第三章細胞的代謝第二節酶是生物催化劑一、酶的發現史觀點:人們一直認為胃只有物理性消化，而沒有化學性消化。提出問題：究竟有沒有化學性消化？討論：1.為什么要把肉裝在金屬籠子里？排除物理性消化的可能。2.這個實驗可以得出什么結論？胃內有一種能消化肉的物質。（意大利）斯帕蘭扎尼實驗一、酶的發現史巴斯德微生物學家證實發酵過程酒精產量與活酵母菌的繁殖量成正比，認為酒精發酵是酵母菌代謝活動的結果，主要強調細胞的整體作用。李比希化學家認為發酵僅僅是一種化學反應，與酵母菌的活動無關，最多只需要酵母菌中某種物質的參與而已。一、酶的發現史1897年，化學家畢希納過程：酵母細胞研磨→加水攪拌→加壓過濾→無細胞的酵母汁→加入葡萄糖現象：冒出氣泡結論：促使酒精發酵的是酵母中的某種物質，而不是酵母菌本身。一、酶的發現史1926年，美國科學家薩姆納從刀豆中提取脲酶的結晶，并且通過化學實驗證實脲酶是一種蛋白質。一、酶的發現史20世紀80年代以來，美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具有生物催化作用——核酶。切赫奧特曼二、酶的概念1.來源：活細胞產生2.作用：生物催化作用3.化學本質：絕大多數是蛋白質，少數是RNA。酶是如何促進化學反應的呢？二、酶的概念酶是如何促進化學反應的呢？酶是生物催化劑,具有促使反應物發生化學變化而本身卻不發生化學變化的特點。受酶催化而發生化學反應的分子成為底物。酶能催化底物分子發生反應，是因為酶分子有一定的空間結構，能和底物分子結合。“鎖和鑰匙”模型底物分子可進行化學反應的部位與酶蛋白上具有催化能力的必需集團（活性中心）之間，在結構上是緊密互補的，就如同一把鑰匙開一把鎖那樣。誘導契合模型當酶分子與底物分子接近時，酶蛋白受底物分子的誘導，其構象發生有利于底物結合的變化，酶與底物在此基礎上相互契合，發生反應。X—射線衍射分析已證明酶與底物結合時，酶分子確實有顯著的構象改變。二、酶的概念二、酶的概念酶作用的強弱可用酶活性表示。酶活性一般是指單位時間內底物的消耗量或產物的生成量。1g蔗糖酶在1min內使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少。三、酶的催化原理終態過渡態初態活化能（EA）分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需的能量稱為活化能顯著降低化學反應的活化能，不提供能量知識儲備準確認識酶的本質(1)多數酶的本質是蛋白質,少部分酶是RNA(如核酶)。但具體到某一種酶,一定是蛋白質或RNA。(2)酶的基本組成單位為氨基酸或核糖核苷酸,合成場所為核糖體或細胞核。(3)酶只具有一種功能,即催化作用。(4)酶發揮作用的場所在細胞內(胞內酶,如呼吸酶、ATP合成酶等)或細胞外(胞外酶,如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等)隨堂檢測1.下列關于酶的敘述,正確的是(

)A.酶都是活細胞產生的一類特殊蛋白質B.酶分子的形狀只適合與一種分子結合C.形成酶-底物復合物時底物形狀未改變D.酶催化作用的強弱可用反應速率表示D解析:酶都是活細胞產生的有機物,絕大多數是蛋白質,少數為RNA;酶分子的形狀只適合與一種或少數幾種相似分子結合;形成酶-底物復合物時,酶和底物形狀都發生改變;酶催化作用的強弱可用反應速率表示。練習：畫出底物濃度（酶量一定）、酶濃度（底物充足）

對酶促反應速率影響的曲線①底物濃度（酶量一定）②酶濃度（底物充足）

原因？思考：（1）在某一底物濃度后，反應速率不再增加的原因？（2）將酶濃度提高到一定濃度，上圖曲線如何變化？：酶的濃度（數量）有限和酶自身活性的高低練習：畫出底物濃度（酶量一定）、酶濃度（底物充足）

對酶促反應速率影響的曲線3.圖甲表示酶催化反應過程的示意圖,圖乙表示在最適條件下該酶促反應生成物的量與時間的關系曲線。下列敘述錯誤的是(

)AA.圖甲中,c如果是二糖,則它是麥芽糖B.若適當提高溫度,圖乙中的M值不變C.若適當增加酶量,則e點將向左移動D.圖甲中a1、a2與b結合后,b的形狀會發生改變實驗設計的一般方法：控制變量法實驗中可以變化的因素稱為變量。自變量：其中人為改變的變量。因變量：隨著自變量改變而變化的變量。無關變量：除自變量以外的還可能會存在的一些可變因素，對實驗結果造成影響的。對照實驗：除一個因素（自變量）以外，其余（無關變量）都保持一致的實驗。對照實驗一般要設計對照組和實驗組實驗一：探究酶的專一性實驗目的:比較唾液淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用比較蔗糖酶對淀粉和蔗糖的作用材料用具:稀釋200倍的新鮮唾液,質量分數為2%的蔗糖溶液,溶于質量分數為0.3%NaCl溶液中的淀粉溶液(其中淀粉含量為1%),本尼迪特試劑，蔗糖酶溶液，試管，試管架探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用

淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與本尼迪特試劑發生氧化還原反應，生成紅黃色的沉淀。思考：分別找出自變量、因變量、無關變量，并根據材料用具思考如何設計實驗？實驗結論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。

蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解。酶具有專一性

（一種酶只能催化一種底物或少數幾種相似底物的反應）1234561%淀粉溶液3mL-3mL-3mL-2%蔗糖溶液-3mL-3mL-3mL新鮮唾液--1mL1mL--蔗糖酶溶液1mL1mL溫度處理37°C恒溫水浴15分鐘本尼迪特試劑2mL2mL2mL2mL2mL2mL水浴加熱沸水浴2-3分鐘實驗結果無現象

無現象

紅黃色

無現象

無現象

紅黃色

本實驗的試管1、2為對照,目的是檢驗蔗糖、淀粉的純度和證明其為非還原糖[典例3]

下表是有關酶專一性的探究實驗,“-”表示不加。下列敘述正確的是(

)B試管123456本尼迪特試劑2mL2mL2mL2mL2mL2mL1%淀粉溶液3mL-3mL-3mL-2%蔗糖溶液-3mL-3mL-3mL新鮮唾液--1mL1mL--蔗糖酶溶液----1mL1mL實驗結果A.實驗用的蔗糖溶液和淀粉溶液,最好提前配制好備用B.本實驗的試管1、2為對照,目的是檢驗蔗糖、淀粉的純度和證明其為非還原糖C.若3號試管與本尼迪特試劑加熱出現紅黃色沉淀則說明檢驗液中含麥芽糖D.本實驗的本尼迪特試劑可用碘液代替5.如表為甲、乙兩位同學用相同材料和試劑進行“探究酶的專一性”的活動過程。甲做了1～3組,乙做了4～6組。如下表所示。單位:mL組別1234561%淀粉溶液3332%蔗糖溶液333新鮮唾液11蔗糖酶溶液11本尼迪特試劑222222下列敘述錯誤的是(

)A.甲同學實驗的檢測試劑可換成碘-碘化鉀溶液B.甲、乙同學單獨做的實驗都不能探究酶的專一性C.若組4出現陽性反應,則乙同學的實驗無法證明酶的專一性D.甲、乙同學的實驗組合在一起能排除更多無關變量的干擾B1.酶的催化效率

（1）實驗原理 H2O2可被無機催化劑

和生物催化劑

（肝臟中）分解為H2O和O2。分別用一定數量的

催化過氧化氫分解，觀察兩支試管中的

或衛生香復燃程度，可以比較兩者的催化效率。MnO2H2O2酶MnO2和H2O2酶氣泡數實驗二：探究酶的高效性（2）實驗步驟①標記試管1試管2加H2O2溶液3mL3mL②加催化劑雞肝勻漿少許MnO2少許③觀察氣泡并記錄_______________________________________衛生香復燃情況____________________復燃但火焰較暗快速產生大量氣泡緩慢產生少量氣泡復燃且火焰明亮（3）實驗結論與

相比，酶的催化活性極高，即酶具有

。無機催化劑高效性1.酶的特性

（1）高效性的曲線模型相對于無機催化劑3.（2019·臺州選考科目教學質量評估）下表為探究酶的催化特性所進行實驗基本過程及結果，據此分析，下列敘述錯誤的是（）試管編號123456H2O2溶液4mL4mL4mL4mL4mL4mL其他物質（等量）蒸餾水新鮮唾液二氧化錳豬肝研磨液煮沸的豬肝研磨液5℃的豬肝研磨液實驗現象幾乎無氣泡幾乎無氣泡少量氣泡大量氣泡幾乎無氣泡幾乎無氣泡A.比較1、2、4試管，可以得出酶具有專一性B.比較1、4試管，可以得出酶具有高效性C.將5、6試管轉入37℃水浴鍋中，氣泡產生速度相同D.反應結束后3、4試管中產生的氣體量相等

C

B3、4實驗三、探究pH對過氧化氫酶的影響

（1）實驗原理

肝臟中的H2O2酶能將H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的

處理H2O2酶和H2O2，收集O2的產生量，比較在不同pH下H2O2酶的

。pH緩沖液催化活性①取上圖裝置，向反應小室加入

H2O2溶液和

的緩沖液。②將

的8片濾紙片放在新鮮肝勻漿中浸泡1min，然后取其中

貼到反應小室上側內壁。③

反應小室，適宜時間后，讀取量筒水平面刻度并記錄。④反復沖洗小室，

實驗，測量pH6.0，pH7.0，pH8.0下H2O2在酶催化下釋放的

。適量的pH5.0大小相同2片翻轉重復上述氣體量2.影響酶促反應速率的因素

（1）通過影響酶活性影響酶促反應速率的因素素養提升請回