2013年《随堂优化训练》第5章第1节降低化学反应活化能的酶

(共47张PPT)
第 5 章 细胞的能量供应和利用
知识目标 1 ．了解酶的本质、特性及其在代谢中的作用
2．掌握 ATP 的组成和特点
3．掌握细胞呼吸的原理和实质，能利用细胞呼吸的原
理解释一些生活、生产中出现的问题
4．能叙述科学家对光合作用原理的认识过程，了解光
合作用的原理和实质；分析影响光合作用强度的因素
能力目标 1 ．学习探究实验的进行方法，学会寻找并控制自变量
和因变量，学会设置对照组
2．学会提取、分离绿叶中的色素及检测酒精、二氧化
碳的方法
第1节
降低化学反应活化能的酶
1．细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入________
才能维持生命活动的有序性。
化学反应
细胞代谢
2 ．细胞中每时每刻都进行着许多_______________ ， 称为
______________。其每一个化学变化都是在酶的作用下进行的。
3．活化能与酶的作用
活跃
活化
活化能
(1)分子从常态转变为容易发生化学反应的________状态所
需要的能量称为________能。
(2)酶的主要作用是降低反应的______________。
能量
4．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验
(1)实验说明，过氧化氢酶和____________的催化效率不同，
一般来说，酶的催化效率是无机催化剂的________倍，酶的催化
作用具有__________的特点。
(2)这个实验所用的酶是取自________的研磨液。
(3)实验的自变量是__________，因变量是__________。
FeCl3
肝脏
催化剂
催化效率
107～1013
高效性
5．酶本质的探索过程
酵母细胞
酵母细胞
(1)通过观察和实验，巴斯德认为酒精发酵是由于_________
的存在。
(2)李比希坚持认为引起发酵的是______________中的某些
物质。
RNA
(3) 毕 希 纳 把 ______________ 放 在 石 英 砂 中 研 磨 取 得
____________，再在其中加入葡萄糖，一段时间后，产生了酒精。
于是他认为发酵是由于细胞中某些物质作用的结果，并将这些物
质称为________。
(4)美国科学家萨姆纳通过实验证实酶是一类具有催化作用
的__________，科学家切赫和奥特曼发现少数________也具有生
物催化作用。
酵母细胞
提取液
酿酶
蛋白质
6．酶的化学本质
酶是__________产生的具有催化作用的____________。绝大
多数酶的化学本质是____________ ，另外有一些酶的成分是
RNA。
有机物
蛋白质
7．酶的特性
(1)高效性：这是由于酶能够降低化学反应的____________。
(2)__________：过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，每一
种酶只能催化______或________化学反应。
活化能
专一性
一种
一类
活细胞
最高
降低
空间结构
8．酶的作用条件比较温和
(1)在最适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性________。
(2)温度和 pH 偏高或偏低，酶活性都会明显__________。
(3)过酸、过碱或温度过高，酶的______________会遭到破
坏，使酶永久失活。
1．酶具有极强的催化功能，其原因是(
)
A．增大了反应的接触面
B．降低了底物分子的活化能
C．提高了反应物的活化能
D．降低了底物的自由能
【解析】活化能是指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；酶具有极强的催化功能的原因是显著降
低了底物分子的活化能，使得化学反应较容易进行。
【答案】B
2．(2012 年中山期末统考)下列选项中，①表示有酶催化的
反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E 表示酶降低的活化
能。能正确表示三者关系的是(
)
【解析】酶在细胞代谢中的作用是降低化学反应的活化能，
使反应比较容易进行。曲线②的峰点表示没有酶催化的活化能，
曲线①的峰点表示有酶催化的活化能，两者间的差值表示酶降低
的活化能。
【答案】C
)
3．在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应是(
A．产生气泡
B．溶液呈紫色
C．溶液呈蓝色
D．产生砖红色沉淀
【答案】B
4．以下关于酶的叙述中，正确的是(
)
A．酶的基本组成单位是肽链
B．酶只能在细胞内合成并在细胞内发挥作用
C．酶的活性随温度升高而升高
D．大多数酶在 pH 值等于 7 左右时活性最高
【解析】绝大多数酶是蛋白质，基本组成单位是氨基酸；酶
既能在细胞内合成并在细胞内发挥作用，也可以分泌到细胞外发
挥作用，比如消化酶；在一定范围内，酶的活性随温度升高而升
高，但是超过一定范围时，酶的活性随温度升高而降低甚至失活；
大多数酶在 pH 值等于 7 左右时活性最高，但是也有特殊的现象，
比如胃蛋白酶的最适 pH 为 1.5。
【答案】D
5．探究温度对酶活性的影响的实验中，最合理的步骤是
(
)
①取 3 支试管编号，各注入 2 mL 淀粉液；另取 3 支试管编
号，各注入 1 mL 新鲜的淀 粉酶溶液
②将淀粉酶溶液注入相
同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度 5 min
③向各试管滴一滴碘液
④将 6 支试管分成三组，每组各有
一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在 60 ℃热水、100 ℃沸
水和 0 ℃冰水中 5 min
A．①②④③⑤
C．①③④②⑤
⑤观察实验现象
B．①③②④⑤
D．①④②③⑤
【解析】探究温度对酶活性的影响的实验中，需要进行条件
对照。即分别将淀粉液和酶液置于 100 ℃、60 ℃、0 ℃环境下
进行。但是由于酶的催化效率很高，因此必须在实验前将试剂分
别置于相关条件下。当淀粉液和淀粉酶溶液的温度都达到了相应
温度的时候，再将淀粉液与淀粉酶溶液混合，探究不同温度对酶
活性的影响。
【答案】D
1．酶的本质及其催化作用
(1)酶的本质
①是活细胞产生的一类生物催化剂，在相应的化学反应中能
降低反应所需的活化能，从而使反应迅速进行。
②既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥作用。
③大部分酶的化学本质是蛋白质；某些 RNA 也具有生物催
化作用。
(2)酶的催化作用
①酶所催化的反应需要在适宜的温度下进行。通常动物细胞
内的酶最适温度在 35 ℃～40 ℃，植物细胞内的酶最适温度稍
高，通常在 40 ℃～50 ℃，微生物细胞内的酶最适温度差别较
大。
②因为多数酶的成分是蛋白质，因此当温度过高时，酶的结
构将受到影响，酶活性丧失。而当环境温度过低时，酶的催化效
率低，但酶的化学本质不发生变化。
③酶的催化作用也受 pH 影响
a．过酸或过碱可以使酶的空间结构遭到破坏，使酶的活性
丧失。
b．当 pH 值改变不剧烈时酶虽未变性，但活性受到影响。
试管编号 1 2 3 4 5
加入物质 适量唾
液 锈铁钉 生土
豆片 熟土
豆片 生土豆块＋
稀盐酸
实验结果 几乎
无气泡 少量
气泡 大量
气泡 几乎
无气泡 几乎
无气泡
【例 1】取经过编号的 5 支试管分别加入 2 mL 0.5 mol/L 过
氧化氢溶液，进行如下实验，根据实验内容，下列说法正确的是
(
)
A.说明酶具有高效性的是 3 号和 4 号试管
B．1 号和 3 号对照不能说明酶有专一性
C．各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系
D．3 号和 5 号对照可以说明酶的活性受 pH 的影响
【答案】D
【变式训练 1】(双选)在证明酶的催化作用受温度影响的实
验时，有学生取两支试管将淀粉溶液与唾液混合后，分别将试管
放在冰水、沸水中 5 min 后，分别加入 3 滴碘液，结果两支试管
都变蓝，证明酶的催化作用需要适宜的温度。此实验的不足之处
是(
)
A．酶与淀粉不能在设置各自温度之前接触
B．缺少温度为 37 ℃的对照实验
C．这两支试管都不应变蓝
D．不能用碘液检验是否存在淀粉
【解析】如果将淀粉溶液与唾液混合，淀粉将立即在酶的催
化作用下水解。此时再分别将试管放在冰水、沸水中时，淀粉已
经水解，实验结果误差较大，这两支试管可能都不变蓝；能用碘
液检验是否存在淀粉；证明酶的催化作用受温度影响的实验时，
应该设计温度为 37 ℃的对照实验。
【答案】AB
2．酶与无机催化剂的比较
(1)酶是生物催化剂，它具有无机催化剂的特点
①能降低反应的活化能，改变所催化的反应的速度，酶本身
的化学性质不发生变化。
②不改变所催化反应的平衡点。
(2)酶也具有不同于无机催化剂的特点
①催化效率高，是无机催化剂的 107～1013 倍。
②具有专一性和多样性。
③作用条件温和，容易受温度和酸碱性影响。
【例 2】(2012 年增城期末统考改编)下列各项关于酶的叙述
中正确的一项是(
)
A．酶是活细胞产生的，必须在活细胞内发挥作用
B．酶可以降低化学反应的活化能
C．酶的催化效率很高，不受酸碱度影响
D．酶都是蛋白质
【名师点拨】酶是活细胞产生的，可以在细胞外发挥作用，
如唾液淀粉酶；酶的活性受酸碱度影响；多数酶是蛋白质，少数
是 RNA。
【答案】B
【变式训练 2】人的血液中一个碳酸酐酶分子每分钟可催化
)
分解 19 000 万个碳酸分子。这说明酶具有(
A．多样性
B．专一性
C．可控性
D．高效性
【答案】D
3．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(2)材料选择和处理
①过氧化氢与动物肝脏都必须新鲜。因为过氧化氢不是很稳
定，存放太久，将自行分解。新鲜肝脏中的酶才具有活性。
②酶存在于细胞中，使用时，必须将肝脏细胞破坏，使酶释
放出来。
(3)实验中的 1 号试管作为对照，注意遵循单一变量原则。
(4)4 号试管加入肝脏研磨液后，将迅速产生大量气泡，漫至
试管口。此时用点燃的卫生香实验时，要注意不要让香头触及气
泡，以免导致香火熄灭。改进方法是，将研磨的肝脏提取液稀释
后再作实验。
(5)所有试管释放的气泡总量相等。
A．有利于过氧化氢酶的释放
B．保护过氧化氢酶
C．提高过氧化氢酶的活性
D．以上说法都不对
【名师点拨】过氧化氢酶位于肝细胞内。实验中，把肝脏制
成研磨液的目的是有利于过氧化氢酶的释放，和反应物接触，起
到催化作用。
【答案】A
对于实验中的操作步骤和要求一定要明白为什么
这样做，其目的是什么？这就是基本实验技能，也是考试的一个
必考项目。
序号 处理方法 观察结果
1 常温下自然分解 氧气泡少而小
2
常温下加入 Fe3＋ 氧气泡稍多而小
3 常温下加入鲜肝提取液 氧气泡极多而大
4 加入煮沸后冷却的鲜肝提取液 氧气泡少而小
【变式训练 3】为了认识酶作用的特性，以 20%过氧化氢溶
液为反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，
能够得出相应结论。在下列有关结论的描述中，从表中得不到实
验依据的一项是(
)
A.从催化反应条件看，酶有温和性
B．从催化活性看，酶变性后就失活
C．从催化底物范围看，酶有专一性
D．从催化反应效率看，酶有高效性
【答案】C
4．影响酶活性条件的探究
(1)酶的选取
①淀粉酶不适合用于研究 pH 对酶活性的影响的实验，因为
在碱性条件下，碘与淀粉不进行反应。
②过氧化氢酶不适合用于研究温度对酶活性影响的实验，因
为温度能影响过氧化氢分解反应的速度。
(2)实验原理
①探究淀粉酶活性，可加碘液后看溶液是否变蓝来判断淀粉
是否水解，从而了解淀粉酶的活性。
②探究过氧化氢酶活性，可根据产生气泡的数量和速度来判
断酶的活性。
(3)变量的确定
①自变量——温度或 pH。
②因变量——酶的活性。
(4)变量的控制
温度——用冰块降温或水浴加热，用温度计随时测量。
pH——可加入强酸或强碱，用 pH 试纸进行测量。
(5)对照组设置：应将温度或 pH 调到该酶最适温度或 pH 水
平，其他条件与实验组相同。
(6)实验组设置
①探究 pH 对酶活性影响，实验组至少要设置两组，一组的
pH 明显高于对照组，一组的 pH 明显低于对照组，其他条件实
验组和对照组均相同。
②探究温度对酶活性的影响，实验组至少要设置两组，一组
温度明显高于对照组，一组温度明显低于对照组，其他条件实验
组和对照组均相同。
③验证酶活性受温度和酸碱度影响时，要使试管及其内的相
关试剂达到相应的条件，之后再让酶与反应物相遇。以保证酶是
在实验条件的情况下进行。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL2%新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度/℃ 40 60 80 40 60 80
2 mL 斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅* ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
【例 4】(2012 年中山期末统考改编)下表是“探究淀粉酶对
淀粉和蔗糖的作用”的实验设计及结果。根据实验结果，以下结
论正确的是(
)
注：“＋”表示有；“－”表示无。
*：此行“＋”的多少代表颜色的深浅。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在 40 ℃比 60 ℃高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
【名师点拨】淀粉酶不能水解蔗糖，AD 选项错；①②③号
试管中的生成物能与斐林试剂生成砖红色沉淀，说明淀粉在淀粉
酶的作用下水解成还原糖，B 选项正确；②号试管的砖红色比①
试管的深，说明淀粉酶活性在 60 ℃比 40 ℃高，C 选项错。
【答案】B
【变式训练 4】(2012 年河源期末统考)在探究影响酶活性试
验中，如果要探究不同的温度对酶活性的影响时，温度和 pH 分
别属于(
)
A．自变量和应变量
C．自变量和无关变量
B．因变量和无关变量
D．自变量和对照变量
【解析】人为改变的变量为自变量，随着自变量的变化而变
化的变量为因变量，其余为无关变量。如果要探究不同的温度对
酶活性的影响时，温度和 pH 值分别属于自变量和无关变量。
【答案】C
※分析表示酶特性的曲线
1．表示酶高效性的曲线
图 5－1－1
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的
催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，但不改变化学反
应的平衡点。
2．表示酶专一性的曲线
图 5－1－2
(1)在 A 反应物中加入酶 A，反应速度较未加酶时明显加快，
说明酶 A 催化底物 A 参加反应。
(2)在 A 反应物中加入酶 B，反应速度和未加酶的相同，说
明酶 B 不催化底物 A 参加反应。
3．表示影响酶活性变化的因素的曲线
(1)pH、温度
图 5－1－3
①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作
用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活
性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
(2)酶浓度
图 5－1－4
在有足够底物而其他因素适宜的情况下，酶促反应速率与酶
浓度成正比，如图 5－1－4 所示。
(3)底物浓度
图 5－1－5
当酶浓度、温度和 pH 恒定时，在底物浓度很低的范围内，
反应速率与底物浓度几乎成正比，当底物浓度达到一定限度时，
所有的酶全部与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物浓度，
反应速率也不再增加，如图 5－1－5 所示。