教材解讀2015高中生物 第5章 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶學(xué)案 新人教版必修1

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1、 第1節(jié)　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 　 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 2．通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭論中前進(jìn)的。 3．進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和研究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(難點(diǎn)), 　 知識結(jié)構(gòu) 酶在細(xì)胞代謝中的作用 1．細(xì)胞代謝 (1)概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。 (2)特點(diǎn)： ①一般都需要酶催化。 ②在水環(huán)境中進(jìn)行。 ③反應(yīng)條件溫和。 ④一般伴隨著能量的釋放和儲存。 (3)地位：是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。 (1)從

2、性質(zhì)上看，細(xì)胞代謝包括物質(zhì)代謝和能量代謝兩個(gè)方面。 細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著化學(xué)反應(yīng)，與此同時(shí)伴隨著相應(yīng)的能量變化。物質(zhì)是能量的載體，而能量是物質(zhì)運(yùn)輸?shù)膭恿?。物質(zhì)代謝和能量代謝相伴而生，相互依存。 (2)從方向上看，細(xì)胞代謝包括同時(shí)進(jìn)行、對立統(tǒng)一的同化作用和異化作用。 同化作用和異化作用相互依存，同化過程中有物質(zhì)的分解、能量的釋放，異化過程中有物質(zhì)的合成、能量的儲存。同化作用為異化作用的進(jìn)行提供物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，而同化作用進(jìn)行所需要的能量又靠異化作用來提供。 (3)從實(shí)質(zhì)上看，細(xì)胞代謝是生物體活細(xì)胞內(nèi)所進(jìn)行的有序的、連鎖的化學(xué)反應(yīng)。 應(yīng)特別注意只有活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)才是有序的，死細(xì)

3、胞內(nèi)雖然也進(jìn)行著化學(xué)反應(yīng)，但是無序的，所以不屬于細(xì)胞代謝的范疇。 (4)從意義上看，細(xì)胞代謝的過程完成了細(xì)胞成分的更新，而細(xì)胞成分的更新正是生化反應(yīng)造成的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)變的結(jié)果。 在細(xì)胞代謝的基礎(chǔ)上，生物體既進(jìn)行新舊細(xì)胞的更替，又進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)化學(xué)成分的更新，最終表現(xiàn)出生長、發(fā)育、生殖等生命活動。 2. 實(shí)驗(yàn)：比較過氧化氫在不同條件下的分解 (1)實(shí)驗(yàn)原理：新鮮肝臟中含有過氧化氫酶，F(xiàn)e3＋是一種無機(jī)催化劑。用一定數(shù)量的過氧化氫酶和Fe3＋催化過氧化氫分解成H2O和O2，可比較兩者的催化效率。 過氧化氫的分解反應(yīng)式： 2H2O22H2O＋O2；2H2O22H2O＋O2 (2)目的

4、要求：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用和意義。 (3)材料用具：新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟(如豬肝、雞肝)研磨液，量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴，酒精燈，大燒杯，石棉網(wǎng)，三腳架，試管夾，溫度計(jì)，新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液。 (4)過程及現(xiàn)象 ①過程示意圖(圖5-1-1) ②實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果列表 試管編號 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)果分析 1號(2 mL H2O2溶液) 對照組(不做處理) 無明顯氣泡放出，無助燃性 H2O2的自然分解緩慢 2號(2 mL H2O2溶液) 水浴加熱(90

5、℃) 有明顯氣泡放出，有助燃性 加熱能促進(jìn)H2O2的分解 3號(2 mL H2O2溶液) 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液2滴 有較多氣泡放出，助燃性強(qiáng) Fe3＋能催化H2O2的分解 4號(2 mL H2O2溶液) 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液2滴 有大量氣泡放出，助燃性更強(qiáng) 過氧化氫酶也有催化H2O2分解的作用，且催化效率比Fe3＋高 　?、蹖?shí)驗(yàn)結(jié)論的理論分析 自變量 因變量 無關(guān)變量 對照組 實(shí)驗(yàn)組 2號：90 ℃水浴加熱 用產(chǎn)生氣泡的多少表示H2O2的分解速率 加入H2O2的量；實(shí)驗(yàn)室溫度；FeCl3和肝臟研磨液的新鮮程度 1號試管 2

6、、3、4號試管 3號：加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3.5%的FeCl3溶液2滴 4號：加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液2滴 (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循單一變量原則和等量對照原則嚴(yán)格控制變量。“單一變量”即指實(shí)驗(yàn)中唯一的自變量；“等量對照”是指其他無關(guān)變量相等且適宜的情況下，設(shè)置對照組與實(shí)驗(yàn)組作比較。 (2)實(shí)驗(yàn)中必須用新鮮的剛從活動物體內(nèi)取出的肝臟作實(shí)驗(yàn)材料。肝臟要研磨充分，以加大肝細(xì)胞內(nèi)過氧化氫酶與試管中H2O2的接觸面積，從而加速H2O2的分解。 (3)H2O2具有一定的腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸皮膚。 (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①酶同無機(jī)催化劑一樣具有加快化學(xué)反應(yīng)速率的作用，因此酶具有催化性。

7、 ②酶同無機(jī)催化劑相比，催化效率更高，因此酶具有高效性。 3．酶的作用原理 (1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量(如圖5-1-2所示)。 (2)酶是一種生物催化劑，能改變反應(yīng)途徑，其作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。 (3)酶在代謝中僅起催化作用，本身化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量均不發(fā)生變化。酶在進(jìn)行催化作用時(shí)，首先與底物(即反應(yīng)物)結(jié)合，形成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物再分解成酶和產(chǎn)物，因此可反復(fù)起催化作用。 (1)在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，只有反應(yīng)物獲得能量變?yōu)榛钴S狀態(tài)，反應(yīng)才可以進(jìn)行，所以處于活躍狀態(tài)的分子越多，反應(yīng)速率越快。 (2)酶的作用僅是催化化學(xué)反應(yīng)

8、的進(jìn)行，并不為反應(yīng)提供物質(zhì)和能量，不改變化學(xué)反應(yīng)的方向，也不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)。 教材第78～79頁參考答案 問題探討 1．這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決的問題是：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化。 2．是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)——酶將肉塊分解了。 3．收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，將肉塊放入該物質(zhì)中，看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。 實(shí)驗(yàn) 1．2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。 2．不能。 3．說明FeCl3中的Fe3＋和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。 4．4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3＋的催化效率高得

9、多，細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。 【例1】　在比較過氧化氫酶和Fe3＋催化H2O2分解的實(shí)驗(yàn)中，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析正確的是(　　) A．在過氧化氫酶的作用下，過氧化氫的分解最快，是因?yàn)橘|(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液的濃度高于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液 B．質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液對過氧化氫分解速率慢，是因?yàn)槠浞肿拥奈镔|(zhì)的量濃度過高，影響了活性的正常發(fā)揮 C．肝臟研磨液中過氧化氫分解速率快，是因?yàn)槊傅拇呋时纫话銦o機(jī)催化劑催化效率高 D．如果

10、將四支試管都放在90 ℃水浴中，第4支試管(加肝臟研磨液的試管)反應(yīng)速率仍最快 解析：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液中含酶的數(shù)量并不大，遠(yuǎn)低于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液中溶質(zhì)的分子數(shù)；催化劑濃度大不會影響活性的正常發(fā)揮；酶降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能的作用要比無機(jī)催化劑效果更顯著，催化效率更高；過氧化氫酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在90 ℃水浴中，將會變性失去催化能力，F(xiàn)e3＋卻仍可以起催化作用。 答案：C 點(diǎn)撥：酶比無機(jī)催化劑的催化效率更高，但在高溫時(shí)會變性失活，而無機(jī)催化劑高溫時(shí)仍有催化作用。 酶的本質(zhì) 1．酶的概念 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。

11、 2．關(guān)于酶本質(zhì)的探索 發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)過程及結(jié)論 19世紀(jì)，釀酒業(yè)在歐洲經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，受葡萄酒經(jīng)常莫名其妙地變酸的困擾，科學(xué)界非常重視對發(fā)酵過程的研究 巴斯德 1857年，法國微生物學(xué)家巴斯德通過顯微鏡觀察，提出釀酒中的發(fā)酵是由于酵母細(xì)胞的存在 李比希 堅(jiān)持認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用 畢希納 從細(xì)胞中獲得了含酶的提取液，并將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶 薩姆納 認(rèn)為酶是蛋白質(zhì)。1917年，薩姆納決定從刀豆種子中提取純酶；1926年，他提取到脲酶結(jié)晶，并用多種方法證明了脲酶是蛋白質(zhì) 許多科學(xué)家 提取

12、了多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，證明酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì) 切赫和奧特曼 20世紀(jì)80年代，發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能 　　3.酶的本質(zhì) 酶與激素、蛋白質(zhì)的關(guān)系 (1)凡是活細(xì)胞都可產(chǎn)生酶(哺乳動物的成熟紅細(xì)胞等除外)，只有內(nèi)分泌細(xì)胞才可產(chǎn)生激素，所以能產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定能產(chǎn)生激素，但能產(chǎn)生激素的細(xì)胞一定能 產(chǎn)生酶，如圖5-1-3所示。 (2)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，但不是所有的蛋白質(zhì)都是酶，只有具有催化作用的蛋白質(zhì)才是酶。 【例2】　下列有關(guān)生物體內(nèi)酶的敘述正確的是(　　) ①是有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的?、谟械膹氖澄铽@得，有的從體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來?、鄯彩腔罴?xì)胞，都能產(chǎn)

13、生酶　④絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA?、萦械拿甘堑鞍踪|(zhì)，有的是固醇?、廾冈诖x中有多種功能　⑦在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用?、嗝钢皇瞧鸫呋饔? A．①②⑤ B．②③⑦ C．③④⑧ D．④⑤⑥ 解析：有分泌功能的細(xì)胞能產(chǎn)生激素，而凡是活細(xì)胞均能產(chǎn)生酶；機(jī)體所需的酶無法從食物中獲取，因?yàn)樾玛惔x的結(jié)構(gòu)單位是細(xì)胞，酶是大分子物質(zhì)(蛋白質(zhì)或RNA)，外界的酶無法直接進(jìn)入細(xì)胞參與反應(yīng)；酶所起的作用只是催化作用，降低分子的活化能；對生物體的正常生理活動起調(diào)控作用的一般是激素物質(zhì)。 答案：C 點(diǎn)撥：本題綜合考查酶的產(chǎn)生部位、化學(xué)本質(zhì)、作用，應(yīng)特別注意比較酶與激素的區(qū)別。 教材第82

14、頁參考答案 資料分析 1．巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。 2．巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。 3．畢希納的實(shí)驗(yàn)說明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。 4．薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法，將酶提純出來。他有一種堅(jiān)持

15、不懈、百折不撓的科學(xué)精神。成功屬于不畏艱苦的人。 5．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。 酶的特性 1．酶具有高效性 (1)含義：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107～1013倍。 (2)實(shí)例 ①1個(gè)過氧化氫酶分子在25 ℃條件下1 min可催化500萬個(gè)過氧化氫分子的分解反應(yīng)。 ②一份淀粉酶在適宜條件下可催化100萬份淀粉的水解。 ③將唾液稀釋10倍與用唾液原液催化淀粉水解的效果相同。 (3)意義：保證細(xì)胞代謝順利進(jìn)行。 2．酶具有專一性 (1)含義：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，這就像一把鑰匙開一把鎖一樣。酶對它所作用的

16、底物有著嚴(yán)格的選擇，它只能催化一定結(jié)構(gòu)或者一些結(jié)構(gòu)近似的化合物，使這些化合物發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)。 (2)實(shí)例 ①過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解，不能催化其他化學(xué)反應(yīng)。 ②淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等的水解。 ③脲酶除了催化尿素分解外，對其他化學(xué)反應(yīng)也不起催化作用。 ④麥芽糖酶只能催化麥芽糖水解，將其水解成葡萄糖，而對其他的糖則不起催化作用。 (3)意義：使細(xì)胞代謝有序進(jìn)行。 3．酶的作用條件較溫和 (1)酶在常溫、常壓、適宜的pH等溫和條件下，具有很高的催化效率。酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率也稱為酶的活性。 (2)在最適的溫度和pH條件下，酶的活性最高。 (3)

17、溫度偏高或偏低，pH過酸或過堿，酶的活性都會明顯降低。 (4)0 ℃左右的低溫雖然使酶的活性明顯降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復(fù)；過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。 4．酶的特性實(shí)驗(yàn)探究 (1)酶的高效性 ①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) a．實(shí)驗(yàn)組：底物＋生物催化劑(酶)底物分解速率(或產(chǎn)物形成的速率) b．對照組：底物＋無機(jī)催化劑底物分解速率(或產(chǎn)物形成的速率) ②變量分析：實(shí)驗(yàn)中的自變量是催化劑，因變量是底物分解速率。 ③實(shí)例：比較Fe3＋和過氧化氫酶的催化效率。 (2)酶的專一性 ①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 試管號 1 2 3 4

18、5 6 7 底物(1 mL) 1%葡萄糖液 1%淀粉液 1%淀粉液 1%淀粉液 2%蔗糖液 2%蔗糖液 2%蔗糖液 實(shí)驗(yàn)處理(1 mL) 蒸餾水 蒸餾水 稀釋的蔗糖酶溶液 稀釋唾液 蒸餾水 稀釋的蔗糖酶溶液 稀釋唾液 反應(yīng)條件 37 ℃恒溫水浴，保溫10 min 斐林試劑 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴 鑒定反應(yīng) 酒精燈上煮沸 顏色 磚紅色 藍(lán)色 藍(lán)色 磚紅色 藍(lán)色 磚紅色 藍(lán)色 得出結(jié)論 (1)催化范圍；(2)作用條件 　?、谧兞糠治觯簩?shí)驗(yàn)中自變量是不同底物或不同酶液，因變量是底物是否被分解。 ③實(shí)

19、例 a．探究胃蛋白酶對蛋白塊和淀粉塊的分解作用。 b．探究胃蛋白酶和唾液淀粉酶對蛋白塊的分解作用。 ④結(jié)論：酶只對特定的底物有催化功能。 由于酶具有專一性，而細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)極其繁多，不同的反應(yīng)需要不同的酶來催化，這說明酶具有多樣性。 (3)酶的作用條件較溫和 ①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)共性 在設(shè)計(jì)酶需要適宜的溫度和pH的實(shí)驗(yàn)中，每一組實(shí)驗(yàn)都必須事先將底物、酶液分別處理到各自所需要控制的溫度和pH，使反應(yīng)一開始便達(dá)到預(yù)設(shè)溫度和pH，減小實(shí)驗(yàn)誤差。 ②設(shè)計(jì)思路 ③變量分析 a．自變量：溫度(或pH)。 b．因變量：底物分解速率(現(xiàn)存量)或產(chǎn)物形成速率(產(chǎn)物生成量)。 c．

20、無關(guān)變量：底物濃度、體積、酶濃度、溫度(或pH)。 ④設(shè)計(jì)實(shí)例——溫度和pH對酶活性的影響 　　a．變量分析：實(shí)驗(yàn)中自變量是pH、溫度的不同。 b．結(jié)論：酶的活性受溫度和pH的影響，它們均有一個(gè)最適范圍，低于或高于此范圍，酶的活性都不能達(dá)到最佳狀態(tài)，甚至喪失活性。 實(shí)驗(yàn)步驟要有一定的順序，實(shí)驗(yàn)步驟的前后順序一般不能隨意顛倒，否則，實(shí)驗(yàn)自變量的控制就會產(chǎn)生誤差，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。尤其是在研究溫度或pH對酶活性的影響這類實(shí)驗(yàn)中，一定要注意在酶發(fā)揮作用時(shí)必須達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的溫度或pH。 教材第85頁參考答案 旁欄思考題 絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等劇烈條件都會影

21、響到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以酶比較“嬌氣”。 【例3】　下表是探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果。 注：“＋”表示有；“－”表示無。 *：此行“＋”的多少代表顏色的深淺。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下結(jié)論正確的是(多選)(　　) A．蔗糖被水解成非還原糖 B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成還原糖 C．淀粉酶活性60 ℃比40 ℃時(shí)高 D．淀粉酶對蔗糖的水解具有專一性 解析：酶具有專一性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；在淀粉溶液的三支試管都出現(xiàn)了磚紅色沉淀，這說明淀粉酶將淀粉水解成了還原糖，故B項(xiàng)正確；同時(shí)還可以看出在60

22、℃的條件下磚紅色沉淀量比40 ℃條件下多，說明60 ℃條件下的試管中還原糖含量比40 ℃多，證明淀粉酶的活性在60 ℃時(shí)比40 ℃時(shí)高，C項(xiàng)正確。 答案：BC 點(diǎn)撥：對照實(shí)驗(yàn)常用方法 (1)空白對照：設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，一組給予該實(shí)驗(yàn)的自變量處理，另一組不作任何處理。 (2)自身對照：只設(shè)置一組實(shí)驗(yàn)，通過比較實(shí)驗(yàn)對象在實(shí)驗(yàn)前后現(xiàn)象的變化來說明問題，不再另設(shè)對照實(shí)驗(yàn)。例如，洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)就是自身對照實(shí)驗(yàn)。 (3)條件對照：設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)所要研究的自變量方面，進(jìn)行不同的處理。例如過氧化氫酶與無機(jī)催化劑Fe3＋對過氧化氫的催化效率的比較實(shí)驗(yàn)，一組的自變量是過氧化氫

23、酶，另一組的自變量是Fe3＋。 (4)相互對照：通常設(shè)置多組實(shí)驗(yàn)，這些組都給予了自變量處理，只是在處理的量或程度方面有所差別，通過它們之間的相互比較來說明問題。例如溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)，設(shè)置溫度有三組，分別是0 ℃、60 ℃、100 ℃。 與酶有關(guān)的曲線解讀 1．表示酶高效性的曲線(如圖5-1-4所示) (1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 (3)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。 2．表示酶的專一性曲線 (1)酶的專一性示意圖(如圖5-1-5所示) 圖5-1-5 ①A表示酶

24、，B表示被催化的反應(yīng)物。 ②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。 ③反應(yīng)前后酶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)不變。 (2)表示酶專一性的曲線(如圖5-1-6所示) ①在反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快，說明酶A催化底物參加反應(yīng)。 ②在反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說明酶B不催化底物參加反應(yīng)。 3．酶活性的影響因素曲線(如圖5-1-7所示) (1)在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍酶催化作用逐漸減弱。 (2)在最適溫度(pH)時(shí)，酶的催化作用最強(qiáng)，高于或低于最適溫度(pH)，酶的催化作用都將減弱。 (3)過酸、過堿、

25、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。 (4)反應(yīng)溶液酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度。 4．底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響曲線(如圖5-1-8所示) (1)在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。 (2)在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。溫度、pH、底物濃度和酶濃度都可影響酶促反應(yīng)速率。不同的是溫度和pH是通過影響酶活性而影響酶促反應(yīng)的，而底物濃度和酶濃度不影響酶活性。 (1)酶的催化活性的強(qiáng)弱以單位時(shí)

26、間(每分鐘)內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物生成量來表示。研究某一因素對酶促反應(yīng)速率的影響時(shí)，應(yīng)在保持其他因素不變的情況下，單獨(dú)改變所要研究的因素。 (2)影響酶促反應(yīng)的因素有酶的濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。 【例4】　如圖5-1-9所示，A、B、C三圖依次表示在酶濃度一定時(shí)，反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度、溫度、pH的關(guān)系。請據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖A中，當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)，反應(yīng)速率不再上升，其原因是______________________________。 (2)圖B中，A點(diǎn)所對應(yīng)的溫度稱__________________。 (3)圖B中，A點(diǎn)到B點(diǎn)的曲線急劇下降，

27、其原因是______________________________________。 (4)將裝有酶與反應(yīng)物的甲、乙兩試管分別放入12 ℃和75 ℃的水浴鍋中，20 min后取出，轉(zhuǎn)入37 ℃的水浴鍋中保溫，兩試管內(nèi)的反應(yīng)分別為：甲______________，乙______________。 (5)圖C表示了________催化反應(yīng)速率的變化曲線。 A．唾液淀粉酶　　　　　　　B．胃蛋白酶 C．胰蛋白酶 D．植物淀粉酶 解析：(1)圖A中，當(dāng)反應(yīng)物在低濃度范圍內(nèi)增加時(shí)，反應(yīng)速率迅速上升。當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)，反應(yīng)速率不再上升，這是因?yàn)殡m然酶具有高效性，但它的催化能力是有一定限

28、度的，當(dāng)所有的酶都發(fā)揮了最高催化效率后，反應(yīng)物濃度再增加，反應(yīng)速率也不會再加快。(2)圖B中，A點(diǎn)對應(yīng)的酶的催化效率最高，說明它對應(yīng)的溫度就是酶促反應(yīng)的最適溫度。(3)從A點(diǎn)到B點(diǎn)，由于溫度逐漸升高，酶的分子結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，從而使酶活性降低，反應(yīng)速率下降。(4)因?yàn)榧自嚬艿臏囟容^低，所以酶的活性較低，反應(yīng)速率減慢，當(dāng)轉(zhuǎn)入37 ℃的水浴鍋中保溫后，其反應(yīng)速率會迅速增加。乙試管在75 ℃的高溫下，酶的結(jié)構(gòu)被破壞，使酶喪失活性，即使再轉(zhuǎn)入37 ℃的水浴鍋中保溫，酶的活性也不能恢復(fù)，不再發(fā)生催化反應(yīng)。(5)圖C中，酶的最適pH為弱堿性，唾液淀粉酶和植物淀粉酶的最適pH近于中性，胃蛋白酶的最適pH為強(qiáng)酸性，只有胰蛋白酶的最適pH為弱堿性。 答案：(1)受反應(yīng)中酶濃度的限制　(2)酶促反應(yīng)的最適溫度　(3)溫度升高，酶活性降低　(4)反應(yīng)速率加快　無催化反應(yīng)　(5)C 點(diǎn)撥：(1)正確解讀與酶相關(guān)的曲線圖是解題的關(guān)鍵。 (2)人體內(nèi)的酶促反應(yīng)的最適溫度為37 ℃左右，不同的消化酶最適宜的pH不同；唾液淀粉酶適宜的pH為7左右，胃液中酶最適宜的pH范圍是0.9～1.5，腸液中的酶最適宜的pH大于7，為弱堿性。 14