高中生物 第二节 酶在代谢中的作用名师导航 中图版

用心 爱心 专心 第二节第二节 酶在代谢中的作用酶在代谢中的作用 思维激活 1 我们每天都在吃馒头 有的狼吞虎咽 有的细嚼慢咽 你是否偿试过细嚼慢咽的 感觉 越嚼越甜 咀嚼的时间越长 甜度越高 知道为什么吗 答案 口腔中有唾液腺分泌的唾液淀粉酶 在唾液淀粉酶的催化作用下 淀粉分解成 麦芽糖 所以咀嚼的时间越长 产生的麦芽糖越多 感觉越甜 2 鲜甜爽口的猕猴桃果汁 令人赞不绝口 而且营养价值丰富 但是在开始生产果汁 时 一是产量低 二是有沉淀物 好喝不好看 市场销路也不好 难坏了果汁生产人员 原因是果汁中有一种果胶 造成产量低而且有沉淀 你能想法帮助他们吗 答案 在果汁生产中加入一种果胶酶 在常温常压下利用酶的高效催化作用下就能迅速把 果胶分解 自主整理 一 新陈代谢 1 概念 活细胞全部有序的化学变化总称 2 代谢的条件 需要生物催化剂 酶 二 酶及影响酶活性的因素 1 概念 酶是活细胞产生的具有催化功能的生物大分子 其中绝大多数酶是蛋白质 2 影响因素 1 温度 在酶所能承受的温度范围内 随温度的升高酶的活性逐渐增强 当酶的活性达 到最强时的温度就是酶的最适温度 过了最适温度 酶的活性随温度的升高而降低 直至 变性失活 2 pH 在酶所能承受的 pH 范围内 随 pH 的升高酶的活性逐渐增强 酶的活性达到最 强时的 pH 就是酶的最适 PH 过了最适 pH 酶的活性随 pH 的升高而降低 3 酶的专一性和高效性 1 专一性 一种酶只能催化一种或一类底物的反应 说明酶具有专一性 2 高效性 酶可以加快化学反应的速度 即酶具有高效性 高手笔记 1 酶的本质是大部分是蛋白质 少部分是核酸 酶的特性是具有高效性 专一性和多样性 2 影响酶活性的因素是温度 pH 影响酶促反应的因素是温度 pH 酶的浓度 底物浓度 和反应产物的浓度 3 温度过高或过低都会影响酶的活性 温度过高酶变性失活 温度过低 酶活性降低 但 是不破坏酶的结构 所以不变性失活 温度恢复酶活性恢复 pH 过高或过低都会导致酶变 性失活 名师解惑 1 酶与一般催化剂的区别 剖析 酶作为生物催化剂 同样具有一般催化剂的特点 改变化学反应速率 降低反应活化能 不改变化学反应的平衡点 而反应前后本身并不发生变化 酶在催化过程中又有不同于一般无机催化剂的特点 酶的催化效率高 是一般催化剂的107 1013倍 酶具有高度的专一性 酶更容易失去活性 对环境条件的改变十分敏感 用心 爱心 专心 酶的活性与辅酶 辅基及金属离子有关 2 影响酶催化作用的因素有哪些 剖析 有的化合物能增强酶的活性 这种化合物叫做酶的激活剂 有的化合物能 抑制酶的活性 这种化合物叫做酶的抑制剂 温度对酶的影响 酶促反应都有一个最适温度 在此温度以上或以下酶活性均 要下降 这是因为温度对酶促反应的影响有两个方面 其一 酶所催化的反应都是化 学反应 化学反应的特点总是温度升高 反应速度加快 如图3 2 6中的曲线a 其 二 酶分子本身会随温度的升高而发生热变性 温度升的越高 酶变性的速率也越快 升到一定温度 酶将完全失去活性 如曲线b 将这两个作用叠加在一起 使得酶所催 化的反应表现出最适温度 如曲线c 大约在0 40 的范围内 一般酶的活性随温度升高而升高 高温使酶变性失活 活性不能恢复 低湿仅降低酶活性 不失活 活性可以恢复 pH对酶的影响 酶通常在pH范围内才起作用 而且在某一pH下作用最强 下图 3 2 7为pH对酶作用影响的典型曲线 最适的pH范围可能很窄 也可能较宽 这取决 于不同酶的特性 在过酸 过碱的环境中 酶失去活性 并且不能再恢复 酶促反应速率与底物浓度的关系 在酶量一定的条件下 在一定范围内会随着 底物浓度的增加 反应速率也增加 但达到一定浓度后酶促反应的速率也就不再增加 了 原因是酶饱和了 如下图3 2 8曲线所示 讲练互动 例题 1 20062006 广东卷 广东卷 7 7 下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果 图 3 2 7 图 3 2 8 图 3 2 6 用心 爱心 专心 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 淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖 C 淀粉酶活性在 60 比 40 高 D 淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性 解析 该题考查的是淀粉酶催化作用的专一性和温度对酶活性的影响 与 与 与 对照说明淀粉酶只能催化淀粉分解 体现了酶的催化作用具有专一性 对照说明酶的催化作用受温度的影响 答案 BC 绿色通道 酶的催化作用受温度的影响 在一定范围内随温度升高而增强 达到最适温 度酶活性最强 超过最适温度随温度升高酶活性降低 酶的催化作用具有专一性 变式训练 取 1 5 号五支试管 分别加入 2mL 0 5mol L 的过氧化氢溶液 进行如下实验 试管编号 1 2 3 4 5 加入物质1mL 唾液 锈铁钉 生土豆块 熟土豆块生土豆块和 稀盐酸 实验结果 几乎无气 泡 少量气泡 大量气泡 几乎无气 泡 少量气泡 根据上述实验 判断下列说法正确的是 能说明酶具有专一性的是 1 号和 3 号试管的试验 能说明酶具有高效性的是 3 号和 4 试管的试验 2 号实验说明氧化铁可将过氧化氢氧化成氧气 5 号实验说明酶的催化效率受溶液酸度的影响 A B C D 解析 1 号试管中唾液淀粉酶不能催化过氧化氢分解 3 号试管中生土豆块所含的过氧化 氢酶催化过氧化氢快速分解 产生大量气泡 1 号和 3 号对照说明了酶具有专一性 4 号试 管中熟土豆块中的过氧化氢酶已在煮熟过程中变性失活 3 号和 4 号对照说明酶的催化能 力受温度影响 2 号试管有少量气泡产生说明无机催化剂氧化铁催化过氧化氢的效率比较 低 是将过氧化氢氧化成氧气 5 号试管中加入生土豆块和稀盐酸产生少量气泡 说明酸 性条件下过氧化氢酶的催化能力降低 正确的说法是 答案 C 例题 2 关于酶的叙述中 正确的是 A 酶只有在生物体内才能起催化作用 B 酶都有消化作用 用心 爱心 专心 C 调节新陈代谢的物质不一定是酶 D 酶都是在核糖体上合成的 解析解析 酶虽然是由活细胞产生的 但它的催化作用不一定非在生物体内 只要条件 适宜 体内体外都可起催化作用 例如探究活动 比较过氧化氢酶和 Fe3 的催化效率 中 过氧化氢酶就是在试管中发挥作用的 故 A 项不正确 酶的催化作用表现在多方面 有的 酶促进物质合成 有的酶促进物质分解 只有消化酶才能促进消化 故 B 也不正确 调节 新陈代谢的物质有激素 酶 无机盐等 酶是其中的一种 故 C 正确 在核糖体上合成的 物质是蛋白质 所以只有蛋白质类的酶才在核糖体上合成 核酶不能在核糖体上合成 故 D 也不正确 答案答案 C 绿色通道绿色通道 本题考查的是对酶的概念及其化学本质的理解 属于理解水平上的考查 要 正确解答此题 一要了解酶的化学本质 二要知道酶在生物体外也有催化作用 三要知道 生物的新陈代谢由一系列的化学反应组成 其中的每一个化学反应都由酶的催化 所以说新 陈代谢离不开酶 变式训练变式训练 下列关于酶的叙述中 不正确的是 A 酶是具有催化能力的蛋白质或 RNA B 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 C 食物的消化过程需要酶催化 而细胞内的其它化学反应不需要酶催化 D 绝大多数的酶是蛋白质 少数酶是 RNA 答案答案 C 例题3 2005年江苏高考题 为了研究酶的有关特性 取两支洁净的试管并编号A B 各 注入2mL体积分数3 的H2O2溶液 再向A管滴入2滴3 5 FeCl3溶液 向B管滴入2滴质量分 数20 的肝脏研磨液 堵住管口 轻轻振荡 用点燃但无火焰的卫生香检验 观察并记 录结果 1 本实验的主要目的是探索 2 如果两支试管的现象均不明显 从实验材料分析 原因可能是 3 过氧化氢酶也能催化H2O2 的分解 产生的O2能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生 成橙红色沉淀 为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶 设计了如下实验 参照 上图3 2 9所给信息 回答下列问题 图 3 2 9 用心 爱心 专心 3号试管内加入的物质是 设计2号试管作为对照的具体目的是 如果2号试管未产生颜色反应 则出现橙红色沉淀的是第 号试管 解析 本实验为探究性实验 是为了探究生物催化剂 H2O2酶 与无机催化剂 Fe3 催化效率的高低 若实验现象不明显 原因有二 一是加入的肝脏研磨液不新鲜 一部分 被细菌分解了 二是H2O2溶液不是刚刚配制的 放置时间太长分解了 但题干说明两实验 都不明显 则可确定是第二个原因 要鉴定马铃薯块茎是否含有H2O2酶题目给出了四组实 验 很显然 第1 2 4组为对照组 第3组为实验组 遵循单一变量原则 所以3号试管 内加入的物质应是2ml焦性没食子酸溶液 2滴H2O2溶液和2mL马铃薯块茎提取液 1号试管 是为了排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响 4号试管是为了验证失活 的过氧化物酶分解H2O2产生的颜色反应 因此 对照组将都不会出现橙红色沉淀 即只有3 号试管能产生颜色反应 答案 酶的高效性 过氧化氢酶和Fe3 催化效率的高低 H2O2溶液放置时间过长而分解 2mL焦性没食子酸溶液 2滴H2O2溶液 2mL马铃薯块茎提取液 排除马铃薯块茎提取 液中的其他物质对实验的影响 3 绿色通道 解决该类题型的规律是 酶具有高效性和专一性的特性 酶的活性还受温度 和酸碱度的影响 探究实验一般遵循的原则是单一变量原则 等量原则 对照原则等 变式训练变式训练 在唾液淀粉酶催化淀粉水解的实验中 将唾液稀释 10 倍 与用唾液原液 没稀释 实 验效果基本相同 这表明酶具有 A 专一性 B 稳定性 C 多样性 D 高效性 解析 分析题意 稀释 10 倍的唾液与唾液原液的实验效果基本相同 说明酶的催化效率 很高 这表明酶的催化效率具有高效性的特点 答案 D 体验探究 2005 年广东高考题 荔枝是著名的岭南佳果 其果皮中存在多酚氧化酶 多酚氧化酶 能够氧化果皮中的一些无色物质 形成褐色物质 这是引起采后荔枝果皮褐变的原因之一 褐变的发生严重影响了荔枝的保鲜效果 果皮褐变面积百分率 常作为荔枝保鲜效果的指 标 问题 在不考虑其他因素影响褐变的前提下 利用上述现象 以荔枝果皮褐变面积百分 率为多酚氧化酶活性的指标 请设计一个实验 旨在探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活 性的影响 导思 本题是一道实验完善和分析评价题 难度有所降低 但分析评价部分仍具有较高 的选择性 题中要分清实验变量 温度 控制无关变量 即除实验变量外 其他条件要 求一致 搞清坐标曲线图中的含义 尽量用规范语言描述 低温能够抑制酶的活性 有利于水果的保存 实验过程尽可能排除无关变量的影响 完全无氧不利于水果的保 存 因为无氧呼吸会消耗大量有机物 降低水果品质 结合所考生物学知识 提出自己 看法 这是新课标的要求 也是今年许多高考题出现的一个新趋势 探究 实验设计 设计温度梯度 5 10 15 20 25 30 确定测量指标 荔枝果皮褐变面积百分率 选择同一品种 大小和成熟度一致且无机械损伤的新鲜荔枝果实 将其分成六组 每组数 量相等 装入保鲜袋并作好标签后 分别放入相应温度的恒温箱中 经过 4 天后 取出荔枝果实 测定并记录褐变面积 请据下图 3 2 10 分析实验结果 用心 爱心 专心 分析 在 5 30 范围内 荔枝果皮褐变面积百