《人教版生物必修一講義：第5章 第1節(jié)　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 Word版含答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版生物必修一講義：第5章 第1節(jié)　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 Word版含答案（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1節(jié)　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 學(xué)習(xí)目標(biāo) 核心素養(yǎng) 1．說明酶的作用、本質(zhì)和特性。 2.說明溫度和pH對酶活性的影響。 3.在探究實驗中，學(xué)會控制自變量以及設(shè)置對照實驗和重復(fù)實驗。 1．通過探究酶化學(xué)本質(zhì)和特性的實驗，養(yǎng)成歸納和演繹的科學(xué)思維方式。 2.通過實驗探究溫度、酸堿度對酶促反應(yīng)的速率的影響，提高實驗設(shè)計和實驗結(jié)果分析的能力。 一、酶在細(xì)胞代謝中的作用 1．細(xì)胞代謝 (1)概念：細(xì)胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。 (2)細(xì)胞代謝的條件：需酶的催化。 (3)意義：細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。 2．比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗

2、 (1)實驗原理 2H2O22H2O＋O2 (2)實驗過程和現(xiàn)象 試管編號 試劑 處理 現(xiàn)象 1 2 mL H2O2溶液 常溫 幾乎無氣泡產(chǎn)生 2 2 mL H2O2溶液 90 ℃水浴加熱 有較少氣泡 3 2 mL H2O2溶液 3.5%FeCl3溶液2滴 有較多氣泡 4 2 mL H2O2溶液 新鮮肝臟研磨液2滴 有大量氣泡 (3)實驗結(jié)論：酶具有催化作用，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 (4)實驗中變量的控制 ①自變量：在實驗過程中人為改變的變量。如本實驗中氯化鐵溶液和肝臟研磨液等。 ②因變量：隨自變量變化而變化的變量。如本實驗中

3、H2O2分解速率。 ③無關(guān)變量：除自變量外，實驗過程中還存在的一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素，如肝臟的新鮮程度等。 (5)對照實驗 ①含義：除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗。 ②原則：除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)始終保持相同。 3．酶的作用原理 (1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。 (2)原理：酶降低活化能的作用更顯著。 (3)意義：使細(xì)胞代謝能在溫和條件下快速進行。 二、酶的本質(zhì)及特性 1．酶的本質(zhì) 2．酶的特性[連線] ①高效性 a.高溫、高壓、強酸、強堿使酶失活 ②專一性 ③作用條件較溫和 b.

4、酶降低活化能的作用更顯著 c.一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng) 提示：①－b?、冢璫　③－a 3．溫度和pH對酶活性的影響 (1)低溫時，酶活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 (2)最適溫度或pH，酶的活性最高。 (3)高溫、過酸或過堿時，酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，酶永久失活。 1．酶在生物體內(nèi)有催化和調(diào)節(jié)作用。 (　　) 2．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)。 (　　) 3．有些酶中含有核糖。 (　　) 4．有些酶在體外可以發(fā)揮作用。 (　　) 5．酶催化作用能提高化學(xué)反應(yīng)的活化能，使化學(xué)反應(yīng)順利進行。 (　　) 6．pH過高或過低都會改變酶的空間結(jié)構(gòu)。 (　　)

5、7．在溫度過高或過低時，酶均能失去活性。 (　　) 8．溫度、pH主要通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率。 (　　) 提示：1．×　酶在生物體內(nèi)有催化作用，沒有調(diào)節(jié)作用。 2．×　有些酶是RNA。 3．√ 4．√ 5．×　酶催化作用的原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。 6．√ 7．×　溫度過低時，酶的活性被抑制，但酶不失活。 8．√ 酶的作用和本質(zhì) [問題探究] 1．在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的四組實驗中，哪一組為對照組？滴加過肝臟研磨液的滴管可否再去滴加FeCl3溶液？ 提示：第1組。不能。否則少量的過氧化氫酶帶到滴加FeCl3溶液的實驗組中，干擾實驗

6、結(jié)果的準(zhǔn)確性。 2．加熱和無機催化劑都可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能嗎？ 提示：加熱只能提高反應(yīng)速率，無機催化劑可降低活化能。 3．甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關(guān)系如下圖所示，請思考： (1)甲、乙兩種酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同？ 提示：觀察曲線圖可知，甲酶的活性始終保持不變，表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解，則甲酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA，乙酶能被蛋白酶破壞，活性降低，則乙酶為蛋白質(zhì)。 (2)乙酶活性改變的機制是什么？ 提示：乙酶被降解的過程中其分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，從而使其活性喪失。 [歸納總結(jié)]　

7、 1．酶本質(zhì)的探索 2. 酶的本質(zhì)和作用原理 (1)酶的本質(zhì) 化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)是蛋白質(zhì) 少數(shù)是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成場所 核糖體 細(xì)胞核(主要) 來源 一般活細(xì)胞中均能產(chǎn)生 生理功能 具有生物催化功能 (2)酶的作用機理 酶和其他催化劑均能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，分析如下： ①圖中ac和bc段分別表示無催化劑催化和有酶催化時反應(yīng)進行所需要的活化能。 ②若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能，但會提供活化能。 易錯提醒：有關(guān)酶的四個易錯點 (1

8、)酶并不都是蛋白質(zhì)，有的酶是RNA。 (2)酶不僅在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，在細(xì)胞外和體外都可以發(fā)揮作用。 (3)酶作用的實質(zhì)是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，不是提供能量。 (4)酶并不是具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶。 1．下列關(guān)于酶的敘述中正確的是(　　) A．酶能調(diào)節(jié)生物體的生命活動 B．一般說來，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 C．酶都是在核糖體上合成的 D．所有的酶與雙縮脲試劑發(fā)生作用，都可產(chǎn)生紫色反應(yīng) B　[本題考查的是酶的產(chǎn)生、化學(xué)本質(zhì)和作用。酶具有催化作用，不能調(diào)節(jié)生物體的生命活動；酶由活細(xì)胞產(chǎn)生；酶絕大部分是蛋白質(zhì)，在核糖體上合成，可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，少部分是

9、RNA，不是在核糖體上合成，不能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色。] 2．下圖為酶的作用模型，識圖并結(jié)合有關(guān)知識判斷下列敘述有誤的是(　　) A．無酶催化時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需的活化能較高 B．酶起作用的部位是細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外 C．酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸 D．圖中的a指發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需提供的能量 D　[圖示的a是有酶催化時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)降低的活化能。] 酶的特性及相關(guān)曲線分析 [問題探究] 1．許多加酶洗衣粉標(biāo)有“請勿用60 ℃以上的熱水，以免洗衣粉失效”。你能說出其中的理論依據(jù)嗎？ 提示：溫度過高會影響酶的活性，甚至酶會因高溫變性而失活。 2．過酸、過堿、高溫

10、、低溫對酶促反應(yīng)速率的影響一樣嗎？ 提示：不一樣，過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。 3．從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特點方面分析，在過酸、過堿或溫度過高的條件下，酶為什么會失活？該如何保存酶？ 提示：過酸、過堿和高溫使蛋白質(zhì)變性失活，應(yīng)在低溫和適宜pH下保存酶。 [歸納總結(jié)]　 1．表示酶高效性的曲線(圖1) 圖1　　　　　　　　　圖2 (1)與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 (2)催化劑只會縮短達(dá)到化學(xué)平衡所

11、需的時間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。 2．表示酶專一性的曲線(圖2) (1)在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化A反應(yīng)物的反應(yīng)。 (2)在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時相同，說明酶B不催化A反應(yīng)物的反應(yīng)。 3．底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響 甲　　　 　乙(在底物充足情況下) (1)甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。 (2)乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。 4．溫度、pH對酶活性的影

12、響 圖a 圖b　　　　　　圖c (1)圖a說明：①在最適pH時，酶的催化作用最強，高于或低于最適pH，酶的催化作用將減弱。 ②過酸、過堿都會使酶失活。 ③不同的酶最適pH不同。 (2)圖b說明：①在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍酶催化作用將減弱。 ②低溫只會抑制酶的活性，而高溫會使酶失活。 (3)圖c說明：反應(yīng)溶液中酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度。 易錯提醒：(1)適量增加酶的濃度會提高反應(yīng)速率，但生成物的量不會增加；若適當(dāng)增加反應(yīng)物的濃度，提高反應(yīng)速率的同時生成物的量會增加。 (2)不同因素影響酶促反應(yīng)速率的本質(zhì)不同。 ①溫

13、度和pH是通過影響酶的活性而影響酶促反應(yīng)速率的。 ②底物濃度和酶濃度是通過影響酶與底物的接觸而影響酶促反應(yīng)速率，并不影響酶的活性。 1．下圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述中正確的是(　　) A．當(dāng)反應(yīng)溫度由t2調(diào)到最適溫度時，酶活性下降 B．當(dāng)反應(yīng)溫度由t1調(diào)到最適溫度時，酶活性上升 C．酶活性在t2時比t1高，故t2時更適合酶的保存 D．酶活性在t1時比t2低，表明t1時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴(yán)重 B　[由圖可知，在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高酶活性增強，t1屬于此區(qū)間；超過適宜溫度后，酶活性隨溫度升高而下降，t2屬于此區(qū)間。在高溫沒有使酶失活的范圍內(nèi)，酶活性可隨溫度的變

14、化而變化，只有較高的溫度才能破壞酶的空間結(jié)構(gòu)。] 2．如圖所示在不同條件下的酶促反應(yīng)速率變化曲線，據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是(　　) A．影響AB段反應(yīng)速率的主要因素是底物濃度 B．影響B(tài)C段反應(yīng)速率的主要限制因素可能是酶量 C．溫度導(dǎo)致了曲線Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)速率不同 D．曲線Ⅰ顯示，該酶促反應(yīng)的最適溫度為37 ℃ D　[圖中有溫度和底物濃度兩個影響反應(yīng)速率的因素。曲線Ⅰ在達(dá)到飽和點前(AB段)限制因素是橫坐標(biāo)表示的因素——底物濃度。達(dá)到飽和點后的限制因素是底物濃度以外的因素，如溫度、酶的數(shù)量等。曲線Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)速率不同是由溫度不同造成的。曲線Ⅰ表示的溫度僅比另外兩種溫度更適宜，但不

15、一定是最適溫度。] 技法總結(jié)：(1)在分析溫度和pH對酶活性影響的曲線時，要借助數(shù)學(xué)中分段函數(shù)的思想，分段描述，即以最適溫度(pH)為界限進行表述。 (2)在解答此類問題時，要特別關(guān)注縱坐標(biāo)表示的是酶促反應(yīng)速率，還是生成物的量。 探究影響酶活性的條件 [問題探究] 1．可否用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響？可否用淀粉酶探究pH對酶活性的影響？為什么？ 提示：過氧化氫酶催化的底物是H2O2，H2O2在高溫時分解。強酸能催化淀粉水解。這樣實驗中就存在兩個變量，使實驗結(jié)果受到干擾。 2．在探究溫度對淀粉酶活性的影響的實驗中，能否用斐林試劑來檢測？ 提示：不能。因為斐林試劑與

16、還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴(yán)格控制不同的溫度。 [歸納總結(jié)]　 1．實驗原理 (1)酶活性：酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率。 (2)淀粉水解 ①淀粉檢測：加入碘液，溶液變藍(lán)色。 ②淀粉酶可催化淀粉水解。 ③酸性、堿性環(huán)境可以使部分淀粉水解。 (3)H2O2分解 ①H2O2可分解為H2O和O2。 ②H2O2可在H2O2酶的催化作用下快速分解。 ③常溫下H2O2易分解，高溫可以使H2O2分解加快。 2．實驗方案設(shè)計與預(yù)期結(jié)果 比較項目 探究溫度

17、對酶活性的影響 探究pH對酶活性的影響 實驗材料 淀粉溶液、淀粉酶溶液 H2O2溶液、H2O2酶溶液 變量控制 無關(guān)變量 反應(yīng)物與酶的量、溶液pH等應(yīng)適宜且相等 反應(yīng)物與酶的量、溫度等應(yīng)適宜且相等 自變量 先將反應(yīng)物溶液與酶溶液在各梯度溫度下分別保溫，然后混合 先將反應(yīng)物溶液與酶溶液分別調(diào)至各梯度pH，然后混合 因變量檢測 滴加碘液，觀察溶液顏色變化 觀察氣泡產(chǎn)生的快慢 預(yù)期結(jié)果 酶活性較低時，溶液變?yōu)樗{(lán)色 酶活性較低時，氣泡產(chǎn)生較慢 特別提醒：酶相關(guān)實驗探究的“宜”與“不宜” (1)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測底物被分解的試劑“宜”選用碘

18、液，“不宜”選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴(yán)格控制溫度。 (2)在探究酶的適宜溫度的實驗中，“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結(jié)果。 (3)在探究pH對酶活性影響時，“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至實驗要求的pH后再讓反應(yīng)物與底物接觸，“不宜”在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前，讓反應(yīng)物與酶接觸。 甲、乙兩位同學(xué)圍繞酶的特性進行了如下探究實驗，請你運用所學(xué)知識，指出三位同學(xué)實驗中存在的問題，并提出修正方案。 (1)甲同學(xué)探究pH對酶活性的影

19、響。①取12支試管并編號為1～12，分別加入一個體積為0.3 cm3的蛋白塊，調(diào)節(jié)各試管的pH分別為1～12。②同時向12支試管內(nèi)各加入相應(yīng)pH的等量的胰蛋白酶。③均放入盛有冰水的大燒杯內(nèi)一段時間。④觀察并記錄各試管中蛋白塊消失的時間。 存在問題：______________________________。 修正方案：______________________________。 (2)乙同學(xué)探究溫度對酶活性的影響：①取6支試管并編號為A、A1、B、B1、C、C1。在試管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液，在試管A1、B1、C1中都加入等量且適量的淀粉酶溶液。②將試管A、A1放入60 ℃

20、水中，將試管B、B1放入100 ℃水中，將試管C、C1放入冰水中，維持5 min。③分別將等量且適量的淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，在相應(yīng)溫度下維持5 min。④取出試管，用斐林試劑檢測實驗結(jié)果。 存在問題：_______________________________________。 修正方案：_______________________________________。 [解析]　(1)探究pH對酶活性的影響實驗中，自變量是不同的pH，溫度是無關(guān)變量，無關(guān)變量在各組應(yīng)保持相同且適宜，避免對實驗結(jié)果的干擾。由于實驗所用的酶是胰蛋白酶，因此該實驗應(yīng)把12支試管放入37

21、 ℃的水浴中保溫相同時間，該溫度是酶的最適溫度。(2)使用斐林試劑檢測時要水浴加熱處理，會改變實驗中的自變量溫度，對實驗結(jié)果造成影響，尤其是冰水組，酶并未失活，在加熱過程中活性會逐漸增強，從而使底物分解。因此可改用碘液檢測，再根據(jù)顏色深淺，判斷底物的分解程度。 [答案]　(1)無關(guān)變量(或溫度)不適宜　應(yīng)把12支試管放入37 ℃的水浴中保溫相同時間　(2)檢測結(jié)果的試劑不合適　應(yīng)該是取出試管，各加入等量的碘液 [課堂小結(jié)] 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心語句背誦 1．細(xì)胞代謝是細(xì)胞內(nèi)每時每刻都進行著的各種化學(xué)反應(yīng)，是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。 2．加熱使反應(yīng)物獲得了能量，加快反應(yīng)速率。 3

22、．同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。 4．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。 5．酶具有專一性和高效性，作用條件較溫和。 6．低溫抑制酶活性，但不破壞酶的分子結(jié)構(gòu)。 7. 高溫、過酸、過堿都會導(dǎo)致酶分子結(jié)構(gòu)破壞而永久失去活性。 1．下列關(guān)于酶的敘述，正確的是(　　) A．酶是具有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的 B．酶提供了反應(yīng)過程所必需的活化能 C．高溫或pH改變會導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)的改變 D．酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸 C　[本題考查酶的產(chǎn)生、作用和特點。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，作用是降低活化能。過酸、過堿和高溫都會改變酶

23、分子的結(jié)構(gòu)。酶是生物催化劑，反應(yīng)前后酶分子的結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變。] 2．下圖為酶催化反應(yīng)的過程示意圖，以數(shù)字編號的圖形分別表示反應(yīng)物、酶、生成物等反應(yīng)要素，其中表示酶的圖形編號是(　　) A．①　 B．② C．③ D．④ A　[從圖中可以看出圖形①參與酶催化的反應(yīng)，并在反應(yīng)后能保持結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不變，故圖形①應(yīng)為酶。] 3．紡織工業(yè)上的褪漿工序常用兩種方法：化學(xué)法，需用NaOH 7～9克/升，在70 ℃～80 ℃條件下作用12小時，褪漿率僅為50%～60%；加酶法，用少量細(xì)菌淀粉酶，在適宜溫度時只需5分鐘，褪漿率達(dá)100%，這一事實說明(　　) A．酶具有多樣性 B．酶具有高效

24、性 C．酶具有專一性 D．酶具有溶解性 B　[由題意可知，少量淀粉酶比NaOH褪漿所用時間短得多，褪漿率高得多，說明酶具有高效性。] 4．下列環(huán)境因素的改變會使人體唾液淀粉酶的活性逐漸增大的是(　　) A．溫度由0 ℃上升到37 ℃ B．溫度由100 ℃降低到37 ℃ C．pH由2上升到7 D．pH由12降低到7 A　[酶在高溫、過酸、過堿的條件下會失活變性，不再恢復(fù)。唾液淀粉酶的最適溫度是37 ℃，最適pH在7左右，因此B、C、D條件均失活變性了，故選A。] 5．下列A、B、C三圖表示酶濃度一定時，反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度、溫度、pH的關(guān)系，請據(jù)圖回答下列問題。 A　　　　　

25、　　B　　　　　　C (1)圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時，反應(yīng)速率不再上升，其原因是______________________________________________________ ______________________________________________________。 (2)圖B中，b點對應(yīng)的溫度稱_______________________。 (3)圖C中，c點到d點的曲線急劇下降，其原因是 ______________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)將裝有酶與反應(yīng)物的甲、乙兩支試管分別放入12 ℃和75 ℃的水浴鍋中，20 min后取出，轉(zhuǎn)入37 ℃的水浴鍋中保溫，兩試管內(nèi)的反應(yīng)情況分別是：甲：____________， 乙：____________。 [答案]　(1)受反應(yīng)液中酶濃度的限制　(2)酶反應(yīng)的最適溫度　(3)pH升高，酶活性下降　(4)速度加快　不反應(yīng)