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第三单元 细胞的能量供应和利用
第1课时 降低化学反应活化能的酶
考点3：探究酶活性的条件
考点1：酶的作用和本质
考点2：酶的高效性和专一性
1、细胞代谢
考点一 酶的作用和本质
①概念：
细胞中每时每刻都进行的许多化学反应，统称为细胞代谢
③细胞代谢类型
同化作用：
异化作用：
自养型、异养型
需氧型、厌氧型、兼性厌氧型
细胞质基质
②主要场所：
2、酶的催化作用实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解
步骤 一、试管编号
说明
1 2 3 4 二 H2O2 浓度
剂量 三 反应条件
结果 气泡产生
卫生香燃烧 2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液（H2O2酶）
不明显
少量
较多小气泡
大量较大气泡
不复燃
不复燃
变亮
复燃，猛烈燃烧
对照组
实验组
对照实验
自变量
因变量
无关变量
变量
实验结论：
相同且适宜！
1、2号试管对照，
说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
考点一 酶的作用和本质
步骤 一、试管编号
说明
1 2 3 4 二 H2O2 浓度
剂量 三 反应条件
结果 气泡产生
卫生香燃烧 2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液（H2O2酶）
不明显
少量
较多小气泡
大量较大气泡
不复燃
不复燃
变亮
复燃，猛烈燃烧
对照组
实验组
对照实验
自变量
因变量
无关变量
变量
实验结论：
相同且适宜！
1、4号试管对照，
说明酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可以加快化学反应速率
考点一 酶的作用和本质
2、酶的催化作用实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解
步骤 一、试管编号
说明
1 2 3 4 二 H2O2 浓度
剂量 三 反应条件
结果 气泡产生
卫生香燃烧 2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液（H2O2酶）
不明显
少量
较多小气泡
大量较大气泡
不复燃
不复燃
变亮
复燃，猛烈燃烧
对照组
实验组
对照实验
自变量
因变量
无关变量
变量
实验结论：
相同且适宜！
3、4号试管对照，
说明酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高
考点一 酶的作用和本质
2、酶的催化作用实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解
①无催化剂时，反应所需的活化能是 段。
②有酶催化时，反应所需的活化能是 段。
③ab段表示： 。
酶降低的活化能
④cd段的含义： 。
⑤此反应是： （吸能反应or放能反应）。
反应前后的能量变化
思考：若将酶改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将 移动。
向上
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
ac
bc
放能反应
3.酶的催化作用机理
考点一 酶的作用和本质
酶能降低化学反应的活化能
考点一 酶的作用和本质
4.酶本质的探究历程
科学家
主要观点或成就
①巴斯德
②李比希
③毕希纳
④萨姆纳
⑤切赫和奥特曼
a、糖类变酒精必需酵母菌细胞死亡并释放其中物质
b、少数RNA也具有催化作用
c、将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶
d、从刀豆种子中提取到脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，催化尿素的分解
e、糖类变酒精必需酵母菌活细胞参与
项目 内容 解释
产生部位 _______内产生
作用场所
酶的本质 大多数酶是 ，少数是______ 原料： ，
合成场所 。
酶的功能
作用机理
考点一 酶的作用和本质
可在生物体外发挥作用，但不能来自体外，只能由细胞合成
活细胞
蛋白质
RNA
氨基酸或核糖核苷酸
细胞核或核糖体
除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外，其他活细胞都能产生酶
可在细胞内、细胞外、生物体外发挥作用
5.酶的本质和作用
生物催化剂
降低化学反应的活化能
反应前后化学性质和数量不变
酶不能提供能量
酶 vs 激素
项目 酶 激素
来源 作用场所 活细胞产生； 细胞内或细胞外发挥作用 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；一般细胞外发挥作用
化学本质
生物功能
作用机制 催化作用，在化学反应前后，化学性质和数量 。 调节作用，作为信号分子在发挥完作用后 。
共性 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 多肽、蛋白质类；
氨基酸衍生物；固醇类
绝大多数是蛋白质，
少数是RNA
催化作用
调节作用
不变
被灭活
【跟踪训练】关于人体内酶和激素的叙述，错误的是( )
A.酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的
B.酶和激素都与物质和能量代谢有关
C.能产生激素的细胞不一定能产生酶
D.能产生酶的细胞不一定能产生激素
E.激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，酶反应前后不改变
F.激素产生后一般作用于其他细胞
G.激素和酶都具有高效性，非细胞条件下也能发挥作用
H.一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种细胞
I.某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的
不一定都是蛋白质
活细胞都能产生酶
ACGH
激素受体——细胞膜上、细胞内
【跟踪训练】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。下列分析错误的是
A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B.甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C.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
B
RNA
蛋白质
某种酶+蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→该酶是 .
底物被催化→该酶是 .
酶解法
某种酶+双缩脲试剂
紫色→该酶是 .
不变化→该酶是 .
试剂检测法
思考：如何探究某种酶的本质？
蛋白质
RNA
蛋白质
RNA
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。
a
b
c
①酶与无机催化剂都具有催化作用；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。
思考：①曲线a、c相比能体现酶的高效性吗？
②酶能增加产物的生成量吗？
1.酶具有高效性
考点二 酶的高效性和专一性
①图中 表示酶， 表示被酶催化的底物，
表示不能被A催化的物质,
E、F表示B被分解后的 。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
A
B
C、D
产物
酶 可催化底物水解，
酶 则与“无酶”相同，
说明酶具有专一性。
A
B
讨论：还有哪些物质具有特异性或专一性？
酶
tRNA
转运蛋白
抗体
受体
神经递质
激素
2.酶具有专一性
考点二 酶的高效性和专一性
2.酶具有专一性
验证专一性实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min 2 mL 2 mL
实验现象
沸水浴煮沸1 min
有砖红色沉淀
新配制的斐林试剂
没有砖红色沉淀
考点二 酶的高效性和专一性
拓展 提升科学思维（步步高P54）
1.同种酶有时会催化不同反应，是不是就说明酶不具有专一性？
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中，能否用碘液代替斐林试剂？为什么？验证酶的专一性的另一思路是什么？
酶的专一性是指酶可以催化一种或一类化学反应，故仍说明酶具有专一性
不能；碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
1.酶促反应
2.酶促反应速率的表示方法：
单位时间内反应物（底物）的消耗量或产物的生成量
反应物
生成物
酶
3.酶促反应速率的影响因素：
酶活性
酶与反应物的接触面积
温度
PH
底物浓度
酶浓度
酶促反应速率
考点三 探究影响酶活性的条件
4、探究温度对酶活性的影响
①反应原理
麦芽糖
②鉴定原理：
淀粉的水解
考点三 探究影响酶活性的条件
想一想：为什么不用斐林试剂？
本实验的反应底物能不能用H2O2
温度影响酶的活性，从而影响 ，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
③实验步骤和结果
试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液
二 放入0 ℃冰水中水浴5 min 放入60 ℃温水中水浴5 min 放入100 ℃热水中水浴5 min 三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃温水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 实验现象 实验结论 呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性
思考：能不能将步骤二和步骤三的顺序颠倒？
①反应原理：
②鉴定原理：
5.探究PH对酶活性的影响
考点三 探究影响酶活性的条件
想一想：本实验的反应底物能不能用淀粉？
pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
③实验步骤和结果
试管编号 试管1 试管2 试管3
实验步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液 二 1 mL蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL质量分数为3%的过氧化氢溶液 实验现象
将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)
实验结论 pH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围 有大量气泡产生
无明显气泡产生
无明显气泡产生
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
思考：能不能将步骤二和步骤三的顺序颠倒？
①图甲，温度从a降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因 。
温度、pH、底物浓度、酶浓度
②图乙，pH从b降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因 。
③图丙，底物浓度为 时，酶促反应速率达到最大值，因为酶已饱和。
6.影响酶促反应速率的因素曲线分析：
④图丁，在底物充足、其他条件适宜条件下，酶促反应速率与酶浓度成 。
甲
乙
丙
丁
P
不同
相同
c
正比
思考：图丙中P点以前和P点以后限制酶促反应速率的因素是什么？
酶促反应速率 ≠ 酶活性
酶活性受温度、pH、酶抑制剂、酶激活剂影响，不受底物浓度和酶浓度影响
酶活性
酶与反应物的接触面积
酶促反应速率
温度
PH
底物浓度
酶浓度
考点三 探究影响酶活性的条件
酶抑制剂、酶激活剂
拓展 提升科学思维（步步高P55）
根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制，图甲为两种抑制剂的作用机理模型图乙为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，柠檬酸对PPO活性的影响为曲线c对应情况。
（1）竞争性抑制剂引起酶活性降低的原因是什么？
（2）非竞争性抑制剂引起酶活性降低的原因是什么？
（3）据图乙分析柠檬酸属于哪种酶抑制剂？其与高温等因素对酶的影响是否相似？
竞争性抑制剂的分子结构与底物非常相近，可以与底物竞争酶活性部位来影响催化效果。
非竞争性抑制剂与酶结合后，诱导酶的空间结构发生改变，使酶失去活性
非竞争性抑制剂；相似
拓展 提升科学思维（步步高P55）
竞争性抑制剂
非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，使酶分子形状发生了变化，从而使酶的活性部位功能丧失。
非竞争性抑制剂
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用 通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
不能
竞争性抑制剂的结构与酶的活性中心相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位。
如胃蛋白酶原进入胃腔后，在HCl作用下，从酶原分子中脱去一个小分子肽段后，转变成有活性的胃蛋白酶。
指有些酶在合成和初分泌时，不表现有催化活性，这种无活性状态的酶的前身物称为酶原。酶原在一定条件下，受某种因素的作用，酶原分子的部分肽键被水解，使分子结构发生改变，形成酶的活性中心，无活性的酶原转化成有活性的酶称酶原的激活。
酶的激活剂:
大部分激活剂是无机盐离子:
K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-、I-等。

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