PAGEPAGE14第2課時酶與酶促反應[學習目標]1.相識酶與酶促反應。2.概述酶的作用實質(zhì)和特性。一、酶的本質(zhì)及作用實質(zhì)1.酶的概念(1)產(chǎn)生場所：活細胞。(2)作用：具有催化活性。(3)化學本質(zhì)：有機物(絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì))。2.酶促反應：指由酶催化的化學反應。3.酶催化作用實質(zhì)：降低活化能，使化學反應在較低能量水平上進行，從而加快化學反應。4.試驗驗證：酶具有催化性。(1)試驗步驟試管號步驟12相同處理向2支試管中分別注入3mL體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液，并放在試管架上不同處理滴入等量蒸餾水滴入等量簇新的酵母菌溶液視察試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡數(shù)量插入試管內(nèi)的衛(wèi)生香燃燒狀況(2)試驗結(jié)果：2號試管產(chǎn)生的氣泡多，衛(wèi)生香燃燒猛烈。(3)試驗結(jié)論：酶具有催化性。下圖是比較過氧化氫在不同條件下的分解試驗過程，請據(jù)圖分析：1.在比照試驗中，除了自變量外，其他變量(無關(guān)變量)都應當始終保持相同。分析上述試驗中的自變量、因變量、無關(guān)變量、比照組、試驗組分別是下列的哪些項？①加入H2O2的量②FeCl3溶液和肝臟研磨液的簇新程度③溫度和催化劑④試驗室的溫度⑤H2O2分解的速率⑥1號試管⑦2、3、4號試管答案自變量因變量無關(guān)變量比照組試驗組③⑤①②④⑥⑦2.2、3、4號三支試管都有氣泡放出，但4號試管放出的氣泡最多，說明白什么？答案加熱、無機催化劑和酶都能促進過氧化氫的分解，提高反應速率，但是酶的催化效率更高。3.下圖是無催化劑和酶的作用機理示意圖(1)沒有催化劑時須要的活化能是多少？有酶催化時須要的活化能又是多少？(用圖中字母表示)答案分別是CA、CB。(2)酶能不能為化學反應供應所須要的能量？酶加快反應速率的機理是什么？答案酶不能為化學反應供應所須要的能量。酶是通過降低反應的活化能來加快反應速率的。1.下列有關(guān)酶的敘述正確的是()①酶是具有分泌功能的細胞產(chǎn)生的②有的從食物中獲得，有的是體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來③酶是活細胞產(chǎn)生的④絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)⑤有的酶是蛋白質(zhì)，有的是固醇⑥酶在代謝中有多種功能⑦酶在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用⑨酶只在細胞內(nèi)發(fā)揮作用A.①②⑤B.③⑦⑨C.③④⑧D.④⑤⑥答案C解析酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)類物質(zhì)，少數(shù)酶為RNA。酶只有催化作用，在個體發(fā)育中起調(diào)控作用的是激素。2.如圖，在相宜溫度、pH條件下，實線表示沒有酶時反應的進程。在T1時，將催化此反應的酶加入反應物中，則圖中表示此反應進程的是()A.曲線a B.曲線bC.曲線c D.曲線d答案C解析從圖中可以看出，曲線a、b、d均變更了此反應的平衡點，都是錯誤的。曲線c表示酶使反應達到平衡點的時間縮短(即反應速率提高)，而不變更反應的平衡點。二、酶的特性1.酶具有高效性(1)含義：在常溫、常壓、相宜pH等溫柔的條件下，酶有很高的催化效率。(2)實例：在25℃條件下，一個過氧化氫酶分子，1min內(nèi)可催化500萬個過氧化氫分子發(fā)生分解反應。2.酶具有專一性(1)含義：一種酶只能催化肯定的反應物(底物)發(fā)生反應。(2)試驗驗證：酶具有專一性①比照試驗a.可溶性淀粉溶液＋淀粉酶溶液eq\o(→,\s\up7(斐林試劑),\s\do5(隔水加熱))現(xiàn)象：出現(xiàn)磚紅色沉淀。b.蔗糖溶液＋淀粉酶溶液eq\o(→,\s\up7(斐林試劑),\s\do5(隔水加熱))現(xiàn)象：沒出現(xiàn)磚紅色沉淀。②結(jié)論：酶具有專一性。(3)意義：保證了體內(nèi)化學反應有序地進行。1.淀粉和蔗糖不是還原性糖，但淀粉水解后會生成麥芽糖，蔗糖水解后會產(chǎn)生葡萄糖和果糖，它們都是還原性糖。下表為比較簇新唾液(唾液淀粉酶)對淀粉和蔗糖的催化作用試驗，請分析：試管編號12可溶性淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL簇新的唾液2mL2mL37℃保溫5分鐘新配制的斐林試劑2mL2mL水浴加熱2min試驗現(xiàn)象有磚紅色沉淀沒有磚紅色沉淀(1)1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明什么？答案1號試管中淀粉被水解，2號試管中蔗糖沒有被水解。(2)上述試驗說明白什么？答案淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有專一性。(3)肽酶能催化多種多肽水解為氨基酸，是否說明肽酶沒有專一性？答案不是。酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應，肽酶催化的是一類反應，也說明其具有專一性。2.下圖分別表示酶高效性和專一性的曲線，請分析：圖1圖2(1)依據(jù)圖1，酶和無機催化劑相比，有什么共同點和不同點？答案酶和無機催化劑都只能縮短達到化學平衡所須要的時間，不能改變更學反應的平衡點。與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)依據(jù)圖2分析：在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，而加入酶B，反應速率和未加酶時相同，這說明什么？答案酶A能催化A反應物反應，酶B不能催化A反應物反應，酶的作用具有專一性。3.我國科學家研制出了能勝利檢測SARS病毒的酶聯(lián)免疫試劑，專用于“非典”的快速診斷。此試劑具有精確、靈敏、快速、便利和經(jīng)濟等優(yōu)點，一個測試板可同時檢測96個樣品，1小時左右獲得檢測結(jié)果。它應用的是()A.酶的高效性和專一性原理B.酶的專一性原理C.酶的識別原理D.酶的高效性答案A解析該測試板特地用于“非典”的快速診斷，說明酶的專一性；一個測試板可同時檢測96個樣品，1小時左右獲得檢測結(jié)果，說明酶具有高效性。4.如圖表示的是某種酶作用模型。下列有關(guān)敘述中，錯誤的是()A.該模型可以說明酶的專一性B.a表示酶，該模型可說明酶的多樣性C.a催化d分解為e、fD.該模型顯示，酶在反應前后性質(zhì)不變答案B解析反應中a與d結(jié)合，反應前后a沒有發(fā)生變更，則a表示的是酶；d分解為e、f。在底物b、c、d同時存在時，a只催化d的反應，說明白酶的專一性；圖中只有一種酶，不能明確表示酶的多樣性。1.下列敘述，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)酶是具有催化作用的有機物()(2)酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物()(3)酶分子在催化反應完成后馬上被降解成氨基酸()(4)酶通過為反應物供能和降低活化能來提高化學反應速率()(5)酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)，酶的催化作用既可發(fā)生在細胞內(nèi)，也可以發(fā)生在細胞外()(6)酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸()(7)蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解而不能催化淀粉的水解，這一現(xiàn)象體現(xiàn)了酶的專一性()(8)由于酶在化學反應前后性質(zhì)和數(shù)量沒變更，所以酶具有高效性()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)×2.關(guān)于下圖所示試驗的敘述中，錯誤的是()A.甲裝置是試驗組，乙裝置是比照組B.H2O2溶液的濃度屬于無關(guān)變量C.乙試管產(chǎn)生氣泡的速率比甲試管快D.兩支試管中H2O2溶液的體積應相同答案A解析用簇新肝臟研磨液處理的為試驗組，加清水的為比照組，其他的變量，如H2O2溶液的濃度等引起反應速率變更的變量稱為無關(guān)變量，應遵守等量原則。3.20世紀80年頭科學家發(fā)覺了一種RNaseP酶，該酶由20%的蛋白質(zhì)和80%的RNA組成。假如將這種酶中的蛋白質(zhì)除去，并提高Mg2＋的濃度，他們發(fā)覺留下來的RNA仍舊具有與這種酶相同的催化活性，這一結(jié)果表明()A.RNA具有生物催化作用B.酶是由RNA和蛋白質(zhì)組成的C.酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)D.絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA答案A解析由題意可知，除去RNaseP酶中的蛋白質(zhì)，在提高Mg2＋濃度的前提下，RNA仍舊具有與這種酶相同的催化活性，說明該酶中的RNA具有催化作用。4.下圖表示一個酶促反應，它所能反映的酶的一個特性和a、b、c最可能的物質(zhì)依次是()A.高效性蛋白酶蛋白質(zhì)多肽B.專一性淀粉酶淀粉麥芽糖C.專一性麥芽糖酶麥芽糖葡萄糖D.高效性脂肪酶脂肪甘油和脂肪酸答案B解析圖示酶促反應表明，a在反應前后形態(tài)結(jié)構(gòu)未變更，是酶分子，b是底物，c是產(chǎn)物。a與b特異性結(jié)合后，在a的作用下，大分子b分解為含2個結(jié)構(gòu)單元的小分子，說明酶具有專一性；比照四個選項，淀粉是多糖，麥芽糖是二糖，符合圖示現(xiàn)象，B項正確。5.活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵伟l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所須要的能量。如圖為酶的作用模型，請據(jù)圖回答下列問題：(1)從圖中可以看出，沒有酶催化時，發(fā)生化學反應須要的活化能________；有酶催化時，發(fā)生化學反應須要的活化能________；a指________________。因此，酶催化作用的本質(zhì)是________________________________________________________________________。(2)酶的化學本質(zhì)是______________，酶起作用的部位是______________。答案(1)高低酶所降低的活化能降低化學反應的活化能(2)蛋白質(zhì)或RNA細胞內(nèi)或細胞外解析酶能降低化學反應的活化能，從而提高反應速率。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。題組一酶的本質(zhì)及作用實質(zhì)1.某一不行逆化學反應(S→P＋W)在無酶和有酶催化時均可以進行。當該反應在無酶條件下進行到時間t時，向反應液中加入催化該反應的酶。圖中能正確表示加酶后反應物濃度隨反應時間變更趨勢的曲線是()A.甲B.乙C.丙D.丁答案D解析加入酶后，反應速率加快，所以反應物濃度下降速率增大，由于該反應是不行逆反應，所以最終反應物都消耗完。2.當某種RNA存在時，生物體內(nèi)的某種化學反應能正常進行，當這種RNA被有關(guān)的酶水解后，此種化學反應的速率便慢了下來。由此可以說明()A.RNA是核酸的一種B.RNA也可起生物催化劑的作用C.RNA主要存在于細胞質(zhì)中D.RNA是該種生物的遺傳物質(zhì)答案B解析依據(jù)題意分析可知，RNA能催化化學反應，也可起生物催化劑的作用。3.下列關(guān)于酶的敘述，正確的是()A.酶徹底水解的產(chǎn)物都是氨基酸B.酶只有在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作用C.酶通過降低或提高化學反應的活化能來提高化學反應速率D.全部的酶都含有C、H、O、N四種元素答案D解析酶徹底水解的產(chǎn)物是氨基酸或核糖核苷酸，A錯誤；酶是由活細胞產(chǎn)生的，在細胞內(nèi)、外及生物體外都可發(fā)揮催化作用，B錯誤；酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率，C錯誤。4.下列關(guān)于酶的敘述錯誤的是()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(jié)構(gòu)C.酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速度D.酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物答案B解析低溫只能降低酶的活性，并沒有變更酶的空間結(jié)構(gòu)，當溫度回到最適溫度時，酶的催化效率仍舊可以達到最大，B項錯誤。5.下列試驗所實行的措施，不涉及“降低化學反應活化能”原理的是()A.利用果膠酶提高水果的出汁率B.滴加肝臟研磨液促使過氧化氫的分解C.滴加FeCl3溶液提高過氧化氫的分解速率D.利用隔水加熱提高過氧化氫的分解速率答案D解析利用隔水加熱提高過氧化氫的分解速率是利用溫度上升，以供應能量使過氧化氫達到活化態(tài)的原理來加快過氧化氫的分解，D項正確。6.下圖表示某物質(zhì)在酶、無機催化劑、無催化劑時由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)時所需的活化能(分別為a、b、c)，此圖不能得到的結(jié)論是()A.無機催化劑能降低化學反應的活化能B.酶能降低化學反應的活化能C.無機催化劑降低的活化能為b－aD.酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著答案C解析據(jù)圖可知，酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能，酶降低的活化能為c－a，無機催化劑降低的活化能為c－b，酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著。題組二酶的特性7.如圖為蔗糖酶作用機理示意圖，下列說法正確的是()A.蔗糖酶的化學本質(zhì)是RNAB.該示意圖說明酶具有高效性C.一分子蔗糖可以水解為2分子葡萄糖D.蔗糖酶不能催化麥芽糖水解是因為它們不能結(jié)合形成酶—底物復合物答案D解析此圖表明酶的專一性，蔗糖酶只能催化分解蔗糖，而不能催化分解麥芽糖，其緣由是酶與底物不能結(jié)合。蔗糖酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。蔗糖是由葡萄糖和果糖脫水縮合形成的二糖。8.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯誤的是()A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B.甲酶不行能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)D.乙酶活性的變更是因為其分子結(jié)構(gòu)的變更答案B解析由題干及圖分析推知，甲酶成分不是蛋白質(zhì)，有可能是具有催化作用的RNA，乙酶成分為蛋白質(zhì)。9.為驗證酶的專一性，采納的最佳試驗方案是()選項等量的反應物分別加入等量的酶分別加入等量的試劑a組b組A麥芽糖葡萄糖麥芽糖酶斐林試劑B蔗糖麥芽糖蔗糖酶斐林試劑C淀粉蔗糖淀粉酶斐林試劑D淀粉蔗糖淀粉酶碘液答案C解析A選項中，麥芽糖和葡萄糖都是還原性糖，因此運用斐林試劑鑒定，a、b兩組都會有磚紅色沉淀生成；B選項中，蔗糖雖然沒有還原性，但是被蔗糖酶水解后會有還原性糖生成，因此也不合理；C選項中，淀粉和蔗糖都不具有還原性，在淀粉酶的催化下，淀粉水解生成具有還原性的麥芽糖和葡萄糖，因此可用斐林試劑進行檢測；D選項中，蔗糖無論水解與否，都不會與碘液發(fā)生顏色反應。10.下列對酶的專一性的理解，不正確的是()A.一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學反應B.一種物質(zhì)的化學反應只能由一種酶參加催化C.酶的專一性與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性關(guān)系極大D.酶催化作用的專一性反映誕生物體內(nèi)酶的多樣性答案B解析酶的專一性是指一種酶只能催化一種底物或少數(shù)幾種相像底物的反應，如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解為多肽，多肽酶只能催化多肽水解為氨基酸。不同的酶只能與特定分子結(jié)構(gòu)的底物結(jié)合而使底物發(fā)生肯定的化學反應。由于一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學反應，而生物體內(nèi)具有多種不同的物質(zhì)，故須要多種不同的酶來進行催化。一種物質(zhì)的化學反應往往要經(jīng)過多個步驟，產(chǎn)生一系列中間產(chǎn)物后才轉(zhuǎn)變成最終產(chǎn)物，故一種物質(zhì)的化學反應可能由多種酶參加催化。11.人的血液中碳酸酐酶的一個分子每分鐘可催化分解1900萬個碳酸分子，這說明酶具有的特性是()A.多樣性B.專一性C.催化活性受溫度、酸堿度的影響D.高效性答案D12.現(xiàn)有3支試管甲、乙、丙，先向各試管內(nèi)加入2mL可溶性淀粉溶液，再按圖中所示步驟操作，然后分別用斐林試劑檢驗。下列說法中不正確的是()A.試驗結(jié)果是乙、丙試管內(nèi)出現(xiàn)磚紅色沉淀B.甲和丙試管比照，說明酶的活性受溫度的影響C.試驗結(jié)果是甲試管內(nèi)出現(xiàn)磚紅色沉淀D.甲和乙試管比照，說明酶具有專一性答案A解析試驗結(jié)果是甲試管內(nèi)出現(xiàn)了磚紅色沉淀，乙、丙試管內(nèi)不出現(xiàn)磚紅色沉淀，A錯誤，C正確；甲和丙試管比照，自變量是溫度，故說明酶的活性受溫度的影響，B正確；甲和乙試管比照，乙試管中的胃蛋白酶不能水解淀粉，故說明酶具有專一性，D正確。13.為了探討酶的有關(guān)特性，取兩支干凈的試管并編號為A、B，各注入2mL體積分數(shù)為3%的H2O2溶液；再向A管滴入2滴3.5%FeCl3溶液，向B管滴入2滴質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液；堵住管口，輕輕振蕩；用點燃但無火焰的衛(wèi)生香檢驗；視察并記錄結(jié)果。(1)本試驗的主要目的是探究____________________________________________________。(2)假如兩支試管的現(xiàn)象均不明顯，從試驗材料分析，緣由可能是____________________。(3)過氧化氫酶能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的[O]能使溶于水的無色焦性沒食子酸氧化生成橙紅色沉淀。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過氧化氫酶，設計了如下試驗。參照上圖所給信息，回答下列問題：①3號試管內(nèi)加入的物質(zhì)是____________________________________________________。②設計2號試管作為比照的詳細目的是__________________________________________。③假如2號試管未產(chǎn)生顏色反應，則出現(xiàn)橙紅色沉淀的是________號試管。答案(1)過氧化氫酶和Fe3＋催化效率的凹凸(2)H2O2溶液放置時間過長而分解(3)①2mL焦性沒食子酸溶液、2滴H2O2溶液、2mL馬鈴薯塊莖提取液②解除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)對試驗結(jié)果的影響③3解析(1)本試驗探究酶催化效率的凹凸。(2)過氧化氫放置時間過久，會分解成氧氣和水，造成試驗現(xiàn)象不明顯。(3)依據(jù)等量原則，3號試管中應加入2mL焦性沒食子酸溶液、2滴H2O2溶液、2mL馬鈴薯塊莖提取液。因為馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)也可能使無色焦性沒食子酸溶液氧化成橙紅色沉淀，影響試驗結(jié)果，因此應設立2號試管作比照。1號試管沒有過氧化氫酶，所以過氧化氫不分解，無顏色變更；2號試管沒有過氧化氫，也無顏色變更；4號試管馬鈴薯塊莖提取液中過氧化氫酶因煮沸而失活，也沒有顏色變更，只有3號試管出現(xiàn)橙紅色沉淀。14.將一個土豆(含有過氧化氫酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有肯定體積和濃度的過氧化氫溶液的針筒中(如下圖所示)，以探究酶促反應的相關(guān)問題。依據(jù)試驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)分析回答問題：(1)若土豆片為4片時，每隔5min收集一次數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)繪制出曲線圖(如下圖)。20min后，氣體量不再增加的緣由是___________________________________________________。(2)若土豆片為8片時，和上述試驗所得的曲線(實線)相比，試驗結(jié)果的曲線可能是下列________圖中的虛線。假如要獲得更多的氣體，在不變更溶液體積的條件下，可實行的方法是________________，其結(jié)果可用________圖中的虛線表示。(3)為保證上述試驗的科學性，須要限制的其他外界因素有_________________________。答案(1)過氧化氫量有限(2)c增加過氧化氫濃度a(3)溫度(或pH或氣壓等)解析過氧化氫酶廣泛存在于植物的組織中，能將過氧化氫分解為氧氣和水，過氧化氫酶和其他酶一樣，也受底物濃度、溫度等因素的影響。4片土豆片和8片土豆片含的酶量相差一倍，會影響反應速度，但不會影響生成物的總量。15.請用所給的試驗材料和用具，設計試驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成試驗設計、補充試驗步驟、預料試驗結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問題。試驗材料與用具：相宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、試管、37℃