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

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】B4．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】D5．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2mL淀粉液；另取3支试管编号，各注入1mL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5min③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5min A．①②④③⑤ C．①③④②⑤⑤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】D1．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12345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2mL0.5mol/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5min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】AB2．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19000万个碳酸分子。这说明酶具有( A．多样性 B．专一性 C．可控性 D．高效性

【答案】D3．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】C4．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①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液＋＋＋－－－2mL3%蔗糖溶液－－－＋＋＋1mL2%新鲜淀粉酶溶液＋＋＋＋＋＋反应温度/℃4060804060802mL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