高中生物蘇教版分子與細(xì)胞第4章光合作用和細(xì)胞呼吸 第四章2

第14課時(shí)酶與酶的特性[目標(biāo)導(dǎo)讀]1.結(jié)合教材P64～65內(nèi)容，歸納酶的概念。2.結(jié)合教材P65“邊做邊學(xué)”的實(shí)驗(yàn)，分析酶催化作用的高效性和專一性。[重難點(diǎn)擊]1.酶的概念。2.酶的高效性和專一性。一認(rèn)識(shí)酶生物體內(nèi)不停地進(jìn)行著許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)之所以能迅速而有規(guī)律地進(jìn)行，都和酶有關(guān)。試結(jié)合相關(guān)材料完成下面的分析：1．請(qǐng)結(jié)合以下材料，分析酶的化學(xué)本質(zhì)：(1)研究表明，絕大多數(shù)酶能被蛋白酶水解而失活，水解后最終產(chǎn)物是氨基酸，凡是能使蛋白質(zhì)變性的因素(如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等)都可使酶變性失活，酶與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色。這說明絕大多數(shù)的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。(2)和發(fā)現(xiàn)有些核糖核酸也具有生物催化作用。說明：少數(shù)酶是RNA。2．請(qǐng)歸納出酶的概念。答案酶通常是指由活細(xì)胞產(chǎn)生的、具有催化活性的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA。3．酶具有催化性請(qǐng)結(jié)合教材P65邊做邊學(xué)，分析酶具有催化性的實(shí)驗(yàn)，完善下列問題。(1)實(shí)驗(yàn)原理：2H2O2eq\o(→,\s\up7(H2O2酶))2H2O＋O2↑(2)實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果操作序號(hào)項(xiàng)目1號(hào)試管2號(hào)試管13%的H2O2溶液3mL3mL2催化劑2滴蒸餾水2滴新鮮酵母菌液3振蕩試管振蕩振蕩4現(xiàn)象記錄無明顯變化產(chǎn)生氣泡快且多，使帶有火星的衛(wèi)生香燃燒劇烈(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從實(shí)驗(yàn)過程來看，酶能使原本常溫常壓下不易發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)能夠發(fā)生。由此判斷，酶具有催化性。歸納拓展來源一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶化學(xué)本質(zhì)大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA合成原料氨基酸或核糖核苷酸合成場(chǎng)所主要在核糖體上生理作用催化作用作用場(chǎng)所既可在細(xì)胞內(nèi)也可在細(xì)胞外活學(xué)活用1．判斷下列說法的正誤。(1)酶在生物體內(nèi)有催化和調(diào)節(jié)作用()(2)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)()(3)有些酶中含有核糖()(4)酶只有在活細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用()答案(1)×(2)×(3)√(4)×解析(1)酶在生物體內(nèi)只起催化作用。(2)酶的化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物，其中絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。(4)酶在細(xì)胞內(nèi)外都能發(fā)揮作用。二酶的高效性1．閱讀教材P65內(nèi)容，說說什么是酶促反應(yīng)和酶活性？答案由酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。在酶促反應(yīng)中，酶的催化效率稱為酶活性。2．實(shí)驗(yàn)表明，在25℃下一個(gè)過氧化氫酶分子，1min內(nèi)可催化500萬個(gè)過氧化氫分子發(fā)生分解反應(yīng)。這體現(xiàn)了酶具有高效性。3．結(jié)合教材P66“知識(shí)海洋”，分析下圖，回答下列問題：(1)什么是活化能？答案分子從常態(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。(2)由圖可以看出：酶催化作用的實(shí)質(zhì)就是降低活化能，使化學(xué)反應(yīng)在較低能量水平上進(jìn)行，從而加快化學(xué)反應(yīng)。和無機(jī)催化劑相比，酶降低反應(yīng)活化能的能力更強(qiáng)。特別提醒過氧化氫在不同條件下的分解結(jié)果酶和無機(jī)催化劑一樣，并不改變化學(xué)平衡點(diǎn)的位置，只是改變化學(xué)反應(yīng)的速度，使化學(xué)反應(yīng)更快地達(dá)到平衡點(diǎn)。而自身的組成、化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不發(fā)生變化?；顚W(xué)活用2.如圖，在適宜溫度、pH條件下，實(shí)線表示沒有酶時(shí)反應(yīng)的進(jìn)程。在T1時(shí)，將催化此反應(yīng)的酶加入反應(yīng)物中，則圖中表示此反應(yīng)進(jìn)程的是()A．曲線aB．曲線bC．曲線cD．曲線d問題導(dǎo)析(1)酶具有高效性，反應(yīng)用時(shí)大大縮短。(2)酶提高了反應(yīng)速率，但不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)。(3)圖中實(shí)線表明的此化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)就是產(chǎn)物濃度不再隨時(shí)間變化的區(qū)段。答案C解析酶和無機(jī)催化劑一樣，并不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)的位置，只是改變化學(xué)反應(yīng)的速率，使化學(xué)反應(yīng)更快地達(dá)到平衡點(diǎn)。從圖中可以看出，曲線a、b、d均改變了此反應(yīng)的平衡，都是錯(cuò)誤的。曲線c表示酶使反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間縮短(即反應(yīng)速率提高)，而不改變反應(yīng)的平衡。三酶的專一性1．淀粉酶只能催化淀粉的水解，過氧化氫酶只能催化過氧化氫的分解，它們都不能催化蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的水解。這說明酶具有什么特性？答案專一性。2．請(qǐng)結(jié)合以下實(shí)驗(yàn)，探究酶專一性的特點(diǎn)。(1)實(shí)驗(yàn)原理：①淀粉在淀粉酶的催化作用下，能夠水解成麥芽糖。②麥芽糖是還原性糖，在水浴加熱的條件下，能和斐林試劑發(fā)生反應(yīng)生成磚紅色的沉淀。(2)實(shí)驗(yàn)過程與現(xiàn)象

操作順序項(xiàng)目試管號(hào)121可溶性淀粉溶液2mL2蔗糖溶液2mL3淀粉酶溶液2mL2mL4保溫時(shí)間5min5min5加入斐林試劑2mL2mL6水浴加熱時(shí)間1min1min7結(jié)果有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，說明一種酶只能催化一定的反應(yīng)物(底物)發(fā)生反應(yīng)，酶的作用具有專一性。(4)實(shí)驗(yàn)中能否將斐林試劑改為碘液？答案不能。2號(hào)試管中不管酶是否起作用，都不會(huì)和碘液發(fā)生反應(yīng)。3．結(jié)合下圖分析酶具有專一性的原理(1)酶具有一定的空間結(jié)構(gòu)，在酶促反應(yīng)中，酶發(fā)揮催化作用與酶的活性中心有關(guān)。(2)從上圖來看：酶的活性中心與反應(yīng)物分子在空間結(jié)構(gòu)上有特殊的匹配關(guān)系，當(dāng)酶的活性中心與反應(yīng)物分子結(jié)合時(shí)，就啟動(dòng)了化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，如合成反應(yīng)(a)或分解反應(yīng)(b)。(3)酶的專一性保證了體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)有序地進(jìn)行。小貼士有些酶只能催化一種反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)，如過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解；而有些酶能催化一類化學(xué)反應(yīng)，如肽酶能催化多種多肽水解為氨基酸。歸納提煉酶的專一性與酶大多數(shù)是蛋白質(zhì)有關(guān)每種蛋白質(zhì)都有特定的空間結(jié)構(gòu)，酶催化反應(yīng)時(shí)，酶蛋白分子首先與底物分子結(jié)合。但酶分子能否與底物分子結(jié)合，取決于酶分子的活性部位與底物分子在空間構(gòu)象上是否對(duì)應(yīng)?；顚W(xué)活用3．下圖是人體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的圖解，其中英文字母代表物質(zhì)，數(shù)字表示反應(yīng)前、中、后過程。請(qǐng)據(jù)圖說明：(1)圖中代表酶的是，做出判斷的依據(jù)是。(2)圖中1和2可以反映出酶具有，做出判斷的依據(jù)是。(3)如果C代表麥芽糖，那么E和F則是和，A則是。問題導(dǎo)析(1)酶具有催化作用，它參與反應(yīng)，但在反應(yīng)前后性質(zhì)不變。(2)酶具有專一性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。(3)催化麥芽糖水解的酶是麥芽糖酶，麥芽糖水解的產(chǎn)物是葡萄糖。答案(1)A反應(yīng)前后本身不變(2)專一性B、C、D同時(shí)存在時(shí)，只催化C物質(zhì)的反應(yīng)(3)葡萄糖葡萄糖麥芽糖酶當(dāng)堂檢測(cè)1．下列有關(guān)酶的敘述，錯(cuò)誤的是()A．酶的組成元素都為C、H、O、NB．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物C．酶催化效率高是因?yàn)槠浣档突罨艿淖饔蔑@著D．過酸、過堿都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性答案A解析酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，RNA的元素組成中還含有P。2．如圖表示過氧化氫被分解的曲線，說明酶具有()①專一性②高效性③催化特性④在溫和條件下進(jìn)行A．①②B．② C．②③ D．①②④答案C解析由圖中曲線可知，加酶的反應(yīng)最先到達(dá)平衡點(diǎn)，加入膠態(tài)鈀的反應(yīng)次之，未加酶的反應(yīng)速度最慢。對(duì)三條曲線處理因素的分析可判定，本圖體現(xiàn)的是酶的高效性，同時(shí)也體現(xiàn)了酶與無機(jī)催化劑一樣，具有催化作用。3．對(duì)盛有過氧化氫的試管水浴加熱和加入催化劑，都能夠促進(jìn)其分解，下列相關(guān)的敘述正確的是()A．加熱和加入催化劑的基本原理是不同的B．加熱和加入催化劑都可以使過氧化氫分子的能量提高C．加熱和加入催化劑都可以降低過氧化氫分子的活化能D．酶和無機(jī)催化劑的作用原理是不同的答案A解析加熱可以使過氧化氫分子的能量提高，加入催化劑可以降低過氧化氫分子的活化能。4．分析下列現(xiàn)象，回答相關(guān)問題：(1)做唾液淀粉酶催化淀粉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用口含一小口清水，然后將含過的清水加入到淀粉溶液中，會(huì)使淀粉水解，和用純唾液的效果一樣，這一現(xiàn)象表明酶具有。(2)果酒放久了易產(chǎn)生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶則無濟(jì)于事，這說明酶具有。答案(1)高效性(2)專一性解析酶的高效性指的是酶的用量少但是催化效率高；酶的專一性指的是一種酶只能催化一定的反應(yīng)物(底物)發(fā)生反應(yīng)。40分鐘課時(shí)作業(yè)基礎(chǔ)過關(guān)知識(shí)點(diǎn)一認(rèn)識(shí)酶1．酶在水解過程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說明()A．酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的B．酶是生物催化劑C．絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D．酶的基本組成單位是多肽答案C解析氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，酶水解后最終得到氨基酸，可見絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。2．20世紀(jì)80年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種RNaseP酶，是由20%的蛋白質(zhì)和80%的RNA組成的，如果將這種酶中的蛋白質(zhì)除去，他們發(fā)現(xiàn)留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結(jié)果表明()A．RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白質(zhì)組成的C．酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D．絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA答案A3．下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是()A．酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸B．酶的形成都要經(jīng)過核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個(gè)階段C．酶通過為反應(yīng)物供能和降低活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率D．酶只能由內(nèi)分泌細(xì)胞合成答案A解析酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA。化學(xué)本質(zhì)是RNA的酶的形成不需要經(jīng)過核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工。酶是通過降低反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率的。能進(jìn)行正常代謝的細(xì)胞都能合成酶。4．下列有關(guān)酶的敘述中，正確的結(jié)論有()①產(chǎn)生酶的細(xì)胞都有分泌功能②酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸③酶是生物催化劑④生長(zhǎng)激素與呼吸酶可來自于同一個(gè)細(xì)胞A．2個(gè)B．3個(gè) C．4個(gè) D．1個(gè)答案B解析①錯(cuò)，產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定具有分泌功能。知識(shí)點(diǎn)二酶的高效性和專一性5．人的血液中碳酸酐酶的一個(gè)分子每分鐘可催化分解1900萬個(gè)碳酸分子，這說明酶具有的特性是()A．多樣性B．專一性C．催化活性受溫度、酸堿度的影響D．高效性答案D解析本題考查酶的特性，每分鐘分解1900萬個(gè)碳酸分子，說明酶具有高效性。6．下列關(guān)于活化能的敘述，不正確的是()A．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B．無機(jī)催化劑、水浴加熱都可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C．酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能D．同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用效果更顯著答案B解析酶和無機(jī)催化劑均能降低反應(yīng)的活化能。相比之下，酶降低活化能的作用效果更顯著。水浴加熱雖然能加快化學(xué)反應(yīng)速度，但并沒有降低反應(yīng)的活化能。7．下圖為酶作用的模式圖，根據(jù)圖中所示，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．甲多為蛋白質(zhì)B．此反應(yīng)為分解反應(yīng)C．此反應(yīng)中甲、乙為反應(yīng)物，丙、丁為產(chǎn)物D．甲與乙之間有專一性答案C解析圖示中甲為酶，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA；該反應(yīng)是在酶(甲)的作用下將乙分解成丙和丁，且酶與底物之間具有專一性。能力提升8．下圖中的曲線是用過氧化氫作實(shí)驗(yàn)材料，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制的。其中能說明酶具有高效性的是()答案A解析通常實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某種因素的作用時(shí)一般要遵循單一變量原則和對(duì)照原則。B中除H2O2酶的有無這一變量外，還有另一變量溫度，沒有遵循單一變量原則，因此B項(xiàng)錯(cuò)；C中除H2O2酶的有無這一變量外，還有變量pH，同樣不遵循單一變量原則，因此C項(xiàng)錯(cuò)；D中的變量是H2O2酶的有無，它能說明H2O2酶具有催化作用，但不能說明酶具有高效性，因此D項(xiàng)錯(cuò)。A中，加入H2O2酶的反應(yīng)比加入膠態(tài)鈀的反應(yīng)達(dá)到平衡點(diǎn)所用的時(shí)間短，說明酶具有高效性。9．下列各圖中，①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒有酶催化的反應(yīng)曲線，E表示酶降低的活化能。正確的圖解是()答案C解析活化能是指分子從常態(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。酶可以降低活化能，使反應(yīng)更容易進(jìn)行。10．一透析袋(其膜為半透膜)中裝有物質(zhì)M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸餾水的容器中，第二天檢查時(shí)，在蒸餾水中發(fā)現(xiàn)有物質(zhì)X，根據(jù)這一觀察，下列哪項(xiàng)是正確的()①酶分解了物質(zhì)X②M被分解③X是物質(zhì)M的組成成分④X能透過透析袋A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④答案B解析在蒸餾水中沒有物質(zhì)M，有三種可能，一是M不能透過透析袋進(jìn)入蒸餾水中；二是物質(zhì)M被酶催化反應(yīng)，且產(chǎn)物不能進(jìn)入蒸餾水中；三是物質(zhì)M被酶催化反應(yīng)，且產(chǎn)物進(jìn)入蒸餾水中。既然蒸餾水中發(fā)現(xiàn)有物質(zhì)X，則第三種推測(cè)正確。11．活化能是指分子從常態(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。如圖為酶的作用模型，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)從圖中可以看出，沒有酶催化時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要的活化能，有酶催化時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要的活化能，a指。因此，酶催化作用的本質(zhì)是。(2)酶的化學(xué)本質(zhì)是，酶起作用的部位是。答案(1)高低酶所降低的活化能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能(2)蛋白質(zhì)或RNA細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外解析酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，從而提高反應(yīng)速率。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。12．請(qǐng)用所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問題。實(shí)驗(yàn)材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、試管、37℃恒溫水浴鍋、沸水浴鍋。(1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標(biāo)號(hào)，請(qǐng)用這些符號(hào)完成下表實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲＋－＋－乙丙丁(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①按照上表中的設(shè)計(jì)，取試管、加溶液。②。③。④。(3)結(jié)果預(yù)測(cè)：。(4)結(jié)論：。答案(1)溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲＋－＋－乙－＋－＋丙＋－－＋?。?2)②混勻，37℃恒溫水浴一段時(shí)間③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，水浴加熱一段時(shí)間④觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和唾液淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)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解析酶具有專一性，一種酶只能對(duì)一定的底物發(fā)生催化作用。唾液淀粉酶可以將淀粉分解為可溶性的還原性糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可將蔗糖分解為可溶性的還原糖，但不能分解淀粉。可溶性還原糖遇斐林試劑在水浴加熱條件下出現(xiàn)磚紅色沉淀。要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證蔗糖酶和唾液淀粉酶的專一性，在實(shí)驗(yàn)中要