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问题探讨
1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
1.为什么要将肉块放在金属笼内
2.是什么物质使肉块消失了
3.怎样才能证明你的推测
讨论
便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响。
确定是否发生了化学性消化
是胃内的化学物质将肉块分解了。
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
第1节 降低化学反应活化能的酶
一 酶的作用和本质
一、酶的作用和本质
斯帕兰札尼
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
后来，科学家
发现胃液中含有大量的盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，
施旺（德）
胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
1.酶的发现
（一）酶在细胞代谢中的作用
2.细胞代谢
概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。
探究·实践
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用
（1） 目的要求
比较过氧化氢在不同条件下的分解
（2） 实验原理
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
加热是化学反应的常见条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶
不同条件
（3） 材料用具
1、材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏（猪/鸡肝）研磨液
2、用具： 量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴等
3、试剂：新配制的3%H2O2溶液,质量分数为3.5%的FeCl3溶液
想一想
1、为什么要选用新鲜的猪肝？
2、为什么要将猪肝制成研磨液？
3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？
4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？
新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶
使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶
不能，影响实验的准确性
气泡的数量、带火星木条复燃情况
步骤 试管编号 1 2 3 4
一 H2O2 浓度
剂量
二
剂量
结果 气泡产生
带火星木条
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
（4）实验过程
讨论：
2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
不能
1. 与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？
这一现象说明什么？
2. 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
4. 3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对
细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
3. 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
实验结论：
加热能促进H2O2的分解,酶和无机催化剂都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率
4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
[不定项选择题]
8.如图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，
产生的现象及推测正确的是（　　）
A.若有气体大量产生，可推测
新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B.若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率可能会加快
C.一段时间后气体量不再增加是因为反应物（H2O2）量有限
D.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
科学方法
控制变量和设计对照实验
实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素
随自变量改变而变化的变量
对实验结果造成影响的可变因素
一般不做处理（空白对照），起对照作用
对照原则（对照组和实验组）
等量原则（控制无关变量）
自变量：
因变量：
无关变量：
对照组：
实验遵循
的 原则：
对照实验：
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都
保持一致，并将结果进行比较的实验。
单一变量原则（自变量）
变量分析：
对照实验中对自变量、因变量、无关变量有什么要求？
自变量:只能有一个；为实验变量(单一变量）
因变量：能够观察和检测；
无关变量：能影响实验结果的变量，要求相同且适宜
试管编号
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
带火星木条 2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
自变量
因变量
无关变量
变量
对照组
实验组
对照实验
等量
单一变量
等量
无关变量
空白对照
1.控制变量和设计对照实验---自身对照
对照类型 含义
自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)
某植物 → 培养在缺X元素的培养基中 → 一段时间后加入X元素
紫色洋葱鳞
片叶外表皮
滴加3%的蔗
糖溶液，低
倍镜观察
滴加清水后，
低倍镜观察
→
→
某动物 → 摘除甲状腺 → 一段时间后注射甲状腺激素
制成装片，
低倍镜观察。
→
2.控制变量和设计对照实验---相互对照
对照类型 含义
相互对照 不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
2、3、4为
相互对照。
关于生物学实验中的变量，下列说法错误的是（　　）
A.任何生物学实验中都需要设置变量
B.对照实验中应遵循单一变量原则
C.对照实验中一定存在自变量
D.无关变量并不是与实验结果没关系
解析　只有对照实验中才需设置变量，纯粹的观察实验（如用高倍显微镜观察叶绿体）则无需设置变量。
（二）酶的作用机理
1.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。
2.酶的作用机理：
降低化学反应的活化能。
（1）与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
（2）正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
理解酶的作用机理：
(1)有酶催化的反应曲线是 。
(2)ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的 。
(3)ba段的含义是________________。
(4)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，
则b点在纵轴上将移动到 对应位置。
③
酶降低的活化能
活化能
②
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
脲酶是蛋白质
李比希
切赫、奥尔特曼
少数RNA也具有生物催化功能
争论
（三）酶的本质
1.关于酶本质的探索
2.酶的本质
概念
化学本质
绝大多数是
少数是
合成原料
（基本单位）
合成场所
生理功能
作用机理
作用场所
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
主要是细胞核(真核生物)
降低化学反应的活化能
催化作用
在细胞内、细胞外和生物体外均可发挥作用
7.下列有关酶的叙述，正确的是（　　）
①酶是具有分泌功能的细胞产生的　②酶是活细胞产生的　③绝大多数酶的化学本质是蛋白质　④有的酶是蛋白质，有的是固醇　⑤酶在代谢中有多种功能　⑥酶在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑦酶只能起催化作用　⑧酶在化学反应前后种类不变，数量改变　⑨酶只在生物体内起作用
A.①③⑤⑧ B.①④⑥
C.②③⑥⑨ D.②③⑦
9. 用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶，甲、乙两种酶的活性与处理时间的关系如图所示。下列分析正确的是（　　）
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
二、酶的特性
1.酶具有高效性：
在相同时间内，4号试管比3号试管产生的气泡数量多，说明过氧化氢酶比FeCl3的催化效率更高。
大量实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍
加FeCl3
加H2O2酶
正是由于酶具有高效性，才能保证细胞生命活动的正常进行。
用坐标曲线图表示酶的高效性
ta
tb
t
a
b
c
时间
产物浓度
a 加酶
b 加无机催化剂
c 不加催化剂
a、b
对比说明酶具有高效性。
对比说明酶具有催化作用。
a、c
（1）酶的高效性是指酶与无机催化剂相比， 酶的催化效率更高。
平衡点
（2）酶只能缩短达到反应平衡所需时间，不改变反应的平衡点。
反应前后酶的性质和数量不变。
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，淀粉溶液，蔗糖溶液，碘液，斐林试剂， 热水等。
实验原理：
目的要求：
材料用具：
方案一：(底物不同、酶相同)
方案二：(底物相同、酶不同)
探究·实践
无机催化剂催化的化学反应范围很广，如酸可以催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。那么酶的催化范围呢？
方法步骤：
方案一
底物不同、酶相同
实验步骤 一 二
三 四 实验现象
结论 加入新鲜淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的
水浴中，反应5min。
2号试管中加入2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
水浴加热
1号试管中加入2mL淀粉溶液
无变化
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
取两支洁净试管，编号1、2
1.不选碘液鉴定的原因是什么？
无法鉴定蔗糖是否反应
2.分析本实验的变量：自变量、因变量、无关变量？
思考：
自变量
因变量
无关变量
实验步骤 一 二 三
四 实验现象
结论 1号试管加入2滴淀粉酶溶液
向两支试管中各加入2mL淀粉溶液
变蓝
不变蓝
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
取两支洁净试管，编号1、2
方案二
底物相同、酶不同
2号试管加入2滴蔗糖酶溶液
反应5min后，向两支试管中加入等量的碘液
本实验能不能用斐林试剂鉴定？
（可以）
方法步骤：
取材分组编号
不同处理
相同处理
观察现象
记录结果
分析得出结论
对照实验步骤：
思考：
2.酶具有专一性：
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
酶的活性部位只能与相应底物分子的空间结构相匹配
(1)含义：
(2)原因：
(3)意义：
使细胞代谢有条不紊地进行。
H2O2酶 ——只能使过氧化氢分解。
脲 酶 ——只能催化尿素分解。
二肽酶 ——可以使所有的二肽分解
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物B + 酶A
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物A+ 酶B
只有酶A能催化底物A参与的
反应，说明酶具有专一性
酶A只能催化底物A参与的
反应，说明酶具有专一性
尝试叙述：
(4). 用坐标曲线图表示酶的专一性:
[例1]　下图1表示未加酶、加入无机催化剂、加入酶的反应曲线与时间的关系，图2表示加入酶A、酶B、未加酶反应速率的变化曲线，说法错误的是（　　）
A.图1中①表示加入酶，②表示未加酶，③表示加入无机催化剂
B.图1三条曲线对比说明酶具有催化作用和高效性
C.图1可以得出酶只改变反应速率，并没有改变生成物的量
D.图2中两条曲线比较表明酶具有专一性
影响酶活性的条件
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。
细胞代谢需要酶的参与，组成生物体的细胞生活的环境都比较温和。
因此，酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。
用一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。通常以单位时间
内底物减少的量或产物生成的量来表示酶活性的大小。
酶的活性：
酶的活性的表示：
酶起催化作用需要适宜的温度和酸碱度影响。
酶催化特定化学反应的能力。
探究·实践
1、材料：
（一) 温度对酶活性的影响
2、原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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。
淀粉酶、淀粉、沸水、冰块、 60 ℃的水、碘液
如何控制温度？
先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合
确保混合后的酶促反应在预设温度下进行
思考：
3、酶的作用条件较温和---实验设计
实 验 步 骤 一
二 三 三 四 五 实验现象 结论 蓝色
各加入两滴碘液
振荡
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性
蓝色
1、3、5各加入2mL淀粉溶液， 2、4、6各加入淀粉酶溶液1mL
1号
5号
0 ℃保温约5min
60 ℃保温约5min
100 ℃保温约5min
3、4号试管
溶液混合
5、6号试管
溶液混合
3.实验过程
2号
3号
4号
6号
在各自的温度条件下反应约5min
1、2号试管
溶液混合
2.为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热。
3.实验材料可不可以选H2O2
温度除了影响酶的活性外本身也会影响过氧化氢的分解速率, 不能体现单一变量原则。
1.为什么淀粉和淀粉酶溶液混合之前要控制好各自的温度
防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用。
思考：
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
在一定温度范围内，酶促反应速率
随温度的升高而加快
在最适温度时，酶促反应速率最快
AB：
B点：
BC：
超过最适温度，酶促反应速率随温
度升高而减慢，直至酶失活。
温度对酶活性的影响曲线解读：
低温、高温对酶活性的影响一样的吗？
低温抑制酶的活性，但温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会使
酶的 遭到破坏，会导致酶 ，甚至会使其永久失
去活性。所以酶适合在 下保存。
空间结构
变性
低温
最适温度随物种不同而有差异
一般来说，酶的最适温度：
动物：35-40℃之间；
植物：40-50℃之间；
细菌和真菌：差别较大。
有的酶最适温度可达70℃
温度
反应速率
最适温度
耐高温的DNA聚合酶最适温度可达94℃
（二） 探究pH对酶活性的影响
pH影响酶的空间结构从而影响酶的活性，因而影响单位时
间内氧气的生成量，可观察气泡量或用带火星的卫生香燃
烧的情况来检验氧气生成量的多少。
过氧化氢溶液、过氧化氢酶、pH=7的缓冲溶液、HCl溶液、NaOH溶液
2H2O2 2H2O + O2
过氧化氢酶
如何设置不同的pH？
2.原理：
1.试剂：
思考：
将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
3、酶的作用条件较温和---实验设计
3.实验过程
实 验 步 骤
一 二
三 四 实验现象
结论 各加入3%过氧化氢2mL
几乎无气泡
反应约5min，记录气泡产生情况
较多气泡
几乎无气泡
各加入肝脏研磨液2滴
1号
2号
3号
1mL PH=7的缓冲液
1mL 5%HCl
1mL 5%NaOH
过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高
2.为什么该实验不宜选用淀粉酶催化淀粉的水解做实验？
酸性条件下淀粉会分解,无法排除无关变量的干扰。
1.第二、三步能不能颠倒？
思考：
不能，必须保证过氧化氢酶催化H2O2时的pH是需要研究的pH值
pH对过氧化氢酶活性的影响---曲线解读：
pH
反应速率
最适pH
A
B
C
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
在最适pH时，酶促反应速率最快
AB：
B点：
BC：
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升
高而减慢，直至酶失活。
过酸、过碱对酶活性的影响一样的吗？
过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
思考：
7
pH
2
0
1
3
4
5
6
8
9
10
胃蛋白酶
胰蛋白酶
11
反应速率
不同酶的最适PH不同
一般来说，酶的最适pH:
动物：在6.5-8.0之间；
植物：在4.5-6.5之间；
细菌和真菌：差别较大。
不同种类酶的最适pH不同。
胃蛋白酶在强酸环境，小肠内的酶在弱碱性环境发挥作用
三、影响酶促反应速率的因素
三、影响酶促反应速率的因素
1. 酶浓度
a
b
c
M
酶浓度
反应速率
O
一定的酶浓度范围（0M），
随酶浓度的增加，反应速
率增加
ab：
bc：
当酶浓度增大到某一值时
（M），反应速率达最大值。
酶浓度较低，底物没有完全被酶结合
底物完全被酶结合
曲线解读：
bc限制因素：
ab限制因素：
底物浓度
酶浓度或酶活性
2. 底物浓度
a
b
c
N
底物浓度
反应速率
O
b
曲线解读：
在一定底物浓度范围内（0N），
随底物浓度增加，反应速率增加
ab：
bc：
当底物浓度增大到某一值时（N），
反应速率达到最大值。
酶没有完全被底物结合
酶完全被底物结合
bc限制因素：
ab限制因素：
底物浓度
酶浓度或酶活性
3. 曲线变化
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
B点的反应底物的浓度足够大，
是酶的数量限制了反应速率的
提高，这时加入少量的酶，会
使反应速率加快。
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
如果A点时温度升高10 ℃，曲线上
升的幅度变小。因为图中原曲线表
示在最适温度下催化速率随底物浓
度的变化。温度高于或低于最适温
度，反应速率都会变慢。
4.温度、PH的综合影响
分布
同时
1.如图是与酶活性影响因素相关的曲线，据图能得出的结论是（　　）
A.相同温度下不同pH酶活性不同
B.不同温度下酶的最适pH都是8
C.相同pH下不同温度酶活性不同
D.该酶的最适温度是35 ℃
课时训练
2.（不定项）（目标2）如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下，酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。据图分析正确的是（　　）
A.增大pH，重复该实验，a、b点位置都不变
B.b点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现丙所示变化
C.b点酶量增加后，图示反应速率可用曲线丙表示
D.反应物浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素
3、图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下、pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。下列关于该酶促反应的叙述正确的是（ ）
A．pH＝c，H2O2不分解，
e点永远为0
B．pH＝a，e点下移，d点左移
C．温度降低5 ℃条件下，e点不移，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
4.[不定项选择题]酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速率与底物浓度的关系。下列有关叙述，正确的是（　　）
A.曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果
B.曲线a、b反应速率不再增加是受酶浓度的限制
C.曲线c表示在非竞争性抑制剂作用下酶的活性降低
D.非竞争性抑制剂与该酶结合后能改变其空间结构

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