第1节 降低化学反应活化能的酶

1、第5章 细胞的能量供应和利用 考纲要求： 酶在代谢中的作用 ATP在能量代谢中的作用 细胞呼吸 光合作用的基本过程 影响光合作用速率的环境因素 实验： 探究影响酶活性的因素 探究酵母菌的呼吸方式 叶绿体色素的提取和分享,第1节 降低化学反应活化能的酶 本节内容： 酶的作用 酶的特性 酶的本质 影响酶促反应的因素,一、酶的作用 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 原理： 无机催化剂FeCl3和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解。质量分数为3.5%的FeCl3 溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。,无,很少,不亮,较多,发亮,很多,复燃,结论：酶的催化效率比无机催化

2、剂的催化作用更明显。,实验过程的理论分析,过氧化氢分解速度用产生气泡数目多少表示,加入试剂的量;实验室的温度;氯化铁和肝脏研磨液的新鲜程度等,1号试管,2,3,4号试管,2号:90度水浴加热 3号:加入3%的氯化铁 4号:加入20%肝脏研磨液,注意事项： 1、实验时，必须用新鲜的刚从活动物体内取出的肝脏做实验材料。 2、实验使用肝脏的研磨液，这样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。,酶的作用 酶能分解细胞代谢过程中产生的对细胞有害的物质。如过氧化氢酶能及时分解细胞代谢过程中产生的有害物质过氧化氢，变成氧和水。 酶具有显著降低活化能的作用，使细胞停放在温

3、和条件下快速进行。,二、酶的特性 （1）高效性 （2）专一性 （3）酶的作用条件较温和 酶和一般催化剂的共性 （1）用量少而催化效率高 （2）反应前后酶的性质和数量均没有变化 （3）可降低反应的活化能,三、酶的本质 1、探索酶的本质过程 19世纪在巴斯德以前，人们认为发酵只是一个纯化学过程，与生命活动无关。 1857年法国微生物学家巴斯德通过在显微镜下观察，提出 观点。 1897德国化学家李比希则提出， 。 1926年美国科学家萨姆纳通过多年的实验，证明了脲酶是 。后来科学家们又相继证明了其他许多种酶是蛋白质。 20世纪年代美国科学家切赫和奥特曼发现 也具有催化作用。,发酵是由于酵母细胞存在的

4、,发酵是酵母细胞中的某些物质进行的，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。,蛋白质,少数RNA,酶的本质： 酶是 产生的具有 的有机物，其中绝大多数酶是 ，少数酶是 。,活细胞,催化作用,蛋白质,RNA,四、影响酶促反应的因素 酶催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物，经反应生成的物质叫做产物。酶催化效率的高低以单位时间内底物减少量或产物生成量来表示。,1、温度,2、PH,PH,酶活性,3、酶的浓度,4、底物浓度,（海南）酶A、B、C是大肠杆菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。现有

5、三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表：,由上可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是 A酶A、酶B、酶C B酶A、酶C、酶B C酶B、酶C、酶A D酶C、酶B、酶A,（重庆）下列有关酶的叙述，正确的是,、高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性,、酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质,、细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶,、细胞质中没有作用于DNA的解旋酶,（广东）关于蛋白酶的叙述，不正确的 A.蛋白酶是蛋白质 B.蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病 C.蛋白酶可以水解所有的肽键 D.利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性,（海南）通常正常动物细胞中不具有的酶是A复制D

6、NA所需的酶 B转录合成RNA所需的酶C翻译合成蛋白质所需的酶 D逆转录合成DNA所需的酶,（宁夏） 右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 A当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降 B当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性上升 C酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存 D酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重,（广东）嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是 A、炒肉的过程中加入 B、肉炒熟后起锅前加入 C、先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟 D、室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟,（上海）将刚采摘的甜玉米立即放人沸

7、水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会 A提高淀粉酶活性 改变可溶性糖分子结构 C防止玉米粒发芽 D破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶,（广东）动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酸，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1 mol丙氨基丁酸和1 mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10mmol/L 的最适温度、最适pH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图38一1和图38一2.,请根据以上实验结果，回答下列问题：,co2,(1)在图381画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线（请用“1”标注）。,（2）当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酸的浓度增加50%或降低反应

8、温度10，请在图38一1中分别画出理想条件下CO2 浓度随时间变化的曲线（请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用3”标注温度降低后的变化曲线），并分别说明原因。,(3)重金属离子能与谷氨酸脱羧酸按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，请在图38-2中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线（请用“4”标注），并说明其原因。,（17分）（全国理综2） 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

9、糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉四种溶液，菲林试剂、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，请在答题卡上作答。,（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）在上述试验中，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_。,（2）混匀，37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，沸水浴一段时间；观察实验现象并记录实验结果。 （3）含有蔗糖和淀粉酶溶液的试管

10、（试管甲），以及含有淀粉和淀粉酶溶液的试管（试管乙）中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀；（4）（哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶）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。,(理综1卷)（11分）（注意：在试题卷上作答无效） 已知2H2O2=2H2O+O2 , 可以通过观察放映过程中O2的生成速度（即气泡从溶 液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实 验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，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H2O2溶液，蒸馏水，3.5%Fe

11、CL3溶液，0.01%牛过氧 化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。 （1）实验步骤： （2）实验结果预测及结论： 整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是 。 由此得出的结论是 。 （3）如果仅将实验中的恒温水浴改为800C,重做上述实验，O2释放的速度最快的是 ，原因是 。,（1）1取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37恒温水浴锅中保温适当时间2分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液3观察各管中释放气泡的快慢 （2）加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管，酶具有催化作用和高效性 （3）加FeCl3溶液的试管,（广东）下表

12、是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。,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,如图是人体内某化学反应的图解，其中英文字母代表物质，数字表示反应前、中、后过程。,(1)图中代表酶是 _ ,做出判断的依据是_ _ 。 （2）从图1 和2可以反映出酶具有_ 性，做出判断依据 是 。 （3）如果D代表蔗糖，那么E、F分别是_和_, A代表 。,A,反应前后酶本身不发生变化,专一,在B、C、D物质同时存在时，只催化D物质,葡萄糖,果糖,蔗糖酶,下列是某同学设计的探究“温度是否会影响酶的

13、活性”的探究实验： (一)实验假设：温度会影响酶的活性。 (二)材料用具：小烧杯、试管、淀粉、碘液、水浴锅、冰箱、蒸馏水、清水。 (三)实验步骤： 用淀粉和蒸馏水，在烧杯中制备多于6mL的可溶性淀粉溶液，并在常温下冷却； 取唾液若干，并用蒸馏水适当稀释后备用； 取3支试管，分别编为1号、2号、3号，各加入2mL可溶性淀粉溶液； 将l号、2号、3号试管分别放入37的温水、沸水、冰块的环境中lO分钟(水浴锅内加清水，然后加热到需要的温度；冰块可用清水放于冰箱中制备)； . .,向3支试管中加等量的(1mI，)稀释的唾液，摇匀后放置5min,向三支试管中各加入l滴碘液，观察现象,(1)请在上面的空白

14、处，补全实验步骤。 (2)步骤与步骤能否调换顺序?请说明理由。 (3)l号、2号、3号三支试管加入的淀粉、唾液及保温时间均相同，这是为了 . 以便得出科学结论。该同学所设计的实验中， 起对照实验的作用。,不能。因为调换顺序后，2号与3号试管中的淀粉也会被分解,避免因淀粉、唾液和保温时间的不同给实验结果造成误差,1号试管,(4)在此实验中，因变量的检测通常使用碘液，碘液检测的是底物还是产物？ 。该实验一般不用斐林试剂检测，这是因为斐林试剂的检测需要 条件，这将干扰实验的自变量，对实验结果造成影响。,底物,水浴加热,pH对酶活性的影响,注入等量的新鲜淀粉酶溶液,注入等量的不同pH的溶液,注入等量的

15、可溶性淀粉溶液,置于60oC热水中相等时间,加等量斐林试剂并摇匀,水浴加热,观察实验现象,出现砖红色沉淀,无变化,无变化,6、一般洗衣粉不易清除衣物上的奶渍,但生物活性洗衣粉则可以,一生物活性洗衣粉包装盒上印有以下资料: 成分: 蛋白酶0.2%,清洁剂15%. 用法: 洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间; 使用温水效果最佳; 切勿用60度以上的热水. 注意: 切勿用于丝质及羊毛衣料; 用后须彻底清洗双手.,1.为什么该生物活性洗衣粉能较易清除衣物上的奶渍? 2.为什么洗涤前须先将衣物浸于有这种洗衣粉的水内一段时间? 3.试提供一个方法以缩短衣物浸水的时间,并加以解释. 4.为什么包

16、装盒上的用法指明切勿在60度以上的热水中使用此洗衣粉? 5.试解释为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料。,生物活性洗衣粉中含有蛋白酶，能分解污渍中的蛋白质。,是为了使洗衣粉中的蛋白酶充分催化分解衣物中的蛋白质污渍,用60OC左右的温水浸泡衣物，因为酶的催化作用需要适宜的温度。,温度过高导致蛋白酶活性下降。,该洗衣粉中含有蛋白酶，而丝质及羊毛衣料中的成分主要是蛋白质，蛋白质在蛋白酶的作用下会发生反应，使衣物损坏。,三、高考试题 1、在适宜的条件下，含有过氧化氢酶的鲜猪肝研磨液催化过氧化氢分解，比用FeCl3溶液催化过氧化氢分解的速度快得多，这说明与无机催化剂相比，酶具有的特性是（ ） A、专一性

17、 B、多样性 C、高效性 D、适应性,C,2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器中，调整pH至2，保存于37的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余物质是( ) A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B胃蛋白酶、唾液淀粉酶、麦芽糖、多肽、水 C蛋白酶、唾液淀粉酶、多肽、水 D胃蛋白酶、唾液淀粉酶、淀粉、水,A,3、同一个体内的各类活细胞所含酶的( ) A种类有差异，数量相同 B种类有差异，数量不同 C种类无差异，数量相同 D种类无差异，数量不同,B,为了验证口腔的分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在37水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4不加任何试剂，下列实验能达到目的的是,A实验 B实验 C实验、实验都能 D实验、实验都不能,A,4、下列对酶的描述中，正确的是(多选)（ ） A、酶是生物催化剂 B、大多数酶是蛋白质 C、某些RNA也是酶 D、酶活性