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第三章　第一节　生命活动需要酶和能源物质
酶与酶促反应
第1课时
学习目标
1.概述酶的本质及作用实质。
2.阐明酶的特性。
3.探究酶催化的高效性和专一性。
一、酶的本质及作用的实质
内容索引
课时对点练
二、酶的特性
一
酶的本质及作用的实质
教材梳理
1.酶的本质
(1)酶本质的探索历程
①1857年，法国科学家_______证实酒精发酵是由_______引起的。
②1897年，德国科学家_______证明引起发酵的是_______________。
③1926年，美国科学家萨姆纳分离并提纯了脲酶结晶，并证明_________
_____。
④1936年，科学家制取蛋白酶结晶，确立___________的观念。
⑤20世纪80年代，科学家发现少数_____具有生物催化功能，并将其称为_____。
巴斯德
毕希纳
酵母菌所含的酶
酵母菌
脲酶是蛋
白质
酶是蛋白质
RNA
核酶
(2)酶的本质：绝大多数是_______，少数是______。
2.酶的作用实质
(1)酶促反应：指由_______的化学反应。
(2)活化能：在一定温度下，分子从_____转变为容易发生化学反应的_______所需的能量。
(3)活化分子
①概念：处于_______的分子称为活化分子。
②规律：在一个化学反应体系中，活化分子越____，反应速率就越___。
蛋白质
RNA
酶催化
基态
过渡态
过渡态
多
快
③增多途径
a.___________等方法。
b.使用_______降低活化能。
(4)酶催化作用实质：降低生化反应所需的_______，使生化反应在_____
_____水平上进行，从而加快生化反应。
(5)酶的催化作用通常是在常温、常压下进行的。酶是由_______产生的，一般在___________均具有催化活性。
加热或光照
催化剂
活化能
较低
能量
活细胞
细胞内、外
(1)酶的基本组成单位都是氨基酸(　　)
(2)酶可以通过食物直接获取(　　)
(3)酶一定能够使化学反应的速率加快(　　)
×
×
×
任务一：酶催化作用的实质
如图表示催化剂降低化学反应活化能的示
意图。
(1)无催化剂时，反应所需要的活化能是多
少(用图中字母表示，下同)？有无机催化
剂时，反应所需要的活化能是多少？有酶催化时，反应所需要的活化能又是多少？与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用有什么特点？
核心探讨
提示　DA。DB。DC。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)酶是否为化学反应提供能量？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能量。酶是通过降低生化反应所需的活化能来加快反应速率的。
核心归纳
酶相关分析
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)
作用场所 细胞内、外或生物体外均可起作用 作用原理 降低化学反应活化能 来源 活细胞 生理功能 具有生物催化作用 1.(2023·江苏南通高一月考)下列有关酶的叙述，不正确的是
A.所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子
B.有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应
C.活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体
D.催化反应前后酶的性质和数量不变
典题应用
√
有些酶是蛋白质，蛋白质和双缩脲试剂作用呈现紫色反应，B正确；
活细胞产生酶，酶大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体，RNA的合成场所主要是细胞核，C错误。
2.(2023·江苏徐州高一检测)如图曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，下列相关叙述正确的是
A.E1是酶促反应的活化能，
a和c曲线是酶促反应曲线
B.E2是酶促反应的活化能，
b和c曲线是酶促反应曲线
C.E3是酶促反应的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线
D.E2是酶促反应的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线
√
酶是由活细胞产生的具有生物催化作用的
有机物，酶之所以能够加快化学反应速率，
是因为酶能够降低化学反应的活化能。分
析曲线可知，E2和E3是化学反应所需要的
活化能，由于酶可以降低化学反应的活化
能，因此E2是酶促反应所需要的活化能，
对应的a、c曲线是酶促反应曲线；E3是非
酶促反应所需要的活化能，对应的b、d曲线是非酶促反应曲线。
二
酶的特性
编号 加入物质 处理 现象
1 3 mL体积分数为3%的_______溶液 滴入等量蒸馏水 基本无气泡，木条_______
2 滴入等量质量分数为5%的FeCl3溶液 有______气泡，木条复燃
3 滴入等量新鲜______ ____(含过氧化氢酶) 有_____气泡，木条猛烈燃烧
教材梳理
1.探究酶的高效性
(1)过程
H2O2
不复燃
较多
酵母菌
液
更多
(2)结论：酶具有______作用，且与无机催化剂相比具有_______。
催化
高效性
2.酶具有专一性
(1)含义：一种酶只能催化___________生化反应。
(2)专一性机制：酶催化作用的专一性与酶的_________和__________在空间结构上有特殊的匹配关系相关，当____的活性中心与________结合时，就启动了化学反应。
一种或一类
活性中心
底物分子
酶
底物分子
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 min 新配制的 斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热1 min 实验现象 _______________ ________________
实验结论 酶具有专一性 (3)证明酶具有专一性的实验。
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
(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有改变，所以酶具有高效性
(　　)
(3)酶的专一性与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相关(　　)
×
√
√
任务二：分析酶的特性
1.资料　1913年生物化学家提出了酶的中间产物学说。他们认为：酶降低活化能的原因是酶参加了反应，即酶分子与底物分子先结合形成不稳定的中间产物(中间结合物)，这个中间产物不仅容易生成，而且容易分解出产物，释放出原来的酶。如果以E表示酶，S表示底物，ES表示中间产物，P表示反应终产物，其反应过程可表示如下：E＋S→ES→E＋P。
中间产物学说解释了酶的作用有什么特点？
核心探讨
提示　该学说认为酶参与了底物的反应，生成了不稳定的中间产物，因而使反应沿着活化能较低的途径迅速进行，因此该学说解释了酶的高效性。
2.根据图示分析：
图中的A表示的是_____反应，B表示的是_____反应。其中A不能表示麦芽糖的合成过程，原因是_________________________________________
__________________________。在B中如果将底物换成另一种物质，一般不能与酶的活性中心结合，这体现了酶具有______。
合成
分解
麦芽糖是由两个葡萄糖分子聚合而成，但A中
的两个底物不是同一种物质
专一性
3.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶所特有的是
A.能为反应物提供能量
B.能降低化学反应的活化能
C.所有的酶都是蛋白质
D.催化化学反应更高效
典题应用
√
4.(多选)(2022·江苏徐州高一期末)如图表示某类酶作用的模型。下列相关叙述不正确的是
A.酶只能在活细胞中发挥
催化作用
B.图中模型可用来解释酶的催化具有高效性
C.图中A表示酶，反应前后化学性质不发生变化
D.酶的作用实质是提供化学反应的活化能
√
√
√
在细胞内或外，只要条件适宜，酶都能发挥作用，A错误；
图示中A表示某种酶，B表示底物，C和D表示水解产物，该模型可以解释酶的专一性，B错误；
酶作用的机理是降低化学反应的活化能，D错误。
网络构建第一节　生命活动需要酶和能源物质
第1课时　酶与酶促反应
[学习目标]　1.概述酶的本质及作用实质。
2.阐明酶的特性。
3.探究酶催化的高效性和专一性。
一、酶的本质及作用的实质
1．酶的本质
(1)酶本质的探索历程
①1857年，法国科学家巴斯德证实酒精发酵是由酵母菌引起的。
②1897年，德国科学家毕希纳证明引起发酵的是酵母菌所含的酶。
③1926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。
④1936年，科学家制取蛋白酶结晶，确立酶是蛋白质的观念。
⑤20世纪80年代，科学家发现少数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
①概念：处于过渡态的分子称为活化分子。
②规律：在一个化学反应体系中，活化分子越多，反应速率就越快。
③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：降低生化反应所需的活化能，使生化反应在较低能量水平上进行，从而加快生化反应。
(5)酶的催化作用通常是在常温、常压下进行的。酶是由活细胞产生的，一般在细胞内、外均具有催化活性。
判断正误
(1)酶的基本组成单位都是氨基酸(　　)
(2)酶可以通过食物直接获取(　　)
(3)酶一定能够使化学反应的速率加快(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×
任务一：酶催化作用的实质
如图表示催化剂降低化学反应活化能的示意图。
(1)无催化剂时，反应所需要的活化能是多少(用图中字母表示，下同)？有无机催化剂时，反应所需要的活化能是多少？有酶催化时，反应所需要的活化能又是多少？与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用有什么特点？
提示　DA。DB。DC。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)酶是否为化学反应提供能量？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能量。酶是通过降低生化反应所需的活化能来加快反应速率的。
　酶相关分析
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)
作用场所 细胞内、外或生物体外均可起作用
作用原理 降低化学反应活化能
来源 活细胞
生理功能 具有生物催化作用
1．(2023·江苏南通高一月考)下列有关酶的叙述，不正确的是(　　)
A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子
B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应
C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体
D．催化反应前后酶的性质和数量不变
答案　C
解析　有些酶是蛋白质，蛋白质和双缩脲试剂作用呈现紫色反应，B正确；活细胞产生酶，酶大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体，RNA的合成场所主要是细胞核，C错误。
2．(2023·江苏徐州高一检测)如图曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，下列相关叙述正确的是(　　)
　
A．E1是酶促反应的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线
B．E2是酶促反应的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线
C．E3是酶促反应的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线
D．E2是酶促反应的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线
答案　D
解析　酶是由活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，酶之所以能够加快化学反应速率，是因为酶能够降低化学反应的活化能。分析曲线可知，E2和E3是化学反应所需要的活化能，由于酶可以降低化学反应的活化能，因此E2是酶促反应所需要的活化能，对应的a、c曲线是酶促反应曲线；E3是非酶促反应所需要的活化能，对应的b、d曲线是非酶促反应曲线。
二、酶的特性
1．探究酶的高效性
(1)过程
编号 加入物质 处理 现象
1 3 mL体积分数为3%的H2O2溶液 滴入等量蒸馏水 基本无气泡，木条不复燃
2 滴入等量质量分数为5%的FeCl3溶液 有较多气泡，木条复燃
3 滴入等量新鲜酵母菌液(含过氧化氢酶) 有更多气泡，木条猛烈燃烧
(2)结论：酶具有催化作用，且与无机催化剂相比具有高效性。
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)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。
(3)证明酶具有专一性的实验。
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 min
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
判断正误
(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有改变，所以酶具有高效性(　　)
(3)酶的专一性与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相关(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√
任务二：分析酶的特性
1．资料　1913年生物化学家提出了酶的中间产物学说。他们认为：酶降低活化能的原因是酶参加了反应，即酶分子与底物分子先结合形成不稳定的中间产物(中间结合物)，这个中间产物不仅容易生成，而且容易分解出产物，释放出原来的酶。如果以E表示酶，S表示底物，ES表示中间产物，P表示反应终产物，其反应过程可表示如下：E＋S→ES→E＋P。
中间产物学说解释了酶的作用有什么特点？
提示　该学说认为酶参与了底物的反应，生成了不稳定的中间产物，因而使反应沿着活化能较低的途径迅速进行，因此该学说解释了酶的高效性。
2．根据图示分析：
图中的A表示的是合成反应，B表示的是分解反应。其中A不能表示麦芽糖的合成过程，原因是麦芽糖是由两个葡萄糖分子聚合而成，但A中的两个底物不是同一种物质。在B中如果将底物换成另一种物质，一般不能与酶的活性中心结合，这体现了酶具有专一性。
3．酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶所特有的是(　　)
A．能为反应物提供能量
B．能降低化学反应的活化能
C．所有的酶都是蛋白质
D．催化化学反应更高效
答案　D
4．(多选)(2022·江苏徐州高一期末)如图表示某类酶作用的模型。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．酶只能在活细胞中发挥催化作用
B．图中模型可用来解释酶的催化具有高效性
C．图中A表示酶，反应前后化学性质不发生变化
D．酶的作用实质是提供化学反应的活化能
答案　ABD
解析　在细胞内或外，只要条件适宜，酶都能发挥作用，A错误；图示中A表示某种酶，B表示底物，C和D表示水解产物，该模型可以解释酶的专一性，B错误；酶作用的机理是降低化学反应的活化能，D错误。

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