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第五章细胞的能量供应与利用(一)
第一节降低化学反应活化能的酶
考点1:酶的作用和本质
1.细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢,包括分解代谢和合
成代谢。
2.酶在细胞代谢中的作用
(1)作用:酶在细胞代谢中具有催化作用。
(2)作用机理:降低化学反应的活化能。
(3)意义:正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
【探究实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解
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实验讨论:
①1.2号管现象与1号管不同,说明了什么?
【答案】加热能促进H2O2的分解,提高反应速率;
②2.3号和4号管并未加热,也有大量气泡产生,说明什么?
3+
【答案】FeCl中的Fe和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
3
3+
③3号试管Fe数比4号试管HO酶高25万倍,但4号反应速率更快,这说明什么?
22
3+
【答案】过氧化氢酶比Fe的催化效率高得多。
④2号、3号、4号试管相比,哪支试管最终产生的氧气最多,为什么?
【答案】一样多,几支试管的HO溶液的体积和浓度都相同。
22
实验结论:
(1)水浴加热、FeCl3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
(2)与无机催化剂FeCl3相比,过氧化氢酶的催化效率要高得多。
(3)过氧化氢酶在细胞外(或体外)也能发挥作用。
3.酶的作用机理
(1)在常态下,几乎所有HO分子都不易分解,为什么加热后,一小部分则可以分解。
22
【答案】因为加热使HO分子获得了能量。
22
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的能量。
(2)无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的?
【答案】降低化学反应所需要的活化能,使活跃态的分子增多。
(3)为什么酶的催化效率比无机催化剂快?
【答案】酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
(4)为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要?
【答案】细胞的正常代谢需要在温和的条件下快速进行化学反应,而酶满足以上要求。
4.分析酶的作用机理曲线
①表示无酶催化时反应进行所需要的活
化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活
化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
5.酶的本质
(1)本质:绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
(2)合成原料:氨基酸、核酸核苷酸。
(3)合成场所:核糖体、细胞核等。
(4)来源:大多数活细胞。
(5)功能:具有催化作用。
【注意】反应前后,酶的化学性质和数量保持不变。
【拓展】鉴定酶本质的实验原理和方法
例题:某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中,能将糖原分解为还原糖。酶必须
保持正常的结构才能发挥催化作用,请利用这一原理设计实验,探究X酶的化学本质究竟
是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路,并预期实验结果及结论(要求:实验包含可相互印
证的甲、乙两个组)。
A.酶解法
B.试剂检测法
从酶的化学本质上来讲,绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。因此可利用双缩
脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应,RNA与吡罗红染液作用显红色的原理。
考点2:酶的特性
1.酶具有高效性
73
(1)含义:与无机催化剂相比,酶的催化效率是无机催化剂的10~10倍。
(2)图解:
(3)分析:
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