高考生物一輪復(fù)習(xí)：第7講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

第7講：降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶07巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德發(fā)酵需要整個(gè)活細(xì)胞參與李比希死細(xì)胞的物質(zhì)才發(fā)揮作用畢希納死細(xì)胞的物質(zhì)和活細(xì)胞都能發(fā)酵，把物質(zhì)命名為釀酶薩姆納丙酮提取脲酶，證明酶化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)后來(lái)科學(xué)家獲得了胃蛋白酶、胰蛋白酶等酶結(jié)晶都是蛋白質(zhì)。1.酶的化學(xué)本質(zhì)探索歷程

[教材P80填空題]如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束爭(zhēng)論？設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證從大豆種子中提取的脲酶是蛋白質(zhì)切赫和奧特曼：少數(shù)RNA也有催化功能，也能作為酶切赫：四膜蟲，原生動(dòng)物，前體mRNA自我催化完成剪切奧特曼：大腸桿菌觀察現(xiàn)象：一個(gè)RNA和蛋白質(zhì)的混合物能夠催化tRNA前體的成熟。提出問(wèn)題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：預(yù)期結(jié)果：得出結(jié)論：混合物中誰(shuí)在發(fā)揮催化作用？1.酶的化學(xué)本質(zhì)探索歷程①細(xì)胞代謝P76場(chǎng)所：細(xì)胞中實(shí)質(zhì)：各種化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱2.酶的定義②酶本質(zhì)合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源功能作用場(chǎng)所絕大多數(shù)是_______，少數(shù)是______。_________或____________。_____________________或_____________________?；罴?xì)胞(凡是活細(xì)胞都能合成，除哺動(dòng)熟紅細(xì)胞)催化作用蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體（翻譯形成）細(xì)胞核（轉(zhuǎn)錄形成）胞內(nèi)(呼吸酶)，胞外(消化酶)，體外(洗衣粉)（降低化學(xué)反應(yīng)的活化能）若無(wú)特別說(shuō)明，其本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。初步和徹底水解產(chǎn)物如圖表示A、B兩種酶用同一種蛋白酶處理后酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系，據(jù)圖分析：(1)A、B兩種酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同？為什么？(2)B酶活性改變的原因是什么？(3)欲讓A、B兩種酶的變化趨勢(shì)換位，應(yīng)用哪種酶處理？項(xiàng)目酶激素來(lái)源及作用場(chǎng)所化學(xué)本質(zhì)生物功能共性③酶和激素的比較“一同三不同”活細(xì)胞產(chǎn)生；細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外發(fā)揮作用專門的內(nèi)分泌腺或特定部位細(xì)胞產(chǎn)生；一般細(xì)胞外發(fā)揮作用絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA固醇類、多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸衍生物、脂質(zhì)催化作用調(diào)節(jié)作用都具有微量高效的特點(diǎn)，都具有特異性A.消化酶[歸納拓展]關(guān)注?？嫉拿讣捌渥饔肂.溶酶體酶一類酸性水解酶，參與細(xì)胞內(nèi)消化。C.溶菌酶一類水解酶，淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶(胰蛋白酶和膠原蛋白酶可用于分散細(xì)胞)、肽酶等。免疫活性物質(zhì)，參與非特異性免疫，破壞細(xì)菌細(xì)胞壁。D.脲酶分解尿素的酶，專一性強(qiáng)。是第一個(gè)被分離提純的酶。CO(NH2)2+H2O脲酶CO2+2NH3E.過(guò)氧化氫酶2H2O2過(guò)氧化氫酶2H2O+O2存在于動(dòng)植物細(xì)胞中，特別在動(dòng)物肝臟濃度最高。催化酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏氐年P(guān)鍵酶白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因。老年白發(fā)是由于細(xì)胞衰老，酪氨酸酶活性下降。F.酪氨酸酶G.中心法則中的酶：以DNA為模板催化單個(gè)脫氧核苷酸聚合到DNA片段上，形成磷酸二酯鍵。以RNA為模板合成DNA，形成磷酸二酯鍵。以DNA為模板催化單個(gè)核糖核苷酸聚合RNA片段上，形成磷酸二酯鍵。以RNA為模板合成RNA，形成磷酸二酯鍵。解旋酶DNA聚合酶DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制DNA復(fù)制時(shí)斷開氫鍵，解開雙鏈RNA聚合酶逆轉(zhuǎn)錄酶RNA復(fù)制酶I.纖維素酶、果膠酶限制酶、DNA連接酶、Taq酶J.基因工程中的酶破壞植物細(xì)胞壁，制備植物細(xì)胞的原生質(zhì)體。K.端粒酶由RNA和蛋白質(zhì)組成，該酶能結(jié)合到端粒上，以自身的RNA為模板合成端粒DNA的一條鏈。所以端粒酶中的蛋白質(zhì)實(shí)際是______酶。逆轉(zhuǎn)錄DNA連接酶：催化脫氧核苷酸片段形成磷酸二酯鍵。H.核酸水解酶DNA水解酶(DNA酶)、RNA水解酶(RNA酶)識(shí)別特定脫氧核苷酸序列，斷開磷酸二酯鍵，產(chǎn)生粘性或平末端。端粒酶由RNA和蛋白質(zhì)組成，該酶能結(jié)合到端粒上，以自身的RNA為模板合成端粒DNA的一條鏈。下列敘述正確的是（）A.大腸桿菌擬核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白質(zhì)為RNA聚合酶C.正常人細(xì)胞的每條染色體兩端都含有端粒DNAD.正常體細(xì)胞的端粒DNA隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加而變長(zhǎng)C3.酶的作用機(jī)理活化能是指分子從

轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的

。常態(tài)能量(a)沒有酶催化的反應(yīng)曲線是

。(b)有無(wú)機(jī)催化劑的反應(yīng)曲線是

。(c)有酶催化的反應(yīng)曲線是

。(c)AD段的含義是

。(d)AB段的含義是

。(e)BD段含義：

。(e)CD段含義：

。ac在無(wú)酶條件下，反應(yīng)所需要的活化能在有酶條件下，反應(yīng)所需要的活化能酶降低的活化能bBCD能量A無(wú)機(jī)催化劑降低的活化能！注意

酶、無(wú)機(jī)催化劑、加熱提高反應(yīng)效率的本質(zhì)區(qū)別：酶和無(wú)機(jī)催化劑都是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而加熱是提供活化能酶作為生物催化劑，與無(wú)機(jī)催化劑相比，在發(fā)揮作用過(guò)程中有哪些共同特點(diǎn)？酶除了具有催化功能外，可以調(diào)節(jié)生命活動(dòng)嗎？①加快化學(xué)反應(yīng)的速率，降低化學(xué)反應(yīng)的活化能；②化學(xué)反應(yīng)前后酶的數(shù)量和性質(zhì)均不變；③縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，但不改變化學(xué)反應(yīng)的方向和化學(xué)平衡；催化是酶唯一的功能，無(wú)調(diào)節(jié)、不組成結(jié)構(gòu)、不提供能量。特性1：高效性①內(nèi)容：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率是他的107~1013倍。②意義：保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)穩(wěn)定③原因：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能④曲線辨析：4.酶的特性酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時(shí)間，不能改變化學(xué)反應(yīng)的

。酶_____(“能”或“不能”)改變最終生成物的量。平衡點(diǎn)不能特性2：專一性①內(nèi)容：②意義：③原因：④曲線辨析：一種酶只能催化一種或一類反應(yīng)。保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行1）鎖鑰學(xué)說(shuō)：圖中A表示

，B表示

，E、F表示

，C、D表示

。2）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)：底物濃度反應(yīng)速率底物A+酶A底物A+酶B酶被A催化的底物B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì)不能被A催化的物質(zhì)酶酶-底物復(fù)合物A.酶：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。B.載體：某些物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)需要載體協(xié)助，不同物質(zhì)所需載體不同，載體的特異性是細(xì)胞膜選擇透過(guò)性的基礎(chǔ)。C.激素：激素特異性地作用于靶細(xì)胞、靶器官，其原因在于它的靶細(xì)胞膜或胞內(nèi)存在與該激素特異性結(jié)合的受體。D.抗體：一種抗體只能與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合。E.神經(jīng)遞質(zhì)：由突觸前膜釋放，與突觸后膜特異性受體結(jié)合。F.tRNA：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。⑤具有“專一性”的物質(zhì)特性3：酶的作用條件較溫和淀粉酶37℃戶外植物的某種酶最適溫度15℃ABCAB：在一定溫度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快B：在最適溫度時(shí)，酶促反應(yīng)速率最快BC：超過(guò)最適溫度，酶促反應(yīng)速率隨溫度升高而減慢，直至酶失活高溫會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，使酶永久失活。低溫只是抑制酶的活性，不會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，溫度升高后酶可恢復(fù)活性。（區(qū)間）一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35~40℃，植物體內(nèi)的酶最適溫度40~50℃，細(xì)菌真菌差別大，有的酶最適溫度可高達(dá)70℃。特性3：酶的作用條件較溫和過(guò)酸、過(guò)堿、重金屬鹽，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，使酶永久失活。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH在6.5~8.0（胃蛋白酶1.5），植物體內(nèi)的酶最適pH為4.5~6.5。AB：在一定pH范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨pH的升高而加快B：在最適pH時(shí)，酶促反應(yīng)速率最快BC：超過(guò)最適pH，酶促反應(yīng)速率隨pH升高而減慢，直至酶失活（區(qū)間）ABC植物比動(dòng)物的最適溫度偏高，最適pH偏低。酶制劑的保存：甲曲線分析：乙曲線分析：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)。不變也不變一般采用低溫、適宜PH保存5.影響酶促反應(yīng)速率的因素酶促反應(yīng)速率酶活性溫度pH激活劑抑制劑底物濃度酶濃度影響間接①底物濃度②酶濃度底物與酶的接觸面積影響直接（1）酶抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性位點(diǎn)，增加底物可恢復(fù)。非競(jìng)爭(zhēng)抑制劑：與酶的活性位點(diǎn)以外的位點(diǎn)結(jié)合，改變酶的構(gòu)型，使酶不能與底物結(jié)合圖1是過(guò)氧化氫酶活性受pH影響的曲線，圖2表示在最適溫度下，pH＝b時(shí)H2O2分解產(chǎn)生的O2量(m)隨時(shí)間的變化曲線。若該酶促反應(yīng)過(guò)程中改變某一初始條件，以下改變正確的是()C

A．pH＝a時(shí)，e點(diǎn)下移，d點(diǎn)左移B．pH＝c時(shí)，e點(diǎn)為0

C．溫度降低時(shí)，e點(diǎn)不移動(dòng)，d點(diǎn)右移

D．H2O2量增加時(shí)，e點(diǎn)不移動(dòng)，d點(diǎn)左移6.酶的應(yīng)用（1）溶菌酶(3)加酶洗衣粉(2)含酶牙膏(4)多酶片普通糖衣-胃蛋白酶-腸溶衣糖衣-胰酶外層內(nèi)層保護(hù)胃蛋白酶，在胃液中會(huì)分解，釋放出胃蛋白酶。保護(hù)胰酶，在胃液中不會(huì)分解，在小腸中分解，釋放出胰酶。7.酶的探究實(shí)驗(yàn)必修1P78變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化因素稱為變量。1、自變量：

控制的，對(duì)

進(jìn)行處理的因素。①.人為控制；②.必須是我們所研究的變量加法原則：加自變量，加梯度減法原則：可檢測(cè)觀察的指標(biāo)人為實(shí)驗(yàn)對(duì)象2、因變量：因

改變而變化的因素。自變量與常態(tài)比較，人為增加（去除）某種影響因素3、無(wú)關(guān)變量：除自變量外，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素。原材料（實(shí)驗(yàn)材料、試劑）環(huán)境因素：（T、pH、光、空氣）操作方法、步驟裝置、設(shè)備為避免無(wú)關(guān)變量對(duì)因變量的影響，方法：去掉無(wú)關(guān)變量；無(wú)法去掉：設(shè)置對(duì)照（相同且適宜）①.影響因變量；②.不是我們所研究的變量2.驗(yàn)證酶的專一性①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：思考：方案一酶相同、底物不同實(shí)驗(yàn)步驟一取兩支試管，編號(hào)1、2二1號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液2號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液三加入淀粉酶溶液2滴，振蕩，試管下半部分浸入60℃的水浴中，反應(yīng)5min。四加入斐林試劑→振蕩→60℃水浴2min實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象磚紅色沉淀無(wú)變化結(jié)果結(jié)論不選碘液鑒定的原因是什么？原材料（實(shí)驗(yàn)材料、試劑）；環(huán)境因素：（T、pH、光、空氣）；操作方法、步驟；裝置、設(shè)備2.驗(yàn)證酶的專一性①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：思考：實(shí)驗(yàn)步驟一取兩支試管，編號(hào)1、2二向兩支試管中各加入2mL淀粉溶液三1號(hào)試管加入2滴淀粉酶溶液2號(hào)試管加入2滴蔗糖酶溶液四反應(yīng)5min后，向兩支試管中加入等量的碘液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不變藍(lán)變藍(lán)結(jié)果結(jié)論方案二底物相同、酶不同能不能用斐林試劑鑒定？1.驗(yàn)證酶的高效性①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：思考：分組編號(hào)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)相同處理2mL過(guò)氧化氫溶液不同處理常溫90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液氣泡產(chǎn)生不明顯少量較多大量衛(wèi)生香復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃結(jié)果結(jié)論3.探究溫度對(duì)酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：思考：實(shí)驗(yàn)步驟一1號(hào)2號(hào)3號(hào)二各加入2mL淀粉溶液三0℃保溫60℃保溫100℃保溫三加入0℃保溫的淀粉酶2滴加入60℃保溫的淀粉酶2滴加入100℃保溫的淀粉酶2滴四在各自的溫度條件下反應(yīng)約5min五各加入兩滴碘液→振蕩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象藍(lán)色不變藍(lán)藍(lán)色結(jié)果結(jié)論①為何不選斐林試劑鑒定？實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)格控制溫度，斐林試劑需加熱H2O2常溫常壓可分解，加熱分解更快②實(shí)驗(yàn)材料可不可以選H2O2?4.探究pH對(duì)酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：思考：實(shí)驗(yàn)步驟一1號(hào)2號(hào)3號(hào)二各加入肝臟研磨液2滴三加蒸餾水1mL等量的5%HCl等量的5%NaOH三各加入3%過(guò)氧化氫2mL四反應(yīng)約5min，記錄氣泡產(chǎn)生情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較多氣泡幾乎無(wú)氣泡幾乎無(wú)氣泡結(jié)果結(jié)論為什么選肝臟研磨液，而不選淀粉酶？酸性條件下淀粉會(huì)分解5.探究酶的最適溫度（最適pH）梯度法：設(shè)置等溫度（或pH）梯度的多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)檢測(cè)各組實(shí)驗(yàn)中酶促反應(yīng)速率來(lái)確定最適溫度（或pH)的范圍。最適pH是8；適宜溫度是35℃最適溫度是45℃；適宜pH是7（1）實(shí)驗(yàn)材料選擇時(shí)的注意事項(xiàng)①在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，能否選擇過(guò)氧化氫(H2O2)和過(guò)氧化氫酶作為實(shí)驗(yàn)材料？②在探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，能否選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料？③在探究溫度對(duì)蛋白酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，宜選用________(填“蛋白質(zhì)溶液”或“蛋白塊”)作為反應(yīng)底物，同時(shí)探究酶活性的觀測(cè)指標(biāo)是___________________