1、1降低化学反应活化能的酶知识结构1.细胞代谢概念：细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。2.酶概念： 来源： （死细胞不产生酶，凡是活细胞都一定能产生酶。 ） 注：成熟红细胞没有细胞核，也没有大多数的细胞器，红细胞一旦成熟，将不再合成酶。本质： 合成原料： 或核糖核苷酸（组成 RNA）注：酶与激素、蛋白质、维生素、脂质的关系：酶、激素、维生素比较表：物质名称 产 生 部 位 化学本质 作 用酶 活细胞绝大多数蛋白质、极少数为RNA催 化激 素动物专门器官，植物一定部位蛋白质、脂质、多肽、氨基酸调 节维生素 来自食物 脂质等维持生命活动必需氨基酸 只能来自食物 苏亮携来一本假色(
2、书)8 种（谐音记忆）问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？是的能产生酶的细胞一定能产生激素吗？不一定功能： ：a.在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂一样，能显著降低反应的活化能，提高反应速率，缩短达控制变量（变量、自变量、因变量、无关变量）酶的作用和本质酶在细胞代谢中 的作用及机理比较 H2O2在不同条件下的分解（酶、FeCl 3）酶的本质及探索历程维生素脂质 激素蛋白质 酶2到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数；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。b.反应前后酶的性质和数量均没有变化。作用分布：细胞外(胞外酶：如各种消化酶)；细胞内(胞内
3、酶：如呼吸氧化酶)功能作用机理：a. 称为活化能。b.酶在生化反应中起的催化的作用，主要是降低了反应的活化能，酶在反应前后质量和性质不变化。关于酶的本质的探索：1857 年，法国微生物学家巴斯德提出：酿酒中的发酵是由于 的存在，没有 -的参与，糖类不可能变成酒精。 德国化学家李比希坚持认为：引起发酵的是 ，但这些物质只有在 -后才能发挥作用。 德国化学家毕西纳得到 ，加入葡萄糖后变成酒，他将引起发酵的物质称为 。 美国科学家萨姆纳用 作溶剂，得到 的结晶，这种结晶溶于水后能够催化 分解成 ，然后他用多种方法证明该物质是 。 后来，科学家又相继获得 、 等许多酶的结晶，并证明这些酶都是 。 20
4、 世纪 80 年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数 也具有生物催化功能。酶的特性：a. ：是无机催化剂的 107-1013倍。酶的高效性是细胞新陈代谢顺利进行的保证。b. ：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的专一性保证细胞新陈代谢的有序性。c. 。3.酶在细胞代谢中的作用： 控制变量与对照实验：3自变量：实验中人为控制改变的变量。因变量：随自变量而变化的变量。无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些可变因素，对实验结果造成影响。对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组与实验组。 实验设计的基本原则：对照性原则；单因子变量原则；等
5、量原则；科学性原则实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解，如下表1 号与 2 号相比，2 号试管明显的气泡产生，说明3 号和 4 号试管中都有大量的气泡产生，说明 4 号比 3 号的反应速度快，说明结论：酶在细胞代谢中具有 作用，且酶具有 。在本实验中应该注意哪些事项？实验时肝脏必须要新鲜。肝脏如果不新鲜，实验效果不好。因为酶是蛋白质，如果取材过早，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶的数量减少且活性降低。 要使用肝脏的研磨液，这样可加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管。原因是酶的催化效率具
6、有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。由于反应速度快，要注意观察实验的现象。过氧化氢具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。4.实验探究出影响酶活性的条件 a.酶的确定：淀粉酶不适合做研究 pH 对酶活性的影响的实验，是由于在碱性条件下，碘与淀粉的反应不能进行；过氧化氢酶不适合做研究温度对酶活性的影响的实验，是由于温度能影响过氧化氢分解反应的速度。b.实验原理：用淀粉和淀粉酶做实验时，可利用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；用过氧化氢酶做实验时， 可根据产生气泡的数量和速度来判断酶的活性。c.变量的确定：本实验的自变量是温
7、度或 pH，因变量是酶的活性。温度的控制可用冰块降温或水浴加热，用温度计随时测量；pH 的控制可加入强酸或强碱，用 pH 试纸进行测量。试管编号 加入物质 处理 观察1 2mLH2O2溶液 不作处理 基本无气泡产生2 2mLH2O2溶液 90水浴加热 有气泡产生3 2mLH2O2溶液 加 2 滴 Fecl3 溶液 有较多气泡产生4 2mLH2O2溶液 加 2 滴肝脏研磨液 有大量的气泡产生4d.对照组的设置：应将温度或 pH 调到该酶最适温度或 pH 水平上，其他条件与实验组相同。验证酶活性受温度和酸碱度影响时，要先达到相应的环境后，再让酶与反应物相遇。e.实验组的设置：探究 pH 对酶活性的
8、影响，实验组至少要设置 2 组，一组 pH 明显高于对照组，一组 pH 明显低于对照组，其他条件实验组和对照组均相同。探究温度对酶活性的影响，实验组至少要设置 2 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。5.影响酶活性的因素： a.温度：一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。大多数酶，在 30-40范围内显示最高活性。低温不会使酶失去活性，低温时酶活性降低，但若再给予适宜的温度，酶活性又增强。高温
9、可导致酶失去活性，绝大多数酶在 70以上，其空间结构即被破坏。热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。 b.pH 值：在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失活，大多数酶的最适 PH 值为 4.5-8.0 范围内。动物体内的酶最适宜 pH 大多在 6.58 之间。唾液 pH 为 6.27.4，胃液的 pH 为 0.91.5，小肠液的 pH 为7.6。 *胃蛋白酶 胰蛋白酶植物体内的酶最适 pH 大多在 4.56.5 之间。思考：消化过程中胃
10、会受伤害吗？胃黏膜能分泌黏液覆盖在胃黏膜表面形成一层保护屏障，能防止胃液内高浓度的盐酸与胃蛋白酶对黏膜的损伤。另外胃腺细胞分泌的是胃蛋白酶原，没有催化活性，只有在盐酸的作用下，才可能激活成胃蛋白酶，具有催化作用。5c.酶的浓度：在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下，则酶促反应速率与酶浓度成正比。d.底物浓度：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成正比，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物演义，反应速率不再增加。6.典型例题：在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲 I 所示
11、。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲、所示。图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：(1)当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化作用具有 。(2)青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似，故能抑制细菌合成细胞壁相关的酶的活性，其原因是 。(3)据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是 抑制剂，原因是 。(4)唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与反应速率的变化如图丙。若将温度提高 5
12、，请在图丙中绘出相应变化曲线。【答案】（1）专一性（2）青霉素能与这些酶的活性位点结合（或：酶活性位点被封闭） ，使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合机会下降（3）竞争性 底物浓度越高，底物与酶活性位点结合机会越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会越小（4）见右图 命题思路 图丙起始反应速率底物浓度活性不被抑制的酶温度提高 56（1）考查生物学核心知识-酶的特性、催化机理和影响酶活性的外界因素等方面的知识。（2）尽可能体现考试大纲中“以能力测试为依据，考查高中生物课程的基础知识、基本技能的同时，加强对理解能力、获取与处理信息能力的考查”的命题指导思想。（3）期望命制一道具有紧扣生物课程内容、难度适中、区分度较高的原创试题。考查的知识和能力1.考查的知识知识内容 要求分析酶促反应机理 说明酶的专一性 酶在代谢中的作用探究影响酶活性的因素 2.考查的能力能用文字准确描述有关酶的作用机理和特性。能用图像准确表达温度对酶活性的影响。能准确地从课外材料中获取有关酶的信息资料，并运用这些信息资料对酶抑制剂的抑制机理作出合理的解释。
