学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶

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1、第5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学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质1.1.酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用(1)(1)细胞内细胞内化学反应化学反应学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(2)(2)比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解: :实验原理实验原理: :FeClFeCl3 3溶液溶液过氧化氢酶过氧化氢酶学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶实验过程和现象实验过程和现象: :试管试管编号编号加入加入物质物质处理处理现象现象1 12 mL2 mLH H2 2O O2 2溶液溶

2、液不处理不处理基本无气泡产生基本无气泡产生2 29090水浴加热水浴加热有有_产生产生3 3加加2 2滴滴_有较多气泡产生有较多气泡产生, ,并使卫生香燃烧并使卫生香燃烧4 4加加2 2滴滴_有更多气泡产生有更多气泡产生, ,并使卫生香猛烈并使卫生香猛烈燃烧燃烧FeClFeCl3 3溶液溶液肝脏研磨液肝脏研磨液少量气泡少量气泡学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶产生场所：产生场所：_生理作用：生理作用：_化学本质：化学本质：_ _ 2.2.酶的作用原理和本质酶的作用原理和本质(1)(1)酶的作用原理酶的作用原理: :活化能活化能: :分子从分子从_转变为容易发生化学反应的转变为容易发

3、生化学反应的_状态状态 所需要的能量。所需要的能量。作用机制作用机制: :同无机催化剂相比同无机催化剂相比, ,酶降低酶降低_的作用更显著的作用更显著, , 因而催化效率更高因而催化效率更高结果结果: :正是由于酶的催化作用正是由于酶的催化作用, ,细胞代谢才能在细胞代谢才能在_条件下条件下 快速进行快速进行(2)(2)酶的本质酶的本质常态常态活跃活跃活化能活化能温和温和活细胞活细胞催化作用催化作用蛋白质或蛋白质或RNARNA学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶二、酶的特性二、酶的特性1.1.酶的特性酶的特性( (连线连线) )学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶2.2.温

4、度和温度和pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响条件条件酶活性酶活性温度温度pHpH最高最高最适最适最适最适失活失活_对应对应曲线曲线过高过高过高或过低过高或过低学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【思考辨析】【思考辨析】1.1.判断正误判断正误(1)(1)酶是活细胞产生的酶是活细胞产生的, ,只能在细胞内起作用。只能在细胞内起作用。( )( )【分析】【分析】酶是活细胞产生的酶是活细胞产生的, ,只要条件适宜只要条件适宜, ,酶在细胞内、细胞酶在细胞内、细胞外和体外都能发挥作用。外和体外都能发挥作用。(2)(2)所有的酶都是在核糖体上合成的。所有的酶都是在核糖体上合成的。( )( )

5、【分析】【分析】酶的本质是蛋白质或酶的本质是蛋白质或RNA,RNA,蛋白质是在核糖体上合成的蛋白质是在核糖体上合成的, ,而而RNARNA不是在核糖体上合成的。不是在核糖体上合成的。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(3)(3)在温度过高或过低时在温度过高或过低时, ,酶均能失去活性。酶均能失去活性。( )( )【分析】【分析】酶在温度过高时会失活酶在温度过高时会失活, ,而在低温条件下酶的活性降而在低温条件下酶的活性降低。低。(4)(4)酶是通过降低活化能来起到催化作用的。酶是通过降低活化能来起到催化作用的。( )( )学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶2.2.问题思

6、考问题思考(1)(1)在在“比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中实验中, ,自变量有自变量有哪些哪些? ?如何衡量自变量对因变量的作用如何衡量自变量对因变量的作用? ?提示：提示：自变量有自变量有9090水浴加热、水浴加热、3.5%3.5%的的FeClFeCl3 3溶液溶液2 2滴、滴、20%20%的肝的肝脏研磨液脏研磨液2 2滴滴; ;可以通过产生气泡的多少或使卫生香燃烧的程度可以通过产生气泡的多少或使卫生香燃烧的程度来衡量自变量对因变量的作用。来衡量自变量对因变量的作用。(2)(2)从蛋白质的结构和特点等方面来分析从蛋白质的结构和特点等方面来分析, ,在强酸

7、、强碱或温度在强酸、强碱或温度过高的条件下过高的条件下, ,酶为什么会失活酶为什么会失活? ?该如何保存酶该如何保存酶? ?提示：提示：在强酸、强碱或温度过高的条件下在强酸、强碱或温度过高的条件下, ,蛋白质的空间结构遭蛋白质的空间结构遭到破坏到破坏, ,其生物活性就会丧失。应该在适宜的温度和其生物活性就会丧失。应该在适宜的温度和pHpH等条件下等条件下保存酶。保存酶。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶一、酶的作用、本质及高效性的相关实验分析一、酶的作用、本质及高效性的相关实验分析1.1.酶的概念和作用机理酶的概念和作用机理(1)(1)酶的概念酶的概念: :化学本质化学本质绝大多数

8、是蛋白质绝大多数是蛋白质少数是少数是RNARNA合成原料合成原料氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成场所合成场所核糖体核糖体细胞核细胞核( (主要主要) )来源来源一般活细胞中均能产生一般活细胞中均能产生生理功能生理功能具有生物催化功能具有生物催化功能特性特性专一性、高效性、需要适宜的专一性、高效性、需要适宜的pHpH和温度等和温度等学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(2)(2)酶的作用机理酶的作用机理: :酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能, ,分析如下分析如下: :学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶图中图中acac和和bcb

9、c段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。的活化能。若将酶变为无机催化剂若将酶变为无机催化剂, ,则则b b在纵轴上向上移动。在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能用加热的方法不能降低活化能, ,但会提供活化能。但会提供活化能。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶2.“2.“比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析实验分析试试管管号号3%3%的的H H2 2O O2 2溶溶液液自变量自变量因变量因变量点燃卫点燃卫生香检测生香检测结果分析结果分析处理方法处理方法气泡多少气泡多少1 12 mL2 m

10、L几乎没有几乎没有无复燃无复燃H H2 2O O2 2自然分解自然分解缓慢缓慢2 22 mL2 mL9090左右水浴加左右水浴加热热有一些有一些有复燃有复燃加热能促进加热能促进H H2 2O O2 2分解分解3 32 mL2 mL滴加质量分数为滴加质量分数为3.5%FeCl3.5%FeCl3 3溶液溶液2 2滴滴较多较多复燃性复燃性较强较强FeFe3+3+能催化能催化H H2 2O O2 2的分解的分解4 42 mL2 mL滴加质量分数为滴加质量分数为20%20%的肝脏研磨液的肝脏研磨液2 2滴滴很多很多复燃性复燃性更强更强过氧化氢酶过氧化氢酶有催化有催化H H2 2O O2 2分分解的作用解

11、的作用, ,且且效率高效率高学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶结论结论: :过氧化氢酶的催化效率高于过氧化氢酶的催化效率高于FeClFeCl3 3溶液等无机催化剂的催化溶液等无机催化剂的催化效率效率, ,所以酶的催化作用具有高效性。所以酶的催化作用具有高效性。【警示钟】【警示钟】对酶作用本质的错误理解对酶作用本质的错误理解(1)(1)酶的作用并不是为反应提供能量酶的作用并不是为反应提供能量, ,而是降低了反应发生所需而是降低了反应发生所需要的能量。要的能量。(2)(2)蛋白酶并不会使所有酶失去活性蛋白酶并不会使所有酶失去活性, ,有少部分酶的化学本质是有少部分酶的化学本质是RNAR

12、NA。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【学而后思】【学而后思】“比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中实验中, ,为什么要用新鲜为什么要用新鲜的肝脏研磨液的肝脏研磨液? ?提示：提示：若肝脏研磨液不新鲜若肝脏研磨液不新鲜, ,肝细胞内过氧化氢酶的活性会降低。肝细胞内过氧化氢酶的活性会降低。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶命题角度命题角度 1 1 酶化学本质的分析酶化学本质的分析【典例训练【典例训练1 1】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理, ,酶活性与处理时间的关系如酶活性与处理时间的关系如右图所示。下列分析错

13、误的是右图所示。下列分析错误的是( () )A.A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.B.甲酶不可能是具有催化功能的甲酶不可能是具有催化功能的RNARNAC.C.乙酶的化学本质为蛋白质乙酶的化学本质为蛋白质D.D.乙乙酶酶活性的改活性的改变是因是因为其分子其分子结构的改构的改变 学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解题关键】【解题关键】解答本题的关键是通过图中蛋白酶对两种酶的作解答本题的关键是通过图中蛋白酶对两种酶的作用结果来判断两种酶的化学本质用结果来判断两种酶的化学本质, ,然后逐项分析。然后逐项分析。【解析】【解析】选选B B。酶的作用具有专一性。酶的作用具

14、有专一性, ,用蛋白酶处理后用蛋白酶处理后, ,蛋白质类蛋白质类酶的活性会因其分子结构改变而逐渐降低酶的活性会因其分子结构改变而逐渐降低, ,非蛋白质类酶的活性非蛋白质类酶的活性不受影响。酶的化学本质是蛋白质或不受影响。酶的化学本质是蛋白质或RNA,RNA,因此乙酶的化学本质因此乙酶的化学本质是蛋白质是蛋白质, ,甲酶的化学本质是甲酶的化学本质是RNARNA。酶的生理作用都是催化作用。酶的生理作用都是催化作用。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶命题角度命题角度 2 2 酶高效性的实验分析酶高效性的实验分析【典例【典例训练2 2】(2013(2013邢台高一邢台高一检测) )某同学某

15、同学为了探究了探究“植物体内植物体内有关有关过氧化氧化氢酶酶催化催化过氧化氧化氢分解的分解的问题”设计了如下了如下实验, ,将四将四种植物器官各称取种植物器官各称取3 g,3 g,切成小薄片放入切成小薄片放入试管中管中, ,编号后号后进行行实验。( (备注注:“+”:“+”表示有表示有,“/”,“/”表示无表示无) ) 学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶序号序号植物材料植物材料名称名称3 mL3 mL3%H3%H2 2O O2 2反应现象反应现象反应速率反应速率产生气产生气泡多少泡多少1 1/ /+ +缓慢缓慢少少2 2马铃薯块茎马铃薯块茎+ +迅速迅速大量大量3 3苹果果实苹果果

16、实+ +慢慢不多不多4 4胡萝卜直根胡萝卜直根+ +快快多多5 5白菜叶柄白菜叶柄+ +较快较快较多较多学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶以下分析不正确的是以下分析不正确的是( () )A.A.试管试管1 1在本实验中起空白对照的作用在本实验中起空白对照的作用B.B.不同植物组织器官中过氧化氢酶的活性或含量可能不同不同植物组织器官中过氧化氢酶的活性或含量可能不同C.C.表中材料胡萝卜直根中过氧化氢酶的催化活性最高表中材料胡萝卜直根中过氧化氢酶的催化活性最高D.D.若用以上各器官的研磨液若用以上各器官的研磨液3 g,3 g,实验组的反应速率都加快实验组的反应速率都加快【解题关键】【解

17、题关键】解答本题的关键是解答本题的关键是: :(1)(1)找出本实验中的自变量及自变量的作用本质找出本实验中的自变量及自变量的作用本质; ;(2)(2)通过反应现象分析植物材料与因变量的关系。通过反应现象分析植物材料与因变量的关系。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】选选C C。实验中的自变量是不同植物的器官。实验中的自变量是不同植物的器官, ,其中试管其中试管1 1中中没有加入催化剂没有加入催化剂, ,属于对照组属于对照组; ;由于加入的各种植物组织都是由于加入的各种植物组织都是3 3 g,g,但不同植物组织中酶的含量是不同的但不同植物组织中酶的含量是不同的, ,所

18、以通过实验结果不能所以通过实验结果不能判断出酶的活性高低判断出酶的活性高低, ,只能反映出酶促反应速率的快慢。将以上只能反映出酶促反应速率的快慢。将以上各器官研磨后各器官研磨后, ,过氧化氢与过氧化氢酶接触的机会增多过氧化氢与过氧化氢酶接触的机会增多, ,实验组实验组的反应速率都会加快。的反应速率都会加快。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【互动探究】【互动探究】(1)(1)若上述实验各器官过氧化氢酶的含量是相同的若上述实验各器官过氧化氢酶的含量是相同的, ,哪一组酶的哪一组酶的活性最高活性最高? ?提示：提示：马铃薯块茎中酶的活性最高。马铃薯块茎中酶的活性最高。(2)(2)上述实

19、验中若酶的活性不同上述实验中若酶的活性不同, ,会是由温度不同引起的吗会是由温度不同引起的吗? ?提示：提示：不会。因为实验中的无关变量是相同的。不会。因为实验中的无关变量是相同的。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶二、酶特性的相关实验二、酶特性的相关实验1.1.高效性高效性(1)(1)表示曲线表示曲线: :(2)(2)实验验证实验验证: :实验组实验组: :底物底物+ +生物催化剂生物催化剂( (酶酶)底物分解速率底物分解速率( (或产物形成的或产物形成的速率速率) )对照组对照组: :底物底物+ +无机催化剂无机催化剂底物分解速率底物分解速率( (或产物形成的速率或产物形成的速

20、率) )学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶2.2.专一性专一性(1)(1)原因原因: :酶只能催化与其结构互补的底物。酶只能催化与其结构互补的底物。(2)(2)实验验证实验验证: :实验组实验组: :淀粉淀粉+ +淀粉酶淀粉酶麦芽糖麦芽糖对照组对照组: :蔗糖蔗糖+ +淀粉酶淀粉酶不分解不分解, ,仍为蔗糖仍为蔗糖现象现象: :两组中都加入斐林试剂两组中都加入斐林试剂, ,并水浴加热并水浴加热, ,只有只有组中出现砖组中出现砖红色沉淀。红色沉淀。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶3.3.温度和温度和pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响(1)(1)实验课题及变量分析实验课

21、题及变量分析: :课题名称课题名称用淀粉酶探究温度用淀粉酶探究温度对酶活性的影响对酶活性的影响用过氧化氢酶探究用过氧化氢酶探究pHpH对酶活性对酶活性的影响的影响实验材料实验材料淀粉溶液、唾液淀淀粉溶液、唾液淀粉酶粉酶肝脏研磨液、过氧化氢溶液肝脏研磨液、过氧化氢溶液自变量自变量温度温度pHpH自变量的自变量的设置方法设置方法分别用分别用3737的水、的水、沸水、冰水处理沸水、冰水处理分别用蒸馏水、分别用蒸馏水、HClHCl溶液、溶液、NaOHNaOH溶液处理溶液处理因变量因变量酶活性酶活性酶活性酶活性因变量的因变量的观察指标观察指标加碘液后溶液颜色加碘液后溶液颜色变化的速率变化的速率氧气产生的

22、速率氧气产生的速率无关变量无关变量pHpH相同且适宜等相同且适宜等温度相同且适宜等温度相同且适宜等学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(2)(2)方法步骤方法步骤: :学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【学而后思】【学而后思】验证酶专一性的实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试验证酶专一性的实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂剂? ?提示：提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解, ,蔗糖分子是否蔗糖分子是否被水解都不会使碘液变色。被水解都不会使碘液变色。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【典例训练【典例训练3 3

23、】(2012(2012福建高考福建高考) )回答下列问题。回答下列问题。大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。(1)(1)查询资料得知查询资料得知,18,18时时, ,在不同在不同pHpH条件下大菱鲆消化道各部位条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图蛋白酶活性如图1 1。由图可知。由图可知, ,在各自最适在各自最适pHpH下下, ,三种蛋白酶催化三种蛋白酶催化效率最高的是效率最高的是 。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(2)(2)资料表明大菱鲆

24、人工养殖温度常年在资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15151818之间。学习之间。学习小组假设小组假设: :大菱鲆蛋白酶的最适温度在大菱鲆蛋白酶的最适温度在15151818间。他们设置间。他们设置1515、1616、1717、1818的实验温度的实验温度, ,探究三种酶的最适温度。探究三种酶的最适温度。探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是, ,可用可用试剂鉴定。试剂鉴定。胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pHpH应分别控制在应分别控制在。为了控制实验温度为了控制实验温度, ,装有酶和底物的试管应置于装

25、有酶和底物的试管应置于_ 中以保持恒温。单位时间内中以保持恒温。单位时间内可以表示蛋可以表示蛋白酶催化效率的高低。白酶催化效率的高低。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶实验结果如图实验结果如图2,2,据此能否确认该假设成立据此能否确认该假设成立? ? 。理由是理由是: : 。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解题关键】【解题关键】解答本题的关键是解答本题的关键是:(1):(1)通过分析图通过分析图1 1明确各种酶的明确各种酶的最适最适pHpH。(2)(2)酶的活性代表酶的催化效率。酶的活性代表酶的催化效率。(3)(3)图图2 2中各种酶的催中各种酶的催化效率并未达到峰

26、值。化效率并未达到峰值。【解析】【解析】(1)(1)由坐标图中三种酶的活性可知由坐标图中三种酶的活性可知, ,在最适在最适pHpH时时, ,幽门盲幽门盲囊蛋白酶的活性最高囊蛋白酶的活性最高, ,因此幽门盲囊蛋白酶的催化效率最高。因此幽门盲囊蛋白酶的催化效率最高。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(2)(2)本实验探究蛋白酶的最适温度本实验探究蛋白酶的最适温度, ,因此实验需要的底物为蛋因此实验需要的底物为蛋白质白质, ,鉴定蛋白质可用双缩脲试剂鉴定蛋白质可用双缩脲试剂, ,该试剂可与蛋白质发生紫色该试剂可与蛋白质发生紫色反应。反应。测定酶的最适温度时测定酶的最适温度时, ,应提供最

27、适的外界环境应提供最适的外界环境, ,即给各即给各种酶提供最适种酶提供最适pH,pH,由图由图1 1可知可知, ,胃蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的最胃蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的最适适pHpH分别是分别是2 2和和8 8。本实验的自变量是温度本实验的自变量是温度, ,因此各组实验应保因此各组实验应保持恒定的温度持恒定的温度, ,保持恒温的主要方法是通过水浴加热保持恒温的主要方法是通过水浴加热; ;通过产物通过产物的生成量或底物的消耗量可测定蛋白酶的催化效率的高低。的生成量或底物的消耗量可测定蛋白酶的催化效率的高低。由图由图2 2可以看出可以看出, ,在在15151818范围内范围内, ,随着温度的升高随

28、着温度的升高, ,蛋白酶蛋白酶的活性一直在增强的活性一直在增强, ,没有出现下降的拐点没有出现下降的拐点, ,因此因此, ,不能得出大菱鲆不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在蛋白酶的最适温度在15151818间。间。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶答案：答案：(1)(1)幽门盲囊蛋白酶幽门盲囊蛋白酶(2)(2)蛋白质双缩脲蛋白质双缩脲22和和8 8水浴底物消耗量水浴底物消耗量( (或产物生成量或产物生成量) )不能在不能在15151818范围内范围内, ,随着温度的升高随着温度的升高, ,酶活性一直在酶活性一直在增强增强, ,没有出现下降的拐点没有出现下降的拐点, ,所以不能得出大菱

29、鲆蛋白酶的最适所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度温度学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【互动探究】【互动探究】(1)(1)若胃蛋白酶随食物进入大菱鲆的小肠中若胃蛋白酶随食物进入大菱鲆的小肠中, ,其活其活性如何变化性如何变化? ?提示：提示：失活失活, ,因为小肠中的因为小肠中的pHpH在在8 8左右左右, ,而胃蛋白酶在此而胃蛋白酶在此pHpH下会失下会失活。活。(2)(2)上述题目中上述题目中, ,在探究温度对三种酶活性的影响时在探究温度对三种酶活性的影响时, ,各组的各组的pHpH相相同同, ,还是在各自最适还是在各自最适pHpH的条件下的条件下? ?提示：提示：在各自最适在

30、各自最适pHpH的条件下。的条件下。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【变式备选【变式备选1 1】为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶, ,某学生某学生设计了两组实验设计了两组实验, ,如下图所示。在如下图所示。在3737水浴中保温一段时间后水浴中保温一段时间后, ,向向1 1、2 2试管中加入适量双缩脲试剂试管中加入适量双缩脲试剂,3,3、4 4试管中不加任何试剂。试管中不加任何试剂。下列实验能达到目的的是下列实验能达到目的的是( () )A.A.实验实验 B. B.实验实验C.C.实验实验、实验、实验都能都能 D. D.实验实验、实验、实验都不能

31、都不能学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】选选B B。双缩脲试剂检测的是蛋白质。双缩脲试剂检测的是蛋白质, ,蛋白酶也是蛋白质蛋白酶也是蛋白质, ,故本题无法从化学特性上达到目的故本题无法从化学特性上达到目的, ,只有考虑物理特性只有考虑物理特性, ,如蛋白如蛋白块的变小或消失。块的变小或消失。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶三、各种因素对酶促反应速率影响的曲线分析三、各种因素对酶促反应速率影响的曲线分析1.1.酶浓度对酶促反应速率的影响曲线酶浓度对酶促反应速率的影响曲线学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(1)(1)图甲说明图甲说明: :在底

32、物充足在底物充足, ,其他条件适宜的情况下其他条件适宜的情况下, ,酶浓度与酶酶浓度与酶促反应速率成正比。促反应速率成正比。(2)(2)图乙说明图乙说明: :a.a.与无机催化剂相比与无机催化剂相比, ,酶的催化效率更高。酶的催化效率更高。b.b.酶只会缩短达到化学平衡所需的时间酶只会缩短达到化学平衡所需的时间, ,不改变化学反应的平衡不改变化学反应的平衡点。点。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶2.2.反应底物浓度对酶促反应速率的影响曲线反应底物浓度对酶促反应速率的影响曲线(1)(1)加入酶加入酶A A时时, ,一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加一定范围内随底物浓度的增加反应

33、速率增加, ,当当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。(2)(2)酶酶A A会促进该酶促反应的进行会促进该酶促反应的进行, ,而酶而酶B B不会不会, ,说明酶具有专一性。说明酶具有专一性。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶3.pH3.pH和温度对酶促反应速率的影响曲线和温度对酶促反应速率的影响曲线学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(1)(1)甲图说明甲图说明: :在最适在最适pHpH时时, ,酶的催化作用最强酶的催化作用最强, ,高于或低于最适高于或低于最适pH,pH,酶的催化酶的催化作用将减弱。作用将减弱。过酸、过碱都会使

34、酶失活。过酸、过碱都会使酶失活。不同的酶最适不同的酶最适pHpH不同。不同。(2)(2)乙图说明乙图说明: :在一定温度范围内在一定温度范围内, ,随温度的升高随温度的升高, ,酶的催化作用增强酶的催化作用增强, ,超过这超过这一范围一范围, ,酶的催化作用将减弱。酶的催化作用将减弱。低温只会抑制酶的活性低温只会抑制酶的活性, ,而高温会使酶失活。而高温会使酶失活。(3)(3)丙图说明丙图说明: :反应溶液反应溶液pHpH的变化不影响酶作用的最适温度。的变化不影响酶作用的最适温度。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【警示钟】【警示钟】对影响酶活性条件的最适值的两点警示对影响酶活性条

35、件的最适值的两点警示(1)(1)酶催化反应时酶催化反应时, ,酶不同酶不同, ,其最适其最适pHpH不同不同, ,最适温度不同最适温度不同, ,但特定但特定的酶最适值为定值的酶最适值为定值, ,在最适值条件下在最适值条件下, ,催化效率最高。催化效率最高。(2)(2)并非在最适的并非在最适的pHpH或温度下反应就一定能进行或温度下反应就一定能进行, ,若将温度调至若将温度调至100,100,那么那么, ,即使在最适即使在最适pHpH时时, ,多数酶会丧失活性。多数酶会丧失活性。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【学而后思】【学而后思】(1)(1)温度、温度、pHpH等外界条件的改变

36、可以影响酶的活性等外界条件的改变可以影响酶的活性, ,进而影响反进而影响反应速率应速率, ,其中温度是如何影响酶活性的其中温度是如何影响酶活性的? ?请描述图中曲线及请描述图中曲线及A A、B B两点的含义。两点的含义。提示：提示：在一定温度范围内在一定温度范围内, ,随温度的升高随温度的升高, ,酶的催化作用增强酶的催化作用增强, ,超超过这一范围过这一范围, ,酶的催化作用将减弱。低温只会抑制酶的活性酶的催化作用将减弱。低温只会抑制酶的活性, ,而而高温会使酶失活。高温会使酶失活。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(2)(2)在将胃蛋白酶所处的环境在将胃蛋白酶所处的环境pHpH

37、从从1010降到降到1.51.5的过程中的过程中, ,酶的活性酶的活性是如何变化的是如何变化的? ?提示：提示：不变不变, ,始终为零始终为零, ,因为胃蛋白酶的最适因为胃蛋白酶的最适pHpH为为1.5,1.5,在在pHpH为为1010时时, ,酶已经失活。酶已经失活。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【典例训练【典例训练4 4】(2013(2013玉溪高一检测玉溪高一检测) )如图表示在不同条件下如图表示在不同条件下, ,酶催化反应的速率酶催化反应的速率( (或生成物量或生成物量) )的变化情况。以下有关叙述不的变化情况。以下有关叙述不正确的是正确的是( () )学年高中生物必修

38、一第1节降低化学反应活化能的酶A.A.图图能用来表示反应物浓度变化与反应时间的关系能用来表示反应物浓度变化与反应时间的关系B.B.图图虚线表示增加酶浓度后虚线表示增加酶浓度后, ,其他条件不变时其他条件不变时, ,生成物量与反生成物量与反应时间关系的变化情况应时间关系的变化情况C.C.若图若图中的实线表示过氧化氢酶对中的实线表示过氧化氢酶对H H2 2O O2 2分解的催化效率分解的催化效率, ,则虚则虚线表示线表示FeClFeCl3 3溶液对溶液对H H2 2O O2 2分解的催化效率分解的催化效率D.D.图图也可以用来表示温度不同的情况下也可以用来表示温度不同的情况下, ,生成物和反应物的

39、比生成物和反应物的比值与时间的关系值与时间的关系学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解题关键】【解题关键】解答本题的关键是分析在不同条件下横纵坐标的解答本题的关键是分析在不同条件下横纵坐标的关系关系, ,也就是自变量和因变量之间的关系也就是自变量和因变量之间的关系; ;然后分析曲线走势然后分析曲线走势, ,进进行正误判断。行正误判断。【解析】【解析】选选C C。图。图可以表示酶促反应中反应物浓度变化和时间可以表示酶促反应中反应物浓度变化和时间的关系的关系, ,随着反应的进行随着反应的进行, ,反应物越来越少反应物越来越少; ;图图中的实线和虚线中的实线和虚线可以表示同一反应可以表示

40、同一反应, ,只是虚线表示反应速率快只是虚线表示反应速率快, ,到达反应平衡所到达反应平衡所需时间短需时间短, ,所以若虚线表示加入过氧化氢酶所以若虚线表示加入过氧化氢酶, ,则实线可以代表加则实线可以代表加入入FeClFeCl3 3溶液时过氧化氢的分解速率溶液时过氧化氢的分解速率; ;同时图同时图可以表示生成物和可以表示生成物和反应物的比值与时间的关系反应物的比值与时间的关系, ,因为反应物越来越少因为反应物越来越少, ,而生成物越而生成物越来越多来越多, ,最后达到平衡时不再变化。最后达到平衡时不再变化。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【变式备选【变式备选2 2】影响酶催化反

41、应速率的因素有温度、反应物浓度、影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。如图表示在最适温度下酶的浓度等。如图表示在最适温度下, ,某种酶的催化反应速率与某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。有关说法正确的是反应物浓度之间的关系。有关说法正确的是( () )A.A.若在若在B B点增加酶的浓度点增加酶的浓度, ,反应速率会减慢反应速率会减慢B.B.若在若在A A点提高反应温度点提高反应温度, ,反应速率会加快反应速率会加快C.C.若在若在C C点增加反应物浓度点增加反应物浓度, ,反应速率将加快反应速率将加快D.D.若在若在A A点增加反应物浓度点增加反应物浓度, ,反应速

42、率将加快反应速率将加快学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】选选D D。影响反应速率的因素很多。影响反应速率的因素很多, ,有温度、反应物浓度、有温度、反应物浓度、酶的浓度等。图中所给出的影响因素为反应物浓度酶的浓度等。图中所给出的影响因素为反应物浓度, ,在在B B、C C两点两点时反应物浓度不再是反应速率的限制因素时反应物浓度不再是反应速率的限制因素, ,但提高酶的浓度会使但提高酶的浓度会使反应速率提高反应速率提高;A;A点时反应物浓度是限制因素点时反应物浓度是限制因素, ,所以提高反应物浓所以提高反应物浓度会提高反应速率度会提高反应速率, ,而提高反应温度反而会使

43、反应速率减慢。而提高反应温度反而会使反应速率减慢。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶与酶活性有关的曲线类题目与酶活性有关的曲线类题目【案例】【案例】下面的三个图是某研究小组利用过氧化氢酶探究下面的三个图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H H2 2O O2 2分分解条件而获得的实验结果。请回答下列有关问题解条件而获得的实验结果。请回答下列有关问题: :学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(1)(1)图图1 1、2 2、3 3所代表的实验中所代表的实验中, ,实验自变量依次为实验自变量依次为 、。(2)(2)根据图根据图1 1可以得出的实验结论是酶的催化作用具有可以得出的实验结

44、论是酶的催化作用具有。(3)(3)图图2 2曲线曲线bcbc段产生的最可能原因是段产生的最可能原因是 。(4)(4)若图若图2 2实验过程中增加过氧化氢酶的含量实验过程中增加过氧化氢酶的含量, ,请在图请在图2 2中中, ,用虚线用虚线绘出曲线的变化情况。绘出曲线的变化情况。(5)(5)能否以能否以H H2 2O O2 2为材料来探究温度对为材料来探究温度对H H2 2O O2 2酶活性的影响酶活性的影响? ? , ,原因是原因是 。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【审题【审题抓准信息抓准信息快速推断】快速推断】关键信息关键信息推断结论推断结论信信息息1 1由图中坐标曲线找由图中

45、坐标曲线找出各自的实验自变出各自的实验自变量量(1)(1)图图1 1两条曲线分别表示加催化剂不两条曲线分别表示加催化剂不同造成同造成O O2 2产生量相同时所用时间不同产生量相同时所用时间不同, ,故自变量为催化剂种类故自变量为催化剂种类(2)(2)图图2 2、图、图3 3自变量为坐标图中横坐自变量为坐标图中横坐标表示的内容标表示的内容, ,分别是分别是H H2 2O O2 2浓度、浓度、pHpH信信息息2 2图图1 1中显示加入过中显示加入过氧化氢酶的曲线氧化氢酶的曲线,O,O2 2产生量达到最大产生量达到最大值所需时间比加入值所需时间比加入FeFe3+3+的时间要短的时间要短说明酶的催化效

46、率比无机催化剂要高说明酶的催化效率比无机催化剂要高学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶关键信息关键信息推断结论推断结论信信息息3 3图图2 2曲线中曲线中abab段升高段升高,bc,bc段不变段不变bcbc段随段随H H2 2O O2 2浓度增加浓度增加,O,O2 2产生速率产生速率不变不变, ,说明过氧化氢酶数量说明过氧化氢酶数量( (浓度浓度) )有限有限, ,全部参与反应全部参与反应, ,反应速率达反应速率达到最大并保持不变到最大并保持不变信信息息4 4增加增加( (过氧化氢过氧化氢) )酶的含酶的含量量底物底物(H(H2 2O O2 2) )浓度不变浓度不变, ,增加酶的含增

47、加酶的含量量, ,反应速率应该加快反应速率应该加快, ,因此因此,O,O2 2产产生速率应该增大生速率应该增大信信息息5 5以以H H2 2O O2 2为材料探究温度为材料探究温度对对H H2 2O O2 2酶活性的影响酶活性的影响H H2 2O O2 2在加热条件下会分解在加热条件下会分解, ,如果用如果用来探究温度对来探究温度对H H2 2O O2 2酶活性的影响酶活性的影响, ,将会影响到实验结果的观测将会影响到实验结果的观测学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【答题【答题规范答案规范答案警示失误】警示失误】(1)(1)催化剂种类催化剂种类H H2 2O O2 2浓度浓度pHp

48、H(2)(2)高效性高效性(3)(3)过氧化氢酶数量过氧化氢酶数量( (浓度浓度) )有限有限学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(4)(4)如图如图错答：错答：画图不准确。画图不准确。错因：错因：没有理解酶浓度与酶促反应速率的关系。没有理解酶浓度与酶促反应速率的关系。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(5)(5)不能不能H H2 2O O2 2在加热条件下会分解在加热条件下会分解, ,影响实验结果的观测影响实验结果的观测错答：错答：能。能。错因：错因：主观上认为温度可以影响主观上认为温度可以影响H H2 2O O2 2酶的活性酶的活性, ,忽视温度影响忽视温度影响H H

49、2 2O O2 2分解。分解。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶1.(1.(基础理论辨析题基础理论辨析题) )下列说法中属于酶特性的有下列说法中属于酶特性的有( (););属于酶属于酶化学本质的有化学本质的有( (););属于酶的功能和作用场所的有属于酶的功能和作用场所的有( () )A.A.绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质B.B.每一种酶只能催化一种或一类化学反应每一种酶只能催化一种或一类化学反应C.C.具有较强的催化作用具有较强的催化作用D.D.能在细胞内起作用能在细胞内起作用E.E.酶的催化效率大约是无机催化剂的酶的催化效率大约是无机催化剂的10107 710101313

50、倍倍F.F.酶所催化的化学反应一般是在温和的条件下进行的酶所催化的化学反应一般是在温和的条件下进行的G.G.少数是少数是RNARNAH.H.能在细胞外起作用能在细胞外起作用学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】选选B B、E E、F;AF;A、G;CG;C、D D、H H。酶是具有催化功能的化合。酶是具有催化功能的化合物物, ,其本质绝大多数是蛋白质其本质绝大多数是蛋白质, ,少数为少数为RNA;RNA;它既可以在细胞内起它既可以在细胞内起作用作用, ,如呼吸酶如呼吸酶, ,也可以在细胞外起作用也可以在细胞外起作用, ,如消化酶如消化酶; ;它具有专一它具有专一性、高效

51、性和作用条件较温和等特性。性、高效性和作用条件较温和等特性。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶2.2.下列关于酶的实验不正确的是下列关于酶的实验不正确的是( () )A.A.上述反应中的自变量是催化剂的种类上述反应中的自变量是催化剂的种类B.B.该实验能证明酶具有高效性该实验能证明酶具有高效性C.C.该实验如果将肝脏进行研磨该实验如果将肝脏进行研磨, ,效果会更好效果会更好D.D.该实验的因变量是肝脏质量的变化该实验的因变量是肝脏质量的变化学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】选选D D。本实验中用的是过氧化氢酶和氯化铁溶液两种不。本实验中用的是过氧化氢酶和

52、氯化铁溶液两种不同的催化剂同的催化剂, ,所以催化剂的种类是本实验的自变量所以催化剂的种类是本实验的自变量, ,而加入肝脏而加入肝脏( (含过氧化氢酶含过氧化氢酶) )的试管反应更快的试管反应更快, ,说明了酶具有高效性说明了酶具有高效性; ;因变量因变量是产生氧气的快慢。是产生氧气的快慢。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶3.3.活细胞内合成酶的原料是活细胞内合成酶的原料是( () )A.A.脂肪酸脂肪酸 B. B.核糖核苷酸核糖核苷酸C.C.氨基酸氨基酸 D. D.氨基酸或核糖核苷酸氨基酸或核糖核苷酸【解析】【解析】选选D D。因为酶的化学本质是蛋白质或。因为酶的化学本质是蛋白

53、质或RNA,RNA,组成它们的基组成它们的基本单位分别是氨基酸和核糖核苷酸。本单位分别是氨基酸和核糖核苷酸。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶4.4.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是能够促使唾液淀粉酶水解的酶是( () )A.A.淀粉酶淀粉酶 B. B.蛋白酶蛋白酶C.C.脂肪酶脂肪酶 D. D.麦芽糖酶麦芽糖酶【解析】【解析】选选B B。唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质, ,由于酶具有专由于酶具有专一性一性, ,所以与之对应的水解酶为蛋白酶。所以与之对应的水解酶为蛋白酶。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶5.-5.-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖

54、和葡萄糖半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖, ,但不能催化但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明麦芽糖分解为葡萄糖。这表明-半乳糖苷酶的催化作用具有半乳糖苷酶的催化作用具有( () )A.A.高效性高效性 B. B.专一性专一性 C. C.稳定性稳定性 D. D.多样性多样性【解析】【解析】选选B B。题干中描述了。题干中描述了- -半乳糖苷酶只能催化乳糖的分半乳糖苷酶只能催化乳糖的分解解, ,但不能催化麦芽糖的分解但不能催化麦芽糖的分解, ,充分说明了酶具有专一性。充分说明了酶具有专一性。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶6.6.下列各图中下列各图中,表示有酶催化的反应曲线表示

55、有酶催化的反应曲线,表示没有酶催化表示没有酶催化的反应曲线的反应曲线,E,E表示酶降低的活化能。正确的图解是表示酶降低的活化能。正确的图解是( () )学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】选选C C。活化能是指物质由常态转变为活跃状态所需要的。活化能是指物质由常态转变为活跃状态所需要的能量能量; ;图中图中表示的是没有催化剂的情况表示的是没有催化剂的情况, ,而图中而图中表示的是有表示的是有催化剂的情况催化剂的情况, ,由于两种情况下的初态是相同的由于两种情况下的初态是相同的, ,所以最高点的所以最高点的差值就代表酶降低的活化能。差值就代表酶降低的活化能。学年高中生物

56、必修一第1节降低化学反应活化能的酶7.(20137.(2013洛阳高一检测洛阳高一检测) )如图所示如图所示, ,在试管中均加入在试管中均加入3 mL3 mL浆糊。浆糊。A A、C C中各注入中各注入2 mL2 mL清水清水,B,B、D D中各注入中各注入2 mL2 mL新鲜的人的唾液淀粉新鲜的人的唾液淀粉酶酶, ,保温保温5 min5 min后分别滴入碘液后分别滴入碘液, ,不变蓝色的是不变蓝色的是( () )【解析】【解析】选选B B。浆糊中含有大量淀粉。浆糊中含有大量淀粉, ,遇碘液变蓝色遇碘液变蓝色, ,而而B B中淀粉中淀粉在在3535有唾液淀粉酶的情况下被分解有唾液淀粉酶的情况下被

57、分解, ,所以加入碘液不变蓝。所以加入碘液不变蓝。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶8.208.20世纪世纪8080年代科学家发现了一种年代科学家发现了一种RnasePRnaseP酶酶, ,由由20%20%蛋白质和蛋白质和80%RNA80%RNA组成组成, ,如果将这种酶中的蛋白质除去如果将这种酶中的蛋白质除去, ,他们发现留下来的他们发现留下来的RNARNA仍然具有与这种酶相同的活性仍然具有与这种酶相同的活性, ,这一结果表明这一结果表明( () )A.RNAA.RNA具有生物催化作用具有生物催化作用B.B.酶是由酶是由RNARNA和蛋白质组成的和蛋白质组成的C.C.酶的化学本质

58、是蛋白质酶的化学本质是蛋白质D.D.绝大多数酶的化学本质是蛋白质绝大多数酶的化学本质是蛋白质, ,少数是少数是RNARNA【解析】【解析】选选A A。本材料中描述了两种物质。本材料中描述了两种物质蛋白质和蛋白质和RNA,RNA,但不但不能判断该材料中蛋白质的功能能判断该材料中蛋白质的功能, ,因为存在或不存在该蛋白质时因为存在或不存在该蛋白质时, ,都会催化反应的进行都会催化反应的进行, ,只能说明只能说明RNARNA具有催化作用。具有催化作用。学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶9.9.酶在酶促反应中能催化特定的底物酶在酶促反应中能催化特定的底物( (酶进行催化反应的反应物酶进行催

59、化反应的反应物) )反应反应, ,与酶的活性中心有关。酶的活性中心往往与底物分子在与酶的活性中心有关。酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系空间结构上具有特殊的匹配关系, ,当酶与底物结合时当酶与底物结合时, ,启动化学启动化学反应的发生。请据图回答问题反应的发生。请据图回答问题: :学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(1)(1)上图所示过程能说明酶具有上图所示过程能说明酶具有的特点。的特点。(2)(2)酶能提高反应速率的机理是酶能提高反应速率的机理是, ,使底物分子从使底物分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。(3)(

60、3)下列符合图示反应类型的有下列符合图示反应类型的有( () )A.A.氨基酸氨基酸a+a+氨基酸氨基酸bb二肽二肽+H+H2 2O OB.B.麦芽糖麦芽糖+H+H2 2OO葡萄糖葡萄糖C.C.三肽三肽+2H+2H2 2OO氨基酸氨基酸a+a+氨基酸氨基酸b+b+氨基酸氨基酸c cD.HD.H2 2O O2 2HH2 2O+OO+O2 2学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶(4)(4)若该酶是人的胃蛋白酶若该酶是人的胃蛋白酶, ,下列坐标图中表示当下列坐标图中表示当pHpH从从1.51.5升高到升高到10.010.0时酶活性随之变化的曲线图的是时酶活性随之变化的曲线图的是( () )

61、学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶【解析】【解析】(1)(1)题图中表示酶与底物的关系题图中表示酶与底物的关系, ,反应前后不发生变化反应前后不发生变化的为酶的为酶, ,发生变化的为底物发生变化的为底物, ,酶与底物是一一对应的关系酶与底物是一一对应的关系, ,所以酶所以酶具有专一性。具有专一性。(2)(2)酶和其他催化剂一样均能降低化学反应的活化能酶和其他催化剂一样均能降低化学反应的活化能, ,从而使反从而使反应更容易进行。应更容易进行。(3)(3)图中所示反应前为一种物质图中所示反应前为一种物质, ,反应后分解为两种物质。反应后分解为两种物质。(4)(4)由于胃蛋白酶的最适由于胃蛋白酶的最适pHpH为为1.5,1.5,所以在所以在pHpH为为1.51.5时酶的活性最时酶的活性最高高, ,当当pHpH变为变为10.010.0时时, ,酶已失去了活性。酶已失去了活性。答案：答案：(1)(1)专一性专一性(2)(2)酶能降低化学反应的活化能酶能降低化学反应的活化能(3)D(3)D(4)C(4)C学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶学年高中生物必修一第1节降低化学反应活化能的酶