【必背知识清单】高中生物(人教版2019)必修第一册 5.1 降低化学反应活化能的酶 同步必备知识清单
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第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
一、酶在细胞代谢中的作用
1、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多____________，统称为细胞代谢。
2、实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1）实验原理：
水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜的肝脏研磨液中的____________均可影响H2O2分解为____________的速率。
（2）实验过程：
（3）注意事项：
① 要求用新鲜的肝脏，因为新鲜的肝脏中________的含量及活性较高；
② 要经过________且要充分，这样能使肝脏细胞破裂，酶充分释放出来；
③ 滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用________滴管，原因是少量酶混入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。
（4）实验结论：酶具有______作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多。
（5）控制变量法：
①自变量（因为）：____________的变量。
本实验中自变量为：__________________
②因变量（所以）：随着________的变化而变化的变量。
本实验中因变量为：__________________
③无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，无关变量要____________。
④对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验称为对照实验。对照实验一般要设置______组和______组，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
________对照（如比较过氧化氢在不同条件下的分解实验的3、4号试管）和________对照（如植物细胞的质壁分离及复原实验）。
3、酶的作用机理：酶能显著的降低化学反应的________。
（1）活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的______状态所需要的能量。（门槛）
（2）辨析：酶、无机催化剂和加热都能降低反应的活化能吗？
酶和无机催化剂______(能/不能)降低反应的活化能，用加热的方法______(能/不能)降低反应的活化能，但增加了分子的内能，从而能够增加活化分子数。
二、酶的本质
1、关于酶本质的探索：
时间 | 发现者 | 实验过程现象 | 实验结论 |
1773年 | （意）斯帕兰札尼 | 将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块消失 | 胃具有________作用 |
1857年 | （法）巴斯德、1897年（德）李比希、毕希纳 | 糖类通过酵母菌发酵产生酒精，并从细胞中提取出酶 | 细胞提取液中含有________ |
1926年 | （美）萨姆纳 | 从刀豆种子中提取了脲酶结晶，并证实是蛋白质 | 酶是一类具有催化作用的________ |
20世纪30年代 | 许多科学家 | 相继提取出多种酶的蛋白质结晶 | |
20世纪80年代 | （美）切赫、奥特曼 |
| 发现少数________也具有生物催化功能 |
2、酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶化学本质是________少数是______。
3、酶有关的知识总结：
化学本质 | 绝大多数是蛋白质 | 少数是RNA |
合成原料 |
|
|
合成场所 |
| 细胞核（真核生物） |
作用场所 | 细胞内、细胞外或生物体外均可 | |
来源 | 一般来说，活细胞都能产生酶 | |
生理功能 | 具有生物 作用 | |
作用原理 | 降低化学反应的 | |
三、酶的特性
①酶具有______性：催化效率很高，使反应速度加快（与无机催化剂相比）。
②酶具有______性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如纤维素酶、蛋白酶。
③酶的作用条件比较温和（需要适宜的____________）。
酶的最适温度：动物 35℃—40℃；植物 40℃—50℃；细菌和真菌70℃。
最适PH值：植物 4.5—6.5；动物 6.5—8.0、胃蛋白酶最适PH值为1.5；
注：过酸、过碱或温度过高，会使酶的________遭到破坏，使酶永久失活。0℃左右，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。
（1）探究温度对酶活性的影响：
① 原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变________，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
② 实验步骤、现象和结论：
| 实验步骤 | 试管1、1' | 试管2、2' | 试管3、3' |
1 | 加等量可溶性 | 1号2ml | 2号2mL | 3号2ml |
2 | 加等量新鲜 | 1'号1mL | 2'号1ml | 3'号1 ml |
3 | 控制不同温度条件 | 60°C热水 | 沸水 | 冰块 |
4 | 淀粉酶溶液与 | 1'号注入1号保持60°C(5min) | 2'号注入2号沸水(5min) | 3'号注入3号 |
5 | 加入等量碘液 | 1滴 | 1滴 | 1滴 |
6 | 观察实验现象 | 不变蓝 | 变蓝 | 变蓝 |
得出结论 | 温度过高或过低都会影响酶的活性 | |||
注意：
a：探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和______在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。
b：选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热的条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制____________。
c：探究温度对酶活性的影响时，不宜用____________作反应物，因为H2O2遇热会加快分解，氧气的产生速率增加并不能反映酶的活性增大。
（2）探究pH对酶活性的影响：
①原理：过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解为________。
②步骤：
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 | 1ml蒸馏水 | 1ml盐酸 | 1mlNaOH溶液 |
三 | 注入等量的过氧化氢溶液 | 2ml | 2ml | 2ml |
四 | 观察现象 | 有大量气泡产生 | 无气泡产生 | 无气泡产生 |
注意：
a：探究pH对酶活性的影响时，必须先将酶置于不同环境条件下，然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。
b：探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的____________发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
c：探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和氢氧化钠发生化学反应，使碘与淀粉产生蓝色络合物的机会大大减少，而且在________条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。
酶的保存条件：________低温，________pH值。
酶在代谢过程中的两点提醒：
1、在化学反应前后，酶的____________不变。
2、产生激素的细胞____________（一定能／不一定能）产生酶，但产生酶的细胞____________（一定能／不一定能）产生激素。
四、影响酶促反应的因素
1、底物浓度 2、酶浓度 3、PH值：过酸、过碱使酶失活
4、温度：高温使酶失活，低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。
比较项目 | 曲 线 | 解 读 |
酶的高效性 | ①与无机催化剂相比,酶催化效率更高。 | |
酶的专一性 | ①在反应物中加人酶A,反应速率比未加酶时明显加快,说明酶A催化该反应。 | |
酶的活性 |
|
在一定的温度(pH)范围内,随着温度(pH)升高,酶的活性增大:在最适温度(pH)时,酶的活性最大:超过最适温度(pH)后 ,随温度(pH)的升高,酶的活性逐渐减小
|
反应物浓度对酶促反应速率的影响 | 在其他条件适宜且酶量一定的条件下,酶促反应速率随反应物浓度的增大而加快,当反应物浓度达到一定值时,所有的酶与反应物结合,酶促反应速率达到最大,再增加反应物浓度,酶促反应速率不再增加 | |
酶浓度对酶促反应速率的影响 | 在反应物充足且其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比 |
总结：与酶有关的实验设计
（1）验证某种酶的化学本质：
证明某种酶是蛋白质：
实验组：待测酶液+________试剂→是否出现____色反应。
对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。
（2）验证酶具有高效性：应设置酶与________对同一反应的催化效率的对照实验。
（3）验证酶具有专一性：应设置________酶对不同反应物反应的催化效果的对照实验或设置不同的酶对________反应物反应的催化效果的对照实验。
注意：在使用淀粉、蔗糖以及淀粉酶，不可用______进行检验。
（4）探究温度或pH对酶活性的影响：自变量是温度（pH），应设置具有一定梯度的多个不同温度（pH）条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置低、________、高三个指标。
课后习题及答案
第一部分 酶的作用和本质
一、概念检测
1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是 （ ）
A. 酶不能脱离生物体起作用 B. 酶只有释放到细胞外才起作用
C. 所有的酶都是蛋白质 D. 酶是具有催化作用的有机物
2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（ ）
A. 能为反应物提供能量 B. 能降低化学反应的活化能
C. 能在温和条件下催化化学反应 D. 催化化学反应更高效
二、拓展应用
1.在本节“探究•实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸憎水。这样做的目的是_____________________________________。
2.仔细阅读本节的“思考•讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。
3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗？请简略写岀实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？
第二部分 酶的特性
一、概念检测
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是 （ ）
A. 纤维素酶 B. 淀粉酶 C. 脂肪酶 D. 蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是 （ ）
A. 淀粉酶 B. 蛋白酶 C. 脂肪酶 D. 麦芽糖酶
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2 min，可较好地保持甜味。这是因为加热会 （ ）
A. 提高淀粉酶的活性 B. 改变可溶性糖分子的结构
C. 破坏淀粉酶的活性 D. 破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
二、拓展应用
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释 酶的什么特性？
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（1）请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
（2）如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
（3）如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画岀相应的曲线。
