第2講+降低化學反應活化能的酶【知識精講+拓展提升】 高考生物一輪復習 （全國通用）

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第2講降低化學反應活化能的酶

1第三單元

細胞代謝細胞的生命活動是需要能量來驅動的。太陽能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量進入細胞，并為細胞所利用，都要經過復雜的化學反應。細胞是如何通過化學反應來獲取和利用能量的呢?新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細胞里流轉激蕩！我餓！我要吃~~吃~~吃~~

細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞代謝的主要場所

，控制中心

。細胞質基質

細胞核

細胞代謝

CO2+H2O

有機物+O2光能葉綠體:氨基酸多肽(蛋白質）核糖體：線粒體:有機物+O2CO2+H2O+能量酶酶酶酶的作用和本質第2講降低化學反應活化能的酶PART.01

1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現籠內的肉塊消失了。問題探討是什么物質使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測？為什么要將肉放在金屬籠內？便于取出實驗材料(肉塊)，排除物理消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學消化。是胃內的化學物質將肉塊分解了。收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解。從鹽酸到胃蛋白酶（1835年德國科學家施旺發(fā)現）1.概念：物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種方式叫主動運輸。載體蛋白2H2O22H2O+O2↑資料一：細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但代謝也會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，體內過氧化氫過多會導致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會加速人體衰老。2H2O2

2H2O+O2↑2H2O2

2H2O+O2↑2H2O2

2H2O+O2↑Fe3+過氧化氫酶2H2O2

2H2O+O2↑

比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）1.實驗原理2.實驗目的：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。新鮮的質量分數為20%的肝臟研磨液（含較多的H2O2酶）質量分數為3.5%的FeCI3溶液新配制的體積分數為3%的H2O2溶液量筒、試管、滴管、試管架、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網、溫度計、衛(wèi)生香、火柴3.材料用具1.本實驗為什么要用新鮮的肝臟？2.實驗為什么把肝臟制備成研磨液？3.本實驗為什么要用新配制的H2O2溶液？比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）Fe3+做催化劑過氧化氫酶如何判斷過氧化氫被分解的快慢？觀察單位時間內產生氣泡的多少觀察帶火星的衛(wèi)生香的復燃情況比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）試管編號步驟1234一二

三觀察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃反應條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產生帶火星的衛(wèi)生香請觀察圖片，描述各支試管的實驗現象。比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）2）3、4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明了什么？1）與1號試管相比，2號試管產生的氣泡多，這一現象說明了什么？加熱能促進H2O2的分解,提高反應速率；FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的H2O2酶都能加快H2O2分解的速率。思考與討論Fe3+做催化劑過氧化氫酶比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）3）3號試管Fe3+數比4號試管H2O2酶高25萬倍，但4號反應速率更快,這說明什么？H2O2酶比Fe3+

的催化效率高得多。4）2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產生的氧氣最多,為什么？一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。思考與討論Fe3+做催化劑過氧化氫酶比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）試管編號步驟1234一二

三觀察實驗結論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃H2O2在不同條件下的分解速率不一樣H2O2在H2O2酶的作用下分解速率最快反應條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產生帶火星的衛(wèi)生香比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）科學方法控制變量和設計對照實驗變量：自變量：因變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗造成影響，這些變量稱為無關變量。實驗過程中可以變化的因素其中人為改變的變量隨著自變量的變化而變化的量無關變量：試管編號1234

一H2O2濃度

劑量二

劑量結果氣泡產生衛(wèi)生香燃燒2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3新鮮肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃反應條件步驟變量自變量因變量無關變量無關變量相同適宜分析本實驗的變量科學方法試管編號1234

一H2O2濃度

劑量二

劑量結果氣泡產生衛(wèi)生香燃燒2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3新鮮肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃反應條件步驟變量自變量因變量無關變量無關變量相同適宜①對照實驗：除作為自變量的因素外，無關變量都保持一致，并將結果進行比較的實驗。對照實驗對照組實驗組對照性原則等量性原則單一變量原則等量性原則科學方法②對照實驗設計的一般步驟對照實驗的目的是排除無關變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關系。自變量因變量無關變量(相同適宜)(控制)(檢測)一般步驟：第一步：取材、分組編號，統(tǒng)一處理；第二步：分組施加自變量第三步：一段時間后，檢測因變量科學方法空白對照

不給對照組做任何實驗處理，這里的”空白”絕不是什么影響因素都不給予，而是針對實驗組所要研究的實驗因素給與空白。1號試管即為空白對照③對照實驗類型Fe3+做催化劑過氧化氫酶科學方法自身對照對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。不另設對照組。(不同處理的前后對照)紫色洋蔥鱗片葉外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察滴加清水后，低倍鏡觀察→→制成裝片，低倍鏡觀察?！蹖φ諏嶒烆愋涂茖W方法相互對照不另設對照組，而是幾個實驗組之間相互對照，其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。③對照實驗類型科學方法酶的作用作用原理一樣嗎？

分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需的能量稱為活化能。H2O2(常態(tài))能量活化能H2O2(活躍狀態(tài))酶的作用機理：酶能降低化學反應的活化能?；罨苷且驗槊傅拇呋饔?，細胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進行。與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。酶的作用機理：酶能降低化學反應的活化能。

分析：各條件使反應加快的本質：

加熱

為反應物分子提供能量(活化能），使其達到活躍狀態(tài)Fe3+降低化學反應的活化能酶更顯著地降低化學反應的活化能（作用機理）活躍狀態(tài)終態(tài)酶能增加產物的生成量嗎？未加催化劑無機催化劑酶催化時間產物量加酶不能增加產物量，但可以加快反應速率酶是什么物質？酶有什么作用？酶在哪里產生？1、關于酶本質的探索19世紀以前，人們還不知道酶為何物。19世紀以后，隨著釀酒中發(fā)酵過程的深入研究，

科學家才揭開酶的“面紗”。巴斯德之前：發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關。發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某種物質其作用引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起到催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。巴斯德李比希畢希納發(fā)現了起催化作用的物質

——釀酶VS從刀豆中提純脲酶，并證明其化學本質是蛋白質發(fā)現少數RNA具有催化功能。薩姆納之后科學家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結晶，并證明這些酶的化學本質是蛋白質。切赫、奧特曼發(fā)現了絕大多數酶是蛋白質，少數RNA。定義本質注絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA。酶的化學本質

酶的來源

酶的功能一般說來，活細胞都能產生酶酶可在細胞內、細胞外、體外發(fā)揮作用酶只起催化作用，無調節(jié)功能酶是活細胞產生的具有生物催化作用的有機物，酶的特性和影響酶活性的因素第2講降低化學反應活化能的酶PART.021.高效性酶的催化效率是無機催化劑的107~1013倍保證了細胞內化學反應的快速進行。與無機催化劑相比，酶能顯著降低化學反應的活化能。①內容②原因③意義2.專一性一種酶只能催化一種或一類反應。保證了細胞內代謝有條不紊的進行。①內容②意義還與酶在細胞中的分布有關原理:淀粉（非還原性）

麥芽糖（還原性）淀粉酶蔗糖（非還原性）淀粉酶蔗糖（非還原性）

探究：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用2ml淀粉2ml淀粉酶1號2號2ml蔗糖方案一：酶相同，底物不同用碘液or斐林試劑來檢測實驗結果？原理:淀粉（非還原性）

麥芽糖（還原性）淀粉酶淀粉（非還原性）蔗糖酶淀粉（非還原性）

探究：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用2ml淀粉2ml淀粉酶1號2號2ml淀粉用碘液or斐林試劑來檢測實驗結果？方案二：底物相同，酶不同2ml蔗糖酶許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件下，催化化學反應，酶起催化作用需要怎樣的條件？

探究：影響酶活性的條件酶活性:酶催化特定化學反應的能力。可用在一定條件下催化某一化學反應的速率表示。思路:設置條件對照1底物+條件1+酶2底物+條件2+酶3底物+條件3+酶…………一段時間后檢測底物的減少量或產物的生成量溫度2%淀粉酶溶液實驗材料：PH

20%的肝臟研磨液（過氧化氫酶）3%可溶性淀粉溶液3%過氧化氫溶液酸性條件促進淀粉水解。加熱也會使過氧化氫分解。

探究：影響酶活性的條件12100℃3460℃560℃2ml淀粉2ml淀粉2ml淀粉1ml淀粉酶1ml淀粉酶1ml淀粉酶溫度處理5min將同一溫度內的兩物質混合滴加碘液不變藍變藍變藍結論：酶的催化作用需要在適宜的溫度下進行

探究一:溫度對酶活性的影響溫度過低，酶活性下降，但沒失活。溫度過高會導致酶失活1、溫度對酶活性的影響酶的名稱最適溫度動物體內酶35~40℃植物體內酶40~50℃人體內酶

37℃Taq酶90℃以上酶制劑適宜在低溫下保存。2號3號1號2滴肝臟研磨液（H2O2酶）1mLPH=7的緩沖液1mlNaOH溶液1mlHCl溶液2mlH2O2溶液觀察氣泡產生的速率，或插入衛(wèi)生香，觀察復燃所需時間為什么不用淀粉酶和淀粉來探究pH對酶活性的影響？因為酸性條件促進淀粉水解。

探究二:PH對酶活性的影響在最適pH下，酶的活性最高

過酸過堿，會使酶的空間結構遭到破壞而失活。不同酶的最適pH不同pH2、PH對酶活性的影響酶的名稱最適pH動物體內酶6.5-8.0植物體內酶4.5-6.5胰蛋白酶8.0-9.0胃蛋白酶1.5-2.2

過酸、過堿、高溫都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶失去活性；而低溫只是使酶的活性降低，酶的分子結構未遭到破壞，溫度升高可恢復其活性。酶所催化的反應一般是在比較溫和的條件下進行的。

1、溫度和pH均影響反應的速率分