100908高三生物《第3章第1112课时》

1第5章细胞的能量供应和利用第11、12课时降低化学反应活化能的酶复习目标：1．比较过氧化氢酶在不同条件下的分解2．酶的作用和本质3．酶的特性4．“影响酶活性的条件”的探究分析复习重点：1．酶的特性2．“影响酶活性的条件”的探究分析复习难点：“影响酶活性的条件”的探究分析课时安排：2课时【基础知识整合】一、酶的作用和本质1．细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命活动的基础。2．酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有催化作用，同时证明，与无机催化剂相比，酶具有高效性的特性。3．酶的作用机理：（1）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。（2）催化剂的作用：提高化学反应速率，促进化学反应的进行。（3）作用机理：降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。4．酶本质的探索：最初科学家通过大量实验证明，酶的化学本质是蛋白质；在20世纪80年代，又发现少数RNA也具有催化作用。5．酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。二、酶的特性1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。2．专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。3．作用条件较温和：过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；在低温下，酶的活性很低，但不会失活。2【知识拓展】一、比较过氧化氢酶在不同条件下的分解1．实验原理（1）2H2O23+Fe过氧化氢酶或2H2O+O2（2）比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。2．实验流程及现象分析试管号3%H2O2量控制变量点燃的卫生香检测结果分析实验处理H2O2分解速度（气泡多少）12mL无助燃性H2O2自然分解缓慢22mL90℃水浴加热很少有助燃性加热能促进H2O2分解32mL滴加3.5%FeCl32滴较多助燃性较强Fe3＋能催化H2O2分解42mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多助燃性更强H2O2酶有催化H2O2分解的作用，且效率高3．实验过程的变量及对照分析自变量因变量无关变量对照组实验组2号：90℃水浴加热3号：加入3.5%FeCl3溶液2滴4号：加入20%肝脏研磨液2滴H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度1号试管2、3、4号试管4．实验结论（1）酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。（2）酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。二、酶的本质1、酶的本质及生理功能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）来源一般来说，活细胞都能产生酶生理功能生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能2、酶化学本质的实验验证①证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应3对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应②证明某种酶是RNA实验组：街测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液→出现红色三、酶的专一性的验证实验分析：（1）实验原理①(酶酶淀粉(非还原糖)麦芽糖还原糖斐林试剂蔗糖非还原糖)葡萄糖+果糖砖红色Cu2O②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。（2）实验程序序号项目试管121注入可溶性淀粉2mL无2注入蔗糖溶液无2mL3注入新鲜淀粉酶溶液2mL振荡2mL振荡450℃温水保温5min5min5加斐林试剂1mL振荡1mL振荡6将试管下部放入60℃热水中2min2min7观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解四、“影响酶活性的条件”的探究分析【知识拓展】1.温度对酶活性的影响（1）原理解读②温度影响酶的活性和结构，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。（2）实验设计思路（3）实验设计程序①4（4）实验的变量分析自变量因变量无关变量温度淀粉分解量的多少（用是否出现蓝色及蓝色深浅表示）淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反应时间等特别提醒：①本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。②本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。2．pH对酶活性的影响（1）原理解读①2222HOHO+O过氧化氢酶②pH影响酶的活性和结构，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。(2)实验设计程序取n支试管分别加入等量的质量分数为3％的过氧化氢溶液用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20％的肝脏研磨液用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。特别提醒：①本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。②本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。3．与酶有关的曲线解读（1）表示酶高效性的曲线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时间，不改变化学反应的平衡点。③酶只能催化已存在的化学反应。（2）表示酶专一性的曲线①在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。5②在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。（3）影响酶活性的曲线①在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。②在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱。③过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，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。④反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。（4）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响①在其他条件适宜、酶量一定的条件下，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在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。【例题】例1：下列对“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”实验结果的分析，正确的是（C）A．在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于3.5%的FeCl3溶液B．3.5%的FeCl3对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥C．肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂的效率高D．如果将四支试管都放在90℃水浴中，第4支试管（加肝脏研磨液的试管）反应速率仍为最快例2．下列有关酶的叙述，正确的是（A）A．酶具有催化功能的原因是能降低化学反应的活化能B．酶通过提供化学反应的活化能，加快生化反应速度C．低温处理胰蛋白酶不影响它的活性和酶促反应速度D．肠脂肪酶在细胞内有专一性，在细胞外没有专一性例3．取1~5号五支试管，分别加入2mL0.5mol/L的过氧化氢溶液，进行如下实验：试管编号12345加入物质1mL唾液锈铁钉生土豆块熟土豆块生土豆块和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少量气泡根据上述实验，判断下列说法正确的是（C）6①能说明酶具有专一性的是1号和3号试管的实验②能说明酶具有高效性的是3号和4号试管的实验③2号实验说明氧化铁可将过氧化氢氧化成氧气④3号与5号实验说明酶的催化效率受溶液酸碱度的影响A.①②B.②③C.①④D.②④例4．动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1mol谷氨酸分解为1molγ-氨基丁酸和1molCO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10mmol/L、最适温度、最适pH的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图a和图b。请根据以上实验结果，回答下列问题：(1)在图a中画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线(请用“1”标注)。(2)当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50％或降低反应温度10℃，请在图a中分别画出理想条件下CO2浓度随时间变化的曲线(请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用“3”标注温度降低后的变化曲线)，并分别说明原因。(3)重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，请在图b中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线(请用“4”标注)，并说明其原因。【答案】(1)见曲线1(每分解1mmol谷氨酸则产生1mmolCO2，根据CO2浓度变化曲线，可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线)。(2)当谷氨酸脱羧酶的浓度增加50％时，见曲线2。其原因：酶量增加50％，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少。当温度降低10℃时，见曲线3。其原因：温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。(3)见曲线4(注：曲线4为一条不经过原点的与原曲线平行的直线，平移距离不限)。原因：一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。【作业】完成《名师导学》对应部分