江蘇南通某重點中學高中生物人教版必修一 第5章 第1節(jié) 降低化學反應(yīng)活化能的酶

第五章細胞的能量供給和利用不同尋常的一本書，不可不讀喲！1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)2．ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ)3．細胞呼吸(Ⅱ)4．光合作用的根本過程(Ⅱ)5．影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)6．探究影響酶活性的因素7．葉綠體色素的提取和別離8．探究酵母菌的呼吸方式重溫生物學術(shù)語，讓你的答題更標準、更專業(yè)、更能打動閱卷老師！主要：酶，ATP，細胞呼吸，有氧呼吸，無氧呼吸，光合作用，光反響階段，暗反響階段，化能合成作用次要：溴麝香草酚藍水溶液，重鉻酸鉀溶液，酶的特性，細胞代謝，活化能，酶活性，高能磷酸鍵，同位素標記法第1節(jié)降低化學反應(yīng)活化能的酶讀讀教材根底一、酶在細胞代謝中的作用1．細胞代謝：細胞中各種________的統(tǒng)稱，是細胞生命活動的根底。2．酶的作用機理(1)活化能：分子從________轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反響的________狀態(tài)所需要的能量。(2)作用機理：降低化學反響的________。二、酶的本質(zhì)1．探索歷程2．酶的本質(zhì)：酶是________產(chǎn)生的具有________作用的有機物，絕大多數(shù)是________，少數(shù)是________。1．活細胞內(nèi)，酶合成的場所在哪兒？三、酶的特性1．高效性

2．專一性：每一種酶只能催化________化學反響。3．酶的作用條件較溫和：過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的________遭到破壞，使酶永久失活；而在低溫下，酶的活性________，但不會失活。2．哪種酶能使脂肪酶水解？一、1.化學反響2.(1)常態(tài)活潑(2)活化能二、1.活酵母細胞蛋白質(zhì)少數(shù)RNA2.活細胞催化蛋白質(zhì)RNA三、1.過氧化氫酶無機催化劑2.一種或一類3.空間結(jié)構(gòu)明顯降低[想一想]1.提示：主要在核糖體上，少數(shù)酶在細胞核、線粒體、葉綠體內(nèi)轉(zhuǎn)錄形成。2．提示：脂肪酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，由于酶具專一性，因此催化脂肪酶水解的是蛋白酶。1．教材78～79頁實驗及控制變量：1～4號試管中，自變量是什么？因變量是什么？無關(guān)變量呢？實驗組和對照組是？提示：自變量為“加熱〞、“Fe3＋〞和“H2O2酶〞；因變量：產(chǎn)生氣泡的數(shù)量及速度；無關(guān)變量：H2O2的量及濃度、肝臟研磨液的新鮮程度；實驗組為2、3、4號試管，對照組為1號試管。2．根據(jù)教材81頁[關(guān)于酶本質(zhì)的探索]，完成82頁根底題第1題。(生物史方面的考查)3．教材85頁中間小字局部——不同生物酶的最適pH、溫度及酶失活問題。4．教材86頁中二拓展題。5．教材87頁酶的實踐應(yīng)用。答案：蛋白質(zhì)RNA活化能高效性專一性研研核心要點1．酶的本質(zhì)及生理功能4．酶的高效性——比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實驗過程中的理論分析：(2)酶具有高效性的機理是其能夠顯著降低反響活化能，縮短反響到達平衡點的時間，并使細胞代謝在溫和條件下快速進行。(1)正確理解酶的作用：酶只能提高化學反響速率，縮短化學反響到達平衡所需要的時間，不能改變反響結(jié)果(即不能使反響的產(chǎn)物增加)。(2)酶由活細胞產(chǎn)生，可以在細胞內(nèi)發(fā)揮作用，如細胞內(nèi)的呼吸氧化酶；也可以分泌到細胞外發(fā)揮作用，如各種消化酶。[師說·一語破天機]本考點高考命題多以選擇題形式出現(xiàn)，命題時往往聯(lián)系不同章節(jié)涉及的具體酶促反響，或者給以文字、圖表信息考查學生分析問題和解決問題能力。[選題·典型中選秀]例1：[2021·海南高考，4]以下操作中，不可能導(dǎo)致淀粉酶活性發(fā)生變化的是()A．淀粉酶溶液中參加強酸B．淀粉酶溶液中參加蛋白酶C．淀粉酶溶液中參加淀粉溶液D．淀粉酶經(jīng)高溫烘干制成粉劑[破題·分層揭秘密](一)明確解題思路溫度、pH都會影響酶活性，A、D不正確；淀粉酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)，蛋白酶會將其水解，從而使其活性發(fā)生改變，B不正確；淀粉酶溶液中參加淀粉溶液后，淀粉被水解，但是淀粉酶在反響前后結(jié)構(gòu)和活性不變，C正確。(二)完美答案[C]1．表示酶高效性的曲線(1)與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能縮短到達化學平衡所需的時間，不能改變化學反響的平衡點。(3)酶只能催化已存在的化學反響。2．表示酶專一性的曲線

參加酶B的反響速率和無酶條件下的反響速率相同，說明酶B對此反響無催化作用，而參加酶A的反響速率隨反響物濃度的增大明顯加快，說明酶具有專一性。3．影響酶促反響的因素(1)溫度和pH①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，酶的催化作用逐漸減弱。②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。③從丙圖可以看出：反響溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。(2)底物濃度和酶濃度對酶促反響的影響①甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反響速率隨底物濃度增加而加快，但當?shù)孜锏竭_一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反響速率不再增加。②乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反響速率與酶濃度成正比。作用機理由于影響因素不同而不同(1)溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反響速率的；(2)底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸來影響酶促反響速率，并不影響酶的活性。[師說·一語破天機]

以曲線圖表形式綜合考查考生對酶的特性的理解能力及探究影響酶活性的因素(溫度、pH等)是命題專家最常用的命題手段，應(yīng)重視！[選題·典型中選秀]例2：[2021·海南高考]某一不可逆化學反響(S→P＋W)在無酶和有酶催化時均可以進行。當該反響在無酶條件下進行到時間t時，向反響液中參加催化該反響的酶。如圖中能正確表示加酶后反響物濃度隨反響時間變化趨勢的曲線是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁[破題·分層揭秘密](一)抓住題眼坐標曲線縱坐標為反響物濃度。(二)解題關(guān)鍵酶加快反響速率，縮短到達反響平衡點的時間。(三)明確解題思路當反響進行到t時參加催化該反響的酶，由于酶的高效性，將促進化學反響的快速進行，反響物濃度迅速降低，最后反響物濃度降為0。(四)完美答案[D](五)同類互動探究(1)丁曲線后來變化趨勢變緩的原因是由于酶活性降低了嗎？提示：不是。分析：因為隨著反響物濃度的降低，反響速率逐漸減慢，但酶的活性保持不變。(2)假設(shè)將縱坐標改為生成物的量，其曲線變化趨勢會改變嗎？提示：會改變。分析：其應(yīng)該先呈快速增長，然后緩慢增長，最后到達相對穩(wěn)定。(六)同類變式訓(xùn)練[原創(chuàng)題]請你解讀與酶有關(guān)的圖示、曲線：(1)圖1和圖2是與酶的特性相關(guān)的圖示，請答復(fù)以下問題。圖1和圖2分別表示了酶具有________。洗衣粉中參加的A之所以能夠耐酸堿、忍受外表活性劑和較高溫度，是因為它是通過________精心設(shè)計改造生產(chǎn)出來的；控制其合成的直接模板主要分布在細胞的________中。(2)圖3是與酶活性影響因素相關(guān)的曲線，請分析答復(fù)：當pH從5上升到7，酶活性的變化過程是________；從圖示曲線我們還可以得出的結(jié)論是________。(3)圖4和圖5是底物濃度和酶濃度對酶促反響的影響曲線，請分析答復(fù)：圖4中A點后酶促反響的速率不再增加，其限制性因素主要是________。從圖5可以得出的結(jié)論是：在底物足量條件下，________。答案：(1)高效性和專一性(特異性)蛋白質(zhì)工程細胞質(zhì)(2)先上升后下降隨著pH的變化酶的最適溫度不變(溫度影響酶活性)(3)酶的濃度(數(shù)量)和活性酶促反響速率與酶濃度呈正相關(guān)解析：洗衣粉中的A指酶，是蛋白質(zhì)工程的產(chǎn)物。除了pH以外，溫度等其他因素也能影響酶的活性。說說生物實驗【選題·熱考秀】[2021·全國Ⅱ改編]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。要求完成實驗設(shè)計、補充實驗步驟、預(yù)測實驗結(jié)果、得出結(jié)論，并答復(fù)以下問題。實驗材料與用具：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)假設(shè)“＋〞代表參加適量的溶液，“－〞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驗設(shè)計。(2)實驗步驟①按照上表中的設(shè)計，取試管、加溶液。②______________________________________________。③______________________________________________。④_____________________________________________。(3)結(jié)果預(yù)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________________________________________________________________________。[分析]酶具有專一性，一種酶只能催化一種或一類化學反響。唾液淀粉酶可以將淀粉分解為可溶性的復(fù)原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可將蔗糖分解為可溶性復(fù)原糖，但不能分解淀粉?？扇苄詮?fù)原糖遇斐林試劑在50～65℃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，在實驗中要表達等量原那么和對照原那么。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，然后再向甲和丁中參加等量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中參加等量的唾液淀粉酶溶液?；旌暇鶆蚝?7℃恒溫水浴一段時間，然后用斐林試劑來鑒定是否出現(xiàn)可溶性復(fù)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)生的復(fù)原糖少，從而使出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色淺。[標準答案](1)(2)②混勻，37℃恒溫水浴一段時間③取出試管，分別參加適量的斐林試劑，混勻，50～65℃水浴一段時間④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)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)生的復(fù)原糖少【備考·角度說】No.1角度：溫度對酶活性的影響1．原理解讀②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)藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。3．實驗設(shè)計程序

本實驗不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫分解，因為過氧化氫酶催化的底物過氧化氫在加熱的條件下分解也會加快。歸納不同溫度對酶的活性和結(jié)構(gòu)的影響No.2角度：pH對酶活性的影響1．原理解讀

解讀用淀粉酶分別作用于淀粉和蔗糖后，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有催化作用，從而探究酶的專一性?？纯纯紙龃鹁韀選題·來自閱卷現(xiàn)場][2021·天津理綜，7]生物分子間特異性結(jié)合的性質(zhì)廣泛用于生命科學研究。以下實例為體外處理“蛋白質(zhì)－DNA復(fù)合體〞獲得DNA片段信息的過程圖。

←信息1A．別離得到核糖體，用蛋白酶酶解后提取rRNAB．用無水乙醇處理菠菜葉片，提取葉綠體基粒膜上的光合色素C．通過分子雜交手段，用熒光物質(zhì)標記的目的基因進行染色體基因定位D．將抑制成熟基因?qū)敕眩鋗RNA與催化成熟酶基因的mRNA互補結(jié)合，終止后者翻譯，延遲果實成熟[標準答案](1)磷酸二酯鍵肽鍵(2)專一(3)限制性核酸內(nèi)切酶(4)啟動子(5)ACD[一覽·名師語錄]此題圍繞分子間的特異性結(jié)合的性質(zhì)，綜合考查了基因工程、基因結(jié)構(gòu)、酶的作用特性等知識。該題較根本，主要考查對教材的熟悉程度及對生物術(shù)語的標準運用，例如此題中“啟動子〞“磷酸二酯鍵〞等都是較易出錯的術(shù)語。[審題·抓關(guān)鍵詞]信息1

可知DNA酶水解掉了非結(jié)合區(qū)DNA片段，因此其作用部位應(yīng)為磷酸二酯鍵，蛋白酶水解蛋白質(zhì)，斷裂了肽鍵，這兩種酶均具有專一性。信息2

構(gòu)建重組質(zhì)粒需用限制性核酸內(nèi)切酶識別特定核苷酸序列并切割。信息3

RNA聚合酶需要與基因的啟動子結(jié)合，催化基因轉(zhuǎn)錄形成RNA。信息4

結(jié)合選項分析可知，蛋白酶能特異性水解蛋白質(zhì)；分子雜交手段也是利用各物質(zhì)分子結(jié)合的特異性；抑制成熟基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA與催化成熟酶基因的mRNA堿基互補結(jié)合，也具有特異性；光合色素易溶于有機溶劑，與酒精并不是特異性溶解。

[答題·名師批閱]批注1因沒掌握DNA的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致錯答。批注2審題不清沒有注意到“酶的識別序列〞，誤認為構(gòu)建重組質(zhì)粒需要的酶都需答上。批注3因不理解RNA聚合酶的作用機理，導(dǎo)致錯答。批注4沒有理解“分子特異性結(jié)合〞的含義，誤認為色素溶于無水乙醇也具有特異性。隨堂對點練習1.[2021·江蘇高考，16]以下關(guān)于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果〞的表達，合理的是()A．先用熱水溶解洗衣粉，再將水溫調(diào)節(jié)到最適溫度B．實驗的觀察指標可以是相同洗滌時間內(nèi)污漬的殘留程度C．相同pH時加酶洗衣粉洗滌效果好于普通洗衣粉D．衣物質(zhì)地和洗衣粉用量不會影響實驗結(jié)果答案：B解析：酶的活性受溫度的影響，高溫使酶變性失活，A錯；實驗的因變量是洗滌效果，其可觀測指標可以是污漬殘留程度，B正確；酶的活性受pH的影響，只有最適pH時，酶的活性最高，加酶洗衣粉的洗滌效果才最好，C錯；衣物質(zhì)地對去污也有重要的影響，而酶的作用效率與量有關(guān)，D錯。2．[2021·課標全國，2]甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關(guān)系如以下圖所示。以下分析錯誤的選項是()A．甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B．甲酶是不可能具有催化功能的RNAC．乙酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)D．乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變答案：B解析：此題考查酶的化學本質(zhì)以及酶的特性，意在考查考生對圖表的判斷分析能力。酶具有專一性，蛋白酶能催化蛋白質(zhì)降解。因在蛋白酶的作用下，甲酶活性沒有變化而乙酶活性逐漸下降，故甲酶的本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，有可能是RNA；而乙酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在蛋白酶的作用下其空間結(jié)構(gòu)被改變。3．[2021·天津高考，1]以下有關(guān)酶的表達正確的選項是()A．酶的根本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸B．酶通過為反響物供能和降低活化能來提高化學反響速率C．在動物細胞培養(yǎng)中，胰蛋白酶可將組織分散成單個細胞D．DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵，使雙鏈延伸答案：C解析：此題綜合考查酶的化學本質(zhì)、作用原理、專一性和在現(xiàn)代生物科技中的應(yīng)用等，意在考查考生的理解能力，要求考生能理解所學知識的要點，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系。酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，其根本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸，脫氧核糖核苷酸是DNA的根本組成單位，A錯誤；酶只能通過降低反響物的活化能來提高化學反響速率，不能為反響物提供能量，B錯誤；胰蛋白酶可以促進細胞之間的粘連物質(zhì)水解，使細胞分散開，C正確；DNA連接酶可以催化五碳糖和磷酸之間形成磷酸二酯鍵，D錯誤。4.[2021·大綱全國，33]某同學為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響，設(shè)計了如下實驗步驟：①在A、B、C、D、E5支試管中分別參加pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5mL，再分別參加質(zhì)量分數(shù)為1%的淀粉液1mL。②各試管中分別參加適當濃度的唾液稀釋液1mL，搖勻。③將5支試管放入70℃恒溫水浴中，保溫時間相同且適宜。④取出各試管，分別參加斐林試劑2mL，搖勻。⑤觀察各試管溶液的顏色，通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。上述實驗步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正的理由(不考慮試劑的濃度和參加量、pH梯度以及實驗重復(fù)次數(shù))，以便實驗?zāi)艿玫秸_的預(yù)期結(jié)果。(1)________________________________________________________________________。(2)________________________________________________________________________。答案：(1)③中70℃應(yīng)改為37℃。因為人唾液淀粉酶作用的最適溫度為37℃(其他合理答案也可)(2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應(yīng)將各試管放在沸水浴中一段時間。因為在水浴加熱條件下斐林試劑與復(fù)原糖反響顯色(其他合理答案也可)解析：(1)唾液淀粉酶的最適溫度為37℃，70℃環(huán)境中該酶將失活。(2)斐林試劑與復(fù)原糖在水浴共熱條件下，才產(chǎn)生磚紅色沉淀。5.[2021·福建高考，26－Ⅰ]大菱鲆是我國重要的海水經(jīng)濟魚類。研究性學習小組嘗試對大菱鲆消化道中蛋白酶的活性進行研究。(1)查詢資料得知，18℃時，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖1。由圖可知，在各自最適pH下。三種蛋白酶催化效率最高的是________。(2)資料說明大菱鲆人工養(yǎng)殖溫度常年在15～18℃之間。學習小組假設(shè)：大菱鲆蛋白酶的最適溫度在15～18℃間。他們設(shè)置15℃、16℃、17℃、18℃的實驗溫度，探究三種酶的最適溫度。①探究實驗中以干酪素為底物。干酪素的化學本質(zhì)是________，