5.1降低化學反應活化能的酶（原卷版）

5.1降低化學反應活化能的酶學習目標學習目標課程標準學習目標1.生命觀念一一結構與功能相適應：闡明絕大多數(shù)酶是類能催化生化反應的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素（如pH和溫度等）的影響。2.科學思維一一①歸納與概括：基于酶的發(fā)現(xiàn)歷程，理解酶的本質(zhì)。②模型與建模：基于實驗結果，構建溫度、pH和底物濃度對酶促反應速率影響的模型。3.科學探究一一實驗設計、方案實施：探究酶催化的專性、高效性及影響酶活性的因素。通過對酶催化作用具體實例的討論，說明酶在代謝中的作用及酶的本質(zhì)和特性。通過閱讀分析“關于酶本質(zhì)的探索”的資料，認同科學史在不斷的探索和爭論中前進的，偉大的科學家也會有認識上的局限性。通過相關的實驗和探究，嘗試控制自變量、觀察和檢測因變量，設置對照組和重復組。002教材詳解（一）基礎知識梳理識必備1．細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為，它是細胞生命活動的基礎，其進行的主要場所是。2．實驗過程中的變化因素稱為變量。其中人為控制的對實驗對象進行處理的因素叫作，因自變量改變而變化的變量叫作。除自變量外，實驗過程中還存在一些對實驗結果造成影響的可變因素，叫作。3．除作為自變量的因素外，其余因素(無關變量)都保持一致并將結果進行比較的實驗叫作，它一般要設置對照組和實驗組，如果實驗中對照組未作任何處理，這樣的對照組叫作。4．稱為活化能。5．酶在細胞代謝中的作用是。酶既沒有為反應提供能量，反應前后酶的性質(zhì)也沒有改變。無機催化劑也能，但沒有酶的顯著。加熱的作用，是使，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀追磻幕钴S狀態(tài)。(如圖)6．1926年，美國科學家薩姆納利用丙酮作溶劑從刀豆種子中提取出了脲酶的結晶，然后又用多種方法證明脲酶是。7．20世紀80年代，美國科學家切赫和奧爾特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)也具有生物催化功能。8．酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，酶的化學本質(zhì)是，其基本組成單位是。9．酶有如下的特性：、和。10．無機催化劑催化的化學反應范圍比較廣。例如，酸既能催化水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。11．細胞中幾乎所有的化學反應都是由酶催化的。稱為酶活性。12．建議用探究溫度對酶活性的影響，用探究pH對酶活性的影響。13．，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶。在0℃左右時，酶的活性，但酶的，在適宜的溫度下酶的活性。因此，酶制劑適宜在。（二）課前聚焦抓重點1、細胞代謝為什么離不開酶？2、酶是什么物質(zhì)？003知識精講知識點01酶的作用和本質(zhì)一．酶的作用及本質(zhì)(1)酶的本質(zhì)實驗—比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)肝臟要新鮮：新鮮的肝臟，酶的活性較高。(2)肝臟要磨碎，充分研磨有利于過氧化氫酶從細胞中釋放出來并與過氧化氫充分接觸。(3)滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時不能共用一個滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也會影響實驗結果的準確性,導致得出錯誤的結論。三、科學方法—控制變量和設計對照實驗(1)實驗中的變量

含義上述實驗中實例自變量實驗中人為控制的對實驗對象進行處理的因素溫度、催化劑因變量因自變量的改變而變化的變量過氧化氫分解速率無關變量除自變量外，實驗過程中對實驗結果造成影響的可變因素；無關變量應當始終保持相同反應物濃度、反應時間(2)對照實驗①分組：對照組(1號試管空白對照)和實驗組(2號、3號、4號試管)。3號、4號試管相互對照，說明與無機催化劑相比，酶具有高效性1號、4號試管相互對照，說明酶具有催化作用②分類：a空白對照：不給對照組做任何實驗處理，通常加入清水、蒸餾水、生理鹽水來代替實驗因素。b自身對照：對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。如“質(zhì)壁分離與復原實驗”c條件對照d相互對照：不設對照組，幾個實驗組之間相互對照，其中每一組既是實驗組也是對照組，例如“探究酵母菌細胞呼吸方式”四、酶的作用原理①表示無酶催化時反應進行所需要的活化能是AC段。②表示有酶催化時反應進行所需要的活化能是BC段。③表示酶降低的活化能是AB段。知識點02酶的特性(1)高效性①含義解讀：與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②作用實質(zhì)：酶和無機催化劑一樣，只能縮短到達化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。因此，酶不能改變最終生成物的量。(2)專一性①含義解讀：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。②曲線解讀：酶A可催化底物水解，酶B則與“無酶”相同，說明酶催化具有專一性。③模型解讀(3)作用條件較溫和曲線解讀：在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；高溫、過酸、過堿等條件會使酶的空間結構遭到破壞而永久失活；低溫條件下酶的活性很低，但空間結構穩(wěn)定。3.酶促反應速率的影響曲線分析(1)酶促反應產(chǎn)物濃度與反應時間的關系曲線(2)溫度和pH對酶促反應速率的影響據(jù)圖可知，不同pH條件下，酶最適溫度不變；不同溫度條件下，酶最適pH也不變，即反應溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。(3)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響①底物濃度對酶促反應速率的影響②酶濃度對酶促反應速率的影響004考點突破考法01酶的作用和本質(zhì)知識點：酶的作用及本質(zhì)化學本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)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(chǎn)生生理功能具有生物催化功能作用場所細胞內(nèi)或細胞外[易錯提醒](1)不要認為只有具有分泌功能的細胞才產(chǎn)生酶。一般來說，活細胞都能產(chǎn)生酶。(2)不要認為酶只在細胞內(nèi)起作用，只要條件適宜，酶在細胞內(nèi)、細胞外和體外都能發(fā)揮作用?！绢}型示例1】下列有關酶的敘述，不正確的是()A．所有酶都含有C、H、O、N四種元素，是由單體組成的生物大分子B．有些酶和相應的化學試劑作用呈現(xiàn)紫色反應C．活細胞產(chǎn)生酶的場所都是細胞質(zhì)中的核糖體D．催化反應前后酶的性質(zhì)和數(shù)量不變考法02酶的特性知識點：實驗思路eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(底物＋t1（或pH1）＋酶液,底物＋t2（或pH2）＋酶液,???,底物＋tn（或pHn）＋酶液))eq\o(→,\s\up7(檢測))底物分解速率或剩余量2．實例分析課題名稱用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響實驗材料淀粉溶液、唾液淀粉酶肝臟研磨液、過氧化氫溶液自變量溫度pH自變量的設置方法分別用37℃的水、熱水、冰水處理分別用蒸餾水、鹽酸溶液、NaOH溶液處理因變量酶活性酶活性因變量的觀察指標加碘液后溶液顏色變化的深淺氧氣產(chǎn)生的速率無關變量pH相同且適宜等溫度相同且適宜等[易錯提醒](1)酶催化反應時，最適溫度和最適pH不會相互影響。(2)若選擇用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。(3)在探究酶的最適溫度的實驗中，不宜選擇過氧化氫和過氧化氫酶作實驗材料，因為過氧化氫在常溫常壓時就能分解，加熱條件下分解會加快，從而影響實驗結果。(4)在探究pH對酶活性的影響時，需要保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至實驗要求的pH后再讓反應物與酶接觸，不宜在達到預設pH前讓反應物與酶接觸?！绢}型示例2】為探究pH對蛋白酶活性的影響，某小組進行了相關實驗，實驗結果如下圖所示。請回答下列問題：(1)該實驗的自變量是__________________，因變量的檢測指標是________________________，主要的無關變量是___________________________________________________________________。(2)與無機催化劑相比，蛋白酶催化效率更高的原因是__________________________________________。檢驗蛋白質(zhì)是否被蛋白酶完全水解，________(填“能”或“不能”)用雙縮脲試劑，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由圖可知，該蛋白酶最適pH約是________，若pH由13降到7，蛋白質(zhì)剩余量________(填“減少”“增多”或“不變”)，理由是___________________________________________________________________。005歸納總結1．細胞代謝是細胞中各種化學反應的總稱。2．酶是生物催化劑，其催化作用的原理是降低化學反應的活化能。3．酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。4．肝臟必須是新鮮的，否則其含有的過氧化氫酶就會失去催化作用。5．肝臟需經(jīng)過研磨，才能將其中的過氧化氫酶充分釋放出來6．酶具有高效性的原因：與無機催化劑相比，酶降低化學反應活化能的作用更顯著。7．過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。8．在低溫條件下，酶的活性低，但空間結構穩(wěn)定，并未失活，在適宜溫度下酶的活性可恢復。00601強化提升1．下列有關酶的敘述，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酶只起催化作用⑨酶只在細胞內(nèi)發(fā)揮作用A．①②⑤ B．③⑦⑨C．③④⑧ D．④⑤⑥2.下列敘述與題圖實驗不相符的是()A．該實驗的自變量是催化劑的種類B．該實驗的因變量是催化劑的催化效率C．該實驗能證明酶降低活化能的作用更顯著D．加入肝臟研磨液和Fe3＋，前者的反應速率總是較快3．某興趣小組重現(xiàn)過氧化氫在不同條件下分解情況的實驗：編號步驟abcd相同處理等量等濃度過氧化氫等量等濃度過氧化氫等量等濃度過氧化氫等量等濃度過氧化氫處理室溫90℃水浴室溫處理并滴加2滴新鮮肝臟研磨液室溫處理并滴加2滴FeCl3溶液觀察指標極少少量大量較多下列相關敘述錯誤的是()A．c、d試管分別與a試管比較，說明過氧化氫酶和Fe3＋均具有催化功能B．綜合分析a試管、c試管和d試管，說明與無機催化劑相比，酶的催化效率更高C．與a試管相比較，b試管的水浴加熱為過氧化氫的分解提供了能量D．本實驗中過氧化氫的濃度對實驗現(xiàn)象沒有影響4．下列關于生活中各種酶使用的說法，錯誤的是()A．加酶洗衣粉中的酶不一定從生物體內(nèi)直接提取B．果膠酶能在一定程度上提高果汁的產(chǎn)量和質(zhì)量C．含酶牙膏的使用可以更好地預防齲齒D．溶菌酶可幫助細胞溶解代謝的廢棄物5．下圖是酶X的活性與溫度的關系示意圖，下列有關分析正確的是()A．酶X的最適溫度范圍是20～30℃B．50～70℃高溫對酶X的空間結構影響不大C．酶X的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有高效性和專一性的特點D．在不同溫度下測定酶X的活性時，pH等無關變量對實驗結果無影響6．研究人員從青霉菌中提取淀粉酶，在不同溫度條件下分別催化(等量且足量)淀粉發(fā)生水解反應，相同時間內(nèi)其產(chǎn)物的相對含量如圖所示。相關分析正確的是()A．淀粉酶的最適溫度在45～50℃之間B．45℃條件下，可通過增加底物濃度提高酶活性C．55℃條件下，可通過增加酶量提高產(chǎn)物的相對含量D．45℃條件下比40℃條件下酶降低反應活化能的作用明顯7．為研究Cu2＋和Cl－對唾液淀粉酶活性的影響，某小組設計了如下操作順序的實驗方案：甲組：CuSO4溶液→緩沖液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保溫→檢測。乙組：NaCl溶液→緩沖液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保溫→檢測。丙組：蒸餾水→緩沖液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保溫→檢測。各組試劑量均適宜，下列對該實驗方案的評價，不合理的是()A．緩沖液的pH應控制為最適pHB．設置的對照實驗能達成實驗目的C．保溫的目的是保證淀粉在設置條件下充分分解D．保溫的溫度應控制在37℃左右8．下圖分別表示溫度、pH與酶活性的關系，下列敘述不正確的是()A．曲線P上的b點對應的溫度表示該酶的最適溫度B．人體內(nèi)胃蛋白酶的活性與pH的關系與曲線Q相似C．曲線Q、R說明不同的酶有不同的最適pHD．酶活性隨溫度的升高而增強9．若除酶外所有試劑均已預保溫，則在測定酶活性的實驗中，下列操作順序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量10．已知α-淀粉酶的最適溫度為60℃，某同學為了探究pH對α-淀粉酶活性的影響，在35℃和45℃兩個溫度條件下分別設置了7支試管，每支試管中均加入4mL淀粉溶液(淀粉的初始含量為y0g)，然后加入緩沖液，設置pH分別為1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0、13.0，再加入2mLα-淀粉酶溶液，反應3min后迅速在每支試管中同時加入足量的NaOH溶液，測定每支試管中淀粉的剩余量，得到如圖所示的曲線。請回答下列問題：(1)反應3min后迅速加入足量的NaOH溶液的目的是__________________________________________________________________。該同學認為反應時間過長或加入的淀粉量少都可能導致實驗失敗，其依據(jù)是酶的催化具有__________的特點。(2)分析圖中數(shù)據(jù)可知，實線部分表示在溫度為______條件下測定的結果；使α-淀粉酶完全失活的pH范圍為__________________；圖中a點限制酶促反應速率的外界因素主要是________。(3)若該同學在某pH條件下測定淀粉的剩余量為y1g，則用淀粉的消耗速率表示該條件下酶促反應速率為__________g·min－1。11．甲圖是某類酶發(fā)揮催化作用的模型。酶的抑制劑可以與酶結合并降低其活性，乙、丙兩圖分別表示兩種不同類型抑制劑的作用原理。下列相關敘述不正確的是()A．底物與酶活性部位互補時，酶才能發(fā)揮作用，因此酶有專一性B．抑制劑①與底物空間結構相似，競爭酶的活性部位C．抑制劑②會通過改變酶的結構進而影響酶促反應速率D．兩種抑制劑對酶促反應的影響均可通過提高底物濃度來緩解12．下圖曲線表示在不同條件下某化學反應的能量變化過程，下列分析不正確的是()A．1、2、3反應所需要的活化能分別是D－A、C－A、B－AB．若條件為是否加催化劑及催化劑的種類，則1、2、3分別是不加催化劑、加無機催化劑、加酶的反應C．若反應條件為酶促反應所處的pH不同，1、2、3反應條件一定是pH1＞pH2＞pH3D．若條件為酶促反應所處溫度(T)不同，1、2、3反應條件不一定是T1＞T3＞T213．某同學查閱資料得知，α-淀粉酶的最適溫度是55℃。下表是他為此進行的驗證實驗，但因各組結果相同而不能達到實驗目的。以下改進措施中合理的是()試管實驗溫度3%淀粉溶液2%α-淀粉酶溶液1min后碘液檢測145℃2mL1mL溶液呈棕黃色255℃2mL1mL溶液呈棕黃色365℃2mL1mL溶液呈棕黃色注：溶液呈棕黃色即表示沒有檢測出淀粉。A．適當增加3%淀粉溶液的體積B．適當提高α-淀粉酶溶液的濃度C．將實驗溫度改為0℃、55℃、100℃D．將檢測試劑碘液改為斐林試劑14．下圖表示酶X的活性與溫度的關系示意圖，下列有關分析錯誤的是()A．在實際生產(chǎn)中，酶X制劑在大部分的季節(jié)都能使用B．測定酶X的活性時，實驗對pH、底物量和酶量沒有要求C．酶X