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第四单元 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
课标要求
1、能力要求
1、通过研究科学家对酶本质的探索历史，认同科学发展的普遍规律
2、进行有关实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量变化以及设置对照组和重复实验。(实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解，探究影响酶活性的条件)
3、正确解读坐标数据图表，分析影响酶活性的各种因素
（温度、pH、酶的浓度、反应物浓度）
2、内容要求
1、了解酶发现过程中的经典实验，理解酶的概念和本质
2、分析比较酶与无机催化剂的不同，理解酶在细胞代谢中作用
3、理解酶在细胞代谢中的特性(高效性及需要适宜的条件)
4、影响酶活性的条件
知识网络体系
重难热点归纳
1.酶的概念及其理解
内涵：活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
外延：绝大多数酶是蛋白质，因此酶的合成受基因控制，可以在核糖体上合成；有些酶在细胞内，有些酶在细胞外起作用。
2.酶与无机催化剂的异同？
相同点：在催化某一反应时，都能显著降低反应是的活化能，提高反应速率，反应前后本身性质无变化。
不同点：酶具有无机催化剂所不具备的高效性、专一性，并且酶促反应需要温和的条件。
结论：酶是一种特殊的生物催化剂。
3. 酶的命名规律
酶的种类繁多，根据其催化反应的方向大体可以分为合成酶（如：ATP合成酶、DNA连接酶、RNA聚合酶）和分解酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、肽酶）两大类，酶的命名一般是依据其催化的底物定的。
4．人体消化道各段的消化酶及相应的最适pH值？
口腔：唾液淀粉酶， pH：6.8 胃: 胃蛋白酶, pH:1.5—2.2
小肠:小肠液中的肠肽酶和胰液中的各种酶, pH:8—9
结论：人体消化道消化物质的过程实际上也是一系列酶促反应的过程。
5．为什么温度，pH值等均能影响酶的活性？
绝大多数的酶是蛋白质，过酸，过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构破坏(除肽键以外的其它化学键的断裂)，从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活，但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。
经典例题剖析
1．将4片等重的牛肉分别置于下列等量的不同消化液中，消化速度最快的是（ ）
A．20mL胃液 B．10mL胃液和10mL胰液
C．20mL胰液 D．10mL胆汁和10mL胰液
[解析] 这是一道对实验结果进行预测的实验试题。等量的胰液和胃液相比较，两者均有蛋白酶，但胰液中的蛋白酶数量比胃液多，消化能力也比胃液强。胰液是人体内最重要的消化液，所以牛肉在20mL胰液中的消化速度比在20mL胃液中的消化速度快；纯净胃液中的的pH值约为2，纯净胰液中的pH值约为8左右，当两者等量混合后pH值将接近胰液的pH值，胃蛋白酶已经失去酶化能力，胰蛋白酶的催化能力几乎没有影响。但胰液中蛋白酶的量比C选项少一半，故消化蛋白质的速率比C选项慢；在D选项中，10mL胆汁与10mL胰液等量混合后，pH值不会有大的变化，由于胆汁中无蛋白酶，所以蛋白酶的总量比D选项的少，对牛肉片的消化速度也就不如D选项快。
[答案]C
2．[2001年广东河南高考题] 同一个体内的各类活细胞所含酶的 （ ）
A、种类有差异，数量相同 B、种类有差异，数量不同
C、种类无差异，数量相同 D、种类无差异，数量不同
[解析]专一性是酶的基本特性之一，每一种酶只能催化细胞内一种生化反应，一个有机体通过发育、分化，使体内细胞分化为不同的类型，各执行不同的功能。功能不同的细胞内生化反应的种类和强度是不同的，因而催化这些反应的酶的种类和数量也不同。
[答案]B
[变式训练1]关于酶生理功能的叙述，下列哪一项是正确的（ ）
A、 生物体内的化学反应提供能量 B、能加快生物体内的生化反应速度
C、酶是一种高效、专一的无机催化剂 D、能促进生物体内营养物质的运输
[答案]B
[变式训练2]在唾液淀粉酶水解淀粉的实验中，将唾液稀释10倍，与用唾液原液的实验效果基本相同，这表明酶具有 （ ）
A、专一性B、多样性C、高效性D、稳定性
[解析] 本题是根据实验结果进行分析的实验试题。酶是活细胞产生的具有催化能力的蛋白质，催化性是酶的功能特征。一般来说，在人体37℃和一定的pH值条件下，酶都具有一定的催化能力，酶只要其结构不被破坏，其活性具有相对的稳定性。专一性和高效性是说明酶在稳定的催化作用中的两个催化特点。在实验中“用纯唾液和用稀释10倍的唾液做实验，其效果完全相同”。说明唾液淀粉酶的催化效率非常高，少量的酶即能达到催化的效果。纯唾液中大量的唾液淀粉酶由于底物的限制，催化能力没有得到发挥。
[答案]C
3．进入冬眠的动物体，代谢极为缓慢，最根本的原因是 （ ）
A、体内酶活性降低B、气温低C、进食少D、消耗能量少
[解析]冬眠的动物是为了渡过寒冷的冬天的一种适应，直接原因是寒冷，但最根本的原因是酶活性的降低。
[答案]A
基础试题训练
1、 选择题
1. 下列条件中，不能使酶失活的是 （ ）
A、高温 B、低温 C、强酸 D、强碱
2. 在不破坏高等植物细胞正常生命活动的情况下，下列哪种物质最适于除去植物细胞的细胞壁 （ ）
A、蛋白酶 B、淀粉酶 C、盐酸 D、纤维素酶
3. 加酶洗衣粉不能用沸水溶解，这说明了酶的作用 （ ）
A、适于低温下催化 B、具有高效性C、具有专一性D、需适宜的温度
4．同一个体内的各类活细胞所含酶的： （ ）
A、种类有差异，数量相同 B、种类有差异，数量不同
C、种类无差异，数量相同 D、种类无差异，数量不同
5．下列有关酶、激素、维生素的叙述，哪一项是正确的： （ ）
A、都是由活细胞产生的 B、都是蛋白质类物质
C、都有催化作用和调节新陈代谢作用 D、都是高效能物质
6．【2005.江苏理综】在适宜的条件下，用含有过氧化氢酶的鲜猪肝研磨液催化过氧化氢分解，比用FeCl3溶液催化过氧化氢分解的速度快得多，这说明与无机催化剂相比，酶具有的特性是 （ ）
A、专一性 B、多样性 C、高效性 D、适应性
7、【2005.上海理综】右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是 （ ）
A、酶反应的最适温度 B、酶因热而失活
C、酶反应生成物量与时间的关系 D、酶反应速度和酶量的关系
8．下图纵轴为生成物量，横轴为反应时间，其中能正确表示酶浓度增加，
而其他条件不变时，生成物量变化的曲线图是(图中虚线表示酶浓度增加后的变化曲线)
9．血液凝固是一系列酶促反应过程，采集到的血液在体外下列哪种温度条件下凝固最快（ ）
A.0℃ B.15℃ C.35℃ D.25℃
10．纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是 （ ）
11. 【创新预测】下列关于酶的正确叙述是： （ ）
A．活细胞产生的，在细胞内起作用 B．酶与激素的作用相同
C．酶的产生受遗传物质控制 D．在催化过程中不断被消耗
12．【2004·湖南师大附中模拟】下列关于酶的特性的说法，不正确的是： （ ）
A． 酶的多样性是由于构成酶的蛋白质具有多样性
B． 任何生活细胞内都有酶的存在
C． 酶缺乏症是由于基因的改变而引起的
D． 一般地，酶的活性随着温度的升高而提高
13．【2005·石家庄质检（二）】下列有关酶的叙述中，错误的是： （ ）
A．绝大多数酶的水解产物是氨基酸，有时还有其他有机分子或金属离子
B．冬眠动物体内消化酶的活性水平下降
C．酶参与催化反应后，其化学本质不变，因此酶本身不需要更新
D.影响酶促反应速度的因素有反应物浓度、pH值、酶浓度等
14．关于酶特性的实验如图1—2—6所示，取标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四支试管各加入2mL稀淀粉糊：四支试管的颜色正确的是 （ ）
（说明:胰液和唾液中均含有可以水解淀粉的酶）
A．I、Ⅱ一不变蓝 Ⅲ、Ⅳ一蓝色
B．I、Ⅲ一不变蓝 Ⅱ、Ⅳ一蓝色
C．I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均不变蓝
D．I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为蓝色
15．下列关于过氧化氢酶的叙述正确的是
A．过氧化氢酶本质上是蛋白质
B．过氧化氢酶可以在条件适宜的情况下被蛋白酶水解
C．Fe3＋和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解反应
D．过氧化氢酶可以使过氧化氢分解产生更多的气体。
16．下列图1—2—7中，横轴表示酶的反应条件，纵轴表示酶的反应速率。能正确反映温度和pH与酶反应速率关系的是 （ ）
A．甲和乙 B．乙和丙
C．都是甲 D．都是丁
17．探索温度对酶活性影响的实验，需进行如下步骤的的操作：
①取3支试管，编号并注入2mL淀粉溶液 ② 向各试管注入1mLα－淀粉酶溶液
③向各试管滴1滴碘液 ④将3 支试管分别放在60℃热水、沸水和冰块中维持温度5min
要观察到正确的实验现象，其合理的实验顺序应为 （ ）
A．①→②→③→④ B．①→③→②→④ C．①→②→④→③ D．①→④→②→③
18.下列有关酶的叙述错误的是 ( )
A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸 B.少数的酶是RNA
C.每种酶都具有高效性、专—性，但不具备多样性 D.酶都具有消化功能
19.不能催化过氧化氧生成H2O和O2的是 ( )
A.FeCl3中的Fe3+ B.FeCl3中的Cl-
C.肝脏中的过氧化氧酶 D.马铃苗中的过氧化氢酶
20.人体内酶和激素的共同点是 ( )
A.都是活细胞产生的 B.都来源于腺体
C.都是细胞代谢产物 D.只存在活细胞中
21.关于酶的性质，下列表述中错误的一项是 ( )
A.化学反应前后，酶的化学性质和数量保持不变
B.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
C.酶是活细胞产生的—类特殊有机物，其中大多数酶为蛋白质，少数为RNA
D.酶的催化效率很高，但受温度、酸碱度影响
22.人在发高烧时曾常常不思饮食，其根本原因是 ( )
A.消化道内食物尚未消化
B.发烧使胃肠蠕动减弱
C.体内的食物残渣排出受阻
D.高烧使酶的活性减弱
23. (多选)表所列内容的实验中，试管内容物变成蓝色的是 ( )
试管号 试管内容物 条件 检验
1 2mL浆糊+2ml清水 37℃10min 3滴碘液
2 2mL浆糊+2ml稀释10倍唾液 37℃10min 3滴碘液
3 2mL浆糊+2ml纯唾液 95℃10min 3滴碘液
4 2mL浆糊+2ml纯唾液+2滴浓HCl 37℃10min 3滴碘液
A.1 B．2 C．3 D．4
24. (多选) 下列哪些物质是由内质网上的核糖体合成 ( )
A、血红蛋白 B、呼吸氧化酶 C、胃蛋白酶 D、性激素
25、(多选) 下列哪些细胞结构与酶的合成有关 ( )
A、线粒体 B、核糖体 C、高尔基体 D、内质网
二、非选择题
1．Fe3+可作为过氧化氢分解的无机催化剂，新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶。某同学做了两种催化剂的比较实验，实验记录如下：
（1）请判断该实验记录是否正确？______________，说明理由：_________________。
(2)把点燃但无火焰的卫生香放入试管，卫生香剧烈燃烧的原因是试管中产生了。
A.氢气 B.酒精 C.甲烷 D.氧气
(3)如果肝脏放置过久，则现象有什么不同 ，
原因是 。
2. 【2005.江苏]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2mL体积分数3％的H2O2溶液；再向A管滴人2滴3.5％FeCI3溶掖，向B管满人2滴质量分数20％的肝脏研磨液；堵住管口，轻轻振蔼；用点燃但无火焰的卫生香检验；观察并记录结果。
(1)本实验的主要目的是探索
(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)过氧化物酶也能催化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物酶，设计了如下实验。
参照上图所给信息，回答下列问题。
①3号试管内加入的物质是 。
②设计2号试管作为对照的具体目的是 。
③如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是第 号试管。
3. 胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），湿度保持37℃，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图，请回答下列问题：
（1）该酶作用的底物是_____________________。
（2）在140分钟后，曲线变成水平，这是因为____________________。
（3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。
（4）若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH值由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将____________________，原因是_______________________。
（5）下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是
变式应用训练
1.为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：
操作步骤：
①在1～5号试管中分别加入0.5%淀粉1mL
②再向试管中加入相应的缓冲液3mL，使试管中的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00
③分别向1～5试管中加入0.5%唾液1mL，然后进行37℃恒温水浴
④反应过程中，每隔1min从3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色记录结果。
结果如下：
请回答：
(1)实验过程中选择37℃恒温的原因是
(2)3号试管加碘液呈橙黄色说明
(3)如果反应速度太快，应对唾液做怎样的调整
(4)该实验得出的结论是 。
2.在淀粉块上的5个圆点位置，分别用不同的方法处理如图12-1所示：将该实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液冲浸淀粉一琼脂小块，其结果记录于表12-2。
图12-1
表12-2 实验结果记录
淀粉圆点 实验处理方法 磺液处理后的颜色反应
A 新鲜唾液与盐酸混合 蓝黑色
B 经过煮沸的新鲜唾液 蓝黑色
C 只有新鲜唾液 红棕色
D 接种面包霉 红棕色
E 只有2%蔗糖酶液 ？
请你仔细分析后回答下列问题：
(1)你对圆点A和B的颜色变化的解释是___________。
(2)圆点D的颜色变化与圆点C一致，你的解释是_____________。
(3)你认为圆点E应呈现_______色，其理由是蔗糖酶__________。
(4)上述实验装置要放入37℃恒温箱中进行保温处理，你提出两个理由加以解释：①______________；②_______________。
2. 有人做了下在的实验以研究pH对酶活性的影响：准备5支盛有等量胃蛋白酶
溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1cm3的正方体凝固蛋白质，试管均置于
25℃室温条件下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH 1 2 3 4 5
蛋白块消失的时间（min） 13 9 11 45 60
（1）请根据表中数据，在右上方的坐标图中画出pH与酶
活性的关系曲线。
（2）提供2种使实验能在更短时间内完成的方法：
。
（3）如果要确认上述实验中蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应补
充怎样的对照实验？
。
（4）除了本实验外，请另外设计一种简便易行的方案来测定pH对酶活性的影响：
第四单元 细胞的能量供应和利用答案
第1节 降低化学反应活化能的酶
一、选择题
1．B 2．D 3．D 4．B 5．D 6．C 7．D 8．C
9．C 10．B 11．C 12．D 13．C ..14.B 15.D 16.C 17.D 18.D 19.B 20.D
21.B 22.D 23.ACD 24.ABC 25.ABCD
二、非选择题
1．（1）不正确过氧化氢酶具有高效性，实验一和实验二中的实验结果应调换一下(2)D(3)气泡产生少而慢，酶的活性因肝脏的腐败而降低
2．（1）酶的高效性（过氧化氢酶和Fe2+催化效率的高低）(2)H2O，溶液放置时间过长而分解(3)2m1焦性没食子酸溶液，2淌H2O2溶液，2mL马铃薯块茎提取液 ②排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响③3
3．（1）蛋白质
（2）底物量一定，底物已被消耗尽
（3）见右图
（4）不变 在pH＝2时酶已经失活
（5）C
变式训练
1、(1)37℃是人体正常的体温，也是人体内酶的最适温度；恒温可以
排除温度对实验结果的干扰
(2)淀粉已被完全水解
(3)提高唾液的稀释倍数
(4)唾液淀粉酶的最适pH为6.8，高于或低于此pH时，酶的活性逐渐降低
2. （1）见右图
（2）适当提高温度以增加酶的催化活性；提高酶的浓度；
将蛋白块切得更小些，以增加蛋白酶和蛋白质的接触面积
(3)在一定时间内测定不同pH条件下蛋白块的消化程度
(4)另取若干不含酶，但pH各不相同的试管，每支试管中
均加一块1 cm?3的正方体凝固的蛋白块。即给原来的每
支试管都设计相应的对照实验（试管）
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
酶的作用
酶的本质
酶的特性：
①酶具有高效性
②酶具有高度的专一性
③酶的作用条件较温和
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物其中，
绝大多数酶是蛋白质。
酶能显著降低活化能，因此催化效率更高。
生物的催化剂——酶
酶
时间
生成物量
70℃
60℃
20℃
50℃
30℃
40℃
“＋”表示蓝色程度
++
+
橙黄色
+
++
结果
8.00
7.40
6.80
6.20
5.00
PH
5
4
3
2
1
编号
1 2 3 4 5
酶
活性
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