1、第一节第一节 生命活动需要酶和能源物质生命活动需要酶和能源物质 第第 1 1 课时课时 酶与酶促反应酶与酶促反应 一、酶的本质及作用实质 1酶的本质 (1)酶本质的探索历程 1857 年，法国科学家巴斯德证实酒精发酵是由酵母菌引起的。 1897 年，德国科学家毕希纳证明引起发酵的是酵母菌所含的酶。 1926 年，美国科学家萨姆纳分离并提纯了脲酶结晶，并证明脲酶是蛋白质。 1936 年，科学家制取蛋白酶结晶，确立酶是蛋白质的观念。 20 世纪 80 年代，发现少数 RNA 具有生物催化功能，并将其称为核酶。 (2)酶的本质 绝大多数是蛋白质，少数是 RNA。 2酶的作用实质 (1)酶促反应：指由
2、酶催化的化学反应。 (2)活化能 在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。 (3)活化分子 概念：处于过渡态的分子称为活化分子。 规律：在一个化学反应体系中，活化分子越多，反应速率越快。 增多途径 a加热或光照等方法； b使用催化剂降低活化能。 (4)酶催化作用实质：降低化学反应的活化能，使生化反应在较低能量水平上进行，从而加快 生化反应。 (1)酶是具有催化作用的有机物( ) (2)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸( ) (3)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率( ) 答案 (1) (2) (3) 下图是无催化剂、无机催化剂和酶的作用机理示意图
3、。 (1)没有催化剂时需要的活化能是多少？有无机催化剂时需要的活化能是多少？有酶催化时 需要的活化能又是多少？(用图中字母表示) 提示 DA；DB；DC。 (2)酶能不能为化学反应提供所需要的能量？酶加快反应速率的机理是什么？ 提示 酶不能为化学反应提供所需要的能量。 酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。 二、酶的特性 1酶具有高效性 (1)含义：在适宜的条件下，酶有很高的催化效率，能使生物体内的化学反应快速进行。 (2)实验验证 实验步骤 实验结果：3 号试管产生的气泡多，木条燃烧猛烈。 实验结论：酶具有高效性。 2酶具有专一性 (1)含义：一种酶只能催化一种或一类生化反应。 (2)实
4、验验证 试管号 步骤 1 2 3 相同处理 向 2 支试管中分别注入 3 mL 体积分数为 3%的 H2O2溶液，并放在试管架上 不同处理 滴入等量蒸馏水 滴入等量质量分数 5% FeCl3溶液 滴入等量的酵母菌液(含 过氧化氢酶) 观察 试管内产生的气泡数量 插入试管内带火星的木条燃烧情况 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 2 mL 蔗糖溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 37 保温 5 分钟 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 水浴加热 1 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 实验结论 酶具有专一性 (3)专一性机制：酶催化作用的专一性与酶的活性中心和底物分子在空
5、间结构上有特殊的匹配 关系相关，当酶的活性中心与底物分子结合时，就启动了化学反应。 (1)蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性( ) (2)由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性( ) (3)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生 在细胞外( ) 答案 (1) (2) (3) 1下图分别表示酶高效性和专一性的曲线，请分析： (1)根据图 1 分析：酶和无机催化剂相比，有什么共同点和不同点？ 提示 酶和无机催化剂都只能缩短达到化学平衡所需要的时间， 不能改变化学反应的平衡点。 与无机催化剂相比，酶的催化效
6、率更高。 (2)根据图 2 分析：在 A 反应物中加入酶 A，反应速率较未加酶时明显加快，而加入酶 B，反 应速率和未加酶时相同，这说明什么？ 提示 酶 A 能催化反应物 A 反应，酶 B 不能催化反应物 A 反应，酶的作用具有专一性。 2根据蔗糖酶的作用过程示意图回答下列问题： (1)该示意图体现了酶的什么特性？ 提示 专一性。 (2)蔗糖酶只能水解蔗糖的原因是什么？ 提示 原因是蔗糖酶的活性部位只能与蔗糖分子的空间结构相匹配。 (3)酶能否增加产物的产生量？ 提示 不能，酶只能加快反应速率，不能改变化学反应平衡点。 1酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是 RNA。
7、 2酶是生物催化剂，其催化作用的原理是降低化学反应的活化能。 3酶具有高效性的原因：与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的作用更显著。 4一种酶只能催化一种或一类生化反应。 5酶的专一性是由于酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系。 1下列关于酶的叙述，正确的是( ) A酶彻底水解的产物都是氨基酸 B酶只有在细胞内才能发挥作用 C酶通过降低或提高化学反应的活化能来提高化学反应速率 D所有的酶都含有 C、H、O、N 四种元素 答案 D 解析 酶彻底水解的产物是氨基酸或核糖核苷酸， A 错误； 酶是由活细胞产生的， 在细胞内、 外及生物体外都可发挥催化作用，B 错误；酶通过降低化学反应的
8、活化能来提高化学反应速 率，C 错误。 2 20 世纪 80 年代科学家发现了一种 RNaseP 酶， 该酶由 20%的蛋白质和 80%的 RNA 组成。 如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高 Mg2 的浓度，他们发现留下来的 RNA 仍然具有与这 种酶相同的催化活性，这一结果表明( ) ARNA 具有生物催化作用 B酶是由 RNA 和蛋白质组成的 C酶的化学本质是蛋白质 D绝大多数的酶是蛋白质，少数是 RNA 答案 A 解析 除去 RNaseP 酶中的蛋白质，在提高 Mg2 浓度的前提下，RNA 仍然具有与这种酶相 同的催化活性，说明该酶中的 RNA 具有催化作用，A 符合题意。 3.下图表示
9、某物质在酶、无机催化剂、无催化剂时由基态转变为过渡态时所需的活化能(分别 为 a、b、c)，此图不能得到的结论是( ) A无机催化剂能降低化学反应的活化能 B酶能降低化学反应的活化能 C无机催化剂降低的活化能为 ba D酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著 答案 C 解析 据图可知，酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，酶降低的活化能为 ca，无 机催化剂降低的活化能为 cb，酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著。 4如图所示的实验中，自变量是( ) A催化剂种类 B过氧化氢分解的速率 C产生气泡量 D试管中的过氧化氢溶液的量 答案 A 5如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列说法正确的是( )
10、A蔗糖酶的化学本质是 RNA B该示意图说明酶具有高效性 C一分子蔗糖可以水解为 2 分子葡萄糖 D蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶底物复合物 答案 D 解析 蔗糖酶的化学本质是蛋白质；此图表明酶的专一性；一分子蔗糖可以水解为一分子葡 萄糖和一分子果糖，蔗糖酶只能催化分解蔗糖，而不能催化分解麦芽糖，其原因是酶与底物 不能结合形成酶底物复合物。 6为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管并编号为 A、B，各注入 2 mL 体积分数为 3% 的 H2O2溶液；再向 A 管滴入 2 滴质量分数为 5%的 FeCl3溶液，向 B 管滴入 2 滴新鲜酵母菌 液堵住管口，轻轻振荡；用点燃但无
11、火焰的卫生香检验；观察并记录结果。回答下列问题： (1)本实验的主要目的是探究_。 (2)如果两支试管的现象均不明显， 从实验材料分析， 原因可能是_。 (3)过氧化氢酶能催化 H2O2的分解，产生的O能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红 色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验。 3 号试管内加入的物质是_。 设计 2 号试管作为对照的具体目的是_。 如果 2 号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是_号试管。 答案 (1)过氧化氢酶和 Fe3 催化效率的高低 (2)H 2O2溶液放置时间过长而分解 (3)2 mL 焦性没食子酸溶液、2 滴 H2O2溶液、2 mL 马铃薯块茎提取液 排除马铃薯块茎提取液中 的其他物质对实验结果的影响 3 解析 (3)根据等量原则，3 号试管中应加入 2 mL 焦性没食子酸溶液、2 滴 H2O2溶液、2 mL 马铃薯块茎提取液。因为马铃薯块茎提取液中的其他物质也可能使无色焦性没食子酸溶液氧 化生成橙红色沉淀， 影响实验结果， 因此应设立 2 号试管作对照。 1 号试管没有过氧化氢酶， 所以过氧化氢不分解，无颜色变化；2 号试管没有过氧化氢，也无颜色变化；4 号试管马铃薯 块茎提取液中过氧化氢酶因煮沸而失活，也没有颜色变化，只有 3 号试管出现橙红色沉淀。