5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（原卷版）

5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.生命觀念一一結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)：闡明絕大多數(shù)酶是類能催化生化反應(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。2.科學(xué)思維一一①歸納與概括：基于酶的發(fā)現(xiàn)歷程，理解酶的本質(zhì)。②模型與建模：基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，構(gòu)建溫度、pH和底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率影響的模型。3.科學(xué)探究一一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施：探究酶催化的專性、高效性及影響酶活性的因素。通過(guò)對(duì)酶催化作用具體實(shí)例的討論，說(shuō)明酶在代謝中的作用及酶的本質(zhì)和特性。通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)史在不斷的探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的，偉大的科學(xué)家也會(huì)有認(rèn)識(shí)上的局限性。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，嘗試控制自變量、觀察和檢測(cè)因變量，設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)組。002教材詳解（一）基礎(chǔ)知識(shí)梳理識(shí)必備1．細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為，它是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，其進(jìn)行的主要場(chǎng)所是。2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化因素稱為變量。其中人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素叫作，因自變量改變而變化的變量叫作。除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，叫作。3．除作為自變量的因素外，其余因素(無(wú)關(guān)變量)都保持一致并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫作，它一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，如果實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組未作任何處理，這樣的對(duì)照組叫作。4．稱為活化能。5．酶在細(xì)胞代謝中的作用是。酶既沒(méi)有為反應(yīng)提供能量，反應(yīng)前后酶的性質(zhì)也沒(méi)有改變。無(wú)機(jī)催化劑也能，但沒(méi)有酶的顯著。加熱的作用，是使，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追磻?yīng)的活躍狀態(tài)。(如圖)6．1926年，美國(guó)科學(xué)家薩姆納利用丙酮作溶劑從刀豆種子中提取出了脲酶的結(jié)晶，然后又用多種方法證明脲酶是。7．20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家切赫和奧爾特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)也具有生物催化功能。8．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，酶的化學(xué)本質(zhì)是，其基本組成單位是。9．酶有如下的特性：、和。10．無(wú)機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣。例如，酸既能催化水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。11．細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶催化的。稱為酶活性。12．建議用探究溫度對(duì)酶活性的影響，用探究pH對(duì)酶活性的影響。13．，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶。在0℃左右時(shí)，酶的活性，但酶的，在適宜的溫度下酶的活性。因此，酶制劑適宜在。（二）課前聚焦抓重點(diǎn)1、細(xì)胞代謝為什么離不開酶？2、酶是什么物質(zhì)？003知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01酶的作用和本質(zhì)一．酶的作用及本質(zhì)(1)酶的本質(zhì)實(shí)驗(yàn)—比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解(1)肝臟要新鮮：新鮮的肝臟，酶的活性較高。(2)肝臟要磨碎，充分研磨有利于過(guò)氧化氫酶從細(xì)胞中釋放出來(lái)并與過(guò)氧化氫充分接觸。(3)滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時(shí)不能共用一個(gè)滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,導(dǎo)致得出錯(cuò)誤的結(jié)論。三、科學(xué)方法—控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)中的變量

含義上述實(shí)驗(yàn)中實(shí)例自變量實(shí)驗(yàn)中人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素溫度、催化劑因變量因自變量的改變而變化的變量過(guò)氧化氫分解速率無(wú)關(guān)變量除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素；無(wú)關(guān)變量應(yīng)當(dāng)始終保持相同反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間(2)對(duì)照實(shí)驗(yàn)①分組：對(duì)照組(1號(hào)試管空白對(duì)照)和實(shí)驗(yàn)組(2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試管)。3號(hào)、4號(hào)試管相互對(duì)照，說(shuō)明與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有高效性1號(hào)、4號(hào)試管相互對(duì)照，說(shuō)明酶具有催化作用②分類：a空白對(duì)照：不給對(duì)照組做任何實(shí)驗(yàn)處理，通常加入清水、蒸餾水、生理鹽水來(lái)代替實(shí)驗(yàn)因素。b自身對(duì)照：對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行。如“質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)”c條件對(duì)照d相互對(duì)照：不設(shè)對(duì)照組，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照，其中每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是對(duì)照組，例如“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”四、酶的作用原理①表示無(wú)酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是AC段。②表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是BC段。③表示酶降低的活化能是AB段。知識(shí)點(diǎn)02酶的特性(1)高效性①含義解讀：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。②作用實(shí)質(zhì)：酶和無(wú)機(jī)催化劑一樣，只能縮短到達(dá)化學(xué)平衡所需要的時(shí)間，不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。因此，酶不能改變最終生成物的量。(2)專一性①含義解讀：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。②曲線解讀：酶A可催化底物水解，酶B則與“無(wú)酶”相同，說(shuō)明酶催化具有專一性。③模型解讀(3)作用條件較溫和曲線解讀：在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；高溫、過(guò)酸、過(guò)堿等條件會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久失活；低溫條件下酶的活性很低，但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。3.酶促反應(yīng)速率的影響曲線分析(1)酶促反應(yīng)產(chǎn)物濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線(2)溫度和pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響據(jù)圖可知，不同pH條件下，酶最適溫度不變；不同溫度條件下，酶最適pH也不變，即反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。(3)底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響①底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響②酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響004考點(diǎn)突破考法01酶的作用和本質(zhì)知識(shí)點(diǎn)：酶的作用及本質(zhì)化學(xué)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(chǎng)所核糖體細(xì)胞核(主要)來(lái)源一般活細(xì)胞中均能產(chǎn)生生理功能具有生物催化功能作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外[易錯(cuò)提醒](1)不要認(rèn)為只有具有分泌功能的細(xì)胞才產(chǎn)生酶。一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶。(2)不要認(rèn)為酶只在細(xì)胞內(nèi)起作用，只要條件適宜，酶在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外和體外都能發(fā)揮作用。【題型示例1】下列有關(guān)酶的敘述，不正確的是()A．所有酶都含有C、H、O、N四種元素，是由單體組成的生物大分子B．有些酶和相應(yīng)的化學(xué)試劑作用呈現(xiàn)紫色反應(yīng)C．活細(xì)胞產(chǎn)生酶的場(chǎng)所都是細(xì)胞質(zhì)中的核糖體D．催化反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量不變考法02酶的特性知識(shí)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)思路eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(底物＋t1（或pH1）＋酶液,底物＋t2（或pH2）＋酶液,???,底物＋tn（或pHn）＋酶液))eq\o(→,\s\up7(檢測(cè)))底物分解速率或剩余量2．實(shí)例分析課題名稱用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響用過(guò)氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)材料淀粉溶液、唾液淀粉酶肝臟研磨液、過(guò)氧化氫溶液自變量溫度pH自變量的設(shè)置方法分別用37℃的水、熱水、冰水處理分別用蒸餾水、鹽酸溶液、NaOH溶液處理因變量酶活性酶活性因變量的觀察指標(biāo)加碘液后溶液顏色變化的深淺氧氣產(chǎn)生的速率無(wú)關(guān)變量pH相同且適宜等溫度相同且適宜等[易錯(cuò)提醒](1)酶催化反應(yīng)時(shí)，最適溫度和最適pH不會(huì)相互影響。(2)若選擇用淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測(cè)底物被分解的試劑宜選用碘液，不宜選用斐林試劑，因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。(3)在探究酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)中，不宜選擇過(guò)氧化氫和過(guò)氧化氫酶作實(shí)驗(yàn)材料，因?yàn)檫^(guò)氧化氫在常溫常壓時(shí)就能分解，加熱條件下分解會(huì)加快，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(4)在探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí)，需要保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至實(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與酶接觸，不宜在達(dá)到預(yù)設(shè)pH前讓反應(yīng)物與酶接觸?！绢}型示例2】為探究pH對(duì)蛋白酶活性的影響，某小組進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是__________________，因變量的檢測(cè)指標(biāo)是________________________，主要的無(wú)關(guān)變量是___________________________________________________________________。(2)與無(wú)機(jī)催化劑相比，蛋白酶催化效率更高的原因是__________________________________________。檢驗(yàn)蛋白質(zhì)是否被蛋白酶完全水解，________(填“能”或“不能”)用雙縮脲試劑，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由圖可知，該蛋白酶最適pH約是________，若pH由13降到7，蛋白質(zhì)剩余量________(填“減少”“增多”或“不變”)，理由是___________________________________________________________________。005歸納總結(jié)1．細(xì)胞代謝是細(xì)胞中各種化學(xué)反應(yīng)的總稱。2．酶是生物催化劑，其催化作用的原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。3．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。4．肝臟必須是新鮮的，否則其含有的過(guò)氧化氫酶就會(huì)失去催化作用。5．肝臟需經(jīng)過(guò)研磨，才能將其中的過(guò)氧化氫酶充分釋放出來(lái)6．酶具有高效性的原因：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著。7．過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。8．在低溫條件下，酶的活性低，但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并未失活，在適宜溫度下酶的活性可恢復(fù)。00601強(qiáng)化提升1．下列有關(guān)酶的敘述，正確的是()①酶是具有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的②有的從食物中獲得，有的是體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來(lái)③酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的④絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)⑤有的酶是蛋白質(zhì)，有的是固醇⑥酶在代謝中有多種功能⑦酶在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只起催化作用⑨酶只在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用A．①②⑤ B．③⑦⑨C．③④⑧ D．④⑤⑥2.下列敘述與題圖實(shí)驗(yàn)不相符的是()A．該實(shí)驗(yàn)的自變量是催化劑的種類B．該實(shí)驗(yàn)的因變量是催化劑的催化效率C．該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明酶降低活化能的作用更顯著D．加入肝臟研磨液和Fe3＋，前者的反應(yīng)速率總是較快3．某興趣小組重現(xiàn)過(guò)氧化氫在不同條件下分解情況的實(shí)驗(yàn)：編號(hào)步驟abcd相同處理等量等濃度過(guò)氧化氫等量等濃度過(guò)氧化氫等量等濃度過(guò)氧化氫等量等濃度過(guò)氧化氫處理室溫90℃水浴室溫處理并滴加2滴新鮮肝臟研磨液室溫處理并滴加2滴FeCl3溶液觀察指標(biāo)極少少量大量較多下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．c、d試管分別與a試管比較，說(shuō)明過(guò)氧化氫酶和Fe3＋均具有催化功能B．綜合分析a試管、c試管和d試管，說(shuō)明與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高C．與a試管相比較，b試管的水浴加熱為過(guò)氧化氫的分解提供了能量D．本實(shí)驗(yàn)中過(guò)氧化氫的濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象沒(méi)有影響4．下列關(guān)于生活中各種酶使用的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A．加酶洗衣粉中的酶不一定從生物體內(nèi)直接提取B．果膠酶能在一定程度上提高果汁的產(chǎn)量和質(zhì)量C．含酶牙膏的使用可以更好地預(yù)防齲齒D．溶菌酶可幫助細(xì)胞溶解代謝的廢棄物5．下圖是酶X的活性與溫度的關(guān)系示意圖，下列有關(guān)分析正確的是()A．酶X的最適溫度范圍是20～30℃B．50～70℃高溫對(duì)酶X的空間結(jié)構(gòu)影響不大C．酶X的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有高效性和專一性的特點(diǎn)D．在不同溫度下測(cè)定酶X的活性時(shí)，pH等無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響6．研究人員從青霉菌中提取淀粉酶，在不同溫度條件下分別催化(等量且足量)淀粉發(fā)生水解反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)其產(chǎn)物的相對(duì)含量如圖所示。相關(guān)分析正確的是()A．淀粉酶的最適溫度在45～50℃之間B．45℃條件下，可通過(guò)增加底物濃度提高酶活性C．55℃條件下，可通過(guò)增加酶量提高產(chǎn)物的相對(duì)含量D．45℃條件下比40℃條件下酶降低反應(yīng)活化能的作用明顯7．為研究Cu2＋和Cl－對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，某小組設(shè)計(jì)了如下操作順序的實(shí)驗(yàn)方案：甲組：CuSO4溶液→緩沖液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保溫→檢測(cè)。乙組：NaCl溶液→緩沖液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保溫→檢測(cè)。丙組：蒸餾水→緩沖液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保溫→檢測(cè)。各組試劑量均適宜，下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，不合理的是()A．緩沖液的pH應(yīng)控制為最適pHB．設(shè)置的對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康腃．保溫的目的是保證淀粉在設(shè)置條件下充分分解D．保溫的溫度應(yīng)控制在37℃左右8．下圖分別表示溫度、pH與酶活性的關(guān)系，下列敘述不正確的是()A．曲線P上的b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度表示該酶的最適溫度B．人體內(nèi)胃蛋白酶的活性與pH的關(guān)系與曲線Q相似C．曲線Q、R說(shuō)明不同的酶有不同的最適pHD．酶活性隨溫度的升高而增強(qiáng)9．若除酶外所有試劑均已預(yù)保溫，則在測(cè)定酶活性的實(shí)驗(yàn)中，下列操作順序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量B．加入底物→加入酶→計(jì)時(shí)→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量D．加入底物→計(jì)時(shí)→加入酶→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量10．已知α-淀粉酶的最適溫度為60℃，某同學(xué)為了探究pH對(duì)α-淀粉酶活性的影響，在35℃和45℃兩個(gè)溫度條件下分別設(shè)置了7支試管，每支試管中均加入4mL淀粉溶液(淀粉的初始含量為y0g)，然后加入緩沖液，設(shè)置pH分別為1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0、13.0，再加入2mLα-淀粉酶溶液，反應(yīng)3min后迅速在每支試管中同時(shí)加入足量的NaOH溶液，測(cè)定每支試管中淀粉的剩余量，得到如圖所示的曲線。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)3min后迅速加入足量的NaOH溶液的目的是__________________________________________________________________。該同學(xué)認(rèn)為反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或加入的淀粉量少都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，其依據(jù)是酶的催化具有__________的特點(diǎn)。(2)分析圖中數(shù)據(jù)可知，實(shí)線部分表示在溫度為______條件下測(cè)定的結(jié)果；使α-淀粉酶完全失活的pH范圍為__________________；圖中a點(diǎn)限制酶促反應(yīng)速率的外界因素主要是________。(3)若該同學(xué)在某pH條件下測(cè)定淀粉的剩余量為y1g，則用淀粉的消耗速率表示該條件下酶促反應(yīng)速率為__________g·min－1。11．甲圖是某類酶發(fā)揮催化作用的模型。酶的抑制劑可以與酶結(jié)合并降低其活性，乙、丙兩圖分別表示兩種不同類型抑制劑的作用原理。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．底物與酶活性部位互補(bǔ)時(shí)，酶才能發(fā)揮作用，因此酶有專一性B．抑制劑①與底物空間結(jié)構(gòu)相似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性部位C．抑制劑②會(huì)通過(guò)改變酶的結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率D．兩種抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響均可通過(guò)提高底物濃度來(lái)緩解12．下圖曲線表示在不同條件下某化學(xué)反應(yīng)的能量變化過(guò)程，下列分析不正確的是()A．1、2、3反應(yīng)所需要的活化能分別是D－A、C－A、B－AB．若條件為是否加催化劑及催化劑的種類，則1、2、3分別是不加催化劑、加無(wú)機(jī)催化劑、加酶的反應(yīng)C．若反應(yīng)條件為酶促反應(yīng)所處的pH不同，1、2、3反應(yīng)條件一定是pH1＞pH2＞pH3D．若條件為酶促反應(yīng)所處溫度(T)不同，1、2、3反應(yīng)條件不一定是T1＞T3＞T213．某同學(xué)查閱資料得知，α-淀粉酶的最適溫度是55℃。下表是他為此進(jìn)行的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，但因各組結(jié)果相同而不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。以下改進(jìn)措施中合理的是()試管實(shí)驗(yàn)溫度3%淀粉溶液2%α-淀粉酶溶液1min后碘液檢測(cè)145℃2mL1mL溶液呈棕黃色255℃2mL1mL溶液呈棕黃色365℃2mL1mL溶液呈棕黃色注：溶液呈棕黃色即表示沒(méi)有檢測(cè)出淀粉。A．適當(dāng)增加3%淀粉溶液的體積B．適當(dāng)提高α-淀粉酶溶液的濃度C．將實(shí)驗(yàn)溫度改為0℃、55℃、100℃D．將檢測(cè)試劑碘液改為斐林試劑14．下圖表示酶X的活性與溫度的關(guān)系示意圖，下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A．在實(shí)際生產(chǎn)中，酶X制劑在大部分的季節(jié)都能使用B．測(cè)定酶X的活性時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)pH、底物量和酶量沒(méi)有要求C．酶X