第5章细胞的能量供应和利用第1讲降低化学反应活化能的酶一、酶的本质酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质,少数是RNA。即时训练1下列关于酶的叙述中正确的是()。A.酶是由有分泌功能的细胞产生的、并且能调节生物体生命活动的物质B.活细胞都可产生酶,酶可在细胞外起作用C.酶都是在核糖体上合成的,所有的酶与双缩脲试剂发生作用都可产生紫色反应D.所有的酶都只能在常温、常压和中性环境中发挥作用答案:B解析:所有的活细胞都能产生酶,不是只有有分泌功能的细胞才能产生,大多数酶是蛋白质,能与双缩脲试剂发生紫色反应,但也有部分酶是RNA,不在核糖体上合成,也不能与双缩脲试剂反应。虽然大多数酶都只能在温和的环境中起作用,但也有一些酶能耐受较严酷的环境,如胃蛋白酶在酸性环境中起作用。即时训练2下图表示人体肝细胞内的某种生化反应,有关叙述正确的是()。A.甲和乙都是反应的底物B.丙、丁的分子量之和小于乙C.该反应过程一定发生在细胞外D.甲、乙、丙可能都不是蛋白质答案:D解析:通过反应前后对比可知,甲没发生变化,可以判定甲为酶,乙被分解成了丙和丁,该反应可能是水解反应。若是水解反应,则丙、丁的相对分子质量之和应比乙相对分子质量大18。甲是酶,可在细胞外,也可在细胞内起作用,甲也可能是RNA。提高反应速率,促进化学反应的进行。二、酶的作用、机理及特性1.作用2.作用机理(1)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。(2)酶的作用机理:降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。3.作用特性(1)高效性:酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和:过酸、过碱或温度过高,都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;在低温下,酶的活性降低,但不会失活。(4)通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,证明酶具有催化能力。同时也证明了酶具有高效性,使细胞代谢在常温常压条件下快速进行。4.对照实验除了研究因素以外,其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。它一般要设置实验组和对照组。即时训练3下列有关酶的叙述,正确的是()。酶对底物有严格的选择性酶的活性与温度呈正相关酶在发挥作用后即被分解酶能降低化学反应的活化能A.B.C.D.答案:B解析:酶具有专一性,只能催化一种或一类化学反应,故正确;酶的活性受温度影响,在一定范围内,随着温度升高,酶活性提高,超过最适温度,随着温度升高,酶的活性降低,故错误;酶发挥催化作用后不会立即降解,而是能重复发挥作用一段时间,故错误;酶催化化学反应的机理是降低化学反应的活化能,故正确。即时训练4“多酶片”是一种可以治疗消化不良,含有胰蛋白酶、胰淀粉酶和胃蛋白酶等多种消化酶,经特殊工艺制成的双层药片。下列关于“多酶片”的分析不合理的是()。A.“多酶片”的外层含有胃蛋白酶,内层含有胰蛋白酶、胰淀粉酶等B.“多酶片”的双层结构应是依据“药物先进入胃,然后才进入小肠”来设计的C.“多酶片”制成双层是为了使其中各种酶能缓慢地释放出来发挥作用D.“多酶片”可加水捣烂或嚼碎后再给孩子喂服,这样做不会降低药效答案:D解析:胰蛋白酶、胰淀粉酶只有在小肠的偏碱性环境中才有活性。加水捣烂或嚼碎后,胰蛋白酶、胰淀粉酶在经过胃部酸性环境时就可能失活,降低药效。化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)来源一般来说,活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能1.酶的本质及生理功能考点一酶的本质、作用及其实验验证2.酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质。实验组:待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应。对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂出现紫色反应。(2)证明某种酶是RNA。实验组:待测酶液+吡罗红染液是否呈现红色。对照组:已知RNA溶液+吡罗红染液呈现红色。3.酶的催化作用的实验验证(1)原理:2H2O22H2O+O2。(2)实验设计:对照组:H2O2溶液在常温下几乎不分解。自变量因变量无关变量对照组实验组号:90水浴加热号:加入3.5%的FeCl3溶液2滴号:加入20%的新鲜肝脏研磨液2滴H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示加入H2O2的量;实验室的温度;FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度号试管号试管(3)实验过程的变量及对照分析。(4)实验结论。酶具有催化作用,同无机催化剂一样,都可以加快化学反应速率。酶具有高效性,同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。易错提示(1)原核生物也可产生酶,以完成细胞代谢活动。(2)酶的作用是催化化学反应,并不能调节细胞的代谢活动。(3)酶的含量很少,但因其具有高效性,所以能催化反应快速进行。【例1】(2011课标全国高考理综,2)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如右图所示。下列分析错误的是()。B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变解析:大部分酶的本质是蛋白质,少量的酶是RNA,用蛋白酶处理后,乙酶活性降低,说明乙酶的成分是蛋白质,被蛋白酶处理后被分解,而甲酶不变,则说明甲酶可能是RNA或者能够抗这种蛋白酶的降解。答案:BA.甲酶能够抗该种蛋白酶降解考点二与酶有关的曲线分析1.表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。2.影响酶活性的曲线(1)甲、乙曲线表明:在一定温度或pH范围内,随温度或pH的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。(2)从丙图可以看出:在酶有活性的前提下反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(1)甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率v随底物浓度增加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量限制,酶促反应速率不再增加。3.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(2)乙图:在底物充足,其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。【例2】(2011太原模拟)图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是()。D.H2O2量增加时,e点不移,d点左移解析:O2的最大释放量只与H2O2量有关,与酶的活性无关,与pH=b时相比,pH=a时尽管酶的活性下降,e点不变,d点右移;H2O2不稳定,在H2O2酶无活性时,H2O2仍然能分解产生O2;温度降低也只能使酶的活性降低,e点不动,但H2O2完全分解所用的时间延长,d点右移;增加H2O2的量,e点上移,d点右移。答案:CA.pH=a时,e点下移,d点左移B.pH=c时,e点为0C.温度降低时,e点不移,d点右移