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1、第五章 细胞的能量供应和利用,必修1第五章 细胞的能量供应和利用,第1节 降低化学反应活化能的酶,必修1第五章 细胞的能量供应和利用,一、酶在细胞代谢中的作用 1细胞代谢：细胞中每时每刻都在进行着的许多_的统称，是细胞生命活动的基础。 2活化能：分子从_转变为容易发生化学反应的_所需要的能量。,化学反应,常态,活跃状态,3酶的催化效率高，是因为同无机催化剂相比，酶_活化能的作用更显著。 4细胞代谢能在温和条件下快速进行,是由于酶的_。,降低,催化作用,5关于实验变量 (1)变量：实验过程中可以变化的因素。 (2)自变量：_的变量。 (3)因变量：随着_的变化而变化的变量。 (4)无关变量：除_
2、外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。,人为改变,自变量,自变量,6对照实验：除了一个因素以外，其余因素都_的实验。 它一般要设置_和_。,保持不变,对照组,实验组,二、酶的本质 1酶本质的探索：最初科学家通过大量实验证明，酶的化学本质是_；在20世纪80年代，又发现少数_也具有催化作用。,蛋白质,RNA,2酶的概念：酶是_产生的具有_作用的有机物，其中绝大多数酶是_。少数是RNA。,活细胞,催化,蛋白质,三、酶的特性 1高效性：酶催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。 2专一性：每一种酶只能催化_化学反应。,一种或一类,3酶的作用条件较温和：酶在最适宜的_条件下，其活性最高。温度和p
3、H偏高或偏低，酶的活性都明显_。,温度和pH,降低,思考感悟 酶作为生物催化剂，与无机催化剂的相同之处有哪些？,【提示】 (1)化学反应前后数量和性质不变。 (2)加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点。 (3)都降低化学反应的活化能。,考点一 对酶概念的理解,即时应用 1(2012厦门市高中毕业班适应性考试)下列有关酶的叙述，正确的是( ) 是有分泌功能的细胞产生的 有的从食物中获得，有的从体内转化而来 凡是活细胞都能产生酶,绝大多数酶是蛋白质 有的酶是蛋白质，有的是固醇 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生殖发育中起调控作用,酶只是起催化作用 酶只在细胞内发挥作用 A B C
4、 D 答案：C,考点二 与酶有关的曲线分析 1酶催化活性的表示方法 单位时间内底物的减少量或产物的生成量。 2表示酶高效性的曲线,(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 (3)酶只能催化已存在的化学反应。,3表示酶专一性的曲线,加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。,4温度、pH影响酶活性的曲线,甲、乙两曲线表明： (1)在一定温度范围内，随温度的升高,酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化
5、作用逐渐减弱。,(2)酶的催化能力的发挥有一个最适pH,在低于最适pH时，随着pH的降低,酶的催化能力逐渐降低；高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降。,(3)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 (4)反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适_。,温度,6酶浓度 在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,7影响酶活性的曲线,(1)纵坐标为反应物剩余量，剩的越多,生成物越少，反应速率越慢。 (2)图示pH7时，反应物剩余量最少,应为最适pH。 (3)当pH改变时，最适温度保持不变。,易误警示 (1)温度
6、和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。 (2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。,即时应用 2.如图表示在不同处理条件(a、b、c)下，某酶促反应生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是 ( ),A温度不同 B酶制剂的量不同 C反应底物的量不同 DpH不同,解析：选C。影响酶活性的因素包括温度、酸碱度、酶浓度、底物浓度等,由图可知，a、b、c三种情况下生成物的量相同，只是达到平衡的时间不同,因此可以推知与反应底物的量不同无密切关系。,酶的专一性及影响酶活性的 条件的实验探究 1酶的专一性 (1)实验原理,用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再
7、用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。,(2)实验操作程序,2温度能影响酶的活性 (1)实验原理 ,温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)实验流程,(2)实验程序,实战演练(专项提能，小试牛刀) 下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。,注：“”表示有；“”表示无；*此行“”的多少表示颜色的深浅。,根据实验结果，以下结论正确的是 ( ) A蔗糖被水解成非还原糖 B上述反应的自变量为温度 C淀粉酶活性在40 比60 高 D淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性,解析：选B。分
8、析本题的实验设计可知，本实验研究酶的专一性及温度对酶活性的影响。淀粉酶只能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解；通过的结果说明，淀粉酶的活性在60 比40 高。,从近几年考情来看，本部分的命题特点是： (1)酶是生物新陈代谢中的重要物质，没有酶新陈代谢就会停止，所以关于酶的本质、特性、作用及相关的实验设计是历年高考的重点。,(2)常以图表的形式联系生产生活实际,综合考查酶的特性和酶活性的影响因素。,具有专一性的物质 (1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所
9、需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。 (3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。,(4)tRNAtRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 (5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。,(2011海南单科)关于酶的叙述，正确的是( ) A酶提供了反应过程所必需的活化能 B酶活性的变化与酶所处环境的改变无关,C酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 D酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸,【标准解答】 各项分析如下：,互动探究 酶促反应中，酶起调节作用吗？ 【提示】 不起调节作用，起催化作用。,
10、关于酶的实验设计探究酶的专一性的方法 (1)同一种酶针对不同的底物。在探究酶的专一性实验中，变量可以是酶作用的底物，,如用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖的水解反应，再用斐林试剂检测溶液中有无还原糖，从而判断淀粉酶是否只能催化特定的物质或化学反应，以证明酶的专一性。,(2)同一底物用不同的酶来催化。用不同酶对同一底物催化作用的比较来验证酶的专一性。此时实验变量为不同的酶，如用淀粉酶和蛋白酶对淀粉(或蛋白质)进行催化。,请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题：,实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖
11、酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37 恒温水浴锅、沸水浴锅。,(1)若“”代表加入适量的溶液，“”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。,(2)实验步骤： 按照上表中的设计，取试管、加溶液； _； _； _。,(3)结果预测：_ _。 (4)结论：_。,(5)在上述实验中，如果仅将37 恒温水浴锅的温度调到20 ，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37 时的浅,其原因是_。,【解析】 酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还
12、原糖，但不能分解淀粉。可溶性还原糖遇斐林试剂在沸水浴条件下出现砖红色沉淀。,要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，在实验中要体现等量原则和对照原则。实验时可设置四支试管,甲和丙试管中添加等量的蔗糖溶液，乙和丁试管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液，,向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液。混合均匀后放在37 ，恒温水浴一段时间，然后用斐林试剂来鉴定是否出现可溶性还原糖。,哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最适温度为37 ，当将水浴锅的温度由37 降至20 时，酶的活性会降低，分解速率减慢，产生的还原糖少，从而使出现砖红色试管中的颜色变浅。,【答案】 (1),(2)混匀，37
13、 恒温水浴一段时间； 取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间； 观察实验现象并记录实验结果。,(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀,(4)酶的催化作用具有专一性 (5)20 低于酶的最适温度，酶活性低,水解产生的还原糖少,酶与激素易于区分不清,自我挑战 (2011福建理综)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是( ) A在细胞内发挥作用 B由活细胞产生的蛋白质 C在特定分子结合后起作用 D在发挥作用后还能保持活性,【解析】 都可以不在细胞内发挥作用，如激素与靶细胞表面受体、消化酶在消化道、神经递质与突触后膜表面受体起作用。部分激素、酶和神经递质(如性激素、作为酶的RNA和乙酰胆碱神经递质)不是蛋白质。,激素、酶和神经递质分别与受体分子、底物分子和受体分子结合后起作用。激素和神经递质在发挥作用后一般被灭活。 【答案】 C,
