2022-2023學(xué)年人教版必修1 第5章 第1節(jié)　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 學(xué)案

1、eq blc (avs4alco1(第5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酶的作用和本質(zhì)1酶在細(xì)胞代謝中的作用(1)比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象控制變量實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素稱為變量。其中人為控制的對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行處理的因素叫作自變量。因自變量改變而變化的變量叫作因變量。除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中還存在一些對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，叫作無關(guān)變量。(2)活化能與酶在代謝中的作用分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開的能量稱為活化能。與無機(jī)催化劑相比，酶降低_的作用更顯著，催化效率更高。2酶的本質(zhì)(1)關(guān)于酶本質(zhì)的探索科學(xué)家主要觀點(diǎn)或成就法國微生物學(xué)家巴斯德_德國化學(xué)家李比希引起發(fā)酵的

2、是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)德國化學(xué)家畢希納把從酵母菌中提取出的能引起發(fā)酵的物質(zhì)叫釀酶美國科學(xué)家薩姆納證明脲酶的本質(zhì)是_，作用是催化尿素分解美國科學(xué)家切赫和奧爾特曼少數(shù)_也有生物催化功能(2)酶的本質(zhì)：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的_，其中絕大多數(shù)酶是_，少數(shù)酶是_。答案：1.(1)小、少、慢燃燒大、多、快劇烈燃燒無機(jī)催化劑過氧化氫酶產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少溫度新鮮程度(2)容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要活化能2.(1)釀酒中的發(fā)酵是由酵母菌細(xì)胞的存在所致蛋白質(zhì)RNA(2)有機(jī)物蛋白質(zhì)RNA細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，但代謝也會(huì)產(chǎn)生對細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，體內(nèi)過氧化氫過多會(huì)導(dǎo)致毛發(fā)(包括頭發(fā))

3、變白，會(huì)加速人體衰老。(1)過氧化氫在體外分解需要什么條件？答案：加熱或加催化劑(如FeCl3)。(2)細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？答案：在過氧化氫酶的作用下快速分解。1酶的概念的理解化學(xué)本質(zhì)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主要在細(xì)胞核來源一般活細(xì)胞均能產(chǎn)生生理功能具有生物催化作用2.變量分析(1)一般實(shí)驗(yàn)中，“驗(yàn)證”“探究”，其中的“”就是自變量。(2)自變量與因變量具有因果關(guān)系，實(shí)驗(yàn)的目的往往是探究或驗(yàn)證自變量對因變量的影響。(3)無關(guān)變量的判斷技巧：一是外界環(huán)境因素，如溫度、pH等；二是材料本身，比如“比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)”中肝臟

4、研磨液的新鮮程度等。3對酶在細(xì)胞代謝中作用的理解(1)酶只能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的反應(yīng)。(2)酶通過降低活化能加快化學(xué)反應(yīng)速率。(3)酶只提高化學(xué)反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，不改變化學(xué)平衡點(diǎn)。(4)在反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量保持不變?！纠?】關(guān)于酶的敘述，正確的是( C )A酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用B酶都有消化作用C調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)不是酶D所有酶均可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)解析：酶雖然是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，但它的催化作用不一定非在生物體內(nèi)，只要條件適宜，體內(nèi)體外都可起催化作用，A錯(cuò)誤；酶的催化作用表現(xiàn)在多方面，有的酶促進(jìn)物質(zhì)合成，有的酶促進(jìn)物質(zhì)分解，只有消化酶才能促進(jìn)消化，B錯(cuò)誤；調(diào)節(jié)新陳

5、代謝的物質(zhì)有激素、維生素、無機(jī)鹽等，酶對代謝過程的化學(xué)反應(yīng)起催化作用，C正確；少數(shù)酶是RNA，不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，D錯(cuò)誤?！纠?】“比較過氧化氫在不同條件下分解的實(shí)驗(yàn)”如下圖所示。有關(guān)分析合理的是( C )A本實(shí)驗(yàn)的因變量是不同的催化劑B本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有溫度和酶的用量等C1號(hào)與3號(hào)，1號(hào)與4號(hào)可分別構(gòu)成對照實(shí)驗(yàn)D分析1號(hào)、2號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知加熱能降低反應(yīng)的活化能解析：本實(shí)驗(yàn)的因變量是過氧化氫的分解速率，A不合理；溫度不是無關(guān)變量而是自變量，B不合理；分析1號(hào)、2號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出加熱能為過氧化氫的分解提供能量，使其從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)，D不合理。2酶的特性1酶具有

6、高效性大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率是無機(jī)催化劑的1071013倍，也就是說，與無機(jī)催化劑相比，酶具有高效性。2酶具有專一性(1)探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖，在酶的催化作用下都能水解成_糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，由此可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。過程、結(jié)果和結(jié)論序號(hào)項(xiàng)目試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2 mL2注入蔗糖溶液2 mL3注入新鮮的淀粉酶溶液2 mL_4輕輕振蕩試管，使試管內(nèi)的液體混合均勻，將試管下半部浸到60 左右的熱水中，保溫5 min5取出試管，向兩支試管各加入2 mL_試劑，并振

7、蕩試管，試管下部沸水浴加熱1 min結(jié)果1號(hào)試管出現(xiàn)_沉淀，2號(hào)試管無顏色變化結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉水解成還原糖，不能催化蔗糖水解成還原糖，酶具有專一性(2)酶具有專一性每種酶只能催化_化學(xué)反應(yīng)，這就是酶的專一性。細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的_性是分不開的。3酶的作用條件較溫和(1)探究溫度和pH對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)探究溫度對酶活性的影響探究pH對酶活性的影響反應(yīng)原理淀粉在淀粉酶的催化下水解成_，淀粉遇碘變藍(lán)，而麥芽糖遇碘無藍(lán)色出現(xiàn)2H2O2eq o(,sup7(過氧化氫酶)2H2OO2鑒定原理溫度影響酶的活性，從而影響_，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性pH影

8、響酶的活性，從而影響O2的生成速率，可用_的情況來檢驗(yàn)O2的生成速率實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果探究溫度對酶活性的影響序號(hào)實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31加入等量的可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2控制不同的溫度條件60 熱水(5 min)沸水(5 min)冰塊(5 min)3加入等量的新鮮淀粉酶溶液1 mL(5 min)1 mL(5 min)1 mL(5 min)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_(呈現(xiàn)碘液顏色)_探究pH對酶活性的影響序號(hào)實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液2 mL2 mL2 mL2注入等量的不同pH的溶液1 mL蒸餾水1 mL 5%的H

9、Cl溶液1 mL 5%的NaOH溶液3注入等量的過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴4觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_5將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香插入試管內(nèi)液面的上方燃燒劇烈燃燒較弱燃燒較弱(2)酶的作用條件較溫和酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的_遭到破壞，使酶永久失活。在0 左右時(shí)，酶的活性很低，但酶的_穩(wěn)定，在適宜的溫度條件下酶的活性會(huì)升高。因此，酶制劑適宜在_下保存。答案：2.(1)還原2 mL斐林磚紅色(2)一種或一類專一3.(1)麥芽糖淀粉的水解點(diǎn)燃的衛(wèi)生香燃燒不出現(xiàn)藍(lán)色出現(xiàn)藍(lán)色出現(xiàn)藍(lán)色有大量氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生(2)空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)低溫在酸性條件下，沒有淀粉酶時(shí)，淀

10、粉也可水解為麥芽糖。后來科學(xué)家證明淀粉酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)除與氨基酸殘基的性質(zhì)相關(guān)外，還與大分子內(nèi)部空間纏繞所形成的特定形狀有關(guān)，而這種獨(dú)特的形狀決定了它的專一性及高效性，因此任何可以使淀粉酶的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的環(huán)境因素都有可能使其失去催化功能，如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。(1)纖維素與淀粉一樣，也是一種多糖，淀粉酶能否催化纖維素的水解？答案：不能，因?yàn)槊妇哂袑Ｒ恍浴?2)小明同學(xué)以淀粉酶和淀粉為實(shí)驗(yàn)材料驗(yàn)證酶的作用需要適宜的pH，他能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?？為什么？答案：不能。在酸性條件下，淀粉可發(fā)生水解。(3)若實(shí)驗(yàn)室中沒有雙縮脲試劑，某同學(xué)欲驗(yàn)證淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，請你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。答案：取適

11、量淀粉酶制成待測樣液，均分為兩份，一份用蛋白酶處理，一份不作處理，兩份樣液中均加入適量淀粉溶液，然后再分別加入斐林試劑并水浴加熱。1“對比法”驗(yàn)證酶的高效性和專一性(1)驗(yàn)證酶的高效性設(shè)計(jì)思路：通過將不同類型的催化劑(主要是酶與無機(jī)催化劑)催化底物的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，得出結(jié)論。設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶溶液等量的無機(jī)催化劑現(xiàn)象反應(yīng)速率快，或反應(yīng)用時(shí)短反應(yīng)速率慢，或反應(yīng)用時(shí)長結(jié)論酶具有高效性(2)驗(yàn)證酶的專一性設(shè)計(jì)思路：常見的方案有兩種，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目方案一方案二實(shí)驗(yàn)組對照組實(shí)驗(yàn)組對照

12、組材料同種底物(等量)與酶相對應(yīng)的底物另外一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶另外一種酶同種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性2.“梯度法”探究酶的最適溫度或最適pH(1)設(shè)計(jì)思路eq blc rc(avs4alco1(blc (avs4alco1(底物T1溫度（或pH1）下酶T1溫度（或pH1）下,底物T2溫度（或pH2）下酶T2溫度（或pH2）下),底物Tn溫度（或pHn）下酶Tn溫度（或pHn）下)eq o(,sup7(檢測)eq blc (avs4alco1(底物的分解量（或剩余量）,或產(chǎn)物的生成量)(2)設(shè)計(jì)方案3.與酶有關(guān)的曲線分析(1)酶高效性的曲線與無機(jī)

13、催化劑相比，酶的催化效率更高。酶和無機(jī)催化劑一樣，只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時(shí)間，不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。(2)酶專一性的曲線加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對此反應(yīng)無催化作用。加入酶A的反應(yīng)速率比無酶條件下的反應(yīng)速率明顯加快，說明酶A對此反應(yīng)有催化作用。(3)影響酶活性因素的相關(guān)曲線甲曲線分析：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(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。過酸、過堿、高溫都會(huì)使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子的結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。乙曲線分析：縱坐標(biāo)為反應(yīng)物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反應(yīng)速率越慢；圖示pH7時(shí)，反應(yīng)物剩余量最少，應(yīng)為酶的最適pH；反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。(4)底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響曲線甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率先隨底物濃度的增加而加快，當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量的限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。乙圖：在底物足量、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比?！纠?】如圖曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下，反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是( C )A反應(yīng)物濃度是限制曲線AB段反應(yīng)速率的主要因素B酶量減少后，圖示反應(yīng)速率可用曲線a表示C升高溫度后，圖示反應(yīng)