第2讲+降低化学反应活化能的酶【知识精讲+拓展提升】 高考生物一轮复习 （全国通用）

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第2讲降低化学反应活化能的酶

1第三单元

细胞代谢细胞的生命活动是需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢?新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！我饿！我要吃~~吃~~吃~~

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢的主要场所

，控制中心

。细胞质基质

细胞核

细胞代谢

CO2+H2O

有机物+O2光能叶绿体:氨基酸多肽(蛋白质）核糖体：线粒体:有机物+O2CO2+H2O+能量酶酶酶酶的作用和本质第2讲降低化学反应活化能的酶PART.01

1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。问题探讨是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的推测？为什么要将肉放在金属笼内？便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。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否也能将肉块分解。从盐酸到胃蛋白酶（1835年德国科学家施旺发现）1.概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫主动运输。载体蛋白2H2O22H2O+O2↑资料一：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白，会加速人体衰老。2H2O2

2H2O+O2↑2H2O2

2H2O+O2↑2H2O2

2H2O+O2↑Fe3+过氧化氢酶2H2O2

2H2O+O2↑

比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）1.实验原理2.实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的H2O2酶）质量分数为3.5%的FeCI3溶液新配制的体积分数为3%的H2O2溶液量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴3.材料用具1.本实验为什么要用新鲜的肝脏？2.实验为什么把肝脏制备成研磨液？3.本实验为什么要用新配制的H2O2溶液？比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）Fe3+做催化剂过氧化氢酶如何判断过氧化氢被分解的快慢？观察单位时间内产生气泡的多少观察带火星的卫生香的复燃情况比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）试管编号步骤1234一二

三观察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴几乎无少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃反应条件H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香请观察图片，描述各支试管的实验现象。比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；FeCl3中的Fe3+

和新鲜肝脏中的H2O2酶都能加快H2O2分解的速率。思考与讨论Fe3+做催化剂过氧化氢酶比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？H2O2酶比Fe3+

的催化效率高得多。4）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。思考与讨论Fe3+做催化剂过氧化氢酶比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）试管编号步骤1234一二

三观察实验结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴几乎无少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃H2O2在不同条件下的分解速率不一样H2O2在H2O2酶的作用下分解速率最快反应条件H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）科学方法控制变量和设计对照实验变量：自变量：因变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验造成影响，这些变量称为无关变量。实验过程中可以变化的因素其中人为改变的变量随着自变量的变化而变化的量无关变量：试管编号1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液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反应条件步骤变量自变量因变量无关变量无关变量相同适宜分析本实验的变量科学方法试管编号1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液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反应条件步骤变量自变量因变量无关变量无关变量相同适宜①对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照实验对照组实验组对照性原则等量性原则单一变量原则等量性原则科学方法②对照实验设计的一般步骤对照实验的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。自变量因变量无关变量(相同适宜)(控制)(检测)一般步骤：第一步：取材、分组编号，统一处理；第二步：分组施加自变量第三步：一段时间后，检测因变量科学方法空白对照

不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。1号试管即为空白对照③对照实验类型Fe3+做催化剂过氧化氢酶科学方法自身对照对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)紫色洋葱鳞片叶外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察滴加清水后，低倍镜观察→→制成装片，低倍镜观察。→③对照实验类型科学方法相互对照不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。③对照实验类型科学方法酶的作用作用原理一样吗？

分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。H2O2(常态)能量活化能H2O2(活跃状态)酶的作用机理：酶能降低化学反应的活化能。活化能正是因为酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。酶的作用机理：酶能降低化学反应的活化能。

分析：各条件使反应加快的本质：

加热

为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态Fe3+降低化学反应的活化能酶更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）活跃状态终态酶能增加产物的生成量吗？未加催化剂无机催化剂酶催化时间产物量加酶不能增加产物量，但可以加快反应速率酶是什么物质？酶有什么作用？酶在哪里产生？1、关于酶本质的探索19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，

科学家才揭开酶的“面纱”。巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。巴斯德李比希毕希纳发现了起催化作用的物质

——酿酶VS从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质发现少数RNA具有催化功能。萨姆纳之后科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。切赫、奥特曼发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。定义本质注绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。酶的化学本质

酶的来源

酶的功能一般说来，活细胞都能产生酶酶可在细胞内、细胞外、体外发挥作用酶只起催化作用，无调节功能酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，酶的特性和影响酶活性的因素第2讲降低化学反应活化能的酶PART.021.高效性酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍保证了细胞内化学反应的快速进行。与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。①内容②原因③意义2.专一性一种酶只能催化一种或一类反应。保证了细胞内代谢有条不紊的进行。①内容②意义还与酶在细胞中的分布有关原理:淀粉（非还原性）

麦芽糖（还原性）淀粉酶蔗糖（非还原性）淀粉酶蔗糖（非还原性）

探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用2ml淀粉2ml淀粉酶1号2号2ml蔗糖方案一：酶相同，底物不同用碘液or斐林试剂来检测实验结果？原理:淀粉（非还原性）

麦芽糖（还原性）淀粉酶淀粉（非还原性）蔗糖酶淀粉（非还原性）

探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用2ml淀粉2ml淀粉酶1号2号2ml淀粉用碘液or斐林试剂来检测实验结果？方案二：底物相同，酶不同2ml蔗糖酶许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下，催化化学反应，酶起催化作用需要怎样的条件？

探究：影响酶活性的条件酶活性:酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。思路:设置条件对照1底物+条件1+酶2底物+条件2+酶3底物+条件3+酶…………一段时间后检测底物的减少量或产物的生成量温度2%淀粉酶溶液实验材料：PH

20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）3%可溶性淀粉溶液3%过氧化氢溶液酸性条件促进淀粉水解。加热也会使过氧化氢分解。

探究：影响酶活性的条件12100℃3460℃560℃2ml淀粉2ml淀粉2ml淀粉1ml淀粉酶1ml淀粉酶1ml淀粉酶温度处理5min将同一温度内的两物质混合滴加碘液不变蓝变蓝变蓝结论：酶的催化作用需要在适宜的温度下进行

探究一:温度对酶活性的影响温度过低，酶活性下降，但没失活。温度过高会导致酶失活1、温度对酶活性的影响酶的名称最适温度动物体内酶35~40℃植物体内酶40~50℃人体内酶

37℃Taq酶90℃以上酶制剂适宜在低温下保存。2号3号1号2滴肝脏研磨液（H2O2酶）1mLPH=7的缓冲液1mlNaOH溶液1mlHCl溶液2mlH2O2溶液观察气泡产生的速率，或插入卫生香，观察复燃所需时间为什么不用淀粉酶和淀粉来探究pH对酶活性的影响？因为酸性条件促进淀粉水解。

探究二:PH对酶活性的影响在最适pH下，酶的活性最高

过酸过碱，会使酶的空间结构遭到破坏而失活。不同酶的最适pH不同pH2、PH对酶活性的影响酶的名称最适pH动物体内酶6.5-8.0植物体内酶4.5-6.5胰蛋白酶8.0-9.0胃蛋白酶1.5-2.2

过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性；而低温只是使酶的活性降低，酶的分子结构未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。

1、温度和pH均影响反应的速率分