必修一第五章第一节酶

1、第一节第一节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶一酶的作用和本质一酶的作用和本质斯帕兰扎尼实验斯帕兰扎尼实验过程：过程：现象：现象：推测：推测：证明：证明：本实验能证明：本实验能证明：问题探讨问题探讨肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块消失了肉块消失了是胃内的化学物质将肉块分解了是胃内的化学物质将肉块分解了收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解否也能将肉块分解胃具有化学消化的作用胃具有化学消化的作用一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质1.1.细胞代谢细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多：细胞中每时每刻都

2、进行着许多 化学化学反应，统称为细胞代谢是反应，统称为细胞代谢是生命活动的基础。生命活动的基础。2.2.酶在代谢中的作用酶在代谢中的作用 合成合成代谢（代谢（同化同化作用）作用）分解分解代谢（代谢（异化异化作用）作用）酶在细胞代谢中的作用2 H2O2 2 H2O + O21.1.常温下反应常温下反应2.2.加热加热3.Fe3.Fe3+3+做催化剂做催化剂4.4.过氧化氢酶过氧化氢酶猪肝研磨液猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯加热酒精灯加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一 H H2 2O O2 2 浓度浓度剂量剂

3、量二二剂量剂量结结果果气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结论结论2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%3%9090FeClFeCl3 3自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量y=ky=kx xy=kx+zy=kx+z变量变量步骤试管编号说明1234 一 H2O2 浓度剂量二剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。和

4、的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的活分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所跃状态所需要的能量需要的能量称为称为 加热加热主要特点主要特点参与反应，不提供能量参与反应，不提供能量降低反应所需的活化能降低反应所需的活化能本身的量与化学性质不变本身的量与化学性质不变催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用75无催化剂催化无催化剂催化29过氧化氢酶过氧化氢酶5

5、4用胶态铂催化用胶态铂催化活化能活化能/ kJ.mol-1条件条件. 无机无机催化剂催化剂酶的作用：酶的作用： 同无机催化剂相比，酶同无机催化剂相比，酶降低活化能的作降低活化能的作用更显著用更显著，因而，因而催化效率更高催化效率更高。 3.3.酶的本质酶的本质A.A.酶本质的探索：酶本质的探索：（1 1）18571857年，法国年，法国 巴斯德巴斯德 通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在母细胞的存在结论：结论：没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的精的(2)(2)德国德国 李比希李比希结论：结论：发酵是酵

6、母细胞中的某些物质，但这些物发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用（3 3）德国）德国 毕希纳毕希纳过程：过程：结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为 酿酶酿酶（4 4）美国）美国 萨姆纳萨姆纳 19261926年，从刀豆种子中提出年，从刀豆种子中提出脲酶结晶，脲酶是脲酶结晶，脲酶是一种蛋白酶一种蛋白酶 2020世纪世纪3030年代年代, ,相继提出了相继提出了多种酶的蛋白结晶多种酶的蛋白结晶结论：结论：酶是一类具有催化作用的蛋白质酶是一类具有催化作用的蛋白质（5 5）2020世纪世

7、纪8080年代年代 切赫、奥特曼切赫、奥特曼发现发现少数少数RNARNA也具有生物催化作用也具有生物催化作用结论：结论： 酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数是酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是蛋白质，少数是RNARNAB.B.酶的定义酶的定义：酶：酶：是是活细胞活细胞产生的具有生物产生的具有生物催化作用催化作用的的有机物有机物。绝大多数的酶是绝大多数的酶是蛋白质蛋白质，少数的酶是，少数的酶是RNARNA怎样验证酶的存在？怎样验证酶的存在？ 与双缩脲反应与双缩脲反应催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？ 判断：酶是蛋白质判断：酶是蛋白

8、质所有的细胞都能产生酶所有的细胞都能产生酶酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能 为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条放在不同的烧杯内浸泡放在不同的烧杯内浸泡烧

9、杯烧杯条件条件水量水量水温水温浸泡时浸泡时间间1 1加酶洗加酶洗衣粉衣粉500mL4020min2 2普通洗普通洗衣粉衣粉500mL6020min这样设计行不行？1.1.高效性高效性 （意义）（意义）2.2.专一性专一性一种酶一种酶只能催化一种或一类化学反应只能催化一种或一类化学反应3.3.作用条件比较温和作用条件比较温和二、酶的特性二、酶的特性 酶酶与无机催化剂相比的共性与特性与无机催化剂相比的共性与特性(1)酶与无机催化剂的共性酶与无机催化剂的共性可降低分子的活化能可降低分子的活化能 ，使化学反应更易进行；，使化学反应更易进行；改变化学反应速度，本身不被消耗；改变化学反应速度，本身不被消耗

10、；只能催化热力学允许进行的反应；只能催化热力学允许进行的反应；加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点。衡点。(2)酶的作用特性酶的作用特性高效性：催化效率很高，使反应速度明显加快；高效性：催化效率很高，使反应速度明显加快；专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，化合物，这这就是酶对底物的专一性；就是酶对底物的专一性；反应条件的温和性：酶促反应在常温、常压、生理反应条件的温和性：酶促反应在常温、常压、生理pH条件条件下进行。下进行。酶活性酶活性：酶对化学反应的催化效率酶对化学反应的催化效

11、率 最适最适的温度和的温度和PHPH条件下，条件下， 酶的活性最高酶的活性最高不同的酶具有不同的不同的酶具有不同的最适最适的温度和最适的温度和最适PHPH过酸、过碱或温度过高，会使酶的过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到空间结构遭到破坏破坏，使酶，使酶永久失活永久失活。（不可逆不可逆）低温，不破坏酶的空间结构，只是低温，不破坏酶的空间结构，只是降低酶的活性降低酶的活性。（可恢复可恢复） 总结酶总结酶1.1.产生部位和作用部位：产生部位和作用部位： 所有的所有的活细胞活细胞 细胞内、细胞外、体外细胞内、细胞外、体外2.2.作用：作用： 催化作用催化作用 降低活化能降低活化能3.3.本质：有

12、机物（绝大多数、少数）本质：有机物（绝大多数、少数） 具备蛋白质的性质具备蛋白质的性质（合成受遗传物质的控制、与双缩脲反应为紫色、（合成受遗传物质的控制、与双缩脲反应为紫色、可水解为氨基酸）可水解为氨基酸）4.4.同无机催化剂一样，同无机催化剂一样， 只改变反应速率只改变反应速率，不能改变反应方向和终产，不能改变反应方向和终产物的浓度，在物的浓度，在化学反应前后本身不发生改变化学反应前后本身不发生改变。底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1 mol谷氨酸分解为谷氨酸分解为1

13、mol氨基丁酸和氨基丁酸和1 mol CO2。某科。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研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10 mol/L、最适温度、最适、最适温度、最适pH的条件下，对该酶的的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图甲和图乙。下列有关说法正确的是催化反应过程进行研究，结果见图甲和图乙。下列有关说法正确的是 ()A.二氧化碳浓度增加到一定程度以后不再增加，原因是酶失活二氧化碳浓度增加到一定程度以后不再增加，原因是酶失活B.乙图中当酶浓度增加到一定程度后催化反应速率不再增加乙图中当酶浓度增加到一定程度后催化反应速率不再增加C.乙图中催化反应速率

14、增加的原因是随着酶浓度的增大，酶的乙图中催化反应速率增加的原因是随着酶浓度的增大，酶的 活性逐渐增加活性逐渐增加D.将甲的纵坐标改成乙中的催化反应速率，坐标曲线和原曲线将甲的纵坐标改成乙中的催化反应速率，坐标曲线和原曲线 不一样不一样D在其他条件适宜的情况下，下列因素对酶活性的影响在其他条件适宜的情况下，下列因素对酶活性的影响可用可用右图右图表示的表示的是是 ( () ) A. A.温度温度 B.B.反应物浓度反应物浓度 C.pH C.pH D.D.抑制剂浓度抑制剂浓度B科学家发现一种RNasep酶，由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，他们发现留下来的RNA 仍然

15、具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明 () A.酶是由RNA和蛋白质组成的 B.某些RNA具有催化作用 C.酶的化学本质是蛋白质 D.绝大多数酶是蛋白质，少数是RNAB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，如图甲所示。酶的抑所示。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，如图甲点以外的其

16、他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲、所示。图乙表示发生竞争性抑制和非竞争性抑制所示。图乙表示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：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的相关酶的活性，其原因是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的相关酶的活性，其原因是 。(3)

17、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起始反应速率的变化如图丙。若将温度提高唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与起始反应速率的变化如图丙。若将温度提高5，请在图丙中绘出相，请在图丙中绘出相应变化曲线应变化曲线。专一性青霉素能与这些酶的活性位点结合青霉素能与这些酶的活性位点结合(或酶活性位点被封闭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的机会下降，使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合的机会下降竞争性竞争性底物浓度越高，底物与酶活

18、性位点结合的机会越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合的机会越小底物浓度越高，底物与酶活性位点结合的机会越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合的机会越小 (2009(2009全国卷全国卷)请用所给的实验材料和请用所给的实验材料和用具用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的粉酶的催化作用催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验预测实验结果、得出结结果、得出结论，并回答问题论，并回答问题。实验。实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、蔗糖、淀粉、淀粉

19、4 4种溶种溶液，斐林试剂、试管、液，斐林试剂、试管、3737恒温水浴锅、恒温水浴锅、沸水浴锅。沸水浴锅。(1)若若“”代表加入适量的溶液，代表加入适量的溶液，“”代表不加溶液代表不加溶液，甲，甲、乙等代表试管标号、乙等代表试管标号，请请用这些符号完成下表实验设计用这些符号完成下表实验设计。 溶液溶液试管试管 蔗糖蔗糖溶液溶液淀粉淀粉溶液溶液蔗糖酶蔗糖酶溶液溶液唾液淀粉唾液淀粉酶溶液酶溶液甲甲乙丙丁(2)实验步骤：实验步骤： 按照上表中的设计，取试管、加按照上表中的设计，取试管、加溶液溶液 (3)结果预测：结果预测： 。 (4)结论：结论： 。 (5)在上述实验中，如果仅将在上述实验中，如果仅

20、将37恒温水浴锅的温度调到恒温水浴锅的温度调到20，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比颜色会比37时的浅，其原因是时的浅，其原因是 。混匀，37恒温水浴一段时间。取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间。观察实验现象并记录实验结果。含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀酶的催化作用具有专一性酶的催化作用具有专一性20低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少(2009(2009全国卷全国卷)已知已知2H2O2 = 2H2O2H2O2 = 2H2OO2O2，可以通过，可以通过观察观察反应过程中反应过程中O2O2的生成速度的生成速度( (即气泡从溶液中释放的速度即气泡从溶液中释放的速度) )来来判断判断H2O2H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具用具设设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有计实验，使其能同时验证过氧化氢酶