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一
轮
复
习
第7讲
降低化学反应活化能的酶
一、　酶的本质和作用
活动：阅读课表79页，完成下面的练习题
（一）酶的本质探索历程
（二）酶的本质
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
例：关于人体内激素和酶的叙述，错误的是（ ）
A．激素的化学本质都是蛋白质
B．高效性是酶的重要特性之一
C．酶可以降低化学反应的活化能
D．激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢
解析 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生；细胞内或细胞外 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸、脂质等
生物功能 催化作用 调节作用
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 例：如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：(必修1　P80“拓展应用”T3)
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？为什么？
(2)B酶活性改变的原因是什么？
提示：(1)不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。
(2)B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。
例：下列关于酶的叙述正确的是(　　)
①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色　②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率　③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性　④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定　⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的　⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
A．③⑤⑥　　　B．②③⑥　　　C．③⑥　　　D．⑥
(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)载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(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：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
（三）酶的作用原理
①无酶催化的反应曲线是__，有酶催化的反应曲线是__。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是______________。
③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将____移动。
④酶的作用原理是____________________。与无机催化剂相比，酶________________更显著，催化效率更高。
降低活化能的作用
降低活化能的作用
乙
甲
酶降低的活化能
向上
二、　酶的特性
1.高效性：催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机催化剂的107-1013倍。
2．酶专一性的曲线分析



(1)加入酶B的反应速率和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)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．酶的作用条件较温和（温度和pH值）→易变性 。
甲　　　　　　　　乙
(1)甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析
甲(在酶量一定的情况下)　乙(在底物足量的情况下)
丙
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)丙图：在其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。
例：图1是某种淀粉酶的活性与温度的关系曲线，图2是不同pH下，淀粉酶对淀粉作用1 h后淀粉剩余量相对值。下列有关叙述正确的是(　　)
图1　　　　　　　　　　图2
A．图1中b、c两点通过改变温度条件均可明显提高反应速率
B．pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同
C．图1的实验最好是在pH为7的条件下进行研究
D．应将淀粉酶保存在温度为40 ℃、pH为7的条件下
例：如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。
(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化。
(2)分析T2后B增加缓慢的原因。
(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？
提示：(1)题图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
(2)T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降。
(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。
例：小麦种子中含有α、β两种淀粉酶，某学习小组对这两种淀粉酶活性进行探究实验，步骤如下：
①将等量的α-淀粉酶(70 ℃活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β-淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组；②甲组25 ℃下处理，乙组70 ℃水浴处理15 min后取出，丙组100 ℃下处理15 min后取出；③甲、乙、丙三组分别在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液；④一段时间后，测得甲、乙、丙三组淀粉剩余量分别为a、b、c。请思考回答：
(1)三组淀粉剩余量最多的是哪一组？原因是什么？
(2)利用上述实验结果，如何大致比较25 ℃条件下α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的大小？
提示：(1)丙组；两种淀粉酶在100 ℃条件下均失去活性，且降到25 ℃活性不能恢复。
(2)比较b－a(β-淀粉酶的活性)与c－b(α-淀粉酶的活性)数值的大小。
三、　酶的相关实验
结论
现象
试剂
材料
项目
酶具有专一性
不发生反应
发生反应
不发生反应
发生反应
同一种酶(等量)
另外一种酶
与底物相对应的酶
另外一
种底物
与酶相对应的底物
底物相同(等量)
对照组
实验组
对照组
实验组
方案二
方案一
注意：
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的实验中不能用碘液代替斐林试剂作为检测试剂，因为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。
实验结论
衡量指标
温度(pH)
实验材料
组别编号
生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)
相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少
Tn(an)
…
T2(a2)
T1(a1)
等量的同种底物
n
…
2
1
注意：
探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶做实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成，自变量控制不严格。
注意：
探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶做实验材料，因为强酸能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让酶与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让底物与酶接触。
例：在探究温度对酶活性影响的实验设计中，下列操作及材料的选取合理的是(　　)A．选用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液B．选用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和斐林试剂C．选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液D．将酶和底物在室温下混合后置于不同温度下保温
A．甲、乙装置反应结束后，量筒Ⅱ中收集到的气体多于量筒ⅠB．若探究温度对酶活性的影响，可设置一系列温度梯度的装置乙C．将装置甲中的FeCl3溶液换成淀粉酶溶液可探究酶的专一性D．将装置甲中的FeCl3溶液换成HCl溶液可探究酶的活性受pH影响
例：P54 酶是细胞代谢正常进行的必要条件之一。某生物兴趣小组进行了以下有关酶的探究实验。请回答相关问题：
实验甲：探究温度对酶活性的影响。
实验乙：探究pH对酶活性的影响。
实验丙的实验流程及现象
A组：淀粉＋蔗糖酶→斐林试剂鉴定→不出现砖红色沉淀
B组：蔗糖＋蔗糖酶→斐林试剂鉴定→出现砖红色沉淀
(1)实验室有过氧化氢酶与唾液淀粉酶，可提供给兴趣小组进行实验甲、乙的探究，实验乙应该选择的酶是________， 与无机催化剂相比，该酶________________________，因而催化效率更高。
(2)实验甲、乙共同的无关变量是________等(答出两点)。
(3)实验丙的实验目的是__________________________。有同学认为，实验结果检测时，除了上述检测方法之外，也可以选择碘液作为检测试剂，你是否同意该同学的观点，并说明理由：______________
[答案]　(1)过氧化氢酶　降低活化能的作用更显著 (2)酶浓度、底物浓度、反应时间等　(3)验证酶具有专一性　不同意；蔗糖及水解产物均与碘液没有显色反应，因此不能用碘液检测蔗糖是否分解(或碘液不能检测蔗糖是否水解)
例：P60使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路，请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量______________________，一段时间后，测定各试管中酶A的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶A活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：___________________________________。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：___________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：___________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：___________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
[答案]　(1)两　甲物质溶液、乙物质溶液 (2)①透析后，两组的酶A活性均比透析前酶A的活性高　②透析前后，两组的酶A活性均不变　③加甲物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶A的活性不变　④加甲物质溶液组，透析前后酶A的活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高
小结：知识体系——定内容

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