第8讲 降低化学反应活化能的酶

细胞的能量供应和利用第三单元第三单元细胞的能量供应和利用第8讲降低化学反应活化能的酶第三单元细胞的能量供应和利用考纲要求1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.实验：探究影响酶活性的因素。第三单元细胞的能量供应和利用主干回顾·夯基础第三单元细胞的能量供应和利用一、酶的作用与本质1．酶的本质和作用化学本质绝大多数是_______少数是______合成原料________________________合成场所______主要是______来源一般来说，________都能产生酶生理功能具有__________作用作用原理________________________蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体细胞核活细胞生物催化降低化学反应的活化能第三单元细胞的能量供应和利用2．酶本质的探索(连线)提示：A—⑥B—①C—③D—④⑤E—②第三单元细胞的能量供应和利用3．酶的特性(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____________化学反应。(3)作用条件较温和：在_______________条件下，酶的活性最高。____________________会使酶空间结构遭破坏失活；_____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、过碱低温第三单元细胞的能量供应和利用判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)1．盐酸浓度过高会破坏过氧化氢酶的空间结构导致其失活(2013·山东高考)()2．淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(2012·海南高考)()3．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(2011·海南高考)()4．酶提供了反应过程所必需的活化能(2011·海南高考)()第三单元细胞的能量供应和利用5．酶的催化作用都需要ATP提供能量()6．有些酶和ATP的化学元素组成相同()7．酶在生物体内有催化和调节作用()8．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质()9．酶催化作用的实质是提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行()10．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶()【提示】1．√2.×3.×4.×5.×6.√7.×8.×9.×10.×第三单元细胞的能量供应和利用1．下列关于酶与无机催化剂的比较正确的是()A．两种催化剂都具有专一性B．两种催化剂都能够提高相应反应的速率C．酶与无机催化剂相比具有催化作用D．两种催化剂都能够为化学反应提供活化能解析：选B酶具有催化作用和专一性，而无机催化剂有催化作用但没有专一性。两种催化剂都能够降低化学反应所需要的活化能，提高化学反应的速率。第三单元细胞的能量供应和利用2．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，下列关于酶的说法正确的是()A．只有活细胞才能产生酶，酶只有在活细胞中才能起作用B．细胞内绝大多数酶合成的场所是核糖体，少数可以是细胞核C．过碱只会使酶的活性下降，高温会使酶的分子结构受到破坏D．酶能够催化生物体内的化学反应，从而调控生命活动第三单元细胞的能量供应和利用解析：选B酶是活细胞产生的，但可以在细胞外起作用。酶的本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的合成场所是核糖体，RNA的合成场所主要是细胞核。过酸、过碱以及高温都会使酶的活性丧失。酶只具有催化作用，激素具有调控生命活动的作用。第三单元细胞的能量供应和利用3．用过氧化氢进行相关实验，根据实验结果绘制得到相应曲线图。其中对酶的特性分析错误的是()第三单元细胞的能量供应和利用A．图甲、图乙分别说明酶具有高效性和催化作用B．图丙、图丁说明温度和pH能够改变酶的催化效率C．图甲、图乙所示实验中的自变量分别是催化剂的种类、有无催化剂D．根据图丙、图丁实验结果可知，最适温度和最适pH条件下绘制的曲线一定位于两曲线之间第三单元细胞的能量供应和利用解析：选D图甲的自变量为催化剂的种类，说明酶具有高效性；图乙的自变量为催化剂的有无，说明酶具有催化作用。图丙和图丁说明温度和pH能够影响酶的活性，但最适温度和最适pH条件下的曲线可能处于两曲线之间，也可能在两曲线之外。第三单元细胞的能量供应和利用核心探究·研考点第三单元细胞的能量供应和利用1．与酶相关的常见误区明示酶的本质及特性项目正确说法错误说法化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA酶的本质是蛋白质产生部位一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生酶合成原料氨基酸或核糖核苷酸氨基酸第三单元细胞的能量供应和利用项目正确说法错误说法合成场所核糖体或细胞核核糖体生理功能生物催化剂，只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的来源于食物作用场所既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活低温会引起酶变性失活第三单元细胞的能量供应和利用2．酶是蛋白质的验证实验(1)化学试剂检测法——利用双缩脲试剂或吡罗红检测对照组：标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂检测出现紫色反应实验组：待测酶溶液＋双缩脲试剂检测是否出现紫色通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量为待测酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量为是否出现紫色反应。同理，也可用吡罗红来验证酶是RNA的实验。第三单元细胞的能量供应和利用(2)水解法——用相应酶水解(2011·新课标全国高考改编)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，所有活性与处理时间的关系如图：第三单元细胞的能量供应和利用该图显示甲酶能够抗该种蛋白酶降解，其化学本质应为RNA乙酶可被蛋白酶水解，其化学本质为蛋白质倘若用RNA酶处理，则甲、乙两线变化应相反注：乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变。第三单元细胞的能量供应和利用3．酶的催化作用的验证思路第三单元细胞的能量供应和利用4．验证酶的高效性教材实验(比较过氧化氢在不同条件下的分解)分析第三单元细胞的能量供应和利用变量分析：第三单元细胞的能量供应和利用酶的作用及作用机理酶的细胞代谢中具有催化作用，其作用机理是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。第三单元细胞的能量供应和利用考查角度1：酶的化学本质及作用(2013·新课标全国高考Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是()A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物第三单元细胞的能量供应和利用解析：选B细胞生命活动所必需的酶，如呼吸氧化酶，会存在于分化程度不同的各类细胞中；低温抑制酶的活性，在一定范围内，当温度回升后，酶的活性可以恢复，但酶的空间结构一旦被破坏，其活性将无法恢复，低温没有破坏酶的空间结构；酶提高化学反应速度是靠降低化学反应的活化能实现的；酶在化学反应中充当催化剂，也可以作为另一个反应的底物。第三单元细胞的能量供应和利用【互动探究】下图曲线a为“非催化状态”，b、c中有一种可表示无机催化剂功能，请推测哪条曲线可与上题中C选项所述功能吻合？倘若将温度提升至100℃，则b、c是否会发生变化？第三单元细胞的能量供应和利用提示：c所示曲线可表示酶降低活化能的效率更明显，倘若将温度升至100℃则酶可能完全丧失活性犹如a(非催化状态)，而无机催化剂(如FeCl3)的降低活化能效果可能更显著(或达到c线局面)。第三单元细胞的能量供应和利用考查角度2：酶活性的影响因素(2013·海南高考)关于温度对酶活性影响的叙述，错误的是()A．不同酶的最适温度可能相同B．随着温度降低，酶促反应的活化能下降C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存D．高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果第三单元细胞的能量供应和利用解析：选B不同酶的最适温度可能相同，也可能不同，A正确；在一定的范围内随着温度的降低，酶的活性下降，而酶促反应的活化能是不会降低的，B错误；低温时，酶的活性降低，但酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适于在低温(0～4℃)下保存，C正确；高温、强酸、强碱都会破坏酶的空间结构，从而使酶失活，D正确。第三单元细胞的能量供应和利用(1)酶一定含C、H、O、N四种元素，但未必含P元素，当然RNA类的酶一定含P。(2)酶催化活性未必高于无机催化剂。(3)酶一定是在活细胞内产生的，但未必在活细胞内发挥作用(激素一定在活细胞内发挥作用)。第三单元细胞的能量供应和利用(4)酶的专一性诠释如下：①图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。第三单元细胞的能量供应和利用1．表示酶高效性的曲线及实验验证(1)曲线模型①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平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。与酶有关的曲线分析第三单元细胞的能量供应和利用(2)实验验证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等量的无机催化剂现象反应速度很快，或反应用时短反应速度缓慢，或反应用时长结论酶的促化效率远大于无机催化剂——酶具有高效性第三单元细胞的能量供应和利用2．表示酶专一性的曲线及实验验证(1)曲线模型第三单元细胞的能量供应和利用①加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性。第三单元细胞的能量供应和利用(2)实验验证项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物(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另外一种酶同一种酶(等量)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第三单元细胞的能量供应和利用3．影响酶促反应的因素(1)温度和pH第三单元细胞的能量供应和利用①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，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。③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。第三单元细胞的能量供应和利用(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。第三单元细胞的能量供应和利用4．酶促反应与反应时间的关系曲线第三单元细胞的能量供应和利用(1)甲、乙、丙三图的时间t0、t1和t2是一致的。(2)随着反应的进行反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成量较多。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成量较少。t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。第三单元细胞的能量供应和利用1．影响酶的活性和酶促反应速率的因素并不完全相同(1)高温、pH过高或过低会破坏酶的空间结构，使酶活性降低或失去活性，反应减慢或停止，酶促反应速率也随之减小或变为零；低温不破坏酶的空间结构，只会使酶的活性降低，酶促反应速率减小。(2)底物浓度和酶浓度影响酶促反应的速率，但不影响酶的活性。第三单元细胞的能量供应和利用2．酶不能改变化学反应的平衡点酶只能加快化学反应的速率，缩短化学反应达到平衡的时间，但不能改变化学反应的平衡点。第三单元细胞的能量供应和利用考查角度1：利用曲线图考查酶的催化作用(2011·海南高考)某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是()A．甲B．乙C．丙D．丁第三单元细胞的能量供应和利用解析：选D当反