酶的本质及特性

酶的本质及特性2016备考·最新考纲1．酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.探究影响酶活性的因素。酶本质的探索(连一连)

一.酶的本质

本质：有机物(绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA)。①蛋白质类酶：是由相关基因控制，经转录和翻译，在核糖体上合成的。另外，胞外酶(如消化酶)的合成与分泌还需要高尔基体、内质网、线粒体的参与。②RNA类酶：是在细胞核中完成的以核糖核苷酸为原料的转录过程。返回目录酶的本质：有机物，大多数为蛋白质，少数为RNA

用“试剂检测法”鉴定酶的本质P40(1)实验原理和方法(2)设计方案：同理，也可利用吡罗红能使RNA呈红色来设计实验验证酶是RNA。项目实验组对照组材料待测酶溶液已知蛋白液(等量)试剂分别加入等量的双缩脲试剂现象是否呈现紫色呈现紫色结论呈现紫色说明该酶为蛋白质类，否则该酶不属于蛋白质类二.酶的作用2.机理：降低化学反应的活化能活化能：分子从常态转变为容易发生反应的活跃状态所需要的能量1.作用：催化作用(酶是生物催化剂)。酶在生化反应中起催化的作用，主要是降低化学反应的活化能，改变反应速率，但不改变反应的平衡点。酶在反应前后的质量和性质无变化。酶的作用机理酶的作用机理 P38 酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：

(1)图中ac和bc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。 (2)若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。酶的本质及作用P36化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核来源一般来说，活细胞都能产生酶生理功能具有催化作用作用原理降低化学反应的活化能比较酶与激素P38产生化学本质作用机制激素内分泌细胞蛋白质、多肽、固醇、单胺等作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作用后被灭活酶所有的活细胞绝大多数为蛋白质，少数为RNA作为催化剂降低反应的活化能，在化学反应的前后，其质量与化学性质均不发生改变共性①均具有微量、高效性②均具一定的特异性

三．酶概念酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。

来源：酶是活细胞产生的。一般来说，活细胞都能产生酶，死细胞不能产生酶。但是也不是所有的活细胞都能产生酶，如：哺乳动物成熟的红细胞因为细胞内没有核糖体等细胞器，所以不能产生酶。返回目录

警示不要认为酶只在细胞内发挥作用酶由活细胞产生，可以在细胞内发挥作用，如细胞内的呼吸氧化酶；也可以分泌到细胞外发挥作用，如各种消化酶；在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如实验证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验。返回目录四.酶的特性

P36 (1)

：催化效率约是无机催化剂的107～1013倍。 (2)

：每一种酶只能催化某

化学反应。 (3)作用条件较温和：在

条件下，酶的活性最高。

会使酶的空间结构遭到破坏而失活；

条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。高效性专一性一种或一类最适温度和pH高温、过酸、过碱低温1.酶的催化效率一般是无机催化剂的倍。

107

～1013

2.意义：酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。

(一)酶具有高效性返回目录3.实验比较过氧化氢在不同条件下的分解

课本P78返回目录试管号3%过氧化氢溶液控制变量实验处理点燃的卫生香检测H2O2分解速度(气泡多少)结果分析①2mL常温卫生香没变化几乎没有气泡产生

H2O2分解缓慢②2mL90℃卫生香明亮有少量气泡产生加热促进H2O2分解③2mL3.5%FeCl3溶液2滴卫生香复燃有较多气泡产生无机催化剂促进H2O2加快分解④2mL新鲜肝脏研磨液2滴卫生香剧烈复燃有大量气泡产生酶催化促进H2O2分解的效果最明显②实验分析：

(3)实验结论①酶具有催化作用，同无机催化剂一样，都可以加快化学反应速率。②酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。返回目录自变量

②号：90℃水浴加热；③号：加入3.5%FeCl3溶液2滴；④号：加入20%肝脏研磨液2滴因变量

H2O2分解速度(用产生气泡的数目多少表示)无关变量加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度等对照组

①号试管实验组

②③④号试管实验变量分析P41(1)自变量：是指人为改变的变量，如氯化铁和肝脏研磨液，酶促反应温度、pH的变化等。(2)因变量：是指随着自变量的变化而变化的变量，如H2O2的分解速率或酶活性。(3)无关变量：是指除自变量外，其他对实验结果能造成影响的可变因素，如H2O2浓度、肝脏研磨液新鲜程度等。

正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。各种条件使反应加快的本质：加热：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能比较过氧化氢在不同条件下的分解P36变量分析：(4)实验成功的3个关键点P36 (1)实验时必须用新鲜的(刚从活的动物体中取出的)肝脏作实验材料(肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低)。 (2)实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。 (3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，(因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断)。

能力提升p40

验证酶的高效性 ①设计思路 验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂催化底物的反应速率进行比较，得出结论。

②设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的“酶溶液”(如生物材料研磨液)等量的“无机催化剂”现象反应速率很快，或反应用时短反应速率缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性1.每一种酶只能催化

化学反应。细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与酶的

是分不开的。

(二)酶具有专一性一种或一类4000专一性目前发现的酶有

多种,它们分别催化不同的化学反应。淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象结论分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液蓝色无变化棕色砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。2.实验探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。P41能力提升P40验证酶的专一性①设计思路验证酶专一性的方法也是“对比法”。常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。②设计方案项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料底物相同(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶溶液另外一种酶溶液同一种酶(等量)溶液现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性(三）酶需要适宜的温度和PH1.实验探究温度对淀粉酶活性的影响在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的遭到破坏，蛋白质变性，而失去。低温只能降低酶的活性，不能使蛋白质变性。每种酶都有自己的低活性最适温度空间结构动物：35---40摄氏度植物40--50摄氏度细菌、真菌差别较大1号试管过氧化氢溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min试管各加入2mL过氧化氢溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2将带火星的卫生香分别放入试管中只有在适合的pH下酶的催化效率最好复燃无明显变化2.探究pH对过氧化氢酶活性的影响过氧化氢酶在最适合的pH下，酶的活性

最高空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的遭到破坏,蛋白质变性，酶失去。活性动物体里的酶最适PH大多在6.5---8.0之间，（但胃蛋白酶为1.5，胰液中的酶为8---9）植物体里的酶最适PH大多在4.5-----6.5之间在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。P41在探究pH对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。能力提升用“梯度法”确定酶的最适温度和pH (1)设计思路 常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论——酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。★影响酶促反应速率的因素：1、温度3、酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。4、底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pH1．明确酶的正确理解与错误说法P38错误说法正确理解产生场所具有分泌功能的细胞才能产生活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等)化学本质蛋白质有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA)作用场所只在细胞内起催化作用可在细胞内、细胞外、体外发挥作用温度影响低温和高温均使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活，高温使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只具有催化作用来源有的可来源于食物等酶只在生物体内合成深度思考 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图所示，请思考： (1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？ (2)乙酶活性改变的机制是什么？提示(1)观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏活性降低，则乙酶为蛋白质。(2)乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。二、酶作用相关图像及曲线解读

1．酶高效性曲线解读 (1)如图表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。(2)由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率

；酶只能

达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的

。因此，酶

(“能”或“不能”)改变最终生成物的量。(3)酶只能催化已存在的化学反应。更高缩短不能平衡点2．表示酶专一性的图像和曲线解读(1)图像 ①图中

表示酶，

表示被催化的底物，E、F表示

被 分解后产生的物质，C、D表示不能被酶催化的物质。 ②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。ABB(2)曲线①在A反应物中加入酶

，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A

。②在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B

。能催化底物A的反应不能催化底物A的反应A3．影响酶活性的曲线解读 (1)分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性

。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会

。 (2)分析图A、B中曲线的起点和终点可知：

都会使酶失去活性，而

只是使酶的活性降低。前者都会使酶的

遭到破坏，而后者

。最高明显降低过酸、过碱、高温低温空间结构并未破坏酶的分子结构深度思考 (1)分析上图C中的曲线，反应溶液中pH的变化是否会影响酶作用的最适温度呢？ (2)若将上图A图中的横坐标改为底物浓度或酶浓度，曲线又该如何绘制？请在下面的坐标系中绘出。提示(1)不会考点一酶的本质及作用[典例引领]【典例1】(2014·福建理综，1)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是() A．蛋白酶 B．RNA聚合酶 C．RNA D．逆转录酶解析大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，核糖体是由蛋白质和rRNA组成的，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，核糖体中只剩下RNA成分，因此，由题中信息“用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应”可说明催化该反应的物质是RNA，故C正确，A、B、D错误。答案C【典例2】(2011·海南单科，14)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 解析酶催化作用的机理是降低了反应的活化能；酶所 处环境中温度和pH的改变会影响酶的活性；酶结构的 改变可导致其活性部分或全部丧失；酶分子完成催化作 用后其数量和化学性质均不发生改变。故C正确。 答案C深度思考 对于酶、激素、神经递质而言，哪些在发挥作用后应立即降解或转移？ 提示激素和神经递质发挥作用后应立即降解(神经递质也可被转移至突触前膜内重新利用)，酶在反应前后数量及性质不变。

[跟进题组]1．下列有关酶的叙述正确的是() A．酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸 B．酶提供了反应过程中所必需的活化能，从而提高化学反应速率 C．酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 D．线粒体中有催化葡萄糖分解的酶解析酶的化学本质为蛋白质或RNA，其基本组成单位为氨基酸或核糖核苷酸；酶对酶促反应的作用机制是降低反应的活化能，而不是提供活化能；酶的功能是由酶的结构决定的，其结构改变可导致其活性部分或全部丧失；线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶。答案C2．下列关于酶和激素的叙述，正确的是() A．同一种酶不可能存在于分化程度不同的活细胞中， 一种激素只有一种靶细胞 B．酶和激素发挥作用时均需要与特定的物质相结合 C．酶可以为合成激素的反应物提供活化能，从而加快 激素的合成速率 D．在最适温度和pH值条件下，最适合酶的保存解析不同的细胞可以合成相同的酶，例如呼吸酶，一种激素可以作用于多种不同的靶细胞，例如甲状腺激素，A错；酶和激素发挥作用时均需要与特定物质结合，B正确；酶只能降低活化能，不能提供活化能，C错；酶的保存应降低其活性，在低温条件下，D错。答案B考点二酶的作用特性及相关曲线分析[典例引领]【典例1】如图是某种酶催化某二糖的水解过程示意图。据图分析下列