高中生物必修一•酶与细胞代谢

【学习目标】

1.重点理解酶的概念，掌握其在细胞代谢中的作用。

2、重点掌握酶催化功能的特点：高效、专一、酶作用条件温和。

3、明确实验过程中控制变量的方法和作用（难点）。

4、酶降低化学反应活化能的原理（难度）。

【要点总结】

Point 1. 酶在细胞代谢中的作用

1. 细胞代谢

(1) 地点：细胞内

(2)本质：各种化学反应的总称

(3)意义：细胞生命活动的基础

2.比较不同条件下过氧化氢的分解实验

(1)实验原理：水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+、肝脏研磨液中的过氧化氢酶等均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。

(2)实验设计与分析

(3)实验变量及对照分析

要点解释：

对照组和实验组：对照组——根据已知的实验结果而设立的一组；实验组：设立一个未知结果的小组进行探索。

(4)实验结论

酶具有催化作用

酶的效率很高

与无机催化剂一样，它们都具有加快化学反应速率的作用。

与无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率

3.酶降低化学反应的活化能

H2O2分解所需活化能对比：

(1)与无机催化剂相比，酶能更显着地降低活化能，因而催化效率更高。

(2)由于细胞内酶的催化作用，细胞的新陈代谢可以在温和的条件下迅速进行。

第 2 点. 酶的性质

1、概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物质，大部分是蛋白质。

2.酶的性质

化学性质

主要是蛋白质

有一些是RNA

组成单位

氨基酸

核糖核苷酸

来源

核糖体合成

DNA转录

生理影响

催化

作用原理

降低化学反应的活化能

要点解释：

蛋白质酶具有蛋白质的特性：

(1)可被蛋白酶水解而失活

(2)高温、强酸、强碱等可使酶变性

(3)与缩二脲试剂反应，呈紫色。

3.酶性质的实验验证

第3点.酶的特性

1. 酶的特性

(1)效率高：酶的催化效率是无机催化的107~1013倍，可见酶的高效性。

（特别提醒：酶的效率是与无机催化剂相比。）

(2)专一性：每种酶只能催化一种化合物或某一类化合物的化学反应，这表明该酶的催化作用具有专一性。

(3)温和性：绝大多数酶都是蛋白质。过酸、过碱和高温会破坏蛋白质分子的空间结构（除肽键外的其他化学键断裂），从而引起蛋白质分子变性和酶的永久丧失。但低温只能降低酶的活性。在适宜的温度下，酶的活性即可恢复。

2.酶催化性能的实验验证

要点解释：

(1)通过酶与无机催化剂的比较来证明酶的效率。

(2)为了验证酶的效率，所使用的实验材料必须是新鲜的。

3.影响酶活性条件的研究实验

(1)温度对酶活性的影响：

①原理解释：

A。

b. 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解。滴加碘溶液，根据是否出现蓝色和蓝色的深浅判断酶的活性。

②实验设计

③实验结论：温度会影响酶的活性，酶的活性有一定的最适温度。

要点：本实验不宜使用费林试剂，因为费林试剂与还原糖反应需要加热，本实验必须严格控制温度。

(2) pH对H2O2酶活性的影响

①实验原理：

A。

b. pH 值影响酶的活性，从而影响产生的氧气量。

②实验设计：

③实验结论：pH影响酶活性，酶活性有一定的最适pH范围。

4.与酶活性（或酶促反应）相关的曲线

(1) 酶效率曲线

催化剂可以加速化学反应，酶比无机催化剂更有效。酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，但不能改变化学反应的平衡点。

(2) 显示酶特异性的曲线

添加酶B的反应速率与不添加酶A的反应速率相同，而添加酶A的反应速率随着反应物浓度的增加而显着加快，说明酶B对该反应没有催化作用，酶具有特异性。

(3)温度和pH对酶活性的影响曲线

在一定温度（PH）范围内，随着温度（PH）升高，酶的催化作用增强；超过这个范围，酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性、失活，而低温则只会抑制酶的活性。酶的分子结构不被破坏，通过升高温度即可恢复活性。

【特别提醒】温度和pH值对酶活性的影响并不完全相同。温度过低时，酶的活性不能表现出来，但酶本身不会变性。一旦温度升高，酶的活性在一定范围内会随着温度的升高而增加。当温度升高时，酶分子的结构会被破坏，使其失去生物活性。当温度降低时，酶的活性无法恢复。无论pH过高或过低，酶分子的结构都会被破坏，如果改变条件，酶的活性永远无法恢复。

(4)底物浓度和酶浓度对酶反应的影响

当其他条件合适且酶数量一定时，随着底物浓度的增加，酶促反应速率加快。但当底物达到一定浓度后，由于酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。在足够的底物和其他合适的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

【典型例子】

第一类：酶的性质

实施例1：用相同的蛋白酶处理两种酶A和B。酶活性与处理时间的关系如下图所示。下列分析错误的是（）

A. 甲酶可以抵抗这种蛋白酶的降解

B. 是一种RNA，不具有催化功能

C.酶B的化学性质是蛋白质。

D、B酶活性的变化是由于其分子结构的变化

【答案】B

【解析】本题考察酶的性质。大多数酶的本质是蛋白质，只有少数酶是RNA。经蛋白酶处理后，酶B的活性降低，说明酶B的成分是蛋白质，经蛋白酶处理后被分解；而酶A的活性没有变化，说明酶A没有变化。酶成分可以是RNA或者可以抵抗该蛋白酶的降解。

【总结与升华】本题考察的是酶的性质。大多数酶是蛋白质，只有少数酶是RNA。学生从图表中提取信息的能力也得到了测试。

【举一反三】：

[变化1]

下列对酶的描述中，正确的是（）

A. 酶在活细胞内产生和催化

B、酶是蛋白质

C.酶是有机物的一种

D.酶反应前后的质量和数量是可变的

【答案】C

[变化2]

下列关于酶的叙述正确的是（）

A. 酶提供启动反应所需的能量

B. 酶由活细胞产生，仅在生物体内发挥作用。

C. 酶的化学性质并不全是蛋白质

D. 酶分子只能发挥一次作用，然后就被破坏。

【答案】C

[变化3]

大多数酶的水解过程中，通常可以得到多肽，最后得到氨基酸，这表明（）

A. 酶是由活细胞产生的

B. 酶是生物催化剂

C. 大多数酶的化学性质是蛋白质

D.酶的基本单位是多肽

【答案】C

类型2：酶的特性

实施例2 下表是学生为了了解酶的特性，使用10%过氧化氢溶液作为反应物所做的实验。通过分析实验步骤2和3，可以得出的结论是（）

步

方法

观察结果

室温下自然分解

氧气气泡小且少

室温下添加铁离子

氧气泡稍多或少

室温下添加新鲜肝脏提取物

有很多很大的氧气泡

添加煮沸并冷却的新鲜肝脏提取物

与自然分解相同

A.酶的催化效率受温度影响

B.酶催化效率高

C.酶催化作用具有特异性

D.高温会使酶失去活性

【答案】B

【解析】本题考察酶的作用特点。

A.通过分析实验步骤3和4，可以看出酶的催化效率受温度影响。通过分析实验步骤2和3不能得出这个结论，因为它们的温度都是常温，所以A是错误的；

B.实验步骤2中，添加的Fe3+氧气泡稍多，但较少则表明反应速度慢。实验步骤3中，加入新鲜肝脏提取液氧气泡，且加入的氧气气泡多且大，表明反应速度非常快。通过比较，可见酶的催化效率较高，故B正确；

C.为了证明酶催化的特异性，需要设计两个对比实验。一加新鲜肝提取物，反应速度很快。另一种添加新鲜肝脏提取物，反应速度保持不变。因此，实验步骤2和3无法解释。催化作用具有特异性；

D.通过分析实验步骤3和4可以看出，高温会导致酶失去活性。实验步骤2和3无法解释，因为它们的温度都是常温，所以D是错误的。

【总结与升华】本题考察酶的作用特点。催化剂的特性和催化作用，物质发生变化的条件和影响物质变化的因素的实验探索。

【举一反三】：

[变化例1]将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合到容器中，调节pH至2.0，并在370℃水浴中保存。一段时间后，容器内剩余物质为（）

A.淀粉、胃蛋白酶、胜肽、水

B.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水

C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、肽、水

D.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、胜肽、水

【答案】A

例3.下图显示了不同条件下酶催化反应的速度（或产物）的变化。下列描述错误的是（）

A.图①虚线表示加酶量加倍时底物浓度与反应速度的关系。

B.图②虚线表示在其他条件不变的情况下，增加酶浓度时产物产生量变化的示意图。

C.如果图②中的实线代表Fe3+的催化效率，那么虚线就可以代表过氧化氢酶的催化效率。

D.图③不能代表反应开始后一段时间内反应速度与时间的关系。

【答案】D

【解析】本题考查一种酶的作用特征曲线。

【总结与升华】本题考查的是一种酶的作用特征曲线。重点是让学生掌握酶的功能特性并学会分析其关系图。