1、第二节第二节 酶在代谢中的作用酶在代谢中的作用 目标导航 1.通过学习，说出酶的化学本质以及酶在代谢中的作用。2.通过问题探究，分析 影响酶活性的因素。3.结合实验，说出酶的特性。 一、影响酶活性的因素(阅读 P58) 1酶的概念 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子，其中绝大多数的酶是蛋白质。 2新陈代谢与酶的关系 新陈代谢是活细胞全部有序化学反应的总称，其中大部分反应是在酶的催化作用下进行的。 3酶活性的影响因素 (1)在适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。 生物种类不同， 酶的最适温度也有差异， 某些温泉中的细菌， 其酶的最适温度竟高达 70。 不同酶的最适 pH 也不同，
2、 人体内胃蛋白酶的最适 pH 为 1.9， 而胰蛋白酶的最适 pH 为 8.1。 (2)温度过高和 pH 过低或过高都会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。一定的低温使酶活 性降低，但不会使酶失活。 二、酶的高效性和专一性(阅读 P5960) 1探究活动：比较过氧化氢酶和 Fe3 的催化效率 (1)目的要求：比较酶与普通催化剂(Fe3 )的催化效率。 (2)实验原理：新鲜的肝脏研磨液含有过氧化氢酶，Fe3 是一种无机催化剂，它们都可以催化 过氧化氢分解成水和氧气。 (3)活动程序及现象 (4)实验结论：酶具有高效性。 2一种酶只能催化一种或一类底物的反应，说明酶还具有专一性。例如，唾液淀粉酶只能
3、催 化淀粉水解而不能催化纤维素的水解。生物体内复杂的代谢反应需要在多种酶的催化作用下 才能有条不紊、快速高效地顺利进行。 判断正误： (1)新陈代谢是细胞内全部化学反应的总称，所有反应都在酶的催化作用下进行。( ) (2)酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子，所有的酶都是蛋白质。( ) (3)温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，过高或过低都会使酶变性失活。( ) (4)pH 偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，过高或过低都会使酶变性失活。( ) (5)酶的活性随温度的升高而升高。( ) (6)在适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。( ) (7)酶具有高效性。( ) (8)能够促使
4、唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。( ) (9)某些 RNA 也具有催化功能。( ) (10)人在高烧时，体内酶失去活性。( ) (11)胃蛋白酶在 pH 由 2102 时，活性变化为高低高。( ) (12)较低温度下，酶活性降低，适当升高温度，酶活性升高。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 一、酶活性的影响因素 1酶的本质与生理功能 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 细胞核(真核生物) 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所 细胞内、外或生物体外均可 生理功
5、能 生物催化作用 作用原理 降低化学反应的活化能 具有特性 专一性；高效性；需要适宜的 pH、温度等 2.探究温度对酶活性的影响(其他条件均适宜) (1)实验设计思路 淀粉t1温度下淀粉酶t1温度下 淀粉t2温度下淀粉酶t2温度下 淀粉tn温度下淀粉酶tn温度下 碘液 检测是否出现蓝,色及蓝色深浅 (2)实验设计程序 淀粉淀粉酶, 各自在所控制的温度下处理一段时间 淀粉与相应温度的淀粉酶混合, 在各自所控制的温度下保温一段时间 滴加碘液，观察颜色变化 3探究 pH 对酶活性的影响(其他条件均适宜) H2O2溶液酶液pH1 H2O2溶液酶液pH2 H2O2溶液酶液pHn 检测 O2的产生速率 4
6、影响酶作用的因素及其规律 影响酶促反应的因素常有酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂、底物浓度等，其变化规律有 以下特点： (1)温度、pH 对酶活性的影响 .甲、乙两图表示 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。 过酸、过碱、高温都会使酶分子的结构被破坏，活性不可再恢复；而低温只是抑制酶的活 性，酶分子结构未被破坏，在一定温度范围内，温度升高可恢复其活性。 .丙图表示 影响酶活性的因素有温度和 pH。 反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。 (2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 甲 乙(在底物足量情况下) 甲图表示：在其他
7、条件适宜，酶量一定的条件下，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，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。 乙图表示：在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 1关于探究温度对酶活性的影响实验： (1)能否用班氏试剂代替碘溶液进行检测？ (2)能否选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解？ 答案 (1)不能，因为班氏试剂的使用需水浴加热，会对实验结果形成干扰。(2)不适合。因为 过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。 2如何设计实验证明酶的化学本质？ 答案 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
8、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：待测酶液派洛宁染液是否出现红色； 对照组：已知 RNA 溶液派洛宁染液出现红色。 3人发烧时，没有食欲，原因是什么？ 答案 体温过高导致消化酶的活性降低。 4唾液淀粉酶随食物进入胃内，能否继续分解淀粉？其原因是什么？ 答案 不能。唾液淀粉酶在胃液中强酸的条件下失去活性，并会被胃蛋白酶分解。 1下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 t1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
9、在 t1时比 t2低，表明 t1时酶的空间结构破坏更严重 问题导析 (1)在最适宜的温度下， 酶的活性最高， 温度偏高或偏低， 酶活性都会明显降低。 (2)当反应温度由 t1调到最适温度时，酶活性上升。 (3)温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 (4)0左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定；在适宜的温度 下酶的活性可以恢复，酶适于在低温下保存。 答案 B 一题多变 如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某种反应物的量和反应时间的关系，解读此 图可获得的信息是( ) Aa、b、c 表示温度，则一定是 abc Ba、b、c 表示酶的浓度，则 abc
10、 Ca、b、c 表示底物的浓度，则 abc Da、b、c 表示温度，则不可能是 abc 答案 B 解析 本题考查反应物的量随时间变化的曲线。在同一反应时间内，a 中反应物的量最低，c 中反应物的量最高，则可能是 a 中酶浓度高，c 中酶浓度低。 二、酶的特性 1酶的高效性和专一性 2高效性 酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著。 (1)表示酶高效性的曲线 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 酶只能缩短达到化学平衡所用的时间，不能改变化学反应的平衡点。 酶只能催化自然界中已存在的化学反应。 (2)实验验证 对照组：H2O2溶液在常温下几乎不分解 2H2O2 FeCl3
11、 2H2OO2 有较多气泡产生 实验组：2H2O2 过氧化氢酶2H 2OO2 有大量气泡产生 实验注意事项 实验时要选用新鲜肝脏，如果取材不新鲜，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，使组织中酶的数量减少且活性降低。 滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管。原因是酶具有高效性，少量酶带入氯 化铁溶液中也会产生大量气泡，影响实验结果的准确性。 H2O2具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。 3酶的专一性与酶是蛋白质有关 每种蛋白质都有特定的空间结构，酶催化反应时，酶蛋白分子首先与底物分子结合，但酶分 子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上
12、是否对应，如下 图： 4验证酶的专一性 (1)方案一：用同种酶催化两种不同物质 实验组：反应物相应酶溶液反应物被分解； 对照组：另一反应物等量相同酶溶液反应物不被分解。 (2)方案二：用两种不同酶催化同一物质 实验组：反应物相应酶溶液反应物被分解； 对照组：相同反应物等量另一种酶溶液反应物不被分解。 变量分析：方案一中的自变量为反应物的不同，方案二的自变量为酶溶液的不同，因变量均 为反应物是否被分解。 1酶的失活及其因素有哪些？ 答案 绝大多数的酶是蛋白质，而蛋白质在一定条件下会变性，分子结构发生不可逆转的变 化。如果酶发生变性，将失去催化能力，也称为“失活”。造成酶失活的条件主要有高温、 过
13、酸、过碱等，一定的低温只是降低酶的活性，但不破坏酶的空间结构。 2我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜 味，你知道是什么原因吗？ 答案 芹菜中含大量纤维素， 馒头的主要成分为淀粉， 人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶， 而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解。 3肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？ 答案 不是。酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一类反 应，也说明其具有专一性。 2下图表示过氧化氢被分解的曲线，说明酶具有( ) 专一性 高效性 催化特性 在温和条件下进行 A
14、BCD 问题导析 (1)由图中曲线可知，加酶的反应最先到达平衡点，加入 Fe3 的反应次之，未加 催化剂的反应速率最慢。 (2)对三条曲线处理因素的分析可判定，本图体现的是酶的高效性。 (3)同时也体现了酶与无机催化剂一样，具有催化作用。 答案 C 一题多变 (1)做唾液淀粉酶催化淀粉实验时， 用口含一小口清水， 然后将含过的清水加入到淀粉溶液中， 会使淀粉水解，和用纯唾液的效果一样，这一现象表明酶具有_。 (2)果酒放久了易产生沉淀， 只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失， 而加入其他酶则无济于事， 这说明酶具有_。 答案 (1)高效性 (2)专一性 解析 酶的高效性指的是酶的用量少但是催化效率
15、高，酶的专一性指的是一种酶只能催化一 种或一类化学反应。 1.下列关于酶的论述，正确的是( ) 对底物有严格的选择性 酶在体内不能更新 温度越高酶的活性越大 酶制剂通常 在低温下保存 酶能降低化学反应所需要的活化能 酶只能在细胞内发挥催化作用 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 A B C D 答案 A 解析 绝大多数酶是蛋白质， 在体内不能储存， 所以要不断更新； 温度过高会使酶失活； 酶可在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用。 2.血液凝固是一系列酶促反应过程， 采集到的血液在体外下列哪种温度条件下凝固最快( ) A0B15C25D35 答案 D 解析 越接近人的体温，血液凝固越快。 3.
16、下图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是( ) A酶促反应的最适温度 B酶因温度过高而失活 C酶促反应生成物量与时间的关系 D酶促反应速率和酶量的关系 答案 D 解析 从图中可以看出 40时酶的活性最高，40是酶的最适温度。50、60、70时， 生成物的量先增加后不变，说明反应已经停止，高温使酶失去活性。而酶量与反应速率的关 系无法从图中获得。 4.根据下图，下列有关说法错误的是( ) 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 答案 B 解析 图中 A 表示酶，B 表示底物，E、F 表示产物
17、，C、D 表示不能被该酶催化的物质，反 映了酶的专一性。 5.如下图，1、2、3 依次表示在酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH 的关系。 请据图回答下列问题。 (1)图 1 中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是 _ _。 (2)图 2 中，A 点所对应的温度称_。 (3)图 2 中，A 点到 B 点曲线急剧下降，其原因是 _ _。 (4)将装有酶与反应物的甲、 乙两试管分别放入 12和 75水浴锅中， 20min 后取出转入 37 的水浴锅中保温，两试管内的反应现象分别为：甲_，乙_。 (5)图 3 表示了下列_的催化反应的速率变化曲线。 A唾液淀粉酶 B胃蛋白酶 C胰蛋白酶 D植物淀粉酶 答案 (1)受酶浓度的限制 (2)酶促反应的最适温度 (3)温度升高使酶活性下降 (4)反应速 率加快 无催化反应 (5)C