酶的本質及特性2016備考·最新考綱1．酶在代謝中的作用(Ⅱ)。2.探究影響酶活性的因素。酶本質的探索(連一連)

一.酶的本質

本質：有機物(絕大多數酶是蛋白質，極少數酶是RNA)。①蛋白質類酶：是由相關基因控制，經轉錄和翻譯，在核糖體上合成的。另外，胞外酶(如消化酶)的合成與分泌還需要高爾基體、內質網、線粒體的參與。②RNA類酶：是在細胞核中完成的以核糖核苷酸為原料的轉錄過程。返回目錄酶的本質：有機物，大多數為蛋白質，少數為RNA

用“試劑檢測法”鑒定酶的本質P40(1)實驗原理和方法(2)設計方案：同理，也可利用吡羅紅能使RNA呈紅色來設計實驗驗證酶是RNA。項目實驗組對照組材料待測酶溶液已知蛋白液(等量)試劑分別加入等量的雙縮脲試劑現象是否呈現紫色呈現紫色結論呈現紫色說明該酶為蛋白質類，否則該酶不屬于蛋白質類二.酶的作用2.機理：降低化學反應的活化能活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生反應的活躍狀態(tài)所需要的能量1.作用：催化作用(酶是生物催化劑)。酶在生化反應中起催化的作用，主要是降低化學反應的活化能，改變反應速率，但不改變反應的平衡點。酶在反應前后的質量和性質無變化。酶的作用機理酶的作用機理 P38 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和酶催化時反應進行所需要的活化能。 (2)若將酶變?yōu)闊o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，但會提供活化能。酶的本質及作用P36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主要是細胞核來源一般來說，活細胞都能產生酶生理功能具有催化作用作用原理降低化學反應的活化能比較酶與激素P38產生化學本質作用機制激素內分泌細胞蛋白質、多肽、固醇、單胺等作為信號分子作用于相應的靶細胞，并在發(fā)揮作用后被滅活酶所有的活細胞絕大多數為蛋白質，少數為RNA作為催化劑降低反應的活化能，在化學反應的前后，其質量與化學性質均不發(fā)生改變共性①均具有微量、高效性②均具一定的特異性

三．酶概念酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。

來源：酶是活細胞產生的。一般來說，活細胞都能產生酶，死細胞不能產生酶。但是也不是所有的活細胞都能產生酶，如：哺乳動物成熟的紅細胞因為細胞內沒有核糖體等細胞器，所以不能產生酶。返回目錄

警示不要認為酶只在細胞內發(fā)揮作用酶由活細胞產生，可以在細胞內發(fā)揮作用，如細胞內的呼吸氧化酶；也可以分泌到細胞外發(fā)揮作用，如各種消化酶；在生物體外適宜的條件下也能發(fā)揮作用，如實驗證明唾液淀粉酶水解淀粉的實驗。返回目錄四.酶的特性

P36 (1)

：催化效率約是無機催化劑的107～1013倍。 (2)

：每一種酶只能催化某

化學反應。 (3)作用條件較溫和：在

條件下，酶的活性最高。

會使酶的空間結構遭到破壞而失活；

條件下酶的活性很低，但空間結構穩(wěn)定。高效性專一性一種或一類最適溫度和pH高溫、過酸、過堿低溫1.酶的催化效率一般是無機催化劑的倍。

107

～1013

2.意義：酶的高效性保證了細胞內化學反應的順利進行。

(一)酶具有高效性返回目錄3.實驗比較過氧化氫在不同條件下的分解

課本P78返回目錄試管號3%過氧化氫溶液控制變量實驗處理點燃的衛(wèi)生香檢測H2O2分解速度(氣泡多少)結果分析①2mL常溫衛(wèi)生香沒變化幾乎沒有氣泡產生

H2O2分解緩慢②2mL90℃衛(wèi)生香明亮有少量氣泡產生加熱促進H2O2分解③2mL3.5%FeCl3溶液2滴衛(wèi)生香復燃有較多氣泡產生無機催化劑促進H2O2加快分解④2mL新鮮肝臟研磨液2滴衛(wèi)生香劇烈復燃有大量氣泡產生酶催化促進H2O2分解的效果最明顯②實驗分析：

(3)實驗結論①酶具有催化作用，同無機催化劑一樣，都可以加快化學反應速率。②酶具有高效性，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。返回目錄自變量

②號：90℃水浴加熱；③號：加入3.5%FeCl3溶液2滴；④號：加入20%肝臟研磨液2滴因變量

H2O2分解速度(用產生氣泡的數目多少表示)無關變量加入H2O2的量；實驗室的溫度；FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度等對照組

①號試管實驗組

②③④號試管實驗變量分析P41(1)自變量：是指人為改變的變量，如氯化鐵和肝臟研磨液，酶促反應溫度、pH的變化等。(2)因變量：是指隨著自變量的變化而變化的變量，如H2O2的分解速率或酶活性。(3)無關變量：是指除自變量外，其他對實驗結果能造成影響的可變因素，如H2O2濃度、肝臟研磨液新鮮程度等。

正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和的條件下快速進行。各種條件使反應加快的本質：加熱：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學反應的活化能更顯著地降低化學反應的活化能比較過氧化氫在不同條件下的分解P36變量分析：(4)實驗成功的3個關鍵點P36 (1)實驗時必須用新鮮的(剛從活的動物體中取出的)肝臟作實驗材料(肝臟如果不新鮮，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物就會在腐生細菌的作用下分解，使組織中酶分子的數量減少且活性降低)。 (2)實驗中使用肝臟的研磨液，可以加大肝細胞內過氧化氫酶與試管中過氧化氫的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。 (3)滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液時不能共用一支滴管，(因為酶的催化效率具有高效性，少量酶帶入FeCl3溶液中就會影響實驗結果的準確性，甚至使人產生錯覺，作出錯誤的判斷)。

能力提升p40

驗證酶的高效性 ①設計思路 驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑催化底物的反應速率進行比較，得出結論。

②設計方案項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應的“酶溶液”(如生物材料研磨液)等量的“無機催化劑”現象反應速率很快，或反應用時短反應速率緩慢，或反應用時長結論酶具有高效性1.每一種酶只能催化

化學反應。細胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進行，與酶的

是分不開的。

(二)酶具有專一性一種或一類4000專一性目前發(fā)現的酶有

多種,它們分別催化不同的化學反應。淀粉溶液蔗糖溶液實驗步驟一二三實驗現象結論分別加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應5min2號試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩約60℃水浴2min1號試管中加入2mL淀粉溶液藍色無變化棕色磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。2.實驗探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗證酶的專一性時，檢測底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑，不宜選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。P41能力提升P40驗證酶的專一性①設計思路驗證酶專一性的方法也是“對比法”。常見的有兩種方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。②設計方案項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料底物相同(等量)與酶相對應的底物另外一種底物試劑與底物相對應的酶溶液另外一種酶溶液同一種酶(等量)溶液現象發(fā)生反應不發(fā)生反應發(fā)生反應不發(fā)生反應結論酶具有專一性酶具有專一性(三）酶需要適宜的溫度和PH1.實驗探究溫度對淀粉酶活性的影響在最適溫度的兩側，反應速率都比較較高的溫度容易使酶的遭到破壞，蛋白質變性，而失去。低溫只能降低酶的活性，不能使蛋白質變性。每種酶都有自己的低活性最適溫度空間結構動物：35---40攝氏度植物40--50攝氏度細菌、真菌差別較大1號試管過氧化氫溶液實驗步驟一二三四實驗現象結論2號試管3號試管加入過氧化氫酶2滴，振蕩2—3min試管各加入2mL過氧化氫溶液無明顯變化pH＝7pH=12pH＝2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的pH下酶的催化效率最好復燃無明顯變化2.探究pH對過氧化氫酶活性的影響過氧化氫酶在最適合的pH下，酶的活性

最高空間結構在過酸過堿的條件下，都會使酶的遭到破壞,蛋白質變性，酶失去?；钚詣游矬w里的酶最適PH大多在6.5---8.0之間，（但胃蛋白酶為1.5，胰液中的酶為8---9）植物體里的酶最適PH大多在4.5-----6.5之間在探究酶的適宜溫度的實驗中，不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結果若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不宜選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。P41在探究pH對酶活性影響時，宜保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸，不宜在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。能力提升用“梯度法”確定酶的最適溫度和pH (1)設計思路 常用“梯度法”來探究酶的最適溫度(或pH)，設計實驗時需設置一系列不同溫度(或pH)的實驗組進行相互對照，最后根據實驗現象得出結論——酶促反應時間最短的一組所處的溫度(或pH)即最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小，測得的最適溫度(或pH)就越精確?！镉绊懨复俜磻俾实囊蛩兀?、溫度3、酶的濃度：反應速率隨酶濃度的升高而加快。4、底物濃度：在一定濃度范圍內，反應速率隨濃度的升高而加快，但達到一定濃度，反應速率不再變化酶促反應速率酶的濃度酶促反應速率底物濃度酶量一定2、pH1．明確酶的正確理解與錯誤說法P38錯誤說法正確理解產生場所具有分泌功能的細胞才能產生活細胞(不考慮哺乳動物成熟紅細胞等)化學本質蛋白質有機物(大多數為蛋白質，少數為RNA)作用場所只在細胞內起催化作用可在細胞內、細胞外、體外發(fā)揮作用溫度影響低溫和高溫均使酶變性失活低溫只抑制酶的活性，不會使酶變性失活，高溫使酶變性失活作用酶具有調節(jié)、催化等多種功能酶只具有催化作用來源有的可來源于食物等酶只在生物體內合成深度思考 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，請思考： (1)甲、乙兩種酶的化學本質是否相同？ (2)乙酶活性改變的機制是什么？提示(1)觀察曲線圖可知，甲酶的活性始終保持不變，表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解，則甲酶的化學本質不是蛋白質而是RNA，乙酶能被蛋白酶破壞活性降低，則乙酶為蛋白質。(2)乙酶被降解的過程中其分子結構會發(fā)生改變，從而使其活性喪失。二、酶作用相關圖像及曲線解讀

1．酶高效性曲線解讀 (1)如圖表示未加催化劑時，生成物濃度隨時間的變化曲線，請在圖中繪出加酶和加無機催化劑的條件時的變化曲線。(2)由曲線可知：酶比無機催化劑的催化效率

；酶只能

達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的

。因此，酶

(“能”或“不能”)改變最終生成物的量。(3)酶只能催化已存在的化學反應。更高縮短不能平衡點2．表示酶專一性的圖像和曲線解讀(1)圖像 ①圖中

表示酶，

表示被催化的底物，E、F表示

被 分解后產生的物質，C、D表示不能被酶催化的物質。 ②酶和被催化的反應物分子都有特定的結構。ABB(2)曲線①在A反應物中加入酶

，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A

。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

。能催化底物A的反應不能催化底物A的反應A3．影響酶活性的曲線解讀 (1)分析圖A、B可知，在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性

。溫度和pH偏高或偏低，酶活性都會

。 (2)分析圖A、B中曲線的起點和終點可知：

都會使酶失去活性，而

只是使酶的活性降低。前者都會使酶的

遭到破壞，而后者

。最高明顯降低過酸、過堿、高溫低溫空間結構并未破壞酶的分子結構深度思考 (1)分析上圖C中的曲線，反應溶液中pH的變化是否會影響酶作用的最適溫度呢？ (2)若將上圖A圖中的橫坐標改為底物濃度或酶濃度，曲線又該如何繪制？請在下面的坐標系中繪出。提示(1)不會考點一酶的本質及作用[典例引領]【典例1】(2014·福建理綜，1)用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是() A．蛋白酶 B．RNA聚合酶 C．RNA D．逆轉錄酶解析大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA，核糖體是由蛋白質和rRNA組成的，用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質后，核糖體中只剩下RNA成分，因此，由題中信息“用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應”可說明催化該反應的物質是RNA，故C正確，A、B、D錯誤。答案C【典例2】(2011·海南單科，14)關于酶的敘述，正確的是 () A．酶提供了反應過程所必需的活化能 B．酶活性的變化與酶所處環(huán)境的改變無關 C．酶結構的改變可導致其活性部分或全部喪失 D．酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸 解析酶催化作用的機理是降低了反應的活化能；酶所 處環(huán)境中溫度和pH的改變會影響酶的活性；酶結構的 改變可導致其活性部分或全部喪失；酶分子完成催化作 用后其數量和化學性質均不發(fā)生改變。故C正確。 答案C深度思考 對于酶、激素、神經遞質而言，哪些在發(fā)揮作用后應立即降解或轉移？ 提示激素和神經遞質發(fā)揮作用后應立即降解(神經遞質也可被轉移至突觸前膜內重新利用)，酶在反應前后數量及性質不變。

[跟進題組]1．下列有關酶的敘述正確的是() A．酶的基本組成單位是氨基酸或脫氧核苷酸 B．酶提供了反應過程中所必需的活化能，從而提高化學反應速率 C．酶結構的改變可導致其活性部分或全部喪失 D．線粒體中有催化葡萄糖分解的酶解析酶的化學本質為蛋白質或RNA，其基本組成單位為氨基酸或核糖核苷酸；酶對酶促反應的作用機制是降低反應的活化能，而不是提供活化能；酶的功能是由酶的結構決定的，其結構改變可導致其活性部分或全部喪失；線粒體內沒有催化葡萄糖分解的酶。答案C2．下列關于酶和激素的敘述，正確的是() A．同一種酶不可能存在于分化程度不同的活細胞中， 一種激素只有一種靶細胞 B．酶和激素發(fā)揮作用時均需要與特定的物質相結合 C．酶可以為合成激素的反應物提供活化能，從而加快 激素的合成速率 D．在最適溫度和pH值條件下，最適合酶的保存解析不同的細胞可以合成相同的酶，例如呼吸酶，一種激素可以作用于多種不同的靶細胞，例如甲狀腺激素，A錯；酶和激素發(fā)揮作用時均需要與特定物質結合，B正確；酶只能降低活化能，不能提供活化能，C錯；酶的保存應降低其活性，在低溫條件下，D錯。答案B考點二酶的作用特性及相關曲線分析[典例引領]【典例1】如圖是某種酶催化某二糖的水解過程示意圖。據圖分析下列