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第5章细胞的能量供应和利用第1讲降低化学反应活化能的酶关注考点把握考情1.酶在代谢中的作用Ⅱ2.探究影响酶活性的因素Ⅱ1.酶的化学本质、催化特性的实验探究2.影响酶活性的曲线、图表分析及相关实验设计与分析一、酶的作用和本质1.酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的的统称，是细胞生命活动的基础。(2)活化能：分子从转变为容易发生化学反应的所需要的能量。(3)酶的作用机理：降低化学反应的，且与无机催化剂相比，酶的作用更显著，催化效率更高。化学反应活跃状态活化能降低活化能常态2.酶的本质(1)酶本质的探索过程巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关↓争论↓毕希纳(德国)：获得含有酶的提取液，但提取液中还含有许多其他物质，无法直接对酶进行鉴定巴斯德(法国)1857年提出：只有参与才能进行发酵李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后由酵母细胞中的引起发酵活酵母细胞某种物质↓萨姆纳(美国)：1926年用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是↓切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年代，发现也具有催化功能蛋白质少数RNA(2)酶的本质：酶是产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是，少数是。活细胞蛋白质RNA二、酶的特性1.高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。2.专一性：每一种酶只能催化化学反应。一种或一类3.作用条件较温和(1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性会明显。(2)过酸、过碱或高温下，酶。降低失活考点1酶的本质、作用及与激素的比较化学本质合成原料合成场所生理功能作用机理绝大多数是蛋白质少数是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体细胞核（真核生物）只有生物催化作用降低化学反应的活化能1.酶的本质及生理功能问：1.酶的基本单位、合成场所是什么？2.基本单位：氨基酸、核糖核苷酸合成场所：核糖体、细胞核蛋白酶2.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右图所示。错误的是A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.甲酶是不可能具有催化功能的RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变B2.酶与激素的比较酶激素来源活细胞产生化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA生物功能催化作用共性专门的内分泌腺或特定部位细胞产生，细胞外发挥作用固醇类、多肽，蛋白质类、氨基酸衍生物类等调节作用在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少3．酶和一般催化剂的比较特别提醒酶与无机催化剂的相同之处：(1)化学反应前后数量和性质不变。(2)加快化学反应的速度，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点。(3)都能降低化学反应的活化能。不同：酶的催化效率更高，即高效性。项目错误说法正确理解产生场所化学本质作用场所温度影响作用来源具有分泌功能的细胞才能产生活细胞都能产生（不考虑哺乳动物成熟的红细胞）蛋白质有机物（大多数是蛋白质，少数是RNA）只在细胞内起催化作用可在细胞内、细胞外、体外发挥作用低温、高温均使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使其变性失活；而高温会。具有调节、催化多种功能有的可来自于食物酶只起催化作用酶只在生物体内合成有关酶的六种说法：例1、下列有关酶的叙述，正确的是()A．所有酶都含有肽键，用双缩脲试剂进行检验可以呈现颜色反应B．酶催化的专一性表现在它能催化一种化合物或一类化合物的化学反应C．酶催化反应产物对酶的活性不具有调节作用D．酶分子结构在高温、低温、过酸、过碱条件下均会受到破坏而使酶失去活性B当酶促反应的产物浓度达到一定量时，产物会与酶相结合，改变酶的空间结构，使酶活性降低，反应速率降低。当产物由于消耗而减少时，产物与酶分离，酶的空间结构恢复，酶活性恢复。细胞中通过产物浓度对酶活性进行调解，维持细胞正常的稳态。酶底物产物恢复正常正常反应产物抑制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和脱氧核糖核苷酸B．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C．在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸C1.酶催化活性的表示方法2.表示酶高效性的曲线单位时间内底物的减少量或产物的生成量。注意：酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。考点2与酶有关的曲线分析3.表示酶专一性的曲线(2)原理模型a表示酶，d表示被a催化的底物，e、f表示d分解后的产生的物质，b、c表示不能被a催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。例2：根据下图，有关说法错误的是（）A．此图可反映酶的专一性B．图中D可表示酶C．图中B可表示被催化的底物D．图中E、F可表示B分解后的产物B3、下图表示人体肝细胞内的某种生化反应，有关叙述正确的是()A．甲具有提高该反应活化能的作用B．甲与乙的结合不需要消耗三磷酸腺苷C．若乙代表蛋白质，则丙、丁代表氨基酸D．若乙代表丙酮酸，则丙、丁分别代表CO2和H2OB3.表示酶专一性的曲线(2)曲线模型加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。B4、5、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B、酶C、酶AB．酶A、酶C、酶BC．酶A、酶B、酶CD．酶C、酶B、酶AA知识拓展——具有专一性的物质归纳(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。（受体同上）(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA∶tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体/效应T细胞：一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。（6）神经递质：只作用于突触后膜特异性受体，使其兴奋或抑制4.温度、pH影响酶活性的曲线过酸、过碱、高温和重金属等都会使酶失活，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。当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆浆，请问这是为什么？牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，而使这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下来不被消化道吸收，从而也就避免了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，而保护了这些酶的活性。抑制剂对酶的影响5.底物浓度影响酶活性的曲线达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的限制。6.酶浓度影响酶活性的曲线在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。6、图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是（）A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关C7.温度、PH共同影响酶活性的曲线（1）纵坐标为反应物剩余量，剩的越多，生成物越少，反应速率越慢。（2）图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH。（3）当pH改变时，最适温度保持不变。7、下图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是()A．该酶的最适温度是37℃B．随着pH的升高，酶的活性先降低后增大C．随着温度的升高，酶的最适pH不变D．随着温度的升高，酶的活性逐渐降低C考点3实验设计巧用三种方法实验设计原则：等量、对照、单一变量对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。自变量：人为改变的变量（要研究的变量）。因变量：因（随）自变量的变化而发生变化的变量。无关变量：实验过程可能还会存在一些可变因素，对实验的结果造成影响，这些可变因素为无关变量。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：1．空白对照：指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。2．自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。3．相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照，如“植物的向性”的等组实验中，5个实验组所采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。4．条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。（观察某个条件改变，对实验结果的影响）例如，“动物激素饲喂小动物”实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。显然，乙组为条件对照，该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进蚯蚓的生长发育。酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。(2)证明某种酶是RNA实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否呈现红色。对照组：已知RNA溶液＋吡罗红染液→出现红色。一、试剂检测法—酶的化学本质实验设计巧用三种方法试管号3%的H2O2溶液反应条件实验现象12mL自然条件下22mL90℃左右水浴加热32mL42mL很少较少不亮较多发亮很多燃烧猛烈不亮气泡多少卫生香燃烧度对照组无关变量自变量因变量二、对比法—证明酶的高效性和专一性1．酶的催化作用和高效性的验证实验分析滴加20%肝脏研磨液2滴实验组滴加3.5%FeCl3溶液2滴实验要排除无关变量干扰：①所有用生物材料要相同（数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等）②所用实验器具要相同（大小、型号等）③所用实验试剂要相同（成分、浓度、体积等）④所用处理方法要相同（培养条件等）问题：如何证明酶具有专一性？无关变量的作用：在实验中无关变量要保持相同且适宜，排除除自变量以外其他变量对实验结果的影响。无关变量：指与自变量同时影响因变量的变化、但与研究目的无关的变量。（1）方案一：用同一种酶催化两种不同物质淀粉（非还原糖）麦芽糖（还原糖）蔗糖（非还原糖）蔗糖②用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。（2）方案二：用两种不同酶催化同一种物质①淀粉（非还原糖）麦芽糖（还原糖）淀粉（非还原糖）淀粉②再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。①淀粉酶蔗糖酶淀粉酶淀粉酶2．酶的专一性的实验探究淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象结论加入淀粉酶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50-65℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液白色无变