第1節(jié)降低化學反應活化能的酶學習目標1舉例說明酶在細胞代謝中的作用、本質(zhì)。(重點)2通過閱讀分析“關于酶本質(zhì)的探索”資料，認同科學是在不斷探索和爭論中前進的。3闡述酶的特性。(重點)4學會分析實驗中的自變量、因變量、無關變量等。(難點)核心概念細胞代謝酶活化能高效性專一性一、酶在細胞代謝中的應用1細胞代謝2實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實驗原理：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)實驗步驟： 編號步驟1234相同處理向4支試管中分別加入 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)實驗結果： 4號試管產(chǎn)生的氣泡最多，衛(wèi)生香燃燒猛烈 。(4)實驗結論： 酶 在常溫常壓下，可以高效地完成對化學反應的 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表示酶促反應的 最適溫度 ，此時酶活性 最高 。溫度 偏高或偏低 ，酶活性降低。溫度 過高 ，酶會失活。(2)pH對酶活性的影響及曲線：P表示酶促反應的 最適pH ，此時酶活性 最高 。pH 偏高或偏低 ，酶活性降低。pH 過高或過低 ，酶會失活。？思考1我們吃芹菜時，無論咀嚼多長時間，都感覺不到甜，而吃饅頭時，咀嚼時間長了就會有甜味，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酶是否只能在活細胞內(nèi)起作用？舉例說明。提示：不是，酶既可以在細胞內(nèi)起作用，也可以在細胞外起作用，如消化酶等。3人體口腔內(nèi)的唾液淀粉酶進入胃之后還能繼續(xù)發(fā)揮作用嗎？為什么？提示：不能。因為胃內(nèi)pH很低，導致唾液淀粉酶失活。H判斷題1酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物。()2酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸。()3酶通過為反應物供能和降低活化能來提高化學反應速率。()4酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)，酶的催化作用既可發(fā)生在細胞內(nèi)，也可以發(fā)生在細胞外。()5在測定胃蛋白酶活性時，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。()6酶的基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，二者的作用實質(zhì)不同。()8在做溫度影響酶的活性的實驗中，若某兩支試管的反應速率相同，在其他條件均相同的條件下，可判斷這兩支試管所處的環(huán)境溫度也一定是相同的。()9如果以淀粉為底物，以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的實驗，則酶促反應的速率既可以通過碘液檢測淀粉的分解速率，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反應。()知識點1酶的本質(zhì)和作用Z1酶的概念和作用化學本質(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胞核(主要)實驗驗證實驗組待測酶液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應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)紫色反應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能力待測酶液不再具有催化能力來源一般活細胞中均能產(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酶的作用機理分析可知：E1這一部分的活化能是指酶所降低的能量；E2這一部分的能量是指酶促反應過程中所需能量；E1E2E這一部分的能量是反應所需總能量，是指無酶催化的時候，分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成活躍狀態(tài)所需的能量，即反應活化能。3酶作用模式圖(1)圖示中表示酶的為A，判斷依據(jù)：酶只是改變了反應的進程，在反應的前后數(shù)量和性質(zhì)都不改變；反應物和生成物分別為B和C、D。(2)圖示體現(xiàn)了酶的特性：專一性。酶通過特定的空間結構與反應物識別并結合，進而催化反應的進行。Y有關酶的四個易錯點(1)酶并不都是蛋白質(zhì)，有的酶是RNA。(2)酶不僅在細胞內(nèi)發(fā)揮作用，在細胞外和體外都可以發(fā)揮作用。(3)酶作用的實質(zhì)是降低了化學反應的活化能，不是提供能量。(4)酶并不是具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生，活細胞都能產(chǎn)生酶。D典例1(2018無錫高一檢測)下列有關酶的敘述中，正確的是(D)A酶的催化效率總是高于無機催化劑B一個酶分子只起一次作用C酶催化反應能放出更多的能量D催化蛋白質(zhì)水解的酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)解析過酸、過堿和高溫都會改變酶的空間結構，使酶失活，因而酶的催化效率不一定高于無機催化劑，A錯誤；酶作為催化劑，在化學反應中可多次起作用，B錯誤；酶可以降低化學反應的活化能，加快反應的速率，但不能使反應放出更多的能量，C錯誤；催化蛋白質(zhì)水解的酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，D正確。變式訓練1某一不可逆化學反應(SPW)在無酶和有酶催化時均可以進行。當該反應在無酶條件下進行到時間t時，向反應液中加入催化該反應的酶。圖中能正確表示加酶后反應物濃度隨反應時間變化趨勢的曲線是(D)A甲B乙C丙D丁解析本題以曲線圖的形式對酶催化反應的原理進行考查。加入酶后，加快反應速率，所以反應物濃度下降速度增大，由于該反應是不可逆反應，所以最后反應物都消耗完。知識點2酶的特性及相關實驗分析Z1酶高效性的實驗分析(1)思路(2)實例“比較過氧化氫在不同條件下的分解”步驟與結果分析：試管編號3%的H2O2溶液自變量因變量結果分析處理方法氣泡多少點燃衛(wèi)生香檢測12 mL幾乎沒有無復燃H2O2自然分解緩慢22 mL90 左右水浴加熱較少復燃加熱能促進H2O2分解32 mL滴加質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液2滴較多復燃性較強Fe3能催化H2O2的分解42 mL滴加新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液2滴很多復燃性更強過氧化氫酶有催化H2O2分解的作用，且效率高結論分析：2酶專一性的實驗分析(1)思路(2)實例步驟1淀粉淀粉酶蔗糖淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時間現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無顏色變化結論酶具有專一性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試管實驗步驟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)象實驗現(xiàn)象呈藍色無藍色出現(xiàn)呈藍色結論唾液淀粉酶在37 時催化淀粉水解，在0 和100 時不能發(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有關酶實驗設計的兩點提醒(1)探究不同溫度對酶活性的影響時，在加入酶之前，應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，可將過氧化氫酶和H2O2溶液分別調(diào)至同一pH，再混合，以保證反應一開始便達到預設pH。D典例2(2018濰坊高一檢測)“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，相關說法錯誤的是(D)A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變量D實驗過程中可以變化的因素即為自變量解析實驗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；實驗過程中還存在一些對實驗結果造成影響的因素，這些因素稱為無關變量。易錯提醒：有關影響酶促反應速率的因素的三點提醒(1)酶催化反應時，最適溫度和最適pH不會相互影響。(2)酶量的增加會提高酶促反應的速率，但不會改變化學反應的平衡點；適當增加反應物濃度，既改變了反應速率，也改變了反應的進程。(3)不同因素影響酶促反應的速率的本質(zhì)不同。溫度和pH是通過影響酶的活性而影響酶促反應速率的。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應速率，并不影響酶的活性。變式訓練2關于溫度對酶活性影響的敘述，錯誤的是(B)A不同酶的最適溫度可能相同B隨著溫度降低，酶促反應的活化能下降C酶活性最高時的溫度不適合該酶的保存D高溫下酶失活是酶空間結構破壞的結果解析不同酶的最適溫度可能相同，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，而酶促反應的活化能是不會降低的，B錯誤；低溫時，酶的活性降低，但酶的空間結構穩(wěn)定，因此，酶制劑適于在低溫(04 )下保存，C正確；高溫、強酸、強堿都會破壞酶的空間結構，從而使酶失活，D正確。與酶有關的曲線解讀1酶高效性的曲線(如圖中甲)(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能縮短達到化學反應平衡點所需的時間，不會改變化學反應的平衡點。(3)酶只能催化已存在的化學反應。2酶專一性的曲線(如圖中乙)(1)在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化A反應物參加的反應。(2)在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化A反應物參加的反應。3影響酶活性的曲線(如圖)(1)在一定條件下，酶活性最大時的溫度(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；當溫度(或pH)升高到一定限度時，酶活性會隨溫度(或pH)的升高而減弱。(3)過酸、過堿、高溫會破壞酶的空間結構，導致酶永久失活，而低溫時酶的活性降低，不會失活。4酶和反應物的濃度與反應速率的關系曲線(如圖)(1)反應速率與酶濃度的關系：在反應物充足，其他條件均適宜的情況下，反應速率與酶濃度成正比(如圖中甲)。(2)反應速率與反應物濃度的關系：在酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)，反應速率會隨著反應物濃度的增加而增大，但當反應物濃度達到一定值后，由于受酶數(shù)量或酶活性的限制，反應速率不再增大(如圖中乙)。5反應時間對酶促反應速率的影響(如圖)(1)甲、乙、丙三圖中的時間t0、t1、和t2是一致的。(2)隨著反應的進行，反應物因被消耗而減少，生成物因生成而增多。(3)t0t1段，因為反應物較充足，所以反應速率較快，反應物消耗較快，生成物生成速度較快。t1t2段，因為反應物的量減少，所以反應速率降低，反應物消耗較慢，生成物生成速率較慢。t2時，反應物被耗盡，生成物也不再增加，此時反應速率為0。典例3某同學研究溫度和pH對某酶促反應速率的影響，得到如圖所示的曲線。下列分析正確的是(A)A該酶催化反應的最適溫度為35左右，最適pH為8B當pH為8時，影響酶促反應速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C隨pH升高，該酶催化反應的最適溫度隨之改變D當pH為任何一固定值時，實驗結果都可以證明溫度對酶促反應速率的影響解析本題考查溫度和pH對酶活性的影響及解讀曲線的能力。分析曲線可知，當溫度為35 、pH為8時，酶促反應速率相對較快，當溫度為35 、pH大于或小于8時，酶促反應速率均下降，所以該酶的最適溫度為35 左右、最適pH為8；當pH為8時，不同溫度下酶促反應速率不同，此時溫度是影響酶促反應速率的主要因素；在一定范圍內(nèi)，隨pH的升高或降低，該酶催化反應的最適溫度均為35 左右；當pH過高或過低時，不同溫度下的反應速率可能相同，此時溫度已不再是酶促反應速率的影響因素。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時過氧化氫分解產(chǎn)生的O2量隨時間(t)的變化。若該酶促反應過程中改變某一初始條件，以下改變正確的是(B)ApHa時，e點下移，d點左移B適當降低溫度，e點不移，d點右移CpHc時，e點為0D過氧化氫量增加，e點不移，d點左移解析pH由ba時，酶的活性降低，化學反應速率減慢，到達化學反應平衡所需的時間延長，但pH改變不會改變化學反應的平衡點，故e點不移，d點右移，A項錯誤；圖乙是在最適溫度下繪制的，若溫度降低，則酶活性降低，化學反應速率減慢，到達化學反應平衡所需的時間延長，但溫度降低不會改變化學反應的平衡點，故d點右移，e點不移，B項正確；pHc時，過堿條件破壞酶的空間結構使酶失活、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點不為0，C項錯誤；過氧化氫量增加時，達到化學反應平衡所需時間延長，且化學反應的平衡點升高，即e點上移，d點右移，D項錯誤。【解題探究】(1)酶促反應的結果是改變了達到化學反應平衡所需的 時間 ，即改變了 反應速率 ，但不影響反應的平衡點，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，會導致達到化學反應平衡所需的時間 延長 ，但不影響反應的平衡點?！净犹骄俊?1)若圖乙曲線為pHa條件下繪制，當pHb時，d點和e點如何移動？ 提示：pH升高，酶活性增強，化學反應速率加快，達到反應平衡的時間縮短，但不改變化學反應的平衡點，故d點左移、e點不移。 (2)若增加酶的濃度，圖乙曲線中d點和e點如何移動？ 提示：增加酶的濃度，反應速率加快，但不影響化學反應的平衡點，故d點左移、e點不移。 【方法規(guī)律】分析影響酶促反應速率因素的曲線圖的一般方法(1)識標：理解圖中縱坐標和橫坐標的含義，一般橫坐標表示溫度、pH、反應時間等，縱坐標表示反應速率等。(2)明點：分析圖中起止點和最高點的含義，一般起點為零，最高點表示最適溫度或pH，酶的活性最大，止點表示酶的活性為零或生成物的量最大。(3)析圖：根據(jù)相關原理判斷曲線的變化情況，具體看曲線是上升還是下降，從而確定酶促反應速率的變化趨勢。1細胞代謝的概念：細胞內(nèi)每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。2酶的概念：酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。3酶的特性：專一性、高效性、作用條件較溫和。4酶的作用原理：降低化學反應的活化能。5影響酶活性的主要因素：溫度、pH等。酶的作用和本質(zhì)