第五章　細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié)　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、.第五章細(xì)胞的能量供給和利用 第1節(jié)降低化學(xué)反響活化能的酶學(xué)習(xí)目的1舉例說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)。重點(diǎn)2通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探究資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷探究和爭論中前進(jìn)的。3闡述酶的特性。重點(diǎn)4學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量、無關(guān)變量等。難點(diǎn)核心概念細(xì)胞代謝酶活化能高效性專一性一、酶在細(xì)胞代謝中的應(yīng)用1細(xì)胞代謝2實(shí)驗(yàn)：比較過氧化氫在不同條件下的分解1實(shí)驗(yàn)原理：H2O2在 水浴加熱 、 FeCl3溶液 和肝臟研磨液中 過氧化氫酶 的作用下加速分解。2實(shí)驗(yàn)步驟： 編號步驟1234一樣處理向4支試管中分別參加 2 mL過氧化氫溶液 ，并放在試管架上不同處理不處理放入 90 左右的 水浴 中

2、加熱滴入 2滴 FeCl3溶液滴入2滴 肝臟研磨液 觀察試管內(nèi)產(chǎn)生的 氣泡數(shù)量 試管內(nèi)衛(wèi)生香 燃燒程度 3實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 4號試管產(chǎn)生的氣泡最多，衛(wèi)生香燃燒猛烈 。4實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 酶 在常溫常壓下，可以高效地完成對化學(xué)反響的 催化 。二、酶的本質(zhì)和作用原理三、酶的特性1高效性2專一性：3溫度和pH對酶活性影響及曲線1溫度對酶活性的影響及曲線：T0表示酶促反響的 最適溫度 ，此時(shí)酶活性 最高 。溫度 偏高或偏低 ，酶活性降低。溫度 過高 ，酶會(huì)失活。2pH對酶活性的影響及曲線：P表示酶促反響的 最適pH ，此時(shí)酶活性 最高 。pH 偏高或偏低 ，酶活性降低。pH 過高或過低 ，酶會(huì)失活。？考慮1我們吃

3、芹菜時(shí)，無論咀嚼多長時(shí)間，都感覺不到甜，而吃饅頭時(shí)，咀嚼時(shí)間長了就會(huì)有甜味，你知道是什么原因嗎？提示：芹菜中含大量纖維素，饅頭中主要成分為淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纖維素酶，而酶具有專一性，淀粉酶可將淀粉分解為具有甜味的麥芽糖，卻不能將纖維素分解 。2酶是否只能在活細(xì)胞內(nèi)起作用？舉例說明。提示：不是，酶既可以在細(xì)胞內(nèi)起作用，也可以在細(xì)胞外起作用，如消化酶等。3人體口腔內(nèi)的唾液淀粉酶進(jìn)入胃之后還能繼續(xù)發(fā)揮作用嗎？為什么？提示：不能。因?yàn)槲竷?nèi)pH很低，導(dǎo)致唾液淀粉酶失活。H判斷題1酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個(gè)反響的底物。2酶分子在催化反響完成后立即被降解成氨基酸。×3酶通過為

4、反響物供能和降低活化能來進(jìn)步化學(xué)反響速率。×4酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)，酶的催化作用既可發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)，也可以發(fā)生在細(xì)胞外。×5在測定胃蛋白酶活性時(shí)，將溶液的pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將逐漸增強(qiáng)。×6酶的根本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸。×7高溫、低溫都可使酶活性降低，二者的作用本質(zhì)不同。8在做溫度影響酶的活性的實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)某兩支試管的反響速率一樣，在其他條件均一樣的條件下，可判斷這兩支試管所處的環(huán)境溫度也一定是一樣的。×9假如以淀粉為底物，以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)，那么酶促反響的速率既可以通過碘液檢

5、測淀粉的分解速率，也可以通過斐林試劑檢測淀粉水解產(chǎn)物的生成速率。×10每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反響。知識點(diǎn)1酶的本質(zhì)和作用Z1酶的概念和作用化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體細(xì)胞核主要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)組待測酶液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反響待測酶液吡羅紅染液是否出現(xiàn)紅色對照組1蛋白質(zhì)樣液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反響RNA樣液吡羅紅染液出現(xiàn)紅色對照組2待測酶液不再具有催化才能待測酶液不再具有催化才能來源一般活細(xì)胞中均能產(chǎn)生生理功能具有生物催化功能具有特性專一性、高效性、需要適宜的pH、溫度等2酶的作用機(jī)理分析可知：E1這一部分的活化能是指酶所降低的能量；

6、E2這一部分的能量是指酶促反響過程中所需能量；E1E2E這一部分的能量是反響所需總能量，是指無酶催化的時(shí)候，分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成活潑狀態(tài)所需的能量，即反響活化能。3酶作用形式圖1圖示中表示酶的為A，判斷根據(jù)：酶只是改變了反響的進(jìn)程，在反響的前后數(shù)量和性質(zhì)都不改變；反響物和生成物分別為B和C、D。2圖示表達(dá)了酶的特性：專一性。酶通過特定的空間構(gòu)造與反響物識別并結(jié)合，進(jìn)而催化反響的進(jìn)展。Y有關(guān)酶的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)1酶并不都是蛋白質(zhì)，有的酶是RNA。2酶不僅在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，在細(xì)胞外和體外都可以發(fā)揮作用。3酶作用的本質(zhì)是降低了化學(xué)反響的活化能，不是提供能量。4酶并不是具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生，活細(xì)胞都能產(chǎn)生

7、酶。D典例12019·無錫高一檢測以下有關(guān)酶的表達(dá)中，正確的選項(xiàng)是DA酶的催化效率總是高于無機(jī)催化劑B一個(gè)酶分子只起一次作用C酶催化反響能放出更多的能量D催化蛋白質(zhì)水解的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)解析過酸、過堿和高溫都會(huì)改變酶的空間構(gòu)造，使酶失活，因此酶的催化效率不一定高于無機(jī)催化劑，A錯(cuò)誤；酶作為催化劑，在化學(xué)反響中可屢次起作用，B錯(cuò)誤；酶可以降低化學(xué)反響的活化能，加快反響的速率，但不能使反響放出更多的能量，C錯(cuò)誤；催化蛋白質(zhì)水解的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，D正確。變式訓(xùn)練1某一不可逆化學(xué)反響SPW在無酶和有酶催化時(shí)均可以進(jìn)展。當(dāng)該反響在無酶條件下進(jìn)展到時(shí)間t時(shí)，向反響液中參加催化該反響的酶

8、。圖中能正確表示加酶后反響物濃度隨反響時(shí)間變化趨勢的曲線是DA甲B乙C丙D丁解析此題以曲線圖的形式對酶催化反響的原理進(jìn)展考察。參加酶后，加快反響速率，所以反響物濃度下降速度增大，由于該反響是不可逆反響，所以最后反響物都消耗完。知識點(diǎn)2酶的特性及相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析Z1酶高效性的實(shí)驗(yàn)分析1思路2實(shí)例“比較過氧化氫在不同條件下的分解步驟與結(jié)果分析：試管編號3%的H2O2溶液自變量因變量結(jié)果分析處理方法氣泡多少點(diǎn)燃衛(wèi)生香檢測12 mL幾乎沒有無復(fù)燃H2O2自然分解緩慢22 mL90 左右水浴加熱較少復(fù)燃加熱能促進(jìn)H2O2分解32 mL滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液2滴較多復(fù)燃性較強(qiáng)Fe3能催化H2O

9、2的分解42 mL滴加新穎的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液2滴很多復(fù)燃性更強(qiáng)過氧化氫酶有催化H2O2分解的作用，且效率高結(jié)論分析：2酶專一性的實(shí)驗(yàn)分析1思路2實(shí)例步驟1淀粉淀粉酶蔗糖淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱一樣時(shí)間現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無顏色變化結(jié)論酶具有專一性3探究溫度、pH對酶活性的影響1思路2實(shí)例探究不同溫度對酶活性的影響1試管1試管2試管2試管3試管3試管實(shí)驗(yàn)步驟12 mL淀粉溶液2 mL唾液淀粉酶溶液2 mL淀粉溶液2 mL唾液淀粉酶溶液2 mL淀粉溶液2 mL唾液淀粉酶溶液2在冰水中水浴5 min在37 水中水浴5 min在沸水中水浴5 min31與1試管混合搖勻2與2試管混合搖勻

10、3與3試管混合搖勻4冰水中水浴數(shù)分鐘37 水浴數(shù)分鐘沸水中水浴數(shù)分鐘5取出試管，分別滴加2滴碘液搖勻，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈藍(lán)色無藍(lán)色出現(xiàn)呈藍(lán)色結(jié)論唾液淀粉酶在37 時(shí)催化淀粉水解，在0 和100 時(shí)不能發(fā)揮催化作用。酶的催化作用需要適宜的溫度條件，溫度過高或過低都影響其催化效率Y有關(guān)酶實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩點(diǎn)提醒1探究不同溫度對酶活性的影響時(shí)，在參加酶之前，應(yīng)將底物在各自溫度下處理至少5分鐘，確保試管內(nèi)外溫度一致。2探究不同pH對酶活性的影響時(shí)，可將過氧化氫酶和H2O2溶液分別調(diào)至同一pH，再混合，以保證反響一開場便到達(dá)預(yù)設(shè)pH。D典例22019·濰坊高一檢測“比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)

11、中，相關(guān)說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是DA氯化鐵溶液和肝臟研磨液都屬于自變量B過氧化氫分解速率是因變量C過氧化氫的濃度屬于無關(guān)變量D實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素即為自變量解析實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素稱為變量，其中人為改變的量稱為自變量，氯化鐵溶液、肝臟研磨液都屬于自變量；隨自變量的變化而改變的量稱為因變量，過氧化氫的分解速率就屬于因變量；實(shí)驗(yàn)過程中還存在一些對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的因素，這些因素稱為無關(guān)變量。易錯(cuò)提醒：有關(guān)影響酶促反響速率的因素的三點(diǎn)提醒1酶催化反響時(shí)，最適溫度和最適pH不會(huì)互相影響。2酶量的增加會(huì)進(jìn)步酶促反響的速率，但不會(huì)改變化學(xué)反響的平衡點(diǎn)；適當(dāng)增加反響物濃度，既改變了反響速率，也改變了反響的進(jìn)程。

12、3不同因素影響酶促反響的速率的本質(zhì)不同。溫度和pH是通過影響酶的活性而影響酶促反響速率的。底物濃度和酶濃度是通過影響酶與底物的接觸而影響酶促反響速率，并不影響酶的活性。變式訓(xùn)練2關(guān)于溫度對酶活性影響的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是BA不同酶的最適溫度可能一樣B隨著溫度降低，酶促反響的活化能下降C酶活性最高時(shí)的溫度不合適該酶的保存D高溫下酶失活是酶空間構(gòu)造破壞的結(jié)果解析不同酶的最適溫度可能一樣，也可能不同，A正確；在一定的范圍內(nèi)隨著溫度的降低，酶的活性下降，而酶促反響的活化能是不會(huì)降低的，B錯(cuò)誤；低溫時(shí)，酶的活性降低，但酶的空間構(gòu)造穩(wěn)定，因此，酶制劑適于在低溫04 下保存，C正確；高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都會(huì)破壞酶

13、的空間構(gòu)造，從而使酶失活，D正確。與酶有關(guān)的曲線解讀1酶高效性的曲線如圖中甲1催化劑可加快化學(xué)反響速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。2酶只能縮短到達(dá)化學(xué)反響平衡點(diǎn)所需的時(shí)間，不會(huì)改變化學(xué)反響的平衡點(diǎn)。3酶只能催化已存在的化學(xué)反響。2酶專一性的曲線如圖中乙1在A反響物中參加酶A，反響速率較未加酶時(shí)明顯加快，說明酶A催化A反響物參加的反響。2在A反響物中參加酶B，反響速率和未加酶時(shí)一樣，說明酶B不催化A反響物參加的反響。3影響酶活性的曲線如圖1在一定條件下，酶活性最大時(shí)的溫度或pH稱為該酶的最適溫度或pH。2在一定溫度或pH范圍內(nèi)，隨溫度或pH的升高，酶的活性增強(qiáng)；當(dāng)溫度或pH升高到一定限

14、度時(shí)，酶活性會(huì)隨溫度或pH的升高而減弱。3過酸、過堿、高溫會(huì)破壞酶的空間構(gòu)造，導(dǎo)致酶永久失活，而低溫時(shí)酶的活性降低，不會(huì)失活。4酶和反響物的濃度與反響速率的關(guān)系曲線如圖1反響速率與酶濃度的關(guān)系：在反響物充足，其他條件均適宜的情況下，反響速率與酶濃度成正比如圖中甲。2反響速率與反響物濃度的關(guān)系：在酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)，反響速率會(huì)隨著反響物濃度的增加而增大，但當(dāng)反響物濃度到達(dá)一定值后，由于受酶數(shù)量或酶活性的限制，反響速率不再增大如圖中乙。5反響時(shí)間對酶促反響速率的影響如圖1甲、乙、丙三圖中的時(shí)間t0、t1、和t2是一致的。2隨著反響的進(jìn)展，反響物因被消耗而減少，生成物因生成而增多。3t0

15、t1段，因?yàn)榉错懳镙^充足，所以反響速率較快，反響物消耗較快，生成物生成速度較快。t1t2段，因?yàn)榉错懳锏牧繙p少，所以反響速率降低，反響物消耗較慢，生成物生成速率較慢。t2時(shí)，反響物被耗盡，生成物也不再增加，此時(shí)反響速率為0。典例3某同學(xué)研究溫度和pH對某酶促反響速率的影響，得到如下圖的曲線。以下分析正確的選項(xiàng)是AA該酶催化反響的最適溫度為35左右，最適pH為8B當(dāng)pH為8時(shí)，影響酶促反響速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C隨pH升高，該酶催化反響的最適溫度隨之改變D當(dāng)pH為任何一固定值時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以證明溫度對酶促反響速率的影響解析此題考察溫度和pH對酶活性的影響及解讀曲線的才能。分析曲線可知

16、，當(dāng)溫度為35 、pH為8時(shí)，酶促反響速率相對較快，當(dāng)溫度為35 、pH大于或小于8時(shí)，酶促反響速率均下降，所以該酶的最適溫度為35 左右、最適pH為8；當(dāng)pH為8時(shí)，不同溫度下酶促反響速率不同，此時(shí)溫度是影響酶促反響速率的主要因素；在一定范圍內(nèi)，隨pH的升高或降低，該酶催化反響的最適溫度均為35 左右；當(dāng)pH過高或過低時(shí)，不同溫度下的反響速率可能一樣，此時(shí)溫度已不再是酶促反響速率的影響因素。典例4圖甲是過氧化氫酶活性v受pH影響的曲線，圖乙表示在最適溫度下，pHb時(shí)過氧化氫分解產(chǎn)生的O2量隨時(shí)間t的變化。假設(shè)該酶促反響過程中改變某一初始條件，以下改變正確的選項(xiàng)是BApHa時(shí)，e點(diǎn)下移，d點(diǎn)左

17、移B適當(dāng)降低溫度，e點(diǎn)不移，d點(diǎn)右移CpHc時(shí)，e點(diǎn)為0D過氧化氫量增加，e點(diǎn)不移，d點(diǎn)左移解析pH由ba時(shí)，酶的活性降低，化學(xué)反響速率減慢，到達(dá)化學(xué)反響平衡所需的時(shí)間延長，但pH改變不會(huì)改變化學(xué)反響的平衡點(diǎn)，故e點(diǎn)不移，d點(diǎn)右移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖乙是在最適溫度下繪制的，假設(shè)溫度降低，那么酶活性降低，化學(xué)反響速率減慢，到達(dá)化學(xué)反響平衡所需的時(shí)間延長，但溫度降低不會(huì)改變化學(xué)反響的平衡點(diǎn)，故d點(diǎn)右移，e點(diǎn)不移，B項(xiàng)正確；pHc時(shí)，過堿條件破壞酶的空間構(gòu)造使酶失活、不能催化過氧化氫水解，但過氧化氫在常溫下也能分解，所以e點(diǎn)不為0，C項(xiàng)錯(cuò)誤；過氧化氫量增加時(shí)，到達(dá)化學(xué)反響平衡所需時(shí)間延長，且化學(xué)反響的平衡

18、點(diǎn)升高，即e點(diǎn)上移，d點(diǎn)右移，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！窘忸}探究】1酶促反響的結(jié)果是改變了到達(dá)化學(xué)反響平衡所需的 時(shí)間 ，即改變了 反響速率 ，但不影響反響的平衡點(diǎn)，即不影響 生成物 的量。2最適條件下改變影響酶活性的因素，會(huì)導(dǎo)致到達(dá)化學(xué)反響平衡所需的時(shí)間 延長 ，但不影響反響的平衡點(diǎn)?！净?dòng)探究】1假設(shè)圖乙曲線為pHa條件下繪制，當(dāng)pHb時(shí)，d點(diǎn)和e點(diǎn)如何挪動(dòng)？ 提示：pH升高，酶活性增強(qiáng)，化學(xué)反響速率加快，到達(dá)反響平衡的時(shí)間縮短，但不改變化學(xué)反響的平衡點(diǎn)，故d點(diǎn)左移、e點(diǎn)不移。 2假設(shè)增加酶的濃度，圖乙曲線中d點(diǎn)和e點(diǎn)如何挪動(dòng)？ 提示：增加酶的濃度，反響速率加快，但不影響化學(xué)反響的平衡點(diǎn)，故d點(diǎn)左移、e點(diǎn)不移。 【方法規(guī)律】分析影響酶促反響速率因素的曲線圖的一般方法1識標(biāo)：理解圖中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的含義，一般橫坐標(biāo)