第三章

細胞的代謝浙科版高中生物必修1第1課時酶的本質及酶的特性第三章

第二節

酶是生物催化劑

學習目標1.概述酶的作用、本質和特性。2.有關酶實驗的分析。酶與我們的生產生活實踐關系密切，你還能舉出生活中與酶有關的實例嗎？米飯在口中咀嚼后感覺到甜味絕大多數酶是蛋白質一酶的催化功能具有專一性和高效性二目錄酶的發現歷程1斯帕蘭扎尼

喂食鷹實驗，認為胃液中有一種能消化肉的物質18世紀末巴斯德和李比希的爭論,酒精發酵是酵母菌代謝活動的結果還是某種物質的參與19世紀畢希納重大發現，酒精發酵的是酵母菌中的某種物質1897年薩姆納得到脲酶結晶，才明白酶的本質是蛋白質1926年發現極少數特殊的酶是RNA，我們稱這一類為核酶20世紀80年代來源：功能：本質：酶生物催化劑活細胞產生的大多數是蛋白質，少數是RNA酶是由活細胞產生的一類生物催化劑，大多數酶是蛋白質，少數是RNA。酶的化學本質2拓展應用A.酶解法甲酶：核酶，化學本質為RNA乙酶：化學本質為蛋白質減法原理用RNA酶處理甲酶和乙酶，測定該酶的活性，與本實驗進行相互對照。某科研小組經研究得知X酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須保持正常的結構才能發揮催化作用，請利用這一原理設計實驗，探究X酶的化學本質究竟是蛋白質還是RNA。簡要寫出實驗思路，并預期實驗結果及結論(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)。鑒定酶本質的方法B.試劑檢測法從酶的化學本質上來講，絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是RNA。因此可利用雙縮脲試劑與蛋白質作用產生紫色反應原理。X酶+蛋白酶加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質底物被催化→該酶是RNA酶的催化作用3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。底物1底物2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，其作用強度可用酶活性來表示。受酶催化而發生化學反應的分子稱為底物。酶酶-底物復合物酶底物1底物2與底物結合的酶形狀發生改變，形成酶-底物復合物酶的形狀復原產物酶與底物結合示意圖酶的催化作用3分析酶的本質任務一甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如圖所示，據圖分析：(1)甲酶的化學本質為

，該酶屬于

酶，其基本單位是

。(2)乙酶的化學本質為

，該酶是在細胞內的

上合成的。(3)該結果說明了酶既可以作為

，也可以作為化學反應的

。RNA核核糖核苷酸蛋白質核糖體催化劑底物跟蹤訓練1.酶在生物體的代謝中發揮著重要的作用，下列敘述正確的是

A.細胞內酶的合成都在核糖體上完成B.酶的作用是調節細胞內的生命活動C.酶的元素組成都是C、H、O、N、SD.只存在于細胞內的酶也可以在細胞外發揮作用√跟蹤訓練酶的本質有兩種：蛋白質類和RNA類，蛋白質類的酶都是在核糖體上合成的，RNA類的酶不是在核糖體上合成的，A錯誤；酶具有催化作用，而非調節作用，B錯誤；RNA類酶的元素組成是C、H、O、N、P，有些酶也不含S，C錯誤；在適宜條件下，只存在于細胞內的酶也可以在細胞外發揮作用，D正確。跟蹤訓練2.如圖表示某種酶催化反應過程的模式圖，下列敘述錯誤的是

A.圖中A表示酶，其化學本質不一定是蛋白質B.形成酶－底物的復合物D時酶形狀發生改變C.圖示過程為放能反應D.圖示過程可能發生在核糖體中√圖示過程為吸能反應，C錯誤。絕大多數酶是蛋白質一酶的催化功能具有專一性和高效性二目錄活動：探究酶的專一性1目的要求：比較唾液淀粉酶和蔗糖酶對淀粉和蔗糖的作用。探究問題：唾液淀粉酶能水解蔗糖嗎？蔗糖酶能水解淀粉嗎？材料用具：稀釋200倍的新鮮唾液2%的蔗糖溶液淀粉溶液溶于質量分數為0.3%的氯化鈉溶液中的本尼迪特試劑蔗糖酶溶液試管123456步驟1加入3ml1%的淀粉溶液加入3ml2%的蔗糖溶液加入3ml1%的淀粉溶液加入3ml2%的蔗糖溶液加入3ml1%的淀粉溶液加入3ml2%的蔗糖溶液2————加入1ml新鮮唾液加入1ml新鮮唾液加入1ml蔗糖酶溶液加入1ml蔗糖酶溶液3試管各加入2mL本尼迪特試劑4充分混勻，放在沸水浴中加熱2-3min實驗結果實驗結論無現象紅黃色無現象無現象無現象紅黃色酶具有專一性例如：蔗糖和麥芽糖都是二糖，但蔗糖酶只能催化蔗糖的水解，不能催化麥芽糖的水解。由于酶分子的結構只適合與一種或一類分子結合,所以一種酶只能催化一種底物或者少數幾種相似的底物的反應。專一性探究酶的專一性的實驗分析任務二1.①②號試管在本實驗中起什么作用？①②號試管為對照組，用于檢驗淀粉、蔗糖能否與本尼迪特試劑發生反應。2.從實驗遵循等量原則的角度分析，對①②號試管應如何改進？①②號試管應各滴加1mL蒸餾水。3.上述實驗中能否使用碘－碘化鉀溶液代替本尼迪特試劑作為鑒定試劑？不能，因為碘－碘化鉀溶液只能檢測淀粉的有無，而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘－碘化鉀溶液變色。探究酶的專一性的實驗分析任務二4.③④號試管對照，⑤⑥號試管對照，是從什么角度證明酶具有專一性的？都是用同一種酶作用于不同底物，然后判斷酶是否對二者都有催化作用，從而探究酶的專一性。5.實驗結論：③④號試管對照說明唾液淀粉酶催化淀粉水解產生還原糖，而不能催化蔗糖的水解。⑤⑥號試管對照說明蔗糖酶能催化蔗糖水解產生還原糖，而不能催化淀粉的水解。上述結果說明酶具有

。專一性活動：探究酶催化的高效性2目的要求：比較過氧化氫酶和二氧化錳在過氧化氫分解中的催化效率。探究問題：在過氧化氫分解反應中，過氧化氫酶和二氧化錳的催化作用哪一個更高效？過氧化氫是細胞中某些化學反應的副產物，具有強氧化性，如果不及時除去或分解，就會殺死細胞過氧化氫酶實驗室中：2H2O2→2H2O+O2二氧化錳細胞中分解反應：2H2O2→2H2O+O2材料用具：新鮮的雞肝勻漿2%過氧化氫溶液（或馬鈴薯勻漿）二氧化錳試管、試管架橡膠塞衛生香火柴步驟11號試管2號試管2各加入2%的過氧化氫溶液3ml3加入雞肝勻漿或馬鈴薯勻漿少許，將試管口塞上橡膠塞。加入二氧化錳少許，將試管口塞上橡膠塞。4觀察兩支試管中發生的變化。5打開兩支試管的橡膠塞。將點燃后無名火的衛生香放在試管口處，觀察現象。實驗現象實驗結果產生大量氣泡，衛生香復燃，劇烈燃燒產生少量氣泡，衛生香復燃，燃燒不劇烈過氧化氫酶的催化效率比二氧化錳更高是降低化學反應的活化能，使化學反應加快。酶具有高效性的原因：活化能：化學反應進行時需要吸收能量以斷開反應分子的化學鍵，使反應物活化并完成化學反應生成產物，這種化學反應過程中所需要的能量被稱為活化能。酶的作用機理任務三如圖所示兩條曲線代表某化學反應在有酶催化和無催化劑的反應曲線，結合曲線探究以下問題：(1)圖中曲線A和B分別代表什么？曲線A表示無催化劑的反應；曲線B表示有酶催化的反應。(2)若將酶變為無機催化劑，則圖中b點怎樣移動？為什么？b點向上移動；與酶相比，無機催化劑降低化學反應活化能的效果比較差。(3)使用酶作催化劑時，酶所降低的化學反應的活化能應該怎么表示？用a－b表示。跟蹤訓練3.如表是“探究酶的專一性”實驗活動中實驗結果記錄表，下列有關該實驗活動的敘述，錯誤的是

試管123456本尼迪特試劑2mL2mL2mL2mL2mL2mL1%的淀粉溶液3mL—3mL—3mL—2%的蔗糖溶液—3mL—3mL—3mL新鮮唾液——1mL1mL——蔗糖酶溶液————1mL1mL實驗結果

跟蹤訓練A.本實驗的自變量有酶的種類和底物的種類B.比較3號試管與6號試管的結果可得出酶具有專一性C.若只有5號試管出現假陽性反應，可能是淀粉溶液不純D.本實驗不能用碘－碘化鉀溶液代替本尼迪特試劑√實驗設計要遵循單一變量原則，而3號試管與6號試管的酶和底物種類均不同，有兩個自變量，故二者比較不能得出酶具有專一性的結論，B錯誤。跟蹤訓練4.(2023·浙江舟山中學高一校聯考)如圖是過氧化氫在不同條件下的實驗分組，4支試管各加入2%的過氧化氫溶液，1號試管置于常溫下，2號試管置于90℃下，3號試管加入少許二氧化錳，4號試管加入少許馬鈴薯勻漿。下列敘述正確的是

A.劑量的控制是該實驗的無關變量B.該實驗的實驗組是3號試管和4號

試管C.對3號和4號試管的溫度設定只考慮一致性即可D.該實驗的結論是過氧化氫酶的催化效率比二氧化錳低√跟蹤訓練該實驗是研究過氧化氫在不同條件下的分解，自變量是過氧化氫所處的條件，因此劑量的控制是該實驗的無關變量，A正確；該實驗中2、3和4號試管都是實驗組，B錯誤；3號和4號試管的自變量是催化劑的種類不同，溫度屬于無關變量，無關變量應相同且適宜，C錯誤；跟蹤訓練對照實驗中不同的組別之間進行對比可以得到不同的結論：與1號試管相比，2號試管過氧化氫分解速率較快，說明加熱能加快過氧化氫分解；與1號試管相比，3號和4號試管過氧化氫分解速率較快，且4號試管的分解速率大于3號試管，說明過氧化氫酶的催化效率比二氧化錳高，D錯誤。夯基礎查落實1.酶是由活細胞產生的一類生物催化劑，大多數酶是蛋白質。2.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，形成酶－底物復合物，然后這個復合物會發生一定的形狀變化，使底物變成產物，并從復合物上脫落。3.酶作用的強弱可用酶活性表示。酶活性一般是指單位時間底物的消耗量或產物的生成量。4.酶具有專一性是由于酶分子的結構只適合與一種或者一類分子結合，所以一種酶只能催化一種底物或者少數幾種相似底物的反應。5.由于酶通過與底物分子結合，使化學反應極易進行，所以反應效率極高，這是由于酶可以降低化學反應的活化能。要語必背1.酶的本質：

。2.酶的作用機理