第07讲 酶

第07讲 酶 考点一 酶在代谢中的作用 【核心要点1】酶本质的探索历程 【核心要点2】酶的本质和功能 【核心要点3】酶的特性 【重要性】 酶是细胞代谢的工具， 促进反应高效、有序地进行。 【回归课本】细胞代谢（必修一.P76.黑体加粗字） 细胞 1.概念： 中每时每刻都进行着许多 ， 统称为细胞代谢。 2.举例：分泌蛋白的合成、光合作用、呼吸作用等。 3.意义：细胞代谢是细胞生命活动的 。 化学反应 基础 思考 细胞代谢离不开酶， 酶到底是什么物质呢？ 酶在细胞代谢中是如何发挥作用的呢？ 咱们今天就以过氧化氢在不同条件下的分解为例，探究酶的作用。 酶在代谢中的作用【P55】 01 1.酶本质的探索历程（科学史）： 科学家 主要观点或成就 ①巴斯德 糖类变酒精需酵母菌 参与. ②李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中 . ③毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶. ④萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为 ，作用为催化尿素分解. ⑤切赫和奥尔特曼 少数 也具有生物催化功能. 活细胞 物质 蛋白质 RNA 酶在代谢中的作用【P55】 01 2.酶的本质和功能： 本质 绝大多数是 . 少数是 . 合成原料 合成场所 来源 一般来说， 都能产生酶。 (哺乳动物成熟红细胞等除外) 功能 作用是酶的唯一功能。 作用机理 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 活细胞 催化 显著降低化学反应的活化能。 细胞核(真核细胞) 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 【素养提升】酶的作用机理【P55】 01 【素养提升】酶的作用机理【P55】 01 ac bc ab 向上 【素养提升】酶的作用机理【P55】 01 【名师解读】 ①加热 (填“能”或“不能”)降低化学反应的活化能， 但是可以为反应 。 ②酶本身在反应前后其 都不改变，酶在反应中不被消耗， 可重复多次利用，但时间过长，催化能力会 (酶的钝化)。 ③检验蛋白酶 (填“能”或“不能”)用双缩脲试剂鉴定。 原因： 。 鉴定方法： 。 ④酶既可以作为 ，又可以作为另一个化学反应的 。 不能 提供能量 数量和性质 降低甚至丧失 蛋白酶本身也是蛋白质 催化剂 不能 选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论 底物 酶在代谢中的作用【P55】 01 3.酶的特性：①高效性： 【思考】酶与无机催化剂的相同点： ①都能 ； ②可 化学反应速率， 达到平衡点的时间，但 改变平衡点。　　 高效性 催化 降低化学反应的活化能 加快 缩短 不会 大量的实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 【锁-钥模型】 A表示 ， B表示 ， C、D物质则不能被催化， →酶具有 。 注：酶和被催化的反应物分子均具有特定的结构。 酶在代谢中的作用【P56】 01 3.酶的特性：②专一性：每一种酶只能催化 化学反应。 一种或一类 专一性 酶 能被A催化的底物 专一性 酶在代谢中的作用【P56】 01 3.酶的特性：③作用条件较温和： 【思考】 ①在最适温度和最适pH条件下，酶的活性 ； ② 等条件会使酶的空间结构遭到 破坏而永久失活； ③ 条件下酶的活性很低，但空间结构稳定； ④酶的保存宜选择 、 等条件。　 最高 高温、过酸、过碱 低温 低温 适宜的pH 考向1 围绕酶的作用及特性，考查科学思维【P56】 01 1.(2024·河北卷，2)下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物 B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存 C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上 D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶 D 酶作用的反应物也可以是无机物,如：H2O2，×； 低温，×； 醋酸杆菌为原核生物，无线粒体，×； 牛、羊等草食类动物的肠道中含有能产生纤维素酶的微生物，√； 考向1 围绕酶的作用及特性，考查科学思维【P56】 01 2.彩色马铃薯的营养含量要高于普通马铃薯，其中花青素与马铃薯的颜色有关，查尔酮合成酶是花青素合成的关键酶。下列叙述正确的是(　　) A.低温会使查尔酮合成酶的结构被破坏而失活 B.查尔酮合成酶的基本组成单位是脱氧核苷酸 C.不同pH下查尔酮合成酶的活性可能相同 D.查尔酮合成酶为花青素的合成提供活化能 C 低温会降低酶活性，但不会破坏酶的空间结构，×； 蛋白质→氨基酸,RNA→核糖核苷酸，×； 最适pH两侧存在不同pH下酶的活性相同的情况，√； 酶的作用机制是降低化学反应的活化能，不是提供活化能，×； 考向2 结合与酶相关的曲线分析，考查科学思维【P56】 01 3.(2025·广东深圳调研)如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析下列说法正确的是(　　) A.增大pH后重复该实验，A、B点位置均会上升 B.酶浓度降低后，图示反应速率可用曲线甲表示 C.酶浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素 D.若B点后升高温度，将呈现曲线丙所示变化 B 如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，×； 酶浓度降低，酶促反应速率下降，可用甲表示，√； AB段限制因素是反应物浓度，B点后的限制因素才是酶浓度，×； 如果升高温度，酶的活性会下降，不会呈现曲线丙所示变化，，×； 考向2 结合与酶相关的曲线分析，考查科学思维【P56】 01 4.(2025·重庆南开中学调研)新鲜菠萝肉中的菠萝蛋白酶会损伤口腔黏膜，使人在食用过程中产生刺痛感。研究发现菠萝蛋白酶的活性与温度及NaCl溶液浓度的关系如图所示，下列说法错误的是(　　) C 01 A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同 B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜，是由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质 C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，建议食用前用此温度的水浸泡菠萝 D.该实验中不同浓度的NaCl溶液均对菠萝蛋白酶的活性起抑制作用 20 ℃处理该酶活性受到抑制，60 ℃处理该酶的空间结构发生改变，√； 菠萝蛋白酶能分解黏膜细胞的蛋白质，从而损伤口腔黏膜，√； 此时酶活性最高，食用后对口腔黏膜的损伤更大，不建议，×； 如图所示：NaCl溶液浓度越高，菠萝蛋白酶的活性越低，√； 第07讲 酶② 考点二 酶的相关实验探究 【核心要点1】验证酶的高效性：比较过氧化氢在不同条件下的分解 【核心要点2】验证酶的专一性：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用【核心要点3】探究温度对酶活性的影响 【核心要点4】探究pH对酶活性的影响 科学方法：控制变量和设计对照实验【P63】 一、实验中的变量分析： 1.变量：实验过程中，可以变化的因素称为变量。 2.种类： ：人为改变的变量。 ：随着自变量的变化而变化的变量。 ：除自变量外，其他对实验结果可能造成影响的可变因素。 自变量 因变量 无关变量 注：可控制. 注：可检测. 注：需要控制相同且适宜. 实验分析的核心①： 分析变量 科学方法：控制变量和设计对照实验【P63】 二、实验中设计的原则： 1. 原则： 即除自变量以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜， 如：生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)、 实验器具(型号、洁净程度等)、 实验试剂(用量、浓度、使用方法等)、 条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。 单一变量 实验分析的核心②： 设计对照 科学方法：控制变量和设计对照实验【P63】 二、实验中设计的原则： 2. 原则： 应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)， 以便减小实验误差。 常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照。 3. 原则： 在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。 对照 平行重复 实验分析的核心②： 设计对照 酶的特性 概念：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 实验验证： 。 概念：一种酶只能催化一种或一类化学反应。 实验验证： 。 概念：在最适宜的温度和pH下，酶的活性很高； 温度和pH偏高和偏低，酶的活性都会明显降低。 探究温度： 。 探究 pH ： 。 H2O2在H2O2酶和Fe3+条件下的分解 高效性 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 专一性 不同温度下，淀粉酶对淀粉的水解作用 作用 条件 较温和 不同pH下，H2O2酶对H2O2的分解作用 酶的相关实验探究【P57-58】 02 酶的相关实验探究·验证酶的高效性【P57】 02 1.验证酶的高效性：比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理： ①反应原理： ②鉴定原理：可用 的情况来检验O2的生成速率。 (2)实验变量与对照设计： ①自变量： (水浴加热90℃、无机催化剂FeCl3、过氧化氢酶)。 ②因变量：底物(H2O2)的分解速率，可用单位时间 表示。 ③无关变量：温度、pH等。 2H2O2 2H2O+O2↑ 过氧化氢酶 点燃但无火焰的卫生香复燃 产生的气泡数目的多少 不同条件 (4)实验结论： ①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率； ①④对照，说明酶具有 ； ③④对照，说明酶具有 。 酶的相关实验探究·验证酶的高效性【P57】 02 (3)实验步骤和现象： 催化作用 高效性 注：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 步骤 试管编号 1 2 3 4 第一步 H2O2浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 第二步 反应条件 常温 90 ℃ FeCl3溶液 肝脏研磨液 剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量 卫生香复燃情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃 含H2O2酶 酶的相关实验探究·验证酶的专一性【P57】 02 2.验证酶的专一性：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 (1)实验原理： ①反应原理：淀粉水解后会生成 ，蔗糖水解后会生成 。 ②鉴定原理：可用 来检验是否有还原糖的生成。 (2)实验变量与对照设计： ①自变量： 。 ②因变量： 。 ③无关变量：温度、pH等。 斐林试剂 麦芽糖 葡萄糖和果糖 非还原糖 非还原糖 还原糖 还原糖 底物的种类/酶的种类 底物是否被水解 酶的相关实验探究·验证酶的专一性【P57】 02 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 2 mL － 蔗糖溶液 － 2 mL 新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 水浴加热2 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (4)实验结论： 。 提示：1号试管有砖红色沉淀生成，说明 ； 2号试管不出现砖红色沉淀，说明 ； (3)实验步骤和现象： 产生了还原糖，淀粉被水解 没有产生还原糖，蔗糖没有被水解 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性 酶的相关实验探究·验证酶的专一性【P57】 02 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 2 mL － 蔗糖溶液 － 2 mL 新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 水浴加热2 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (3)实验步骤和现象： 思考 上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ 不能，因为碘液只能检测淀粉的有无， 而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 酶的相关实验探究·探究温度和pH对酶活性的影响【P58】 02 注：酶活性高，催化效率 ，反应速率 ； 单位时间内底物(反应物)的减少量 ， 单位时间内产物(生成物)的增加量 。 【概念梳理】 酶活性： 。 可用 表示。 酶催化特定化学反应的能力 在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率 高 快 多 多 酶的相关实验探究·探究温度对酶活性的影响【P58】 02 3.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理： ①反应原理：淀粉水解后会生成麦芽糖。 ②鉴定原理：可根据 来判断酶活性。 (2)实验变量与对照设计： ①自变量： 。 ②因变量： 。 ③无关变量：淀粉和淀粉酶的含量、保温时间、pH等。 是否出现蓝色及蓝色的深浅 温度 酶活性 与碘液反应生成蓝色 不与碘液反应，无蓝色 酶的相关实验探究·探究温度对酶活性的影响【P58】 02 (3)实验步骤和现象： 编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 淀粉溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 淀粉溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 淀粉溶液 二 在冰水中水浴5min 在60 ℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5 min 三 混合摇匀 混合摇匀 混合摇匀 四 在冰水中水浴5min 在60 ℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5min 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 (4)实验结论： 。 提示：第1、3组试管变蓝，说明 ； 第2组试管不变蓝， 说明 ； 淀粉还在，酶没有起作用 淀粉没有了，酶能起作用 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高或过低都会降低酶活性 注：应先分别保温，再混合。 若先将酶与底物混合，再在不同温度下水浴处理，会在达到设定温度前就发生反应，影响实验结果 酶的相关实验探究·探究温度对酶活性的影响【P58】 02 【名师解读】 ①探究温度对酶活性的影响时， 一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。 ②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时， 检测试剂 (填“能”或”不能”)用斐林试剂代替碘液。 原因： 。 ③探究温度对酶活性的影响时， (填“能”或”不能”)不宜用H2O2作反应物， 原因： 。　　　 不能 斐林试剂的使用需在水浴加热条件，而该实验中需严格控制温度 不能 因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰 酶的相关实验探究·探究pH对酶活性的影响【P58】 02 4.探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理： ①反应原理： ②鉴定原理：可根据 来判断酶活性。 (2)实验变量与对照设计： ①自变量： 。 ②因变量： 。 ③无关变量：过氧化氢和过氧化氢酶的含量、温度等。 气泡的产生量 点燃但无火焰的卫生香复燃情况 pH 酶活性 2H2O2 2H2O+O2↑ 过氧化氢酶 酶的相关实验探究·探究pH对酶活性的影响【P58】 02 (3)实验步骤和现象： (4)实验结论： 。 提示：第2、3组基本无气泡产生，说明 ； 第1组有大量气泡产生， 说明 ； 实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 注入 等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入 不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL NaOH溶液 三 注入 等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生 无氧气生成，酶活性低 有大量氧气生成，酶活性高 酶发挥催化作用需要适宜的pH条件，pH过高或过低都会降低酶活性 注：应先分别调pH，再混合。 酶的相关实验探究·探究pH对酶活性的影响【P58】 02 【名师解读】 ①探究pH对酶活性的影响时， (填“能”或”不能”)用斐林试剂作指示剂， 原因： . ②探究pH对酶活性的影响时， (填“能”或”不能”)用淀粉酶催化淀粉的反应， 原因： . . . 盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用 不能 不能 ①盐酸可以催化淀粉水解，会对实验结果造成干扰。 ②用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应， 使碘与淀粉生成蓝色的机会大大减少。 考向　结合与酶有关的实验探究，考查科学探究【P58】 02 1.现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5－Ay3－Bi－CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　) B 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 ①Ce5－Ay3－Bi－CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋ ②Ce5 ＋ ＋＋ － － ③Ay3－Bi－CB － － ＋＋ ＋＋＋ ④Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋ ⑤Bi － － － － ⑥CB － － － － 02 A.Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响 B.Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 由②④可得，催化功能不同；由①②/①④可得，Ay3与Ce5可能存在相互影响，√； 不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化与专一性无关，×； 由①③可得，有无Ce5，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明无关，√； 需要检测Ce5－Ay3－Bi肽链的活性，才能判断，√； 考向　结合与酶有关的实验探究，考查科学探究【P58】 02 2.(2024·浙江1月选考，17)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液，测定PAL的活性，测定过程如下表。下列叙述错误的是(　　) B 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL ② HCl溶液(6 mol/L) － 0.2 mL ③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL ④ 试管1加0.2 mLH2O，2支试管置30 ℃水浴1小时 ⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL － ⑥ 试管2加0.2 mLH2O，2支试管置30 ℃水浴1小时 02 A.低温提取以避免PAL失活 B.30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C.④加H2O补齐反应体系体积 D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 温度过高，酶失活，因此本实验采用低温提取，以避免PAL失活，√； 因为试管2在②中加入了HCl，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨，×； 试管2在②加了0.2mLHCl，故试管1在④加0.2mLH2O，补齐反应体系体积，√； pH过低或过高酶均会失活，⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，√； 关键·真题必刷【P62】 1.(2023·广东卷，1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　) A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质 C 【解析】酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性，C×； 关键·真题必刷【P62】 2.(2022·湖南卷，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是(　　) B A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活 B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的 C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果 D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染 【解析】由图可知，一定程度的加热导致碱性蛋白酶的构象改变是可逆的，B×； 关键·真题必刷【P62】 3.(2024·江苏卷，3)某同学进行下列实验时，相关操作合理的是(　　) A.从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰以灭菌 B.观察黑藻的细胞质流动时，在高倍镜下先调粗准焦螺旋，再调细准焦螺旋 C.探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理 D.鉴定脂肪时，子叶临时切片先用体积分数为50%的乙醇浸泡， 再用苏丹Ⅲ染液染色 A 该操作，可以避免菌种被污染，合理，√； 高倍镜下观察时，只能调节细准焦螺旋，不能调节粗准焦螺旋，×； 应先将酶和底物分别在不同温度下处理，然后再混合，×； 鉴定脂肪时，子叶临时切片先用苏丹Ⅲ染液染色， 然后用体积分数为50%的乙醇洗去浮色，×； 关键·真题必刷【P62】 5.(2022·广东卷，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　) C 组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/% ① 9 ＋ 90 38 ② 9 ＋ 70 88 ③ 9 － 70 0 ④ 7 ＋ 70 58 ⑤ 5 ＋ 40 30 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。 A.该酶的催化活性依赖于CaCl2 B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9 D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。 由②③可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，√； 自变量是人为控制不同的变量，①②的自变量是温度，√； 分组较少且设置梯度较大，不能说明其最适温度为70 ℃，最适pH为9，×； 反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，√； Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$