第三

單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

第1課時(shí)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

【課標(biāo)要求】說(shuō)明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素(如pH和

溫度等)的影響。

考點(diǎn)一酶的作用和本質(zhì)

■歸納夯實(shí)必備知識(shí)

1.細(xì)胞代謝

(1)細(xì)胞代謝概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。

(2)主要場(chǎng)所：o

2.酶的催化作用的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：比較過氧化氫在不同條件下的分解(見教材P77)

(1)方法步驟

自然狀態(tài)

，起作用

氧

過

氫

化90笠高溫有氣泡，表明加熱能

不

在____分解，提高反應(yīng)速率

條

同

下

件加FeCh溶液產(chǎn)生較多小氣泡，帶火星的衛(wèi)生

分

的香_____

解

產(chǎn)生大量較大氣泡，肝臟內(nèi)含

加肝臟研磨液

,帶火星的衛(wèi)生香

(2)實(shí)驗(yàn)過程的變量及對(duì)照分析

，定義人為控制的對(duì)進(jìn)行處理的

因素

①自變量一

舉例(加熱、加FeCk溶液、

加肝臟研磨液)

定義

因自變量改變而變化的變量

②因變量一型t

觀測(cè);帶火星衛(wèi)生香的

指標(biāo)復(fù)燃情況

定義除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中還存在一

些對(duì)造成影響的可變因素

③無(wú)關(guān)變量舉例■反應(yīng)物濃度和反應(yīng)時(shí)間等

瞿保持一致且適宜等

指標(biāo)

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

「1、2號(hào)試管對(duì)照：說(shuō)明能促進(jìn)過氧化氫的分解,

提高反應(yīng)速率

-1、4號(hào)試管對(duì)照：酶具有，同無(wú)機(jī)催化劑

一樣都可加快化學(xué)反應(yīng)速率

-3、4號(hào)試管對(duì)照：酶具有，同無(wú)機(jī)催化劑相

比，酶降低活化能的作用更顯著，

催化效率更高

3.酶的催化作用機(jī)理

(1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕钴S狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。

(2)酶催化作用的原理：的活化能。

(3)意義：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，使細(xì)胞代謝能在_______條件下

快速有序地進(jìn)行。

4.酶本質(zhì)的探究歷程(連線)

1科學(xué)家)1主要觀點(diǎn)或成就］

a.糖類變酒精必需酵母菌細(xì)胞

①巴斯德

死亡并釋放其中物質(zhì)

②李比希b.少數(shù)RNA也具有生物催化功能

C.將酵母菌細(xì)胞中引起發(fā)酵的物

質(zhì)稱為釀酶

③畢希納

d.從刀豆種子中提取出胭酶，證

④薩姆納明胭酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，作

用為催化尿素分解

⑤切赫和奧爾特曼e.糖類變酒精必需酵母菌活細(xì)胞

參與

5.酶的本質(zhì)和作用

項(xiàng)目?jī)?nèi)容解釋

除哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞等部分細(xì)胞外，其他活細(xì)胞

產(chǎn)生部位________內(nèi)產(chǎn)生

都能產(chǎn)生酶

可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、生可在生物體外發(fā)揮作用，但不能來(lái)自體外，只能由

作用場(chǎng)所

物體外發(fā)揮作用細(xì)胞合成

大多數(shù)酶是______，少數(shù)合成原料是_______，合成場(chǎng)所是____________(真

酶的本質(zhì)

是_______核生物)

酶只起____功能，且反應(yīng)前后酶的—和_________

酶的功能生物催化劑

不變

作用機(jī)理降低化學(xué)反應(yīng)的_____酶不能提供能量

-教材隱性知識(shí)

源于必修1P80“拓展應(yīng)用”：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證從大豆種子中提取的腺酶是蛋白質(zhì)，請(qǐng)說(shuō)

明實(shí)驗(yàn)思路。

■拓展提升科學(xué)思維

1.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如圖所示，請(qǐng)思考回答下列

問題:

(1)甲、乙兩種酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同？說(shuō)出理由。

(2)乙酶活性改變的機(jī)理是什么？其活性能否恢復(fù)?

2.分析酶的作用原理曲線

O反應(yīng)過程

(1)表示無(wú)酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是段。

(2)表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是段。

(3)表示酶降低的活化能是段。

■突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

1.(2023?江蘇鹽城高三模擬)某課外興趣小組用圖示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證酶的高效性。下列有關(guān)敘述

不正確的是()

溶液

過氧

化氫

溶液

A.兩個(gè)裝置中的過氧化氫溶液要等量且不宜過多

B.需同時(shí)擠捏兩支滴管的膠頭，讓肝臟液和FeCb溶液同時(shí)注入試管中

C.肝臟液中的過氧化氫酶、FeCb都可以降低該反應(yīng)的活化能

D.左邊移液管內(nèi)紅色液體上升的速度比右邊慢，最終液面比右邊低

2.酶是生物催化劑，下列有關(guān)酶的敘述正確的是()

A.酶脫離生物體以后無(wú)法起作用

B.在酶的最適溫度下儲(chǔ)存酶

C.酶通過提供化學(xué)反應(yīng)活化能加快反應(yīng)速率

D.蛋白酶可以水解唾液淀粉酶

【歸納總結(jié)】典型酶的種類和作用

酶的名稱酶的作用

淀粉酶催化淀粉水解為麥芽糖

麥芽糖酶催化麥芽糖水解為葡萄糖

蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解為多肽

脂肪酶催化脂肪水解為脂肪酸和甘油

DNA酶催化DNA水解為脫氧核甘酸

DNA聚合酶催化DNA復(fù)制產(chǎn)生子代DNA

RNA聚合酶催化DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA

纖維素酶分解纖維素

果膠酶分解果膠

逆轉(zhuǎn)錄酶催化RNA形成DNA單鏈

DNA連接酶將兩個(gè)DNA片段的黏性末端或平末端連接起來(lái)

限制酶識(shí)別DNA中特定的核昔酸序列并使磷酸二酯鍵斷裂

酪氨酸酶催化酪氨酸合成黑色素

解旋酶催化DNA復(fù)制過程中DNA堿基間氫鍵的斷裂

考點(diǎn)二酶的高效性和專一性

?歸納夯實(shí)必備知識(shí)

1.酶具有高效性

(1)定義：與相比，酶降低活化能的作用,催化效率更高。

(2)意義：使細(xì)胞代謝快速進(jìn)行。

(3)曲線分析

①曲線分析：酶對(duì)應(yīng)曲線,無(wú)機(jī)催化劑對(duì)應(yīng)曲線B,未加催化劑對(duì)應(yīng)曲線(填字母)。

②結(jié)論：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率o

2.酶具有專一性

(1)定義：每一種酶只能催化化學(xué)反應(yīng)。

(2)探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用

①實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果

試管編號(hào)12

注入可溶性淀粉溶液2mL一

注入蔗糖溶液一2mL

注入新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL

60℃水浴保溫5min

新配制的斐林試劑2mL2mL

沸水浴煮沸1min

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有磚紅色沉淀沒有磚紅色沉淀

②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：__________________________________________________________________

(3)意義：使細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行。

■教材隱性知識(shí)

（1）源于必修1P84“相關(guān)信息”：已知胃蛋白酶的最適pH為1.5,小腸液的pH約為7.6,胃

蛋白酶隨食糜進(jìn)入小腸后還能發(fā)揮作用嗎？為什么？

（2）源于必修1P85“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)”：溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的,具有抗菌消炎的作

用。在臨床上與抗生素混合使用，能增強(qiáng)抗生素的療效。

■柘展提升科學(xué)思維

1.同種酶有時(shí)會(huì)催化不同的反應(yīng)，是不是就說(shuō)明酶不具有專一性?

2.探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用的實(shí)驗(yàn)中能否用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？為

什么？驗(yàn)證酶的專一性的另一思路是什么？

■突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

3.（2023?天津和平區(qū)高三期中）“投彈手甲蟲”遇到危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)瞬間從尾部噴出溫度近100℃

的氣體攻擊和嚇?？拷牟妒痴?，如圖所示。該行為主要體現(xiàn)了酶（）

貯存室

4*02的過氧化物酶的細(xì)胞

腺體

A.具有專一性B.具有可調(diào)節(jié)性

C.具有高效性D.易受外界環(huán)境影響

4.細(xì)胞代謝中某種酶與其底物、產(chǎn)物的關(guān)系如下圖所示，下列有關(guān)敘述不正確的是（）

A.酶1與產(chǎn)物b結(jié)合后失活，說(shuō)明酶的功能由其空間結(jié)構(gòu)決定

B.酶1的變構(gòu)位點(diǎn)和活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)取決于特定的氨基酸序列

C.酶1有兩種底物且能與產(chǎn)物b結(jié)合，因此酶1不具有專一性

D.酶1與產(chǎn)物b的相互作用可以防止細(xì)胞生產(chǎn)過多的產(chǎn)物a

考點(diǎn)三探究影響酶活性的條件

?歸納

1.酶促反應(yīng)一般是在_______________的條件下進(jìn)行的。

2.酶活性

(1)定義：酶催化特定的能力。

(2)表示方法：可用在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的表示。

3.探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響

(1)探究溫度對(duì)酶活性的影響

①反應(yīng)原理

藍(lán)色逑燙打麗1-逑運(yùn)無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)

②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(lái)判斷酶的活性。

⑵探究pH對(duì)酶活性的影響

①反應(yīng)原理：2H2。2坐迪巴2H2。+02。

②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成速率，可用

的情況來(lái)檢驗(yàn)O2的生成速率。

(3)實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果

①探究溫度對(duì)酶活性的影響

取6支試管，分別編號(hào)為1與J、2與2'、3與3',并分別進(jìn)行以下操作。

試管編號(hào)試管1試管1'試管2試管2'試管3試管3,

2mL淀粉酶2mL淀粉2mL淀粉2mL淀2mL淀粉2mL淀粉

——

溶液溶液酶溶液粉溶液酶溶液溶液

實(shí)放入60℃溫水中水浴放入100℃熱水中水浴

二放入0℃冰水中水浴5min

驗(yàn)5min5min

步將1與1'試管內(nèi)的液體混將2與2,試管內(nèi)的液將3與3,試管內(nèi)的液體

驟三合后繼續(xù)在0。。冰水內(nèi)放體混合后繼續(xù)在60℃混合后繼續(xù)在100℃熱

置10min溫水內(nèi)放置10min水內(nèi)放置10min

四取出試管各加入兩滴碘液，振蕩

實(shí)W險(xiǎn)現(xiàn)象

淀粉酶在60℃時(shí)催化淀粉水解，在100℃和0°C時(shí)都不能發(fā)揮催化作用。酶的

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

催化作用需要適宜的溫度，溫度____________都會(huì)影響酶的活性

②探究pH對(duì)酶活性的影響

試管編號(hào)試管1試管2試管3

—*2滴過氧化氫酶溶液

實(shí)驗(yàn)1mL物質(zhì)的量濃度1mL物質(zhì)的量濃度為

二1mL蒸儲(chǔ)水

步驟為0.01mol/L的鹽酸0.01mol/L的NaOH溶液

三2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

將帶火星的衛(wèi)生香插入

燃燒劇烈燃燒較弱燃燒較弱

試管內(nèi)(液面的上方)

實(shí)驗(yàn)結(jié)論pH會(huì)影響酶的活性，酶的活性有適宜的pH范圍

4.影響酶促反應(yīng)速率的因素的曲線分析

(1)溫度和pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

①在最適宜的溫度(B)和pH(E)條件下，酶的活性=溫度和pH偏高(BC和EF)或偏低

(AB和DE),酶活性都會(huì)明顯________o

②過酸(D)、過堿(F)或溫度過高(C),都會(huì)使遭到破壞，使酶

;而在低溫(A)下，酶的活性明顯降低，但酶的穩(wěn)定，在

適宜的溫度下酶的活性可以o因此，酶可以在________下保存。

反應(yīng)物剩余量(相對(duì)量)

反應(yīng)物剩余量(相對(duì)量)

^4^PH=13

\XApH=7_______________

0M溫度07pH

甲乙

據(jù)圖可知，不同pH條件下，酶最適溫度—；不同溫度條件下，酶最適pH,即反

應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。

(2)底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

乙(在底物足量情況下)

①圖甲，在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而

但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。

②圖乙，在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成o

(3)酶促反應(yīng)產(chǎn)物濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線

曲線②：在①的基礎(chǔ)

上，濃度增加一倍

曲線③：在①的基

礎(chǔ)上，濃度

增加一倍

時(shí)間

■拓展提升科學(xué)思維

多酚氧化酶(PPO)催化的酶促反應(yīng)是儲(chǔ)運(yùn)過程中引起果蔬褐變和品質(zhì)劣變的主因，果蔬運(yùn)輸

過程中加入適量的檸檬酸能延長(zhǎng)保鮮時(shí)間。抑制劑與酶結(jié)合引起酶活性降低或喪失的過程稱

為失活作用。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系可分為競(jìng)爭(zhēng)性抑制和非競(jìng)爭(zhēng)性抑制，圖甲為兩種抑制

劑的作用機(jī)理模型，圖乙為相同酶溶液在無(wú)抑制劑、添加不同抑制劑的條件下，酶促反應(yīng)速

率隨底物濃度變化的曲線，檸檬酸對(duì)PPO活性的影響為曲線c對(duì)應(yīng)情況。

乙

(1)競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑引起酶活性降低的原因是什么？

(2)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑引起酶活性降低的原因是什么？

(3)據(jù)圖乙分析檸檬酸屬于哪種酶抑制劑？其與高溫等因素對(duì)酶的影響是否相似?

■突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

5.如圖曲線反映了溫度或pH對(duì)A、B、C三種酶活性的影響。下列相關(guān)敘述正確的是()

0204()608()01.03.05.07.09.0pH

溫度(℃)

甲乙

A.酶B和酶C的最適溫度相似，但最適pH一定不同

B.圖甲中a點(diǎn)和c點(diǎn)，酶A的活性相同，空間結(jié)構(gòu)也相同

C.圖乙中d點(diǎn)，酶B和酶C的空間結(jié)構(gòu)都有一定程度的破壞

D.酶A、酶B和酶C都可能存在于人體的內(nèi)環(huán)境中

6.為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響，設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組：A組(20℃)、B組(40℃)和C組

(60℃),測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖。下列分析正確

的是()

A.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該酶的最適溫度是40℃

B.實(shí)驗(yàn)過程中pH的變化不會(huì)對(duì)該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響

C.20℃條件下，打時(shí)溫度提高10℃，產(chǎn)物濃度會(huì)增加

D.60°C條件下，h時(shí)增加底物的量不會(huì)改變產(chǎn)物濃度

【歸納總結(jié)】酶活性實(shí)驗(yàn)探究中的“三宜”“五不宜”

目的

----驗(yàn)證酶的專一性

底物為淀—官

粉7蔗卷門利幽現(xiàn)一選斐林試劑

’是否分解I不宜選碘液（因其無(wú)法檢測(cè)

蔗糖是否水解）

產(chǎn)探究酶最適溫度

淀粉與

宜

淀粉酶檢測(cè)底I一選碘液

物分解I不宜選斐林試劑（需水浴加熱,

一而本實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)控溫度）

?選過氧化氫和過氧化氫酶作實(shí)

驗(yàn)材料，因?yàn)檫^氧化氫（HQ?）在

探究酶的最不宜

常溫常壓時(shí)就能分解，加熱的

適溫度

條件下分解會(huì)加快，從而影響

.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

.保證酶的最適溫度（排除溫度

宜干擾）且將酶溶液的pH調(diào)至實(shí)

|驗(yàn)要求的pH后再讓其與底物

.接觸

探究pH對(duì)酶不宜在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前,先讓

活性的影響反應(yīng)物與酶接觸

不宜選淀粉作底物，因酸（如HC1）

一本身可促進(jìn)淀粉分解

重溫高考真題演練

1.（2022?廣東43）某同學(xué)對(duì)蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結(jié)果見下表。下列分

析錯(cuò)誤的是（）

組別PHCaCl2溫度（℃）降解率（％）

?9+9038

②9+7088

③9一700

④7+7058

⑤5+4030

注：+/—分別表示有/無(wú)添加，反應(yīng)物為I型膠原蛋白。

A.該酶的催化活性依賴于CaCl2

B.結(jié)合①②組的相關(guān)變量分析，自變量為溫度

C.該酶催化反應(yīng)的最適溫度為70℃,最適pH為9

D.尚需補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)才能確定該酶是否能水解其他反應(yīng)物

2.（2022?湖南，3）洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可

被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解（自溶）失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖

所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

天然狀態(tài)部分解折疊完全解折疊

A.堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活

B.加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的

C.添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果

D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染

3.（2017?江蘇，17）為了探究一種新型堿性纖維素酶的去污效能，研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了相關(guān)

實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖。由圖中實(shí)驗(yàn)結(jié)果能直接得出的結(jié)論是（）

A.堿性纖維素酶對(duì)污布類型2的去污力最強(qiáng)

B.不同類型洗衣粉影響堿性纖維素酶的去污力

C.堿性纖維素酶對(duì)污布類型2、3的去污力不同

D.加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力

4.（2020?海南，8）下列關(guān)于胰蛋白酶和胰島素的敘述，正確的是（）

A.都可通過體液運(yùn)輸?shù)饺?/p>

B.都在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用

C.發(fā)揮作用后都立即被滅活

D.都能在常溫下與雙縮胭試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)

5.（