科学·技术·社会　酶为生活添姿彩课时教案

第8讲

降低化学反应活化能的酶

细胞的能量“通货”——ATP

1．酶在代谢中的作用(Ⅱ)

2．实验：探究影响酶活性的因素

3．ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)

酶的本质、作用和特性

1．酶的作用与本质

(1)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。

产生部位：活细胞(2)酶的概念作用：催化作用

成分：绝大多数是蛋白质，少数是RNA

加热能提高反应物分子的能量，不能降低反应的活化能。

(3)酶本质的探索[连一连]

2．酶的特性

(1)高效性：催化效率约是无机催化剂的107～1013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：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。

1．(必修1 P80图5－2改编)如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述不正确的是(

)

A．ab段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能

B．若将酶改为无机催化剂催化该反应，则a的高度将升高

C．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，a的高度将降低

D．图中b表示酶降低的活化能

解析：选C。若曲线Ⅱ为“最适”酶促条件下的曲线，则改变酶促条件，将会使酶变得“不适”，其催化能力将减弱，此时a的高度将升高。

2．(深入追问)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图所示，请思考：

(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？

提示：不相同。观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。

(2)乙酶活性改变的机制是什么？

提示：乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。

突破1

酶的高效性

①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的时间，不能改变化学反应的平衡点。

突破2

酶的专一性

(1)物理模型

①图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。

②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。

(2)曲线模型

①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。

②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应，即酶具有专一性。

突破3

影响酶促反应速率的因素分析

1．酶的产生部位、本质、功能

内容

一般来说，活细胞都能产生酶

解释

活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)一定能产生，可在细胞内、细胞外(或体外)发挥作用

产生部位

酶的本质

酶的功能

按存在部位分

种类

按功

能分

大多数是蛋白质，少数是RNA

催化

合成原料：氨基酸或核糖核苷酸

反应前后酶量和化学性质不变

胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶

胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶

水解酶：在物质水解时起催化作用

合成酶：在物质合成时起催化作用

2．与酶活性相关的问题分析

(1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。

(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。

【感知考题】

(2016·高考全国卷甲，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：

(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。

(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。

(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量______，原因是

________________________________________________________________________。

(4)生物体内酶的化学本质是________，其特性有________________(答出两点即可)。

[解析]

(1)图示信息显示：40 ℃条件下产物浓度达到最大值所需时间比20 ℃条件下短，且40 ℃条件下产物浓度最大值大于60 ℃条件下，故在三个温度条件下，该酶活性最高的是B组。(2)由题图信息可知，在20～40 ℃范围内的酶活性均大于20 ℃时的酶活性，故在t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)图示信息显示：在t2时，60 ℃条件下的酶已失活，故此时增加底物，反应产物总量不会增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA；酶的特性包括：高效性、专一性、作用条件较温和。

[答案]

(1)B (2)加快

(3)不变

60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加

(4)蛋白质或RNA

高效性和专一性(其他合理答案也可)

高分点拨——类题通法

多种因素对酶促反应的影响

(1)分析图甲可知：反应溶液中温度变化不影响酶的最适pH。

(2)分析图乙可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶的最适温度。

【跟进题组】

命题1

酶的本质及作用

1．(高考真题重组)下列关于酶的叙述，正确的是(

) ①酶的化学本质是蛋白质或RNA ②随着温度降低，酶促反应的活化能下降

③酶活性最高时的温度不适合该酶的保存

④酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸

⑤淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化

⑥不同酶的最适温度可能相同

A．①④⑤

C．②④⑥

答案：B 2．(2017·河北石家庄二中高三联考)在蛋白质合成过程中，肽酰转移酶催化核糖体上一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基间形成肽键。该酶对核糖核酸酶敏感，但对蛋白酶不敏感。下列关于肽酰转移酶的叙述，错误的是(

) A．肽酰转移酶在核糖体上合成

B．肽酰转移酶在核糖体中起作用

C．肽酰转移酶催化氨基酸脱水缩合

D．肽酰转移酶能降低反应的活化能

解析：选A。由题意可知肽酰转移酶对核糖核酸酶敏感，但对蛋白酶不敏感，所以其化学本质不是蛋白质，在核糖体上合成的是蛋白质，其本质应是RNA，A错误。因为是催化氨基酸之间形成肽键的，所以是在核糖体中发挥作用，B正确。氨基酸之间是通过脱水缩合B．①③⑥

D．①⑤⑥

形成肽键的，C正确。酶能降低反应所需要的活化能，D正确。

命题2

酶的特性

3．(2017·莱州检测)通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图。下列说法正确的是(

)

A．c酶的最适温度为36 ℃左右

B．当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果

C．该实验中有两个自变量，因变量只有一个

D．若溶液的pH升高，则曲线b的顶点上移

解析：选C。图中c酶随着温度的升高活性增加，c酶活性未出现最高点，A错误；当温度过高时，酶变性失活后酶的用量不再继续影响实验结果，B错误；该实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是酶的活性，C正确；此题中，溶液的pH升高，酶的活性变化未知，D错误。

4．(2017·河北唐山模拟)酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速率。下列有关叙述不正确的是(

)

A．曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果

B．曲线a、b反应速率不再增加是受酶浓度的限制

C．曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低

D．非竞争性抑制剂与该酶结合后能改变其空间结构

解析：选C。从图乙可知，曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果，A正确；曲线a、b反应速率不再随底物浓度的增加而增加，是受酶浓度的限制，B正确；曲线c表示在非竞争性抑制剂作用下酶的活性降低，C错误；由图甲可知，非竞争性抑制剂可以与游离酶结合，进而改变酶的空间结构，D正确。

酶与相似特性物质的比较考查

5．(2017·云南玉溪一中月考)在生命活动中，酶、激素、神经递质、抗体、tRNA等都有一定的专一性，下列叙述正确的是(

) A．RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂

B．性激素的合成需要mRNA和核糖体的参与

C．淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，均在第二道防线中发挥作用

D．神经递质通过载体进入突触后神经元时发生了“化学信号→电信号”的转变

解析：选A。RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂，A正确；性激素的化学本质是固醇，在内质网中合成，B错误；淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，溶菌酶在第一、二道防线中发挥作用，淋巴因子在第三道防线中发挥作用，C错误；神经递质通过与突触后膜的特异性受体结合，使突触后神经元发生“化学信号→电信号”的转变，D错误。