第五章 细胞的能量供应和利用
第一节
降低化学反应活化能的酶

酶的作用和本质
酶的特性
下图曲线表示过氧化氢生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。
(1)没有酶催化的反应曲线是 。
(2)有酶催化的反应曲线是 。
(3)AC段的含义是 。
(4)BC段的含义是 。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将如何移动？ 。
(6)通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，对于酶的作用形成哪些认识？
  。
在无催化剂催化条件下，反应所需的活化能
②
酶降低的活化能
B点将向上移动
①
酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著，具有高效性
3.同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因在于__________________的作用更显著。
2.酶催化作用的原理是___________________。
分子从___________转变为容易发生化学反应的_____________所需要的能量。
细胞中每时每刻进行着的许多__________的统称，是细胞生命活动的基础。
1.活化能：
化学反应
常态
活跃状态
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢：
(一）酶的作用机理
降低化学反应的活化能
酶降低活化能
一酶的作用和本质（识记）
(二）、酶的本质及生理功能（重点掌握）
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核
（真核生物）
只有生物催化作用
降低化学反应的活化能
酶与激素的比较（理解掌握）
专门的内分泌腺（动物）或特定部位细胞产生（植物），细胞外发挥作用
固醇类、多肽/蛋白质类、氨基酸类等
调节作用
生物体内均属高效能物质，
（含量少、作用大、生物代谢不可缺少）
酶和一般催化剂的比较（理解掌握）
共性：

不同：
如何探究某种酶的本质？
①具催化效率，用量少
②反应前后酶的性质和
数量均没有变化
③都可降低反应的活化
④用量少
酶具有高效性。
关于酶的一些常见说法
二、关于酶的本质的探索（了解）
⑴1857年，法国微生物学家巴斯德提出：酿酒中的发酵是由于 的存在，没有 的参与，糖类不可能变成酒精。
⑵德国化学家李比希坚持认为：引起发酵的是 ，但这些物质只有在 后才能发挥作用。
⑶德国化学家毕希纳得到 ，加入葡萄糖后变成酒，他将引起发酵的物质称为 。
⑷美国科学家萨姆纳用 作溶剂，得到 的结晶，这种结晶溶于水后能够催化 分解成 ，然后他用多种方法证明该物质是 。
⑸后来，科学家又相继获得 、 等许多酶的结晶，并证明这些酶都是 。
⑹20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数 也具有生物催化功能。
酵母细胞
活细胞
酵母细胞中的某些物质
酵母细胞死亡并裂解后
不含酵母细胞的提取液
酿酶
丙酮
脲酶
尿素
氨和二氧化碳
蛋白质
胃蛋白酶
胰蛋白酶
蛋白质
RNA
1.高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
一种或一类
3.作用条件较温和
①最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性会明显_______。
②在___________________条件下，酶失活。在低温条件下， 酶活性降低，但不会失活。
降低
过酸、过碱或高温
2.专一性：每一种酶只能催化__________化学反应。
二.酶的特性（重点掌握）
1.酶催化活性的表示方法

2.表示酶高效性的曲线（有酶、无酶、无极催化剂）
与酶有关的曲线分析（重点）
单位时间内底物的减少量或产物的生成量。
注意：
酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。
3.表示酶专一性的曲线（酶A 酶B)
加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。
(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (2)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，
其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
(3)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体不同
（4）神经递质:只作用于突触后膜使其兴奋或抑制
(5)tRNA∶tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(6)抗体或效应T细胞：一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞识别靶细胞发生特异性结合。
知识拓展——具有专一性的物质归纳
4.温度、pH影响酶活性的曲线
5.底物浓度影响酶活性的曲线
6.酶浓度影响酶活性的曲线
达到一定浓度后不再增加，原因是受到 的限制。
酶数量和酶活性
7.影响酶活性的曲线(pH=7)是最适
（1）纵坐标为反应物剩余量，剩的越多，生成
物越少，反应速率越慢。
（2）图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH。
（3）当pH改变时，最适温度保持不变。
下图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是(　　)

A．该酶的最适温度是37℃
B．随着pH的升高，酶的活性先降低后增大
C．随着温度的升高，酶的最适pH不变
D．随着温度的升高，酶的活性逐渐降低
C
D
三、关于酶特性的实验
1．酶的催化作用和高效性的验证实验分析
(1)实验原理
实验：比较过氧化氢在不同条件下（常温、高温、过氧化氢酶、Fe3＋）分解，实验设计及现象分析
(3)实验过程的变量及对照分析
1、酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化
学反应速率。
2、酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效
率更高。
(4)实验结论
在本实验中应该注意哪些事项？
1.实验时肝脏必须要新鲜;
2.要使用肝脏的研磨液;
3.滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合
用一支滴管;
4.要注意观察实验的现象;
5.不要让过氧化氢接触皮肤。
（1）方案一：用同一种酶催化两种（两种以上）不同物质
淀粉（非还原糖） 麦芽糖（还原糖）
蔗糖（非还原糖） 蔗糖
②用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐
林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判
断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索
酶的专一性。
（2）方案二：用两种（两种以上）不同酶催化同一种物质
①
淀粉（非还原糖） 麦芽糖（还原糖）
淀粉（非还原糖） 淀粉
②再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。
①
淀粉酶
蔗糖酶
淀粉酶
淀粉酶
2．酶的专一性的实验探究(几种方案）
3.温度对酶活性的影响
（1）实验原理
①取淀粉、淀粉酶分别放入试管
↓
②各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
③淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
④在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
⑤滴加碘液，观察颜色变化
（2）实验设计
本实验不易选择过氧化氢
注意顺序：底物、酶、分别控制温度、
温度对酶活性影响的实验，必须按上述顺序，因为低温不会导致酶失活，只是酶活性极低甚至可以为零，但温度升高仍可复性，也就是说一旦先加酶，后加常温的底物，在低温下的酶在常温的底物作用下就可以复性，仍可催化淀粉水解。
(3)实验的变量分析
4．pH对酶活性的影响
(1)实验原理
(2)实验程序
本实验不易选着淀粉酶催化淀粉的实验，原因是淀粉在酸性条件下也易分解
注意顺序：酶、控制PH、底物？
先要使酶失活，再加底物，实验现象更明显
一．探究温度对淀粉酶活性的影响时，底物不易选择H2O2，可不可以用斐林试剂？
二、探究PH值对酶活性的影响时，底物不易选择淀粉。如果选择淀粉，不可以选择碘液鉴定，原因是？
在鉴定酶的活性时，如果用碘液鉴定底物淀粉的含量，则碘会与碱性环境下的NaOH反应生成NaI，
不可以，理由是0 ℃（冰水中）酶的活性降低，而用斐林试剂的处理条件是需要水浴加热，酶在低温下酶活性降低，但随着温度的回升，酶的活性逐渐恢复，而结果已经失去了参考价值。
三、在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”和“温度对淀粉酶活性的影响”实验中，选择指示剂时却截然不同，前者选择斐林试剂，后者选用碘液。原因在于：
“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”是为了确定被检物质中是否有还原糖的存在，进而确定反应是否进行，从而说明淀粉酶只对淀粉起催化作用，对蔗糖不起作用。如果选用碘液，只能说明淀粉酶对淀粉起催化作用，不能说明淀粉酶对蔗糖不起作用。故只能选择斐林试剂。
“温度对酶活性的影响”是要观察不同温度对酶活性的影响，不是要证明有没有反应产物——还原糖出现，选用碘液作为指示剂，可通过淀粉溶液褪色过程，直观地显示出不同温度条件下，反应的动态变化过程。其次斐林试剂需要加热
四、在淀粉酶溶液与淀粉溶液混合前将需要混合的酶溶液与淀粉溶液在相同温度的条件下处理5分钟，即做同温处理，原因何在？
原因在于，酶的催化效率具有高效性，如不先做同温处理，而是先混合后处理（调温），可能出现因调温过程中反应的进行影响实验结果。同理，如要“探索PH值对酶活性的影响”，也应“先调整酶溶液至某些设定的PH值使酶失火，后加入底物溶液”，避免“加入之后调”可能带来的误差。
2.将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会
A.提高淀粉酶活性
B.改变可溶性糖分子结构
C.防止玉米粒发芽
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
习题巩固
D
习题巩固
3.设计证明生物酶具有催化性、特异性、高效性实验，选用的对照条件分别是
A.化学催化剂，同一物质，自然条件
B.自然条件，不同物质，化学催化剂
C.自然条件，同一物质，化学催化剂
D.化学催化剂，不同物质，自然条件
B
习题巩固
4.下图甲表示植物淀粉酶与人淀粉酶活性受pH影响的情况，乙表示3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况，下面的说法中正确的是
A.pH＝6时，植物
淀粉酶的活性最高
B.若细胞质由中
性变成酸性，人淀
粉酶的活性渐渐升高
C.乙图中，活性温度的范围最广的酶是B
D.乙图中无法知道C酶的最适活性温度
D
6.如图所示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线，下列据图叙述错误的是
A.影响AB段反应速
率的主要因素是底
物浓度
B.影响BC段反应速率的主要限制因
子可能是酶量
C.温度导致了曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同
D.曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃
考点示例
D
考点示例
7.如图表示在某pH
范围内酶A和酶B所
催化的反应速率的
变化情况，下列有
关说法正确的是
A.酶B比酶A活跃
B.酶A存在于唾液中
C.酶B的最适pH是1.8
D.pH为5时，两种酶催化的反应速率相等
D
考点示例
11.下列描述正确的是
A.①②③　　B.②③④ C.①②④ D.①③④
A
12.10上海·如图表示细胞中某条生化反应链，图中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是
A.若E1催化的反应被抑制，
则A的消耗速度加快
B.若E5催化的反应被抑制，
则B积累到较高水平
C.若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多
D.若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多
随堂高考
C
考点示例
8.某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图的曲线。下列分析正确的是
A.该酶催化反应的最适温度为35℃左右，最适pH为8
B.当pH为8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
C.随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高
D.当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响
A
习题巩固
5.已知淀粉酶可水解淀粉为麦芽糖，蛋白酶可水解蛋白质为多肽。为研究酶之间的相互影响，某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶都是蛋白质)，请分析回答：
1.该实验所依据的两个颜色变化原理是：
a.___________________________________；
b.___________________________________。
2.请简述双缩脲试剂的使用方法_____________
_________________________________________
_______________________________________。

3.实验过程中，试管1、2还要分别加入2 mL的蒸馏水，其目的是___________________________
_______________________________________。
4.①处预期的颜色变化为_________，理由是_________________________________。
淀粉遇碘液变蓝色
蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应
先向试管中注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀；再向试管中注入双缩脲试剂B液4滴（不能过量），摇匀；最后观察试管内的颜色变化
保证各试管中液体的体积相同，防止液体体积的差异影响对颜色的观察
蓝色
淀粉酶被蛋白酶分解，淀粉没有被水解
酶A、B、C是大肠肝菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该酶因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。
化合物乙
化合物丙
现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况下表：
由上可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是
A. 酶1、酶2、酶3 B. 酶1、酶3、酶2
C．酶2、酶3、酶1 D. 酶3、酶2、酶1
化合物丁
化合物甲
D
酶1
酶2
酶3
酶A缺陷时，添加化合物乙和化合物丙均得不到化合物丁而导致突变体a不能生长，则酶A催化化合物丙到化合物丁的转化；酶B缺陷时，添加化合物乙不生长而添加化合物丙生长，则酶B催化化合物乙到化合物丙的转化；酶C缺陷时，添加化合物乙和丙均生长，则酶C催化化合物甲到化合物乙的转化，则在该反应链中酶的作用顺序依次是：酶C、酶B、酶A。
　　　答案：D
酶、蛋白质、激素、维生素、脂质的关系：用数学集合怎样表示？？
问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？
能产生酶的细胞一定能产生激素吗？
1、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整PH至2.0，保存在37摄氏度的温水内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ）A 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B 唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽C 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水2、将胃液的PH从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是（ ）A 一直上升 B 没有变化 C 先升后降 D 先降后升
A
B