高三一輪復(fù)習(xí)生物-專題六降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶知識(shí)總結(jié)

專題六降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶【專題知識(shí)框架】一、酶在細(xì)胞代謝中的作用試管編號(hào)加入物質(zhì)處理現(xiàn)象12mLH2O2溶液不處理基本無氣泡產(chǎn)生22mLH2O2溶液90℃水浴加熱有氣泡產(chǎn)生32mLH2O2溶液加2滴FeCl3溶液有較多氣泡產(chǎn)生，點(diǎn)燃的衛(wèi)生香復(fù)燃不明顯42mLH2O2溶液加2滴新鮮肝臟研磨液有大量氣泡產(chǎn)生，點(diǎn)燃的衛(wèi)生香復(fù)燃明顯1、細(xì)胞代謝概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。2、比較過氧化氫在不同條件下的分解（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（2）實(shí)驗(yàn)分析自變量：1號(hào)與2號(hào)（溫度），1號(hào)與3號(hào)、4號(hào)（催化劑的種類）因變量：過氧化氫的分解速率（O2的產(chǎn)生速率）（通過觀察氣泡和衛(wèi)生香復(fù)燃）無關(guān)變量：過氧化氫溶液濃度、體積、反應(yīng)時(shí)間、催化劑的濃度、體積等1號(hào)試管為對(duì)照組，2、3、4號(hào)試管為實(shí)驗(yàn)組；（3）對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的區(qū)分對(duì)照組：實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知的一組（或未對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的一組）實(shí)驗(yàn)組：實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知的一組（或?qū)?shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行人為處理的一組）（4）對(duì)照實(shí)驗(yàn)的分類①空白對(duì)照：對(duì)照組不做任何處理或加入清水、蒸餾水或生理鹽水的②自身對(duì)照：對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，不另設(shè)對(duì)照組，如研究動(dòng)物內(nèi)分泌腺的作用時(shí)，先摘除，后移入或補(bǔ)充相應(yīng)激素。③條件對(duì)照：給對(duì)照組施以某種實(shí)驗(yàn)因素的處理，但這種處理是作為對(duì)照因素的，不是所要研究的實(shí)驗(yàn)因素。如驗(yàn)證“甲狀腺激素促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育”的實(shí)驗(yàn)中，以蝌蚪為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)組飼喂甲狀腺激素，條件對(duì)照組飼喂甲狀腺抑制劑?？瞻讓?duì)照組不做任何處理。④相互對(duì)照：不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照，如探究酵母菌細(xì)胞呼吸作用的方式，設(shè)置有氧和無氧進(jìn)行相互對(duì)照，也稱對(duì)比實(shí)驗(yàn)。（5）對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則單一變量原則、等量原則、對(duì)照原則3、酶的作用機(jī)理①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒有酶催化的反應(yīng)曲線，E表示酶降低的活化能。③該反應(yīng)為放能反應(yīng)?？偨Y(jié)：（1）酶在細(xì)胞代謝中具有催化作用。（2）活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。（3）常態(tài)變成活躍狀態(tài)時(shí)需要先吸收其他反應(yīng)產(chǎn)生的能量，反應(yīng)物分子能量增加，圖示縱坐標(biāo)表示總反應(yīng)物與總產(chǎn)物的能量。（4）酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。（5）與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高，以保證細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)在常溫、常壓下高效進(jìn)行。（6）化學(xué)反應(yīng)前后，酶的理化性質(zhì)和總量不變。（7）加熱、加壓等會(huì)為反應(yīng)物提供能量，但不能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。因此常溫下和加熱條件下，反應(yīng)所需的活化能相等。二、酶的本質(zhì)1、探索歷程2、酶的本質(zhì)概述項(xiàng)目?jī)?nèi)容解讀化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA合成原料為氨基酸或核糖核苷酸產(chǎn)生部位活細(xì)胞(1)由活細(xì)胞產(chǎn)生(哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外)(2)合成場(chǎng)所：核糖體或細(xì)胞核（真核）(3)作用場(chǎng)所：細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外或體外生理功能催化作用反應(yīng)前后其本身的量和化學(xué)性質(zhì)不變酶可重復(fù)利用，但體內(nèi)酶也需時(shí)常更新作用機(jī)理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能使反應(yīng)在溫和條件下快速進(jìn)行（1）定義：酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。（2）解讀：（3）酶與無機(jī)催化劑的相同點(diǎn)：①改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗；②只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng)；③加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)；④降低活化能，使化學(xué)反應(yīng)速率加快（4）酶與激素的比較項(xiàng)目酶激素來源及作用場(chǎng)所活細(xì)胞產(chǎn)生；細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外專門的內(nèi)分泌腺或特定部位細(xì)胞產(chǎn)生；作用于靶細(xì)胞或靶器官化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA固醇類、多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸衍生物等生物功能催化作用（無調(diào)節(jié)作用）調(diào)節(jié)作用（與受體結(jié)合）發(fā)揮作用后去向理化性質(zhì)不變，可重復(fù)利用，但細(xì)胞也能源源不斷合成新酶作為信號(hào)分子，發(fā)揮作用后被滅活共性均具有高效性，即含量少、作用大、生物代謝不可缺少三、酶的特性1、高效性：與無機(jī)催化劑相比，酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著，酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的1071013倍。①圖中只有a、b曲線相比較才可以說明酶催化的高效性，a、c曲線的對(duì)比只能說明酶具有催化作用。②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。因此，酶不能改變最終生成物的量。2、專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。①圖中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的物質(zhì)，C、D表示不能被該酶催化的物質(zhì)。②酶和被催化的底物分子都有特定的空間結(jié)構(gòu)。酶與底物結(jié)合，會(huì)發(fā)生空間結(jié)構(gòu)的改變，形成產(chǎn)物后，酶的空間結(jié)構(gòu)恢復(fù)。①在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)的變化是明顯加快，說明酶A能催化該反應(yīng)。②在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說明酶B不能催化該反應(yīng)。3、作用條件溫和酶一般在比較溫和的條件下發(fā)揮作用，在高溫、過酸或過堿的條件下，酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，酶會(huì)永久失活。低溫只是使酶的活性下降，并沒有破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，適宜溫度下酶活性還可恢復(fù)。（絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，能使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變的因素都有可能使酶失活。蛋白質(zhì)類酶變性失活，肽鍵未斷裂）（1）在低溫下，酶的活性受到抑制，因此在低溫下保存酶。（2）由圖丙和圖丁可知，反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度，同樣，不同溫度環(huán)境中，同一種酶的最適pH也不發(fā)生改變。（3）由圖甲和圖乙可知，存在不同溫度或不同pH下，酶促反應(yīng)速率相同的情況。但酶促反應(yīng)速率相同時(shí)，酶活性不一定相同。（4）酶的空間結(jié)構(gòu)改變一般不可逆，因此若將酶從高于最適溫度（pH）的環(huán)境中移到最適溫度(pH)下，其空間結(jié)構(gòu)的改變不能恢復(fù)，活性不變。（5）酶促反應(yīng)速率隨反應(yīng)進(jìn)行，逐漸降低直至為0，或先增大后降低為0（常為放能反應(yīng)）（6）中等高溫下，酶不是立即失活，而是緩慢失活，重度高溫下，酶立即失活。（7）酶在最適條件下催化反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，底物的剩余量大多數(shù)不為0，任何化學(xué)反應(yīng)都有一定程度的化學(xué)平衡。四、影響酶促反應(yīng)速率的因素1、底物（1）底物濃度甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快（OP段酶促反應(yīng)速率的限制因素是底物濃度），但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性（P點(diǎn)之后的限制因素）限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。2、酶（1）酶濃度乙圖：在底物充足、其他條件適宜的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。注意：溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率的，而底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸來影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性。（2）酶活性①溫度和pH（影響酶活性）（酶活性指單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量來表示）②激活劑和抑制劑（無機(jī)鹽離子或小分子通過改變酶的空間結(jié)果而影響酶活性）五、酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1、探究酶的本質(zhì)（1）“試劑鑒定法”：（2）“酶解鑒定法”：2、驗(yàn)證酶的催化作用對(duì)照組：底物＋蒸餾水實(shí)驗(yàn)組：底物＋等量相應(yīng)酶溶液檢測(cè)底物是否被分解或分解速率來說明酶是否具有催化作用。3、探究酶的高效性對(duì)照組：底物＋無機(jī)催化劑實(shí)驗(yàn)組：底物＋等量酶溶液檢測(cè)底物的分解速率來說明酶是否具有高效性。4、探究酶的專一性（1）思路一：換底物不換酶（溫度、pH處于最適）對(duì)照組：底物＋相應(yīng)酶溶液實(shí)驗(yàn)組：另一底物＋等量相同酶溶液檢測(cè)底物是否被分解來說明酶是否具有專一性。如：用淀粉酶分解淀粉和蔗糖，然后選擇斐林試劑檢測(cè)有無還原糖來說明淀粉酶的專一性。（不能用碘液檢測(cè)）（2）思路二：換酶不換底物（溫度、pH處于最適）對(duì)照組：底物＋相應(yīng)酶溶液實(shí)驗(yàn)組：同一底物＋等量另一種酶溶液檢測(cè)底物是否被分解來說明酶是否具有專一性。如：用淀粉酶和蔗糖酶分解淀粉，然后選擇斐林試劑檢測(cè)有無還原糖（或選擇碘液檢測(cè)有無淀粉）來說明酶的專一性。5、探究酶作用的適宜條件（1）探究溫度對(duì)酶活性的影響將底物與酶分別置于一系列溫度梯度下保溫一定時(shí)間，待各自達(dá)到相應(yīng)溫度后再將其混勻，一定時(shí)間后，檢測(cè)底物的分解速率或剩余量或產(chǎn)物的生成量來確定酶的最適溫度。如用淀粉酶分解淀粉來探究溫度對(duì)酶活性的影響，檢測(cè)試劑為：碘液。（不能用婓林試劑，因本實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格控溫，也不能選過氧化氫為研究對(duì)象，因?yàn)檫^氧化氫高溫下會(huì)分解）（100℃高溫下，直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，不能與碘形成藍(lán)色絡(luò)合物，遇碘不變藍(lán)。因此，100℃反應(yīng)完，應(yīng)冷卻至室溫再加入碘液，同時(shí)也能防止碘揮發(fā)。）（2）探