第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能酶高三一輪

第五章細胞的能量供應(yīng)和利用1.掌握酶的作用及其本質(zhì)。2.理解酶的作用特點和條件。3.能夠設(shè)計酶的相關(guān)實驗。第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶本節(jié)目標(biāo)一、酶在細胞代謝中的作用細胞中每時每刻都進行著的許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細胞代謝。是細胞生命活動的基礎(chǔ)（一）細胞代謝：考點一：酶的作用和本質(zhì)（二）酶的作用：活化能：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)所需的能量催化機理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能abc如圖abc中，代表正常條件下分子活化能是

，代表酶促反應(yīng)所需活化能是

；代表酶所降低的活化能的是

。Cba加熱、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的原因分別是：加熱Fe3+H2O2酶為過氧化氫分子提供能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶與一般催化劑的共同點：1、只能催化已存在的反應(yīng)2、酶通過降低活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，

縮短達到平衡的時間，但不改變平衡點4、酶既可在細胞內(nèi)也可在細胞外甚至體外

發(fā)揮催化作用3、酶參與了化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)前后，酶的

化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量均沒有變化二、酶的本質(zhì)（一）酶本質(zhì)的探索歷程：巴斯德之前認為發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德李比希發(fā)酵與活細胞有關(guān)，是整個細胞在起作用引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，這些物質(zhì)只有在細胞死亡并裂解后才發(fā)揮作用。酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。畢希納薩姆納酶是蛋白質(zhì)切赫和奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能1773年，斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA.酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物。來源功能本質(zhì)（二）酶的定義：基本單位？合成場所？本質(zhì)鑒定？酶化學(xué)本質(zhì)的實驗驗證證明某種酶是蛋白質(zhì)對照組：已知蛋白液+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反應(yīng)實驗組：待測酶液+雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)證明某種酶是RNA對照組：已知RNA溶液+吡羅紅染液出現(xiàn)紅色實驗組：待測酶液+吡羅紅染液是否出現(xiàn)紅色（三）酶的本質(zhì)、作用及其實驗驗證：化學(xué)本質(zhì)合成原料合成場所來源作用場所生理功能作用機理絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA核糖體細胞核（主要）氨基酸核糖核苷酸生物催化作用細胞內(nèi)、外或生物體外均可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能一般來說，活細胞都能產(chǎn)生酶正確說法錯誤說法產(chǎn)生細胞凡是活細胞都能產(chǎn)生酶（人的成熟紅細胞外）來源生物體內(nèi)合成化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA組成單位氨基酸或核糖核苷酸合成場所絕大多數(shù)酶產(chǎn)自核糖體作用場所細胞內(nèi)、細胞外、體外均可生理功能酶只起催化作用溫度影響低溫影響酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，高溫破壞作用原理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，反應(yīng)前后質(zhì)和量都不變。具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生有的來源于食物都是蛋白質(zhì)氨基酸都產(chǎn)自核糖體只在細胞內(nèi)起作用酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能低溫也能使酶變性失活在催化反應(yīng)的過程中逐漸被消耗考點二：酶的特性是無機催化劑的107—1013倍◆意義：①保證細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行；②保證細胞所需能量的穩(wěn)定供應(yīng)。1、酶具有高效性

2、酶具有專一性生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)多種多樣，由酶的專一性，可推出酶的種類具有多樣性。

每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)◆意義：使細胞代謝高度有序的進行

3、酶的作用條件較溫和溫度過高或強酸、強堿會使酶分子的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比較溫和的條件，如常溫、常壓、接近中性的酸堿度等一.高效性【實驗】比較過氧化氫在不同條件下的分解二.專一性【實驗】探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用三.作用條件較溫和1.溫度【實驗】用淀粉酶催化淀粉探究溫度對酶活性的影響2.PH【實驗】用過氧化氫酶分解H2O2探究PH對酶活性的影響考點三：相關(guān)實驗1、原理：2H2O2

2H2O+O2過氧化氫在高溫或鐵離子或過氧化氫酶的作用下都可分解成水和氧氣。根據(jù)原理,你認為該實驗至少需要幾組試管?高效性可通過觀察氣泡的產(chǎn)生情況和衛(wèi)生香的燃燒情況來比較分解速率。反應(yīng)條件：①加熱 ②Fe3+ ③過氧化氫酶自變量過氧化氫分解速率因變量反應(yīng)物的濃度、體積、試管的干凈程度等無關(guān)變量相同且適宜保證單一變量2.變量3.步驟試管編號

說明1234一二

4.結(jié)果2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量燃燒劇烈燃燒反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量變量

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香對照實驗對照組實驗組不復(fù)燃不復(fù)燃5.結(jié)論：與無機催化劑相比，酶具有高效性6.注意事項：①新鮮的肝臟：過氧化氫酶是蛋白質(zhì)，久放會受微生物作用使酶分子數(shù)量減少或活性降低。②將肝臟研磨成液：使細胞內(nèi)的過氧化氫酶充分釋放，增大與H2O2的接觸面積。③過氧化氫有腐蝕性，不要接觸皮膚。④不可共用一個滴管。⑤衛(wèi)生香應(yīng)放在試管內(nèi)液面上方，不要插入液體中，以免衛(wèi)生香熄滅。高效性【實驗】探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用1.實驗思路簡介專一性試管1試管2實驗步驟一二三實驗現(xiàn)象結(jié)論分別加入唾液淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入37℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2號試管中加入2mL蔗糖溶液分別加入1ml斐林試劑振蕩約60℃水浴2min1號試管中加入2mL淀粉溶液無磚紅色沉淀磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用能用碘液檢測嗎？【實驗】用淀粉酶催化淀粉探究溫度的影響1.實驗原理及思路簡介：設(shè)置一系列溫度梯度適宜的溫度實驗操作內(nèi)容123456加等量可溶性淀粉溶液加等量新鮮淀粉酶溶液控制不同溫度條件淀粉酶溶液與淀粉溶液混合加入等量碘液觀察實驗現(xiàn)象得出結(jié)論試管1，1’試管2，2’試管3，3’1號2ml2號2ml3號2ml1’號1ml2’號1ml3’號1ml600C熱水（5min）沸水（5min）冰塊（5min）1’號注入1號保持600C（5min）2’號注入2號沸水（5min）3’號注入3號冰塊（5min）1滴1滴1滴不變藍變藍變藍溫度過高或過低都會影響酶的活性1.用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響的實驗中，實驗步驟：淀粉+淀粉酶+在不同溫度下保溫+檢驗，步驟合理嗎?思考酶的催化反應(yīng)應(yīng)在預(yù)設(shè)的溫度下進行不能，因為斐林試劑需水浴加熱，而本實驗需嚴格控制溫度。2.能否用斐林試劑來鑒定?3.能用H2O2分解實驗嗎？不能，因為溫度影響H2O2分解【實驗】用過氧化氫酶分解H2O2探究PH的影響1.實驗原理及思路簡介：設(shè)置一系列PH梯度2.能用淀粉酶催化淀粉水解實驗嗎？3.結(jié)果適宜的PH課本83頁：學(xué)科交叉實驗操作內(nèi)容12345加等量過氧化氫溶液加等量肝臟研磨液控制不同pH條件過氧化氫酶溶液與過氧化氫溶液混合觀察氣泡產(chǎn)生量得出結(jié)論試管1，1’試管2，2’試管3，3’1號2ml2號2ml3號2ml1’號蒸餾水

1ml2’號5%NaOH1ml3’號5%HCl1ml1’號2滴搖勻1’號注入1號搖勻，反應(yīng)2’號注入2號搖勻，反應(yīng)3’號注入3號搖勻，反應(yīng)2’號2滴搖勻3’號2滴搖勻大量氣泡少量氣泡少量氣泡過氧化氫酶在中性條件下活性最高拓展：人體消化道中各種消化酶的最適PH口腔：唾液淀粉酶，最適PH為6.8（中性）胃：胃蛋白酶，最適PH為1.5—2.2（酸性）小腸：腸液、胰液中的各種酶，最適PH為8—9（弱堿性）三、與酶有關(guān)的圖表、曲線解讀

1、表示酶高效性的曲線（1）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)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(xué)平衡所需的時間，不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。（3）酶只能催化已經(jīng)存在的化學(xué)反應(yīng)。

2、酶的專一性

（1）表示酶的專一性的圖解①甲表示酶，乙表示被催化的反應(yīng)物②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)酶甲與底物乙專一性結(jié)合，催化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物丙和丁。這個模型揭示了酶的專一性。

（2）表示酶的專一性的曲線①在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化反應(yīng)物A參加反應(yīng)。②在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時相同，說明酶B不催化反應(yīng)物A參加反應(yīng)。

3

影響酶活性的曲線①在一定溫度（pH）范圍內(nèi)，隨著溫度（pH）的升高，酶的催化作用逐漸增強，超過這一范圍，酶的催化作用就逐漸減弱。（如圖3、圖4）②過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶的結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高時酶的活性可恢復(fù)。（如圖3）③反應(yīng)溶液酸堿度的變化不影響酶促反應(yīng)的最適溫度。（如圖5）酶促反應(yīng)速率底物濃度酶量一定4

底物（反應(yīng)物）濃度對酶促反應(yīng)的影響①在底物濃度較低時，反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，反應(yīng)速率與底物濃度近乎成正比。②在底物濃度較高時，底物濃度增加，反應(yīng)速率也隨之加快，但不顯著。③當(dāng)?shù)孜餄舛群艽?，且達到一定限度時，反應(yīng)速率就達到一個最大值，此時即使再增加底物濃度，反應(yīng)速率幾乎不再改變。酶促反應(yīng)速率酶的濃度5

酶濃度對酶促反應(yīng)的影響在底物足夠、其他條件固定的條件下，反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？不同，過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫不會使酶結(jié)構(gòu)破壞，只使活性受抑制，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。酶適于