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2018-2019生物新课堂同步(课件+讲义+习题)中图必修1全国通用版第3单元 第2章 第2节 酶在代谢中的作用

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            第二节 酶在代谢中的作用


    1.掌握影响酶活性的因素。(重点)
    2.理解酶的专一性和高效性。(重难点)


                                   影  响  酶  活  性  的  因  素


    1.酶的概念
    酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子。其中绝大多数的酶是
蛋白质。

    2.影响酶活性的因素
    (1)温度和  pH 对酶活性影响及曲线
    ①温度对酶活性的影响及曲线:


    a.T0 表示酶促反应的最适温度,此时酶活性最高。
    b.温度偏高或偏低,酶活性降低。
    c.温度过高,酶会失活。

    ②pH 对酶活性的影响及曲线:


    a.P 表示酶促反应的最适        pH,此时酶活性最高。
    b.pH 偏高或偏低,酶活性降低。
    c.pH 过高或过低,酶会失活。
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    (2)生物种类不同,酶的最适温度和最适               pH 也不同。


                                [合作探讨]
    探讨1:从蛋白质的结构和特点方面分析,在过酸、过碱或温度过高的条件
下,酶为什么会失活?该如何保存酶?
    提示:过酸、过碱和高温使蛋白质变性失活,应在低温和适宜                           pH 下保存
酶。

    探讨2:分别用低温,过高温度处理过的酶,再将其置于适宜温度条件下,
酶的活性会不会都能得到恢复?
    提示:低温→适宜温度,酶活性恢复;过高温度→适宜温度,酶活性不会
恢复。

    [思维升华]
    1. 酶的解读
             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(主要)
               来源     一般活细胞中均能产生
             生理功能     具有生物催化功能

    2.酶的作用机理
    酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能,分析如下:


    (1)图中 ac 和 bc 段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的
活化能。

    (2)若将酶变为无机催化剂,则           b 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降
低活化能,但会提供活化能。

    3.温度、pH   对酶活性的影响
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                                   图  a


                           图  b        图      c

     (1)图 a 说明:①在最适      pH 时,酶的催化作用最强,高于或低于最适                   pH,
酶的催化作用将减弱。
     ②过酸、过碱都会使酶失活。

     ③不同的酶最适       pH 不同。
     (2)图 b 说明: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低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。

     (3)图 c 说明:反应溶液中酸碱度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速率的影响


                      甲      乙(在底物充足情况下)

     (1)甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,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)乙图:在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成
 正比。


     1.下列关于酶催化特性的叙述,正确的是(  )
                                                  【导学号:60150161】

     A.低温降低分子运动速率,抑制酶的活性
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     B.高温激发酶的活性,提高酶促反应速率
     C.增大底物的浓度,酶促反应速率可以持续上升
     D.增加酶的物质量,酶促反应的产物量随之增加
     【解析】 低温降低分子运动速率,从而抑制酶的活性;温度过高使酶失
 活,可降低酶促反应速率;增大底物的浓度,酶促反应速率还受酶浓度的影响。


     【答案】 A
     2.下列  A、B、C   三图表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、
pH 的关系,请据图回答下列问题。


                       A     B       C
     (1)图 A 中,反应物达到某一浓度时,反应速率不再上升,其原因是
                                                                  
                                                            。
     (2)图 B 中,b  点对应的温度称                          。
     (3)图 C 中,c  点到  d 点的曲线急剧下降,其原因是
                                                                  
                                                            。
     (4)将装有酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入                   12 ℃和  75 ℃的水浴锅中,
 20 min 后取出,转入     37 ℃的水浴锅中保温,两试管内的反应情况分别是:甲:    
 ,乙    。

     【答案】 (1)受反应液中酶浓度的限制
     (2)酶反应的最适温度 (3)pH        升高,酶活性下降 (4)速度加快 不反应

                                  酶  的  高  效  性  和  专  一  性


     1.高效性
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    酶和无机催化剂相比,酶的催化效率高,即酶具有高效性。

    2.专一性:一种酶只能催化一种或一类底物的反应,说明酶还具有专一性
的特点。例如,唾液淀粉酶只能催化淀粉水解而不能催化纤维素水解。


    [合作探讨]
    探讨1:能分解淀粉的酶是什么酶?能分解蛋白质、脂肪、脂肪酶的酶又分
别是什么酶?
    提示:能分解淀粉的酶是淀粉酶,能分解蛋白质的酶是蛋白酶,能分解脂

肪的酶是脂肪酶,能分解脂肪酶的酶是蛋白酶。

    探讨2:无机催化剂也有高效性和专一性吗?为什么?
    提示:没有。酶的高效性和专一性是酶与无机催化剂相比较得出的。

    探讨3:如何利用“淀粉、蔗糖、淀粉酶和班氏试剂”探究酶具有专一性?
    提示:在淀粉、蔗糖溶液中分别滴加等量淀粉酶和班氏试剂,据是否生成
砖红色沉淀(水浴加热)予以判断。

    [思维升华]
    1.表示酶高效性的曲线(图         1)


                         图 1                图  2

    (1)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
    (2)催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。
    2.表示酶专一性的曲线(图         2)
    (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
A 反应物的反应。
    (2)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
A 反应物的反应。


    1.下图为酶催化反应的过程示意图,以数字编号的图形分别表示反应物、
               中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

酶、生成物等反应要素,其中表示酶的图形编号是(  ) 
                                                 【导学号:60150162】


                   A.①    B.②    C.③    D.④
    【解析】 从图中可以看出图形①参与酶催化的反应,并在反应后能保持

结构和性质不变,故图形①应为酶。

    【答案】 A
    2.纺织工业上的褪浆工序常用两种方法:化学法,需用                       NaOH     7 克/升~
9 克/升,在   70 ℃~80 ℃条件下作用        12 小时,褪浆率仅为        50%~60%;加酶法,
用少量细菌淀粉酶,在适宜温度时只需                 5 分钟,褪浆率达       100%,这一事实说明
(  )
    A.酶具有多样性                      B.酶具有高效性
    C.酶具有专一性                      D.酶具有溶解性
    【解析】 由题意可知,少量淀粉酶比                 NaOH 褪浆所用时间短得多,褪浆
率高得多,说明酶具有高效性。

    【答案】 B
    3.下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。
                                                 【导学号:60150163】

           试管编号           ①        ②      ③    ④    ⑤     ⑥
             2 mL
                          +        +      +    -    -     -
         3%的淀粉溶液
             2 mL
                          -        -      -    +    +     +
         3%的蔗糖溶液
        1 mL 2%的新鲜
                          +        +      +    +    +     +
          淀粉酶溶液

         反应温度( ℃)         40       60     80   40   60    80
         2 mL 班氏试剂        +        +      +    +    +     +
          砖红色深浅          ++      +++      +    -    -     -
    注    “+”表示有;“-”表示无 最后一行“+”的多少代表颜色的深
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 浅。

     根据实验结果,以下结论正确的是(  )
     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葡萄糖
     C.淀粉酶活性     60 ℃比  40 ℃时高
     D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
     【解析】 酶具有专一性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,淀粉酶

只能催化淀粉水解,而不能催化蔗糖水解,故                     A、D  两项错误;有淀粉溶液的
三支试管都出现了砖红色沉淀,这说明淀粉酶将淀粉水解成了还原性糖,但是

这种还原性糖是麦芽糖,不是葡萄糖,故                   B 项不正确;可以看出在          60   ℃的条

件下砖红色沉淀量比          40 ℃条件下多,说明         60 ℃条件下的试管中还原性糖含量

比  40 ℃多,这证明淀粉酶的活性在             60 ℃时比   40 ℃时高,故     C 项正确。

     【答案】 C

                          比   较  过  氧  化  氢  酶  和  Fe3+ 的  催  化  效  率 
                                           ( 实  验  )


     1.实验原理
     新鲜的肝脏研磨液含有过氧化氢酶,Fe3+是一种无机催化剂,它们都可以
 催化过氧化氢分解成水和氧。

     2.实验流程


                        气泡产生快                 气泡产生慢
                        卫生香先复燃               卫生香后复燃
                   现象{  且燃烧剧烈     )   现象{     且燃烧缓慢    )
     3.实验结论
     酶具有高效性。
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    [合作探讨]
     探讨1:该实验的自变量是什么?
     提示:催化剂的种类。

     探讨2:如图表示过氧化氢被分解的曲线,可说明酶具有哪些特点?


     提示:具高效性和催化作用。

     [思维升华]
                                 注意事项

     (1)滴加 FeCl3 溶液和肝脏研磨液不能用同一支滴管,否则会影响实验的准
确性。

     (2)H2O2 具有一定的腐蚀性,使用时不要与皮肤直接接触。
     (3)检验试管内产生的气体时,应将点燃但无火焰的卫生香放在试管内液面
 上方,不要插到气泡中或接触反应液,以免使卫生香因潮湿而熄灭。

     (4)过氧化氢酶存在于新鲜肝脏细胞中,因此必须进行研磨,使肝脏细胞破
 裂从而释放出过氧化氢酶。


     1.在如图所示的实验中,属于自变量的是(  )


     A.催化剂
     B.过氧化氢分解的速率
     C.产生气泡量
     D.试管中的过氧化氢溶液的量
     【解析】 由图示可知,图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯

 化铁和过氧化氢酶溶液,Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解,因此该实
 验的自变量是催化剂的不同。
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     【答案】 A
     2.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,对实验的处理如表
 所示。
                                                  【导学号:60150164】

                                      实验处理

        试管组别        加入  3%
                                  温度               加入试剂
                   H2O2(mL)
         试管  1         2          常温                  /

         试管  2         2          90 ℃                /

         试管  3         2          常温          2 滴 3.5%FeCl3 溶液
         试管  4         2          常温          2 滴 20%肝脏研磨液
     (1)在上表的实验处理中,研究了哪些自变量?                                    ,
     写出一种无关变量        。

     (2)该实验用的肝脏要求新鲜是因为       。
     (3)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,可选用的实验组合是        
 。

     (4)若试管  1 和试管   2 组成对照实验,能说明的问题是
                                                            。
     (5)除了上述的对照实验,请再找出一组对照实验,                     
 ,

     该对照实验说明的问题是                                      。
     (6)上述实验中的        是实验组、        是对照组。

     【解析】 (1)由表中的实验处理可知,实验的自变量是温度和催化剂,过

氧化氢溶液的用量、FeCl3         溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的                pH 等都属于无关
 变量。(2)肝脏放置久了,就会被微生物破坏,其中含有的过氧化氢酶被破坏,

 失去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别,

 实验的自变量是催化剂种类,因此可选用表格中的试管                        3 和试管   4。(4)试管

 1 和试管   2 的实验处理不同的是温度,二者比较可以说明温度对过氧化氢分解
 具有促进作用,其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量,促使其分解。
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    (5)分析表格中实验处理,除试管            1 与试管   2 对照外,还有试管        1 与试管

3 或试管   4,说明无机催化剂        Fe3+或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化

氢分解的作用;试管         1 与试管   3、试管    4 对照,则可说明过氧化氢酶催化过氧

化氢分解的效率比        Fe3+高。(6)题述实验中的试管          2、3、4  是实验组,试管        1 是
对照组。

    【答案】 (1)温度、催化剂 过氧化氢溶液的用量、FeCl3                     溶液、肝脏研
磨液的用量、溶液的         pH(任写其一) (2)肝脏放置时间长,过氧化氢酶会被破坏,
影响实验效果 (3)试管        3 和试管   4 (4)加热使过氧化氢分子得到能量,促使过

氧化氢分解 (5)答案一:试管           1 和试管   3 FeCl3 能催化过氧化氢的分解 答案
二:试管    1 和试管   4 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解 答

案三:试管     1、试管    3 和试管   4 FeCl3 和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过

                                                   3+
氧化氢的分解,且过氧化氢酶的催化效率高于                    FeCl3 中的 Fe   (6)试管   2、试
管 3 和试管   4 试管    1


    1.下列关于酶的叙述中正确的是(  ) 
                                                 【导学号:60150165】

    A.酶能调节生物体的生命活动
    B.一般说来,活细胞都能产生酶
    C.酶都是在核糖体上合成的
    D.所有的酶与双缩脲试剂发生作用,都可产生紫色反应
    【解析】 本题考查的是酶的产生、化学本质和作用。酶具有催化作用,

不能调节生物体的生命活动;酶由活细胞产生;酶绝大部分是蛋白质,在核糖

体上合成,可与双缩脲试剂发生紫色反应,少部分是                       RNA,不是在核糖体上合
成,不能与双缩脲试剂反应呈紫色。

    【答案】 B
    2.探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是(  )
    ①取  3 支试管,编号,各注入          2  mL  淀粉液;另取      3 支试管,编号,各自
注入  1 mL 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                             5 min
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    ③向各试管中滴一滴碘液

    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 ℃的热水、沸水和冰水中
    ⑤观察实验现象

    A.①②④③⑤                       B.①③②④⑤

    C.①③④②⑤                       D.①④②③⑤
    【解析】 实验设计要排除无关变量,酶和底物保持在相同温度下发生催
化反应,才能严格控制温度。

    【答案】 D
    3.下图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中,错误的是(  ) 
                                                 【导学号:60150166】


    A.该模型可以解释酶的专一性
    B.a 表示酶,该模型可解释酶的多样性
    C.a 催化 d 分解为   e、f
    D.该模型显示,酶在反应前后性质不变
    【解析】 a    表示酶,该模型可解释酶的专一性。

    【答案】 B
    4.为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A                        组(20 ℃)、B   组

(40 ℃)和  C 组(60  ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)
,结果如图。回答下列问题:


    (1)三个温度条件下,该酶活性最高的是    组。

    (2)在时间  t1 之前,如果    A 组温度提高      10 ℃,那么     A 组酶催化反应的速度
会    。
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     (3)如果在时间    t2 时,向  C 组反应体系中增加         2 倍量的底物,其他条件保持

不变,那么在       t3 时,C 组产物总量    ,原因是                                                             
                                                            。
     (4)生物体内酶的化学本质是    ,其特性有                                                             
                                                                  (答
 出两点即可)。
     【解析】 (1)在     60 ℃条件下,反应的最终产物浓度比                20 ℃和   40 ℃条件

 下小很多,说明酶在         60 ℃条件下最终失活。20 ℃与           40 ℃条件下相比,40 ℃时

 酶促反应到达反应平衡的时间短,说明                 40    ℃条件下酶活性较高。(2)在时间

 t1 前,如果   A 组温度提高     10 ℃变成   30 ℃,由该酶活性随温度的变化规律可知,
 30 ℃条件下的该酶活性大于           20 ℃条件下的,那么         A 组酶催化反应的速度会加
 快。

     (3)t2 时 C 组的产物浓度已不再增加,但由            A 和  B 组 t2 时的产物浓度可知,

 t2 时 C 组底物并未全部被分解,C          组产物浓度不再增加是由于             C 组温度条件下

 t2 时酶已经变性失活。因此如果在时间               t2 时,向  C 组增加   2 倍量的底物,在其

 他条件不变的情况下,t3         时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本
 质绝大多数是蛋白质,极少数是              RNA。酶具有高效性、专一性等特性,并且需
 要适宜的温度和       pH 等。

     【答案】 (1)B (2)加快 (3)不变 60           ℃条件下,t2     时酶已失活,即使增
 加底物,反应产物总量也不会增加

     (4)蛋白质或   RNA 高效性和专一性(其他合理答案可酌情给分)
     课堂小结:
             网络构建                                核心回扣

                                    1.酶是活细胞产生的具有催化作用的有
                                    机物,绝大多数酶是蛋白质,少部分

                                    酶是   RNA。
                                    2.过酸、过碱或温度过高,都会使酶因
                                    空间结构破坏而失活。

                                    3.在一定低温下,酶的活性低,空间结
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                    构稳定,并未失活,在适宜温度下酶
                    的活性可升高。

                    4.酶的特性:高效性、专一性。
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