的對照。不能用酶和蒸餾水做對照，若這樣是驗證酶的催化功能。(2)驗證或探究酶具有專一性：專一性是指一種酶只能催化一種或一類化合物的反應。因此驗證酶具有專一性應設(shè)置一種酶對不同化合物反應的催化效果的對照?？捎猛坏孜?、兩種不同酶，也可用不同底物、同一種酶來驗證。 (3)驗證或探究溫度對酶活性的影響：自變量是溫度，應設(shè)置具有一定梯度的多個不同溫度條件，比較某種酶的催化效率。一般至少應設(shè)置“低溫、適溫、高溫”

16、三個指標。注意淀粉酶最適溫度是65。(4)驗證或探究pH對酶活性的影響：自變量是pH，應設(shè)置具有一定梯度的多個不同pH條件，比較某種酶的催化效率。一般至少應設(shè)置“低pH、最適pH、高pH”三個指標。注意胃蛋白酶最適pH在1.5左右。(5)驗證某種酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，也可用水解的方法使酶失活來證明。 【典例】請用所給的實驗材料和用具，設(shè)計實驗來請用所給的實驗材料和用具，設(shè)計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性，驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性，要求完成實驗設(shè)計、補充實驗步驟、預測實驗結(jié)果、得出要求完成實驗設(shè)計、補充實驗步驟、預

17、測實驗結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問題：結(jié)論，并回答問題：實驗材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、實驗材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、試管、種溶液，斐林試劑、試管、37恒溫水浴鍋、恒溫水浴鍋、沸水浴鍋。沸水浴鍋。 (1)若若“”代表加入適量的溶液，代表加入適量的溶液，“”代表不加代表不加溶液，甲、乙等代表試管標號，請用這些符號完成下表實溶液，甲、乙等代表試管標號，請用這些符號完成下表實驗設(shè)計。驗設(shè)計。 溶液溶液試管試管蔗糖溶液蔗糖溶液淀粉溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶唾液淀粉酶溶液溶液甲甲(2)實驗步驟：按照上表中的設(shè)計，取試管、加

18、溶液；_；_；_；(3)結(jié)果預測：_。(4)結(jié)論：_。(5)在上述實驗中，如果僅將37恒溫水浴鍋的溫度調(diào)到20，而在其他條件不變的情況下重做上述實驗，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會比37時的淺，其原因是_?！窘馕觥棵妇哂袑Ｒ恍?，一種酶只能催化一種或一類化學反應。唾液淀粉酶可以將淀粉分解為可溶性的還原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可將蔗糖分解為可溶性還原糖，但不能分解淀粉。可溶性還原糖遇斐林試劑在沸水浴條件下出現(xiàn)磚紅色沉淀。要通過實驗驗證蔗糖酶和唾液淀粉酶的專一性，在實驗中要體現(xiàn)等量原則和對照原則。實驗時可設(shè)置四支試管，甲和丙試管中添加等量的蔗糖溶液，乙和丁試管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等

19、量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液?；旌暇鶆蚝蠓旁?7，恒溫水浴一段時間，然后用斐林試劑來鑒定是否出現(xiàn)可溶性還原糖。哺乳動物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最適溫度為37，當將水浴鍋的溫度由37降至20時，酶的活性會降低，分解速率減慢，產(chǎn)生的還原糖少，從而使出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色變淺?！敬鸢浮?1)溶液溶液試管試管蔗糖溶液蔗糖溶液淀粉溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉唾液淀粉酶溶液酶溶液甲甲乙乙丙丙丁丁(2)混勻，37恒溫水浴一段時間取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，沸水水浴一段時間觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結(jié)果(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)

20、磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀(4)酶的催化作用具有專一性(5)20低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產(chǎn)生的還原糖少【典例1】(2010年高考上海生物卷)下列有關(guān)人體中酶和激素的敘述正確的是A酶和激素都是蛋白質(zhì)B酶和激素都與物質(zhì)和能量代謝有關(guān)C酶和激素都由內(nèi)分泌細胞分泌D酶和激素都要釋放到血液中才能發(fā)揮作用 易誤警示一、酶和激素易于混淆【嘗試解答】_【解析】酶是活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物(多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA)。大部分酶在細胞內(nèi)發(fā)揮催化作用(消化酶需分泌到消化道內(nèi))。激素是由內(nèi)分泌細胞分泌的，產(chǎn)生后釋放到血液中，進而運輸?shù)桨屑毎虬衅鞴侔l(fā)揮調(diào)節(jié)作用。激素不全是蛋白質(zhì)。酶直

21、接催化物質(zhì)與能量代謝過程，而激素對物質(zhì)和能量代謝過程有調(diào)節(jié)作用。B【糾錯筆記】準確區(qū)分酶和激素的方法(1)從來源上看：酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物；激素是由內(nèi)分泌細胞分泌的活性物質(zhì)。能合成激素的細胞一定能合成酶，而能合成酶的細胞不一定能合成激素。(2)從化學結(jié)構(gòu)上看：酶一般是蛋白質(zhì)類化合物(少量為RNA)。激素有的是固醇類(如性激素)，有的是多肽或蛋白質(zhì)(如胰高血糖素、生長激素等)，有的是氨基酸或脂肪類的衍生物。(3)從生理功能上看；酶起催化化學反應的作用，大部分在胞內(nèi)起作用，少數(shù)在胞外起作用；激素起調(diào)節(jié)作用。(4)從特性上看：都是高效能物質(zhì)。 【典例2】如圖表示人體內(nèi)某種酶如圖表示人

22、體內(nèi)某種酶促反應速率受溫度和促反應速率受溫度和pH的影響情的影響情況，下列解釋不正確的是況，下列解釋不正確的是A在在a點，將酶的濃度增大一倍，點，將酶的濃度增大一倍， 反應速率可能增大反應速率可能增大B在在b點，將酶的濃度增大一倍，點，將酶的濃度增大一倍， 反應速率不可能增大反應速率不可能增大C在在c點，將酶的濃度增大一倍，反應速率可能增大點，將酶的濃度增大一倍，反應速率可能增大D該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征二、有關(guān)酶促反應的曲線圖分辨不清【嘗試解答】_【解析】此圖可以反映溫度和pH對酶促反應速率的影響，但是影響反應速率的因素，不僅包括溫度和pH，還有酶濃度等。在反應底物充足的條件下，增大酶濃度，可以提高反應速率，所以A、C正確，B項錯誤。題圖顯示，該酶的最適pH為2左右，因此這種酶可能是胃蛋白酶，而不會是唾液淀粉酶，D項正確。 B【糾錯筆記】看到圖中c點化學反應速率已經(jīng)達到最大，因此認為再增加酶濃度，不會提高反應速率，這種情況只發(fā)生在反應底物一定的條件下，但在反應底物充足的條件下，增大酶濃度，還可以提高反應速率。