2025届高考生物一轮复习：第7讲（第3课时） ATP与酶

【影响酶促反应速率的因素】 温度 pH 抑制剂 激活剂 影响 酶活性 酶浓度 底物浓度 影响 酶与底物接触面积 酶促反应 速率 ★特别提醒： 酶活性≠酶促反应速率 再强调：底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的接触来影响反应速率，不会影响酶活性 目 录 CONTENTS 第7讲 ATP与酶 考点一、ATP的结构与功能 考点二、酶的本质、作用机理、特性 考点三、探究酶活性的影响因素 【对新旧比】增：①ATP供能机制及实例②“～”特殊化学键不稳定原因； ③吸能反应与放能反应的实例④淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。 改：①ATP中文名称，“～”代表特殊化学键，不再说高能磷酸键。 ②过酸、过碱、高温对酶活性影响由小字改为宋体(强化)； 2024届高考备考第一轮۰必修1第3单元 细胞的能量供应和利用 【导入】许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下 催化化学反应，那酶起催化作用要怎样的条件呢？ 使用温水30-40℃效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水 加酶 背景资料 提出问题： 唾液（淀粉酶）pH6.2--7.4 胃液（胃蛋白酶）pH0.9~1.5 小肠液（含多种酶）pH 7.6 根据以上资料，请你提出影响酶活性的可能因素？ 做出假设： 温度或pH会影响酶的活性 一、探究温度对酶活性的影响 必修一P82 探究1:探究温度对酶活性的影响 先保温再混合 再保温后检测 ⑴材料：淀粉/淀粉酶？H2O2/H202酶？ 思考.讨论 H2O2受热易分解，会对实验结果造成干扰 √ 建议：淀粉酶探究温度对酶活性的影响 ⑵因变量检测不宜选用斐林试剂，为何? 斐林试剂检测需要水浴加热，该实验严格控制温度 建议：加入碘液检测淀粉的分解速率 ⑶无关变量有哪些? 如何排除其干扰? pH，底物和酶的浓度，反应时间 相同且适宜。 一、探究温度对酶活性的影响 进行实验： 组别 第一组 第二组 第三组 试管 1号 2号 3号 4号 5号 6号 实 验 步 骤 一 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 二 60℃中水浴5min 冰水中水浴5min 100℃中水浴5min 三 1与2试管混合摇 匀，充分反应 3与4试管混合摇 匀，充分反应 5与6试管混合摇 匀，充分反应 四 取出试管，滴4滴碘，观察 取出试管，滴4滴碘，观察 取出试管，滴4滴碘，观察 预期现象 实验结论 对照组 实验组 实验组 自变量 因变量 蓝色 不变蓝 蓝色 温度会影响酶的活性 能否将步骤二和三颠倒？ 对照的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。 一、探究温度对酶活性的影响 探究2:探究酶的最适温度--“梯度法” 设计思路： 若要研究最适温度，先设计一系列温度梯度的实验（预实验），其他条件相同且适宜，可得出最适温度的大致范围；再在此范围内缩小温度梯度，重做实验，直至得出最适温度。 如何找到酶的最适温度？ 一、探究温度对酶活性的影响 探究2:探究酶的最适温度--“梯度法” 思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起 思路：如何获得更加准确的最适温度？ 如何找到酶的最适温度？ 温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃ 肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h 温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃ 肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h 问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值； 最适温度一定在 之间。 问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。 预 大致 35℃~45℃ 正式 不能 一、探究温度对酶活性的影响 探究2:探究酶的最适温度---“梯度法” 结果分析(书P85)： 自变量 因变量 哪支试管中酶的活性最高？ 温度偏高或偏低，酶的活性如何？ 温度过高和过低对酶活性的影响其本质相同吗？ 高温破坏酶的空间结构，酶变性失活，不可逆。 低温抑制，一般可恢复，用于保存酶 在一定范围内，随着温度升高，酶活性逐渐增强；达到最适温度时，酶活性最高；超过最适温度时，随温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。 低温 高温 影响酶活性因素的相关曲线 P85--拓展应用 1.下图表示在最适温度、最适pH等条件下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。请回答： (2)如果温度升高10℃重复实验，则图中A点的位置将________________ (填 “上移”或“下移”)，原因是:_____________________________。 下移（红色线） 曲线反映最适温度条件下的变化， 超过最适温度，酶活性下降，反应速率下降。 (3)如果从乙点开始，往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化(请在图中绘出变化曲线)?_______，发生以上变化的原因？________。 酶浓度增加且反应物充足，反应速率加快 (1)请解释A、B、C三点时该化学反应的状况。 A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。 B点：反应速率在此时刻达到最高， C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高， 维持在相对稳定的水平。 蓝色线 问题：能否用淀粉酶和淀粉来探究PH对酶活性的影响？ 必修ⅠP84 建议：用淀粉酶探究温度对酶活性的影响 用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响 二、探究pH对酶活性的影响 探究酶的最适pH---“梯度法” 提出问题： PH对酶的活性有什么影响？ 作出假设： 过酸、过碱都会影响酶的活性。 实验思路： 在一定范围内，设计一系列pH梯度实验，其他条件相同且适宜，可得出最适pH的大致范围，再在此范围内缩小梯度，进一步进行实验，直至得出最适pH。 ⑴宜先保证酶和底物维持在最适温度条件下。 排除温度干扰 ⑵应将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，防止混合 后pH发生改变对实验造成干扰。 问题1：选择H2O2/H2O2酶还是淀粉/淀粉酶作实验材料？ 因为在酸性条件下，酸会水解淀粉 应选H2O2酶 问题2：本实验的因变量？怎样观察或检测？ H2O2酶的活性(O2的生成情况) 通过观察单位时间内气泡的多少或者卫生香复燃来判断 二、探究pH对酶活性的影响 探究酶的最适pH---“梯度法” 进行实验： 实验操作步骤 试管1 试管2 试管3 注入等量过氧 化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 注入不同pH的溶液 1mL蒸馏水 _______ _____ ________ ______ 注入等量3%的 过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 观察现象 ________ ______ ________ ______ ________ ______ 的HCl 1mL 5% 有大量气泡产生 的NaOH 1mL 5% 无气泡产生 无气泡产生 结论：pH值会影响酶的活性 结果分析(书P85)： 二、探究pH对酶活性的影响 探究酶的最适pH---“梯度法” ⑴在最适合的pH下，酶的活性 。 ⑵在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去 。 过氧化氢酶 最高 空间结构 活性 过酸 过碱 ★在一定范围内，随着 pH的升高， 酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。 思考·讨论：如何进一步探究过氧化氢酶的最适pH？ 缩小pH梯度，重复进行上述实验。 探究pH对H2O2酶活性的影响 IMN 1号试管 2号试管 3号试管 实验步骤 一 二 三 四 预测现象 结论 1mLH2O2 PH＝2 pH＝7 pH＝12 加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min 将带火星的卫生香分别放入试管中 无明显变化 复燃 无明显变化 酶的催化需要适宜的PH 2mLH2O2 3mLH2O2 ——请纠错 注意：酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到实验结果。 探究pH对H2O2酶活性的影响 ——正确示范！ 1号试管 2号试管 3号试管 实验步骤 一 二 三 四 预测现象 结论 2mLH2O2 PH＝2 pH＝7 pH＝12 加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min 将带火星的卫生香分别放入试管中 无明显变化 复燃 无明显变化 酶的催化需要适宜的PH 2mLH2O2 2mLH2O2 必修1 P84“相关信息”拓展 1.小肠液pH为7.6,胃蛋白酶随食糜 进入小肠后还能起作用吗? 不能,胃蛋白酶的最适pH为1.5,而小肠液的pH为7.6,进入小肠后胃蛋白酶变性失活。 2.若胰蛋白酶浓度和其他条件 不变,反应液pH由1逐渐升高到10, 则酶催化反应的速率如何变化?为什么? 提示:反应速率不变,因为在pH=1时,胰蛋白酶已经失活。 3.人发烧时不想吃东西，原因？ 体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢 胃 pH≈2 小肠pH≈7.6 还有底物浓度、酶浓度等 不影响酶活性 受酶数量和酶活性限制 前提:酶量一定 除温度和PH外，还有哪些条件影响酶促反应速率呢？ 三、激活剂和抑制剂对酶活性的影响 1.激活剂： 提高酶活性的物质，称为酶的激活剂。 例：Cl- 是α-淀粉酶的激活剂 大部分激活剂是无机盐离子，如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-等。 选必三 P77 酶对激活剂具有一定的选择性，一种激活剂对某种酶起激活作用，但对另一种酶却起抑制作用； 某些离子具有拮抗作用；有些金属离子激活剂可以相互替代； 三、激活剂和抑制剂对酶活性的影响 2.抑制剂剂： ⑴竞争性抑制剂 ⑵ 非竞争性抑制剂 竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。 其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。 ②一定温度(pH)范围内，随温度(pH)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。 胃蛋白酶的最适pH为1.5 不同温度或不同pH下，酶的催化作用可能相同，如图中的两个交点。 ①低温仅抑制酶活性，分子结构未破坏，温度逐渐升至最适温度时，酶活性可恢复 ★若从过酸、过碱、高温往最适宜的条件调整，酶的催化作用不是逐渐变强，因为过酸过碱高温的情况下酶的空间结构遭到破坏。 失活 四、影响酶活性因素的相关曲线 该曲线中，时间为无关变量，应为相同时间内测定的！ ⑴纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少； ⑵一定时间内反应物剩余量或生成物的生成量都能用来表示反应速率； ⑶图示pH＝7时，反应物剩余量最少，三个pH值中， pH=7应为最佳pH，但是最适pH不一定为7。 ⑷反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度； ⑸图中两个自变量，只看一条曲线时，自变量是温度， 当温度确定后，纵向对比时，自变量为pH。 四、影响酶活性因素的相关曲线 反应物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(如下图) (1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当底物浓度达到一定浓度后，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。 限制因素？ 底物浓度 限制因素？ 酶的数量 (2)乙图：底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 四、影响酶活性因素的相关曲线 图1： 无法确定最适温度，但是可以确定范围是20-40℃。 可以确定图2最适pH=7。 图3：说明氯离子可以促进酶活性，铜离子抑制酶活性。 图4表明该酶为麦芽糖酶。 四、影响酶活性因素的相关曲线 【查漏补缺】 1.下图中，接近0 ℃时，A点却不与横轴相交的原因是__________。 答案：低温下酶的活性很低，但没有失活(低温没有改变酶 的空间结构，只是酶活性降低) 【查漏补缺】 2.由图可知,酶的作用原理是降低化学反应的活化能。 若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向______移动。用加热的方法不能降低活化能,但会__________活化能。  上 提供 【备考小结】关注“三类”实验设计 1、验证酶的专一性实验中的注意事项 淀粉或蔗糖+淀粉酶→应用　　　　　　检测反应物,不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。  2、探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项 ①实验室使用的α-淀粉酶的最适温度为　　　　。  ②不宜选择过氧化氢作为底物,因为过氧化氢在　　下自行分解。  ③不宜选用斐林试剂进行鉴定,因为　　　是干扰条件。  ④实验步骤不能颠倒,否则会使实验出现较大误差。 斐林试剂 60 ℃ 高温 温度 3、探究pH对酶活性的影响实验中有什么注意事项？ （底物的选择、操作步骤） 名称 作用部位 作用底物 形成产物 限制酶 磷酸二酯键 DNA分子 黏性末端或平末端 DNA连接酶 磷酸二酯键 DNA片段 重组DNA分子 DNA聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 子代DNA分子 解旋酶 碱基对间的氢键 DNA分子 单链DNA分子 RNA聚合酶 磷酸二酯键 碱基对间的氢键 核糖核苷酸 单链RNA分子 rRNA 肽键 氨基酸 多肽 【备考小结】易混淆的酶 $$