PAGE11-第1課時生物催化劑——酶課標內容要求核心素養對接1．說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素(如pH和溫度等)的影響。2．探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素。1．生命觀念——結構與功能觀：酶的功能與特性是由其獨特的空間結構確定的。2．科學思維——通過分析與綜合，總結酶的作用機理及特性。3．科學探究——學會設計比照試驗，證明酶的作用、探究酶的特性。一、酶的本質1．科學家對酶本質的探究歷程(1)1857年，法國科學家巴斯德通過視察發酵現象發覺，發酵是由微生物引起的，后來他又證明白酒精發酵是由酵母菌引起的。(2)1897年，德國科學家畢希納證明白，引起發酵的是酵母菌所含的酶，而不是酵母菌本身。(3)1926年，美國科學家薩姆納從刀豆提取液中分別并提純了脲酶結晶，并證明脲酶是蛋白質。(4)1936年，酶是蛋白質的觀念被確立。(5)20世紀80年頭，科學家又發覺少數RNA也具有生物催化功能，并把這類RNA稱為核酶。2．酶的本質能催化生化反應的酶絕大多數是蛋白質，少數RNA也具有生物催化功能。二、酶在細胞代謝中的作用1．酶促反應：由酶催化的化學反應稱為酶促反應。2．酶催化作用的實質：降低化學反應的活化能。3．活化能：在肯定溫度下，分子從基態轉變為簡單發生化學反應的過渡態所需的能量稱為活化能。4．活化分子(1)含義：處于過渡態的分子稱為活化分子。(2)使活化分子增多一般有兩種途徑①不運用催化劑，通過加熱或光照等方法，使一部分分子獲得能量而成為活化分子。②運用催化劑降低生化反應所需的活化能，活化能越低，活化分子就越多。5．酶能降低生化反應所需的活化能，使生化反應在較低能量水平上進行，從而加快生化反應。三、酶的特性1．在相宜的條件下，酶有很高的催化效率，能使生物體內的化學反應快速進行，即酶的催化作用具有高效性。2．一種酶只能催化一種或一類生化反應，這是酶催化作用的專一性。3．酶的催化作用通常是在常溫、常壓下進行的。酶是由活細胞產生的，一般在細胞內、外均具有催化活性。4．酶活性(1)含義：酶催化生化反應的實力。(2)衡量指標：酶催化生化反應的速率。(3)影響因素：①反應體系中的酶濃度和底物濃度等。②多種環境因素如溫度、pH等。③環境中pH對酶活性的影響a．酶的相宜pH一般在6～8之間。b．酶活性最大時的pH稱為酶的最適pH。c．在過酸或過堿的條件下，酶活性一般會明顯降低，甚至會變性失活。④環境中溫度對酶活性的影響a．在肯定的溫度范圍內，酶活性隨著溫度的上升而上升，超過肯定溫度后，酶活性反而下降。b．酶活性最高時的溫度稱為酶的最適溫度。c．適當上升溫度，能加快生化反應速率，但溫度過高會使酶變性失活，從而降低生化反應速率。d．適當降低溫度，可以抑制酶活性，降低生化反應速率，但一般不會使酶失活。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．酶在生物體內有催化和調整作用。 ()2．酶是活細胞產生的具有催化作用的蛋白質。 ()3．有些酶中含有核糖，有些酶在體外可以發揮作用。 ()4．酶催化作用的實質是供應化學反應所需的活化能，使化學反應順當進行。 ()5．一種酶只能催化一種或一類化學反應。 ()6．溫度偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低，過高或過低都會使酶變性失活。 ()提示：1.×酶在生物體內有催化作用，沒有調整作用。2．×有些酶是RNA。3．√4．×酶的作用原理是降低化學反應的活化能，并不能干脆供應能量。5．√6．×適當降低溫度，可以抑制酶活性，降低生化反應速率，但一般不會使酶失活。酶的化學本質、作用機理和特性1．酶的化學本質化學本質絕大多數是蛋白質少數是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體細胞核(主要)來源一般活細胞中均能產生生理功能在細胞內外均具有生物催化功能2．酶的作用機理酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能，分析如下：(1)圖中ac和bc段分別表示無催化劑催化和有酶催化時反應進行所須要的活化能。(2)若將酶變為無機催化劑，則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能，但會供應活化能。3．酶的特性分析(1)表示酶高效性的曲線(圖1)①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②催化劑只會縮短達到化學平衡所需的時間，不改變更學反應的平衡點。③試驗——酶的催化作用具有高效性a．試驗變量自變量因變量無關變量1號：加入肯定量蒸餾水用單位時間內產生氣泡數量的多少及帶火星木條燃燒狀況表示H2O2分解速率H2O2溶液的濃度和體積；酵母菌液和FeCl3溶液的濃度和體積；酵母菌液的簇新程度；環境中的溫度、pH等2號：加入等量質量分數為5%的FeCl3溶液3號：加入等量簇新的酵母菌液b．試驗分析1、3號試管比照，可以說明酶具有催化作用。其中1號為空白比照組，3號為試驗組。1、2、3試管比照，可以說明酶的催化作用具有高效性。其中1號為空白比照組，2號為條件比照組，3號為試驗組。(2)表示酶專一性的曲線(圖2)①在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化A反應物的反應。②在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化A反應物的反應。③試驗——酶的催化作用具有專一性a．試驗原理：淀粉、蔗糖均為非還原糖，不能與斐林試劑共熱產生磚紅色沉淀。淀粉酶可以催化淀粉水解為還原糖，但不能催化蔗糖水解。b．試驗設計思路：步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時間現象出現磚紅色沉淀無顏色變更結論酶具有專一性c．試驗分析：自變量：反應物的不同。無關變量：溶液的量、溫度等。因變量：溶液是否出現磚紅色沉淀。(3)易變性：由于大多數酶是蛋白質，因而會被高溫、強酸、強堿等破壞。蛋白質的空間結構發生變更或破壞，使酶失去生物活性，這種現象稱為變性。(4)反應條件的溫柔性：酶促反應在常溫、常壓、相宜pH條件下進行。試驗——探究影響酶促反應速率的環境因素項目內容試驗原理①2H2O2eq\o(→,\s\up10(過氧化氫酶))2H2O＋O2↑②濾紙片隨附著氧氣泡的增多，漸漸浮出液面試驗裝置示意圖深化探究：哺乳動物成熟的紅細胞和其他體細胞在結構和功能上有明顯不同。(1)該細胞不能產生酶，緣由是什么？(2)該細胞是否含有酶？請說出推斷依據。提示：(1)該細胞沒有細胞核和核糖體等細胞器。(2)含有。哺乳動物成熟紅細胞可以進行細胞代謝，細胞中的生化反應須要酶的催化。1．下列有關酶的敘述，正確的是()A．酶的數量因參加化學反應而削減B．絕大多數酶的合成與核糖體有關C．同一生物體內的各種酶的催化反應條件都相同D．活細胞都能產生酶，酶在細胞內才起催化作用B[酶作為催化劑，反應前后數量及性質均不發生變更，A錯誤；絕大多數酶是蛋白質，故其合成與核糖體有關，B正確；同一生物體內的各種酶所須要的最適溫度相同，但最適pH可能不同，如人體內的唾液淀粉酶和胃蛋白酶，C錯誤；酶是活細胞產生的，但酶在細胞內、外均可起催化作用，D錯誤。]2．(多選)關于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的試驗，下列敘述不正確的是()A．試驗中所用酵母菌液必需是簇新的，若放置時間過長酵母菌細胞內的過氧化氫會削減B．試驗中用到的滴管，必需先吸取氯化鐵溶液再吸取酵母菌液，這樣對試驗結果影響較小C．過氧化氫在溫度高的環境中分解速率會比常溫時快D．試驗的自變量是試管中產生氣泡數目的多少和帶火星木條的復燃狀況ABD[酵母菌液放置時間過長，過氧化氫酶會分解失活，A錯誤；吸取氯化鐵溶液和吸取酵母菌液的滴管不能混用，B錯誤；過氧化氫在高溫條件下分解速率會加快，C正確；試管中產生氣泡數目的多少和帶火星木條的復燃狀況是因變量，D錯誤。]酶的相關曲線分析1．酶催化作用的高效性(1)曲線：加入酶、無機催化劑和不加催化劑時，化學反應達到平衡點時所需時間不同：(2)要素解讀：①催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變更學反應的平衡點。2．酶催化作用的專一性(1)曲線：分別向蔗糖溶液和麥芽糖溶液中加入麥芽糖酶，底物剩余量不同：(2)要素解讀：①加入麥芽糖酶，蔗糖剩余量不變，而麥芽糖剩余量削減。②麥芽糖酶不能催化蔗糖水解，可以催化麥芽糖水解。3．底物濃度影響酶促反應速率(1)曲線：(2)要素解讀：①底物濃度較低時，酶促反應速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。②當底物濃度達到肯定值后，再增加底物濃度，酶促反應速率不再增加。4．酶濃度影響酶促反應速率(1)曲線：(2)要素解讀：在有足夠底物而又不受其他因素影響的狀況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。5．溫度和pH共同作用對酶活性的影響(1)曲線：(2)要素解讀：①反應溶液中pH的變更不影響酶作用的最適溫度。②反應溶液中溫度的變更不影響酶作用的最適pH。深化探究：酶濃度和底物濃度對反應速率的影響和溫度、pH對反應速率的影響，本質上有什么不同？提示：溫度、pH通過影響酶活性影響反應速率；酶濃度、底物濃度通過影響酶與底物的接觸面積影響酶促反應速率。1．如圖表示在最適溫度和最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。據圖分析正確的是()A．形成曲線c的緣由可能是乙點時酶量增加B．限制曲線b的AB段反應速率的主要因素為酶的數量C．酶催化反應的緣由是為反應供應了活化能D．若適當上升溫度，重復該試驗，圖中A點位置將上升A[乙點時制約反應速率的因素是酶的濃度，此時若增加酶量反應速率將增大，如曲線c，A正確；限制曲線b的AB段反應速率的主要因素是反應物濃度，B錯誤；酶催化反應的緣由是降低反應所需的活化能，C錯誤；曲線是在最適溫度下測定的反應物濃度與酶促反應速率的關系，若在適當上升溫度條件下重復該試驗，酶的活性降低，反應速率降低，故圖中A點位置將下降，D錯誤。]2．如圖表示在不同條件下，酶催化反應狀況。以下有關敘述不正確的是()A．圖①能用來表示反應物濃度與反應時間的關系B．圖①能用來表示酶活性與pH的關系C．與實線相比，圖②中的虛線能表示酶量增加，其他條件不變時，生成物量與反應時間的關系D．若圖②中的實線表示Fe3＋對H2O2分解的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率B[隨著反應時間的延長，反應物剩余量降低，A正確；由pH對酶活性的影響可知，B錯誤；酶量增加后，反應達到平衡所需時間削減，C正確；與無機催化劑相比，酶具有高效性，D正確。]酶曲線的分析方法(1)明確橫、縱坐標表示的變量。橫、縱坐標不同，曲線表示的意義不同。(2)理解曲線所表示的意義。橫坐標是自變量，縱坐標是因變量，曲線表示因變量隨自變量的變更而變更。(3)圖中出現多個自變量時，要分析圖中某一自變量對因變量的影響，應首先確定其他自變量為肯定值。[課堂小結]學問網絡構建核心語句背誦1.酶是生物催化劑，其催化作用的實質是降低化學反應的活化能。2.酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，絕大多數是蛋白質，少數是RNA。3.一種酶只能催化一種或一類生化反應。4.酶的特性是高效性、專一性和簡單受外界環境的影響。5.酶具有高效性的緣由：與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。6.過酸、過堿或溫度過高，都會使酶因空間結構破壞而失活。7.在肯定的低溫下，酶的活性低，但空間結構穩定，并未失活，在相宜溫度下酶的活性可上升。1．(多選)下列關于酶的敘述，正確的是()A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中B．低溫能降低酶活性的緣由是其破壞了酶的空間結構C．酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個化學反應的底物ACD[有些酶是生命活動所必需的，如呼吸作用有關的酶，在分化程度不同的細胞中都存在，A正確；導致酶空間結構被破壞的因素有過酸、過堿、高溫等，低溫只能降低酶的活性，不會破壞酶的空間結構，B錯誤；酶作用的實質是降低化學反應所需活化能，從而提高反應速率，C正確；酶是蛋白質或RNA，本身是催化劑，也可作為底物被蛋白酶或者RNA酶水解，D正確。]2．關于酶的性質，下列敘述中錯誤的是()A．化學反應前后，酶的化學性質和數量不變B．酶的催化作用提高了化學反應速率，變更了反應平衡點C．酶是活細胞產生的具有催化實力的一類特別的有機物，其中絕大多數是蛋白質，少數是RNAD．酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度的影響B[化學反應前后酶的化學性質和數量不變，A正確；酶可以提高化學反應速率，但是不能變更反應平衡點，B錯誤；酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，絕大多數酶的化學本質是蛋白質，少數是RNA，C正確；酶具有高效性，但是酶的作用條件溫柔，酶活性受溫度和酸堿度的影響，D正確。]3．如圖表示某種酶在不同處理條件(a、b、c)下催化某反應生成物的量與反應時間的關系，則處理條件不行能是()A．溫度不同B．pH不同C．酶的數量不同D．反應底物的量不同D[溫度能影響酶促反應速率，所以三條曲線的差異可能是由溫度不同造成的，A正確；pH能影響酶促反應速率，所以三條曲線的差異可能是由于pH不同造成的，B正確；酶的數量能影響酶促反應速率，所以三條曲線的差異可能是由酶的數量不同造成的，C正確；反應底物的量不同時，化學反應的平衡點不同，而題圖中三條曲線的平衡點相同，說明三條曲線的差異不是由反應底物的量不同造成的，D錯誤。]4．如圖表示胃蛋白酶活性與溫度、pH之間的關系，以下敘述正確的是()A．該胃蛋白酶最適pH是3.0B．胃蛋白酶的活性受溫度和pH的影響C．據圖無法推斷胃蛋白酶的最適溫度D．隨著pH的上升，酶的活性漸漸降低B[由題圖知，在溫度相同，pH分別為2.0、2.5、3.0的條件下，胃蛋白酶的催化反應速率不同，其中在pH為2.5時酶的催化反應速率最強，說明該胃蛋白酶的最適pH在2.5左右，A錯誤；當pH肯定、溫度不同時，胃蛋白酶的活性不同，當溫度肯定、pH不同時，胃蛋白酶的活性也不同，說明胃蛋白酶的