课件83张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢：
(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多_________，统称为
细胞代谢。
(2)细胞代谢的条件：需___的催化。
(3)意义：细胞代谢是_____________的基础。
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：
(1)实验原理：
H2O2 H2O+O2化学反应细胞生命活动酶(2)实验过程和现象：较少较多大量3.酶的作用原理和本质：
(1)酶的作用原理。
①活化能：分子从_____转变为容易发生化学反应的_____状
态所需要的能量。
②作用机制：同无机催化剂相比，酶降低_______的作用更
显著，因而催化效率更高。
(2)酶的本质产生场所：_______
生理作用：_________
化学本质：____________常态活跃活化能活细胞催化作用蛋白质或RNA二、酶的特性
1.酶的特性(连线)：2.温度和pH对酶活性的影响：过低过高或过低1.思考辨析下列说法的正误。
(1)发生在细胞内外的化学反应统称为细胞代谢。( )
(2)无机催化剂降低化学反应的活化能，酶为反应提供能量。
( )
(3)所有的酶都是在核糖体上合成的。( )
(4)影响酶活性的因素不只有温度和pH。( )答案：(1)×。分析：细胞代谢是指发生在细胞内的化学反应。
(2)×。分析：酶和无机催化剂的作用原理都是降低活化能，不提供能量。
(3)×。分析：酶的化学本质为蛋白质或RNA，蛋白质是在核糖体上合成的，而RNA多数是在细胞核中合成的。
(4)√。2.活细胞内合成酶的原料是( )
A.脂肪酸 B.核糖核苷酸
C.氨基酸 D.氨基酸或核糖核苷酸
【解析】选D。酶的化学本质是蛋白质或RNA，构成它们的单位是氨基酸或核糖核苷酸。3.要探究不同的温度对酶活性的影响，温度属于( )
A.自变量 B.因变量
C.无关变量 D.对照变量
【解析】选A。实验中研究的对实验结果造成影响的变量称为自变量。4.过氧化氢酶和Fe3+的催化效率对照实验中，滴入过氧化氢酶的试管内( )
A.产生的气泡多，燃烧不猛烈
B.不产生气泡，燃烧猛烈
C.产生的气泡少，燃烧不猛烈
D.产生的气泡多，燃烧猛烈
【解析】选D。相比较无机催化剂，酶具有高效性，单位时间内产生的氧气多，冒出的气泡多，会使卫生香燃烧得更猛烈。5.β-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明，β-半乳糖苷酶的催化作用具有( )
A.高效性 B.专一性 C.稳定性 D.多样性
【解析】选B。β-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，而不能催化和乳糖结构相差较大的麦芽糖分解，这说明酶具有专一性。6.下列能正确反映温度和酶催化效率关系的是( )
【解析】选C。酶在最适温度下活性最高，高于和低于这个温度会使酶活性降低，若温度过高会使酶失活。一、酶的解读和相关实验
1.酶的解读：2.酶催化反应的机理与过程：(1)图中E1、E2、E3这三部分都是活化能，分别代表使用无机催化剂、不使用催化剂、使用酶作催化剂的活化能。
(2)由E2>E1>E3可以看出，催化剂的作用本质是降低反应的活化能。3.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析：
(1)步骤和结果：(2)结论：过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3溶液等无机催化剂的催化效率，所以酶的催化作用具有高效性。【点拨】
(1)加热提高反应速率是为反应提供了活化能，而酶是通过降低活化能来提高反应速率的。
(2)滴管的使用：滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液不能用同一支滴管，否则会影响实验的准确性。
(3)实验材料要求：肝脏研磨液必须是新鲜的，这是因为新鲜肝脏中的酶能保持原有的活性。【微思考】
(1)FeCl3溶液和肝脏研磨液加快反应的速率的效果不同，它们的作用机理相同吗？试分析原因。
提示：相同。两者都是催化剂，都是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。
(2)胰蛋白酶可以用哪种试剂鉴定？它的形成和分泌需要哪些细胞结构参与？
提示：胰蛋白酶属于分泌蛋白，鉴定时用双缩脲试剂。参与它形成和分泌的细胞结构有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体和细胞膜。1.(过氧化氢酶的作用)(2014·淮安高一检测)图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是( )
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加快
C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量【解题关键】明确土豆片在过氧化氢分解过程中的作用，以及本实验中的各种变量。
【解析】选C。土豆片中含有过氧化氢酶能够催化过氧化氢的分解，增加土豆片，加快反应速率使氧气释放速率加快；由于瓶子中的反应物(H2O2)是有限的，所以一段时间后气体的量不再增加；为保证实验的严谨性，要保证单一变量，控制好无关变量，因为高温情况下过氧化氢会自动分解。2.(酶的化学本质)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示。下列分析错误的是( )
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【解题关键】解答本题的突破口是通过图中蛋白酶对两种酶的作用结果来判断两种酶的化学本质，然后逐项分析。
【解析】选B。酶的作用具有专一性，用蛋白酶处理后，蛋白质类酶的活性会因其分子结构改变而逐渐降低，非蛋白质类酶的活性不受影响。酶的化学本质是蛋白质或RNA，因此乙酶的化学本质是蛋白质，甲酶的化学本质是RNA。酶的生理作用都是催化作用。【延伸探究】
(1)题1实验中若改为5%的过氧化氢溶液，对实验结果有什么影响？过氧化氢溶液浓度属于哪种变量？
提示：会产生更多的氧气。过氧化氢溶液浓度属于无关变量。
(2)题2中若换用RNA酶，则两种酶的活性如何随时间的变化而变化？
提示：RNA酶只催化RNA的水解，而不能催化蛋白质的水解。如下图：【变式训练】
1.下列图中，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。正确的图解是( )【解析】选C。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。酶可以降低活化能，使反应更容易进行。由于E表示两者之间的差值，所以C选项正确。2.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。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。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，酶有催化性
C.从催化反应效率看，酶有高效性
D.从催化底物看，酶有专一性
【解析】选D。通过4组的对照可知，酶的作用需要有温和的条件，通过2和3组的对照可知，酶具有催化性和高效性；本实验中的酶和底物只有一种，所以不能对比看出酶的专一性。二、酶特性的验证实验
1.酶专一性的验证：
(1)思路：
①
② 实验组：底物+相应酶液 检测 底物被分解
对照组：另一底物+相同酶液 检测 底物没被分解实验组：底物+相应酶液 检测 底物被分解
对照组：相同底物+另一酶液 检测 底物没被分解(2)实例。
①实验组：淀粉+淀粉酶→麦芽糖
②对照组：蔗糖+淀粉酶→不分解，仍为蔗糖
③现象：两组中都加入斐林试剂，并水浴加热，只有①组中出现砖红色沉淀。2.探究酶活性的适宜条件：
(1)思路：底物+t1(或pH1)+酶液
底物+t2(或pH2)+酶液
┇ ┇ ┇
┇ ┇ ┇检测 底物分解速率或剩余量(2)实例：【点拨】
(1)选用淀粉、蔗糖和淀粉酶探究酶的专一性的实验中，所用的鉴定试剂只能是斐林试剂，而不能用碘液，因为淀粉被分解，不呈现蓝色，蔗糖溶液滴入碘液也不会变蓝色；若选用淀粉和蔗糖酶、淀粉酶做实验材料，所用试剂碘液和斐林试剂均可。
(2)探究实验中测定的温度或pH对酶活性的影响，不能测定最适温度和最适pH，若要测定最适温度或pH，则应该降低梯度。【微思考】
(1)探究温度对酶活性影响的实验中，能否用过氧化氢和过氧化氢酶作为实验对象？为什么？
提示：不能。因为过氧化氢在加热的情况下会分解。
(2)探究温度对酶活性影响的实验中，能否用斐林试剂作为检测试剂？为什么？
提示：不能。因为斐林试剂在使用时，要求水浴加热，对反应温度形成干扰。1.(酶特性的实验验证)现有3支试管甲、乙、丙，先向各试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是( )A.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀
B.甲和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响
C.实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀
D.甲和乙试管对照，说明酶具有专一性【解题关键】解答本题需明确：
(1)3支试管加入的物质和实验条件。
(2)不同试管作对照时的自变量。
【解析】选A。酶具有专一性，胃蛋白酶不能分解淀粉，所以乙试管不会出现砖红色沉淀，丙试管的唾液淀粉酶煮沸10 min后失去了活性，所以不会催化分解，该试管也不会出现砖红色沉淀。只有甲试管中淀粉被分解，出现砖红色沉淀。2.(温度对酶活性的影响实验)(2014·武汉高一检测)小明用3%的可溶性淀粉溶液为底物，探究温度对唾液淀粉酶活性的影响。他设置了4组实验(其他条件相同且适宜)，待反应一段时间后取出试管，室温放置30分钟，加适量碘液，显色结果见下表(“+”越多，表示蓝色越深)。根据实验结果可知( )A.蓝色越深，唾液淀粉酶活性越高
B.唾液淀粉酶活性在40℃时比90℃时高
C.温度越高，唾液淀粉酶活性越高
D.温度对唾液淀粉酶活性没有影响【解题关键】明确本实验中自变量为温度，酶的活性高低是用表格中“+”的多少作为衡量指标的，“+”越多，淀粉分解越少。
【解析】选B。本实验是研究在不同温度下唾液淀粉酶催化淀粉的分解，淀粉遇碘变蓝色，所以“+”越多表示剩余淀粉越多，酶的活性越低；上述四组实验中40℃时酶的活性最高。【延伸探究】
(1)题1中甲、乙对照，甲、丙对照，它们的自变量分别是什么？
提示：酶的种类、温度。
(2)题2中唾液淀粉酶的适宜温度大约为多少？并说明原因。
提示：37℃左右。人体温度为37℃，酶的活性较高。【变式训练】
1.下表代表胃和小肠中有关消化液的成分及部分酶的最适pH，下列说法错误的是( )A.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物
B.与无机催化剂比较，酶具有高效性、专一性，且需要适宜条件
C.胃液中的胃蛋白酶会随着胃的排空进入小肠，胃蛋白酶进入小肠后，能将蛋白质分解
D.胃液中有大量的胃酸(HCl)，淀粉酶进入后无法发挥功效【解析】选C。酶属于有机催化剂，与无机催化剂相比具有高效性、专一性和需要适宜条件，胃液中酶的最适pH为1.8，而小肠中最适pH为8.0左右，所以在小肠中胃蛋白酶失去了活性，而不能分解蛋白质；同理淀粉酶进入胃中也会失活，而无法发挥作用。2.下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。
注：“+”表示有；“-”表示无。最后一行“+”越多代表颜色越深。根据实验结果，以下结论不正确的是( )
A.蔗糖不能被淀粉酶催化水解成还原糖
B.淀粉能被淀粉酶催化水解成非还原糖
C.淀粉酶的活性在60℃时比40℃高
D.除淀粉外，淀粉酶不能催化其他物质水解【解析】选B。实验①②③组是在不同温度条件下，淀粉酶对淀粉的水解，其中60℃时，溶液的颜色最深，说明在淀粉酶的作用下，60℃时比其他温度产生的还原糖多，说明了淀粉酶在60℃时比其他几个温度活性高；而④⑤⑥组说明了淀粉酶不能水解蔗糖产生还原糖，说明了酶的作用具有专一性。三、与酶有关的曲线分析
1.表示酶高效性的曲线：
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。2.表示酶专一性的曲线：
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性。3.底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响：
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。4.pH和温度对酶促反应速率的影响曲线：(1)甲图说明：
①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。
②过酸、过碱都会使酶失活。
③不同的酶最适pH不同。
(2)乙图说明：
①在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用将减弱。
②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。
(3)丙图说明：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。【点拨】
(1)酶催化反应时，酶不同，其最适pH不同，最适温度不同。对于同一种酶，改变pH时，不会影响到它的最适温度，同样改变温度时不会影响其最适pH。
(2)适量增加酶的浓度会提高反应速率，但不会改变化学平衡；若适宜增加反应物的浓度，提高反应速率的同时改变了化学平衡。【微思考】
(1)在将胃蛋白酶所处的环境pH从10降到1.5的过程中，酶的活性是如何变化的？试分析原因。
提示：不变，始终为0，因为胃蛋白酶的最适pH为1.5，在pH为10时，酶已经失活。
(2)温度或pH超出酶的作用范围后，酶的活性为0，这时酶的空间结构被破坏了吗？试说明原因。
提示：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，但并未涉及肽键的断裂。0℃左右，酶活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下，酶的活性可以恢复。1.(一种因素对化学反应速率的影响曲线)(2014·包头高一检测)下图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图二的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图。则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是( )
A.曲线1 B.曲线2 C.曲线3 D.曲线4【解题关键】解答本题的关键是：
(1)分析图一，明确温度为2a时比a时酶的活性更大。
(2)分析图二，明确1、2、3、4四条曲线与a曲线的关系。
【解析】选B。温度由a变为2a时酶的活性变大，酶的活性只会改变反应的速度，而不会改变化学反应的平衡，所以到达平衡的时间减少，如图中曲线2所示。2.(多种因素对反应速率的影响曲线)(2014·广州高一检测)生产啤酒时，麦芽中多酚氧化酶(PPO)的作用会降低啤酒品质，故生产过程中需降低其活性。下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线，有关叙述错误的是( )A.PPO能催化多酚类物质的生化反应
B.pH为8.4时，温度高于90℃，PPO的活性将进一步降低
C.在啤酒生产过程中，应将温度控制为80℃、pH控制为8.4
D.温度相同，pH为7.8比8.4时该酶的酶促反应产物要少【解题关键】解答本题的两个关键点：
(1)在观察每一条曲线时，自变量应为pH。
(2)不同曲线之间的差异是由温度变化引起的，温度的改变对酶的最适pH无影响。【解析】选C。由图可知，pH与酶活性的关系可以表示为抛物线状，温度与酶活性的关系也可以表示为抛物线状。多酚氧化酶的作用是催化多酚类物质的氧化。pH为8.4时，温度等于90℃，PPO的活性已经下降，温度进一步升高，PPO的活性将进一步降低。PPO的活性高时，啤酒品质反而降低；在温度为80℃、pH为8.4时，PPO的活性较高，啤酒品质会降低。相同温度时，pH为8.4时该酶的活性较高。【延伸探究】
(1)题1中图二曲线1代表的含义是什么？
提示：在底物和酶充足时，时间与生成物量的关系。
(2)由题2的曲线可以得出多酚氧化酶的最适温度吗？为什么？
提示：不能。由于实验温度梯度太大，同时分组过少，不能准确找出最适温度。【变式训练】
1.下图中能正确表示人体胰蛋白酶催化底物的分解速率与温度关系的是( )
【解析】选C。胰蛋白酶的最适温度在37℃左右，只有选项C符合要求。2.某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图的曲线。下列分析正确的是( )
A.该酶催化反应的最适温度为35℃，最适pH为8
B.当pH为8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
C.随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高
D.当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响【解析】选B。通过图示可知，在35℃时酶的活性最高，但并不一定是最适温度；当pH为8时，对酶来说是最适pH，影响反应速率的因素不再是酶的活性，而是底物的浓度或酶的浓度；pH的变化不会影响酶的最适温度；当pH过高或过低时会导致酶失活，无法证明温度对酶活性的影响。课题：单一变量原则
【示范案例一】下表为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容，请回答有关问题：(1)该实验中，自变量是? 等反应条件，因变量是H2O2的分解速率。对照组是 (填试管编号)，实验组是 (填试管编号)。
(2)比较1号和2号试管，你得出的结论是________________
? 。
(3)比较3号和4号试管，你得出的结论是_______________
? 。
(4)若某同学按照表中方法做了这个实验，结果试管3和试管4的现象刚好相反，他实验失败的原因可能是____________
? 。【解析】(1)实验需要遵循单一变量原则，实验中只有唯一的变量即自变量，对比1和2两组，自变量为温度，3和4组自变量为催化剂的种类；1组为空白对照组，其他为实验组。(2)1和2组的自变量为温度，可知加热能提高H2O2的分解速率。(3)3和4组的自变量为催化剂的种类，可知过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。(4)酶容易受外界因素的干扰，如温度、pH等，也可能是肝脏研磨液不新鲜。答案：(1)温度、催化剂的种类 1 2、3、4
(2)加热能提高H2O2的分解速率
(3)过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高
(4)酶容易受外界因素的干扰，或肝脏研磨液不新鲜【示范案例二】将新鲜萝卜磨碎、过滤得到提取液。在温度为30℃的条件下，取等量提取液分别加到四个盛有pH分别为3、5、7、9的100 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液的烧杯中，结果每一个烧杯中都有气体产生，然后，将加入四个烧杯中的提取液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化，绘制成如下图所示曲线，请回答：(1)该实验的目的是? 。
(2)该实验中的自变量是 ，
因变量是 。
(3)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是? 。【解析】(1)根据题中信息可知，该实验是探究过氧化氢在不同pH及不同量的提取液条件下分解的快慢。
(2)实验需要遵循单一变量原则，分析实验的变量可知，起初为不同的pH，后来pH不变而胡萝卜提取液的量发生改变，因此该实验的自变量为pH的大小和提取液量的多少；因变量是随自变量变化而发生变化的量，则应为单位时间内产生气泡的多少，或单位时间内过氧化氢的减少量。
(3)过氧化氢含量的最低点对应的反应速率最快，此时酶的催化活性最大，同一种酶在相同条件下的最适pH相同。答案：(1)探究过氧化氢在不同pH及不同量的提取液条件下分解的快慢
(2)pH的大小和提取液量的多少 单位时间内产生气泡的多少(或单位时间内过氧化氢的减少量)
(3)此时酶的催化活性最大，同一种酶在相同条件下的最适pH相同【素养升华】
1.概述：
单一变量原则是指其他因素(无关变量)不变，只改变其中一个因素(要研究的因素——实验变量，即自变量)，然后观察这个实验变量对实验结果的影响。2.单一变量的控制：
确定自变量后，控制其他无关变量相同且适宜。如下表：【拓展应用】已知淀粉酶可以把淀粉水解为麦芽糖，蛋白酶可以把蛋白质水解为多肽。某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶的化学本质都是蛋白质)探究有关性质，下列分析不正确的是( )A.该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响
B.该实验1号和3号试管间形成对照，2号和4号试管间形成对照
C.实验过程中，1号、2号试管加入2 mL蒸馏水的目的是保证各试管中液体的体积相同，防止液体体积的差异影响颜色的变化
D.①处预期的颜色变化为蓝色；②处不会发生颜色变化【解析】选D。由表格可以看出：实验中把淀粉酶和蛋白酶混合，则该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响。根据实验设计要遵循单一变量的原则，可推出1号和3号试管间形成对照，2号和4号试管间形成对照。根据等量原则，实验过程中1号、2号试管加入2 mL蒸馏水的目的是保证各试管中液体的体积相同，防止液体体积的差异影响颜色的变化。3号试管中淀粉酶被蛋白酶分解，淀粉没有被水解，遇碘液变蓝；4号试管，蛋白酶的化学本质是蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色。课件36张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用（1）这个实验要解决什么问题？(提出问题)讨论：（2）实验中为什么要把肉块放入金属笼内？(设计实验、观察现象)（3）是什么物质使肉块消失了？对此，你会作出怎样的推测?（得出结论）【思考】
日常生活中加酶洗衣粉
为什么比普通洗衣粉有更强
的去污能力？你还能举出其
他有关酶的例子吗？1.通过对照实验，掌握酶催化代谢反应的实质及特征。（重、难点）
2.阅读资料分析，阐述酶的本质。
3.通过实验探究，学会控制实验变量及设计对照实验。（重、难点） 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。2H2O22H2O+O2一、酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解2mL2mL2mL2mL3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液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过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件对照组 1实验组 酶并未供给过氧化氢能量，只是降低了过氧化氢分解反应的活化能。 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。为什么在酶的催化作用下,过氧化氢的分解速度加快了呢？酶降低化学反应活化能的图解发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵与整个细
胞的活动有关发酵与细胞中
某些物质有关酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用酶是蛋白质巴斯德之前巴斯德李比希毕希纳萨姆纳关于酶本质的探索酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。二、酶的本质【例1】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活
性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的
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B【解题关键】解答本题的关键是通过图中蛋白酶对两种酶的作用结果来判断两种酶的化学本质，然后逐项分析。
【解析】酶的作用具有专一性，用蛋白酶处理后，蛋白质类酶的活性会因为其分子结构改变而逐渐降低，非蛋白质类酶的活性不会受影响。酶的化学本质是蛋白质或RNA，因此乙酶的化学本质是蛋白质，甲酶的化学本质是RNA。三、酶的特性少量肝脏
研磨液比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的
倍。107 ～1013肝脏必须是新鲜的。三氯化
铁溶液12121.酶的高效性加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL
蔗糖溶液加入斐林试剂 振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液白色无变化棕色砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用2.酶的专一性思考：
实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解不能用碘液检测。酶作用的机理探究 影响酶活性的条件
思考：
实验中可以选择过氧化氢酶催化过氧化氢吗？
提示：不可以。因为过氧化氢在加热条件下会分解。在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起疑问：60℃时，为什么肉块长时间不能被分解？3.酶的催化需要温和的条件 通过以上实验可以知道，酶在最适温度下，活性最高。
那么pH不同，对酶的活性有没有影响呢？设计一个实验，来探究pH会不会影响酶的催化效率（活性）？1号试管2号试管3号试管加入过氧化氢酶2滴，振荡2～3min试管各加入2mL过氧化氢溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2将带火星的卫生香分别放入试管中只有在适合的pH下酶的催化效果最好复燃无明显变化探究pH对过氧化氢酶活性的影响1.具有高效性
2.具有专一性
3.作用条件较温和
要有合适的温度
要有合适的pH
比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
温度对淀粉酶活性的影响
pH对过氧化氢酶活性的影响酶的特性四、影响酶促反应速率的因素：1.温度3.酶的浓度：反应速率随酶
浓度的升高而加快4.底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快；但达到一定浓度后，反应速率不再变化酶量一定2.pH影响酶活性的因素一定影响酶促反应的速率。【例2】(2013·海南高考)关于温度对酶活性影响的
叙述,错误的是 ( )
A.不同酶的最适温度可能相同
B.随着温度降低,酶促反应的活化能下降
C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D.高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果B【解题指南】解答本题时需关注以下两点:
(1)温度能影响酶的活性,最适温度时酶的活性最高。
(2)高温使酶变性失活,低温使酶活性降低,但不失活,可用于酶的保存。【解析】本题考查酶的活性与温度的关系。A项,不同酶的最适温度可能相同,也可能不同,故正确。B项,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,活化能与温度无关,故错误。C项,酶是保存在低温环境下的,酶活性较高时不适合酶的保存,故正确。D项,高温、强酸、强碱破坏酶的空间结构使酶变性失活,故正确。 【警示】
实验中温度和pH的控制
在设计酶需要适宜的温度和pH的实验中，每一组实验都必须事先将底物、酶液分别处理到各自所需要控制的温度和pH，使反应一开始便达到预设温度和pH，减小实验误差。若先将底物与酶液混合后再控制温度和pH，则会由于酶的高效性，导致酶促反应在达到所控温度和pH条件前发生。 ①酶的概念
②酶的作用原理
③酶的本质
④酶的作用特性1．关于酶的特性，下列表述中错误的是（ ）
A.酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物
B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变
C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响
D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力D2.下列关于酶的叙述，不正确的是（ ）
A.绝大多数酶的化学本质是蛋白质
B.能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶
C.酶的催化效率高是因为其降低活化能的作用显著
D.酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的【解析】绝大多数酶的本质是蛋白质，极少数为RNA；脂肪酶的本质为蛋白质，所以用蛋白酶才能够将其水解；酶能够较大幅度地降低化学反应的活化能；温度、pH等都会对酶的活性产生影响，所以酶催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。B3.将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放在37℃
的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是（ ）
A.不断降低 B.先升后降
C.先降后升 D.没有变化D4.下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能
正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系
的是( )B5.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，对1～4号试管进行了如下处理，据表回答:(1)1号、2号试管相比， 是实验组，自变量是 ，因变量是 。
(2)1号、3号相比， 是实验组；3号、4号相比，实验组是 。
(3)3号和4号未经加热，也有大量的气泡产生，这说明FeCl3溶液和过氧化氢酶都能降低反应的活化能，使反应在常温下快速进行 。2号温度产生气泡的多少3号3号和4号快乐源自心态：知足常乐，摆脱烦恼；自得其乐，消除痛苦；苦中作乐，寻求开心；偷着找乐，化解忧愁。温馨提示：
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课时提升作业(十四)
降低化学反应活化能的酶
(20分钟 50分)
一、选择题(共7小题，每小题4分，共28分)
1.(2014·鹤壁高一检测)有关酶的发现过程叙述错误的是( )
A.斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验，发现了化学消化
B.巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
C.毕希纳认为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，称为酿酶
D.萨姆纳认为酶多数是蛋白质，少数是RNA
【解析】选D。斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验，阻止了物理消化的进行，从而证明了化学消化的存在；萨姆纳提取到脲酶的化学本质是蛋白质，没有发现RNA起到酶的作用。
2.下列关于酶的实验不正确的是( )
A.上述反应中的自变量是催化剂的种类
B.该实验能证明酶具有高效性
C.该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好
D.该实验的因变量是肝脏质量的变化
【解析】选D。本实验中用的是过氧化氢酶和氯化铁溶液两种不同的催化剂，所以催化剂的种类是本实验的自变量，而加入肝脏(含过氧化氢酶)的试管反应更快，说明了酶具有高效性；因变量是产生氧气的快慢。
3.下图为酶作用的模式图，根据图中所示，下列叙述错误的是( )
A.甲多为蛋白质
B.此反应为分解反应
C.此反应中甲、乙为反应物，丙、丁为产物
D.甲与乙之间有专一性
【解题关键】解答本题的思路：
分析模式图变化情况，关键是确定反应前后不变的是酶，然后确定反应物和产物。
【解析】选C。图示中甲为酶，绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA；该反应是在酶(甲)的作用下将乙分解成丙和丁，且酶与底物之间具有专一性。
【变式训练】过氧化氢酶具有专一性，这种专一性是指( )
A.肝脏细胞中含有而其他细胞不含有
B.能够被蛋白酶水解而不能被其他酶水解
C.能催化过氧化氢分解成水和氧，而不能将之分解成氢和氧
D.能催化过氧化氢的分解，而不能催化其他物质分解
【解析】选D。酶的专一性是指与催化的底物之间对应关系的唯一性。
4.(2014·西安高一检测)如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是( )
A.温度不同 B.pH不同
C.酶量不同 D.反应底物的量不同
【解题关键】解答本题需注意两点：
(1)明确酶活性、酶浓度与反应速率、化学平衡的关系。
(2)分析底物量对生成物量的影响。
【解析】选D。某种酶催化某个反应，酶的量不同以及酶的活性不同，会影响反应速率，但不会影响反应平衡，而反应物的量不同，最终会影响生成物的量。
5.下图中纵坐标表示酶的催化活性，横坐标表示pH，将肠淀粉酶(最适pH约为8)溶液的pH由1.8调至12，能正确描述其催化活性变化的是( )
【解析】选C。当pH为1.8时，已导致肠淀粉酶失活，所以在整个过程中酶一直没有活性。
6.20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，由20%蛋白质和80%RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质去除，并提高Mg2+浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的活性，这一结果表明( )
A.RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质是蛋白质
D.绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA
【解题关键】解答本题思路如下：
【解析】选A。本题中描述了两种物质蛋白质和RNA，但不能判断该材料中蛋白质的功能，因为存在或不存在该蛋白质时，RNA都会催化反应的进行，只能说明RNA具有催化作用。
7.在探究酶的活性实验中，某同学将pH分别为1、7、10的等量唾液淀粉酶滴入编号为甲、乙、丙的装有等量淀粉溶液的3支试管中，立即将3支试管置于85℃水浴中，10 min后分别加入碘液，能出现蓝色的试管是( )
A.甲试管 B.乙试管
C.甲和丙试管 D.甲、乙、丙3支试管
【解析】选D。虽然3支试管的pH有合适的7，以及不合适的1和10，但由于将3支试管都放在85℃环境中均失去了活性，所以淀粉没有被分解。
【误区警示】本题中易忽略的一个条件是温度，会认为pH适宜时，淀粉会被分解，而错选C项。
二、非选择题(共22分)
8.下列关于酶的探究实验有关过程如下：取两支洁净的试管并编号为1、2，向试管内各注入2 mL 3%的H2O2溶液；向1号试管内滴入2滴FeCl3溶液，2号试管滴入2滴新鲜肝脏研磨液；堵住试管口后轻轻振荡，观察实验现象并用带火星的木条检验，记录结果。
(1)该实验的目的之一是探究 的高低。其中对照组是 试管。
(2)该实验的实验原理是 。
(3)该实验的观察指标是实验初期气泡产生的速度和数量，以及 。若两支试管的现象均不明显，最可能的原因是 。
(4)某同学完成该实验后继续探究动物不同器官的过氧化氢酶的活性是否相同，于是他将猪的各内脏器官各取1克，剪碎后分别放入试管并编号，设计对照实验，其实验结果如下表：
编号
器官
名称
3 mL 3%
H2O2溶液
反应
速率
产生气泡
的多少
助燃
情况
1
肝脏
+
迅速
大量
迅速复燃
2
肺
+
较快
较多
发亮
3
脾
+
较快
较多
发亮
4
肾
+
快
多
能复燃
5
空白
+
缓慢
少
不能
“+”表示加入3 mL质量分数为3%的H2O2溶液
分析上述实验结果，得出的实验结论是?
。
【解析】(1)由于实验的目的是探究酶的相关实验，所以加入Fe3+作为催化剂的一组为对照组。
(2)实验的原理是无机催化剂Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，产物是水和氧气。
(3)实验结果的衡量指标可以是产生气泡的多少，或者是木条的复燃程度即燃烧的猛烈程度。
(4)表中1～4组加入不同的器官，发现加入肝脏的效果最好，从而得出结论：动物肝脏内过氧化氢酶的活性最高。
答案：(1)过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 1号
(2)Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解
(3)带火星的木条的复燃程度
过氧化氢溶液放置的时间过长而分解
(4)动物不同器官中的过氧化氢酶的活性不同，肝脏内过氧化氢酶的活性最高
【方法规律】得出实验结论的方法
(1)根据实验目的，不论是探究实验还是验证实验，题干中若提到了实验目的，则实验结论一定是与实验目的相呼应的。
(2)根据实验中自变量和因变量的关系，如本实验中自变量是生物的不同器官，因变量是过氧化氢的分解速率。
(30分钟 50分)
一、选择题(共5小题，每小题5分，共25分)
1.(2014·余姚高一检测)人体中某一过程如下图所示：如果温度增加到45℃，引起酶的活性部位改变，会引起( )
A.蛋白质被消化得更快
B.蛋白质被消化得较慢或不能被消化
C.氨基酸缩合速度加快
D.氨基酸缩合速度减慢或不能发生缩合
【解析】选B。图示的过程为蛋白质在酶作用下分解的过程，由于温度升高后酶的结构发生改变，活性降低甚至失活，所以导致蛋白质的消化变慢或不能被消化。
【变式训练】(2013·莱芜高一检测)下图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中，错误的是( )
A.该模型可以解释酶的专一性
B.a表示酶，该模型可解释酶的多样性
C.a催化d分解为e、f
D.该模型显示，酶在反应前后性质不变
【解析】选B。反应中a与d结合，反应前后a没有发生变化，则a表示的是酶；d分解为e、f。在底物b、c、d同时存在时a只催化d的反应，说明了酶的专一性；图中只有一种酶，不能明确表示酶的多样性。
2.(2014·济宁高一检测)取三支试管分别加入等量淀粉酶溶液，编号为A、B、C组，并分别调整到0℃、25℃、100℃，然后在每支试管中加入温度分别为0℃、25℃、100℃的等量淀粉溶液，保持各组温度5分钟后，继续进行实验。下列关于该实验的说法合理的是( )
A.若向三支试管中各加入等量的碘液，试管内液体颜色都有可能出现蓝色
B.若向三支试管中各加入等量的斐林试剂，水浴加热一段时间，试管都不出现砖红色沉淀
C.该实验的对照组是A组，实验组是B、C组
D.只要在0℃和100℃之间每隔20℃设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度
【解析】选A。加入各种溶液后，保持的时间为5分钟，所以三支试管中的淀粉都有可能没有分解完毕，加入碘液后都有可能变蓝；淀粉被分解为麦芽糖时具有还原性，加入斐林试剂可以变砖红色；三组之间是相互对照的；若将温度梯度设置为20℃，范围太大，不能准确测定最适温度。
【误区警示】此题中易误认为25℃时淀粉已经分解，所以此组实验中碘液不变蓝色，而漏选A选项，同时不要认为选项D中设置了温度梯度就能测出最适温度，要注意梯度的大小。
3.(2014·威海高一检测)图中曲线表示酶促反应速率与温度的关系，下列对该图的描述错误的是( )
A.图中a点所对应的温度为该酶活性的最适温度
B.曲线ab段下降，说明酶的分子结构被破坏
C.该图显示温度的高低都能影响酶的活性
D.该酶在70℃的环境下活性完全丧失
【解析】选B。图中a对应的温度下酶的活性最高，所以为酶的最适温度；曲线ab段下降，是由于酶的活性降低，但分子结构没有被破坏；70℃时酶已经没有活性。
4.下图1表示某酶促反应过程，图2表示图1的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线(物质a的起始浓度为10 mmol·L-1)。下列叙述错误的是( )
A.物质a可能是麦芽糖，但不可能是蔗糖
B.在该实验条件下物质a在2 min内可被完全分解
C.若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度一定低于曲线②和③
D.若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度高于曲线②和③
【解题关键】解答本题的关键：
(1)根据图1产物c判断出反应物可能是麦芽糖。
(2)根据图2中的④判断出反应物被消耗尽的时间。
【解析】选C。由图1看出，物质a被水解为2个c，可能是麦芽糖水解为2个葡萄糖；蔗糖水解为1个果糖和1个葡萄糖，所以不可能是蔗糖。由图2曲线④可以看出，2 min后物质a完全被分解。由曲线①②③看出，①的反应速率快于②③，可能是酶的浓度大，也可能是温度较②③更适宜，但不一定比②③低。
【方法规律】突破酶促反应速率影响因素曲线图的一般方法
(1)识标：理解图中纵坐标和横坐标的含义，一般横坐标表示温度、pH、反应时间等，纵坐标表示反应速率等。
(2)明点：分析图中起止点和最高点的含义，一般起点为零，最高点表示最适温度或pH，酶的活性最大，止点表示酶的活性为零或生成物的量最大。
(3)析图：根据相关原理判断曲线的变化情况，具体看曲线是上升还是下降，从而确定酶促反应速率的变化趋势。
5.(能力挑战题)右图表示在最适温度、最适pH条件下，淀粉溶液浓度对一定量的唾液淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列叙述错误的是(多选)( )
A.若在A点时降低温度，则反应速率加快
B.若在A点时升高pH，则反应速率降低
C.若在B点时往混合物内加入少量淀粉，则反应速率会加快
D.若在B点时往混合物内加入少量唾液淀粉酶，则反应速率会加快
【解析】选A、C。由于此曲线是在最适温度和最适pH条件下测得，不论是提高温度和pH，还是降低温度和pH，都会使反应速率降低；B点时底物是过量的，所以增加底物不会使反应速率增加，此时增加酶的浓度会提高反应速率。
二、非选择题(共25分)
6.酶在酶促反应中能催化特定的底物(酶进行催化反应的反应物)反应，与酶的活性中心有关。酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生。请据图回答问题：
(1)上图所示过程能说明酶具有 的特点。
(2)酶能提高反应速率的机理是 ，
使底物分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。
(3)下列符合图示反应类型的有 。
A.氨基酸a+氨基酸b→二肽+H2O
B.麦芽糖+H2O→葡萄糖
C.CO2+H2O→(CH2O)+O2
D.H2O2→H2O+O2
(4)请在下表中写出两个与酶有关的实验中的自变量：
序号
实验名称
自变量
因变量
①
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用
加斐林试剂水浴加热，有无砖红色(沉淀)出现
②
温度对淀粉酶活性的影响
加碘后溶液颜色的变化
【解析】(1)上图中所示酶与底物的关系，反应前后不发生变化的为酶，变化的为底物，酶与底物是一一对应的关系，所以酶具有专一性。
(2)酶和其他催化剂一样都能降低反应的活化能，从而使反应更容易进行。
(3)由图示可知反应前为一种物质，反应后分解为两种物质。
(4)由①中可知底物是自变量，②中是温度对淀粉酶活性的影响，则温度是自变量。
答案：(1)专一性
(2)酶能降低反应的活化能 (3)D
(4)淀粉、蔗糖(不同反应底物) 温度
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