考点10 降低化学反应活化能的酶（精讲课件）-备战2025年高考生物一轮复习考点帮（新高考通用）

第3单元 细胞的能量供应和利用 考点10 降低化学反应活化能的酶 打造卓越，赢在起点——2025年高考一轮复习 课标要求 考情分析 1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。 2.探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素 考点一：酶的作用和本质 （2023广东）酶的本质 （2023浙江）酶的本质 （2022全国）酶的本质 （2022湖南）酶的本质 题型：选择题、解答题 内容： （1）常结合动物生命活动的调节、细胞代谢综合、酶的特性及相关的变量分析考查 （2）一般会结合光合作用和呼吸作用一起来考核。 考点二：酶的特性及相关实验 （2023浙江）酶的特性 （2023湖南）酶的特性 （2022浙江、2022广东）酶的特性 （2021浙江）酶的特性实验 素养目标 考情分析 SZ-LWH 酶的作用和本质 酶的特性 影响酶促反应的因素分析 名师在线·考点预览 精讲精练+考向强化+核心归纳+能力提升 目 录 考点1 考点2 考点3 (1)过程 1. 2号管现象与1号管不同，说明了什么？ 2.3号和4号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？ 3. 3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？ 4. 2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？ 实验探究：小组讨论以下问题（3min） 加热能促进H2O2的分解,提高反应速率； FeCl3中的Fe3+ 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。 过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。 一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。 比较过氧化氢在不同条件下的分解 酶的催化作用的实验验证： 1 一、酶的作用和本质 比较过氧化氢在不同条件下的分解 （2）变量分析 请阅读教材P78相关内容（控制变量），思考：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？ 自变量： 因变量： 无关变量： 除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量 随着自变量的变化而变化的变量 人为改变的变量 变量： 实验中可以变化的因素 Y = a + f(x) 自变量 因变量 无关变量 （不同条件X） 单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持一致且适宜 （结果Y） （相同条件a） 自变量 因变量 一、酶的作用和本质 试管编号 步骤 1 2 3 4 一 二 三 观察 实验结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴 2滴 几乎无 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 反应条件 无关变量 H2O2浓度 H2O2剂量 气泡产生 带火星的卫生香 自变量 因变量 变量 相同 适宜 对照组 实验组 一、酶的作用和本质 (1)活化能：分子从常态转变为 的活跃 状态所需要的能量称为活化能。 (2)酶催化作用的原理： ____________________。 (3)意义：使细胞代谢能 在 条件下快速有序 地进行。 容易发生化学反应 温和 ac bc ab 向上 降低化学反应的活化能 酶的催化作用机理 2 一、酶的作用和本质 ①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 ②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 ③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。 ④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。　　　 一、酶的作用和本质 十九世纪，酒变酸 1857年，生物学家巴斯德，发酵由于酵母细胞 为什么？ 化学家李比希，发酵由于酵母中的某些物质 争论 谁对？ 酶的本质？ 化学家毕希纳，提取液---酿酶 化学本质？ 萨姆纳，提取脲酶，成分为蛋白质 20世纪80年代，切赫和奥特曼，少数RNA有催化功能 酶－－具有催化功能的有机物 人们是如何发现酶的？ 酶本质的探究历程 3 一、酶的作用和本质 化学本质 绝大多数_______ 少数是_____ 合成原料 合成场所 来源 作用部位 生理功能 作用原理 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核 降低化学反应的活化能 只起催化作用，无调节作用 活细胞（哺乳动物红细胞除外） 细胞内外、体外 酶的本质和作用 4 一、酶的作用和本质 X酶 + 蛋白酶 加入酶的底物 底物没有被催化→该酶是蛋白质 底物被催化→该酶是RNA A.酶解法 甲酶：核酶，化学本质为RNA 乙酶：化学本质为蛋白质 用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。 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)。 鉴定酶本质的方法 提升·关键能力 源于必修1 P80“拓展应用”：设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。 向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。 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的原理进行鉴定。 提升·关键能力 考向一　酶的作用和本质 1.如图是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。下列有关分析不合理的是 A.本实验的因变量是过氧化氢的分解速率 B.本实验的无关变量有过氧化氢的浓度、 催化剂的用量等 C.①号与③号、①号与④号可分别构成对照实验 D.分析②号、④号试管的实验结果可知，加热和酶都能降低反应的活化能 √ 加热能提供能量而不能降低活化能，D错误。 考点 强化训练 2.已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2。某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如表所示。下列相关叙述错误的是 项目 第1组 第2组 第3组 乙醛脱氢酶 1 mL 1 mL 1 mL 加入试剂种类 蛋白酶1 mL RNA水解酶1 mL ？ 乙醛 1 mL 1 mL 1 mL 保温 适宜温度保温5 min 碳酸氢钠溶液 2 mL 2 mL 2 mL 考点 强化训练 A.第3组为对照组，“？”可为加入蒸馏水1 mL B.若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡 C.若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNA D.本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用 项目 第1组 第2组 第3组 乙醛脱氢酶 1 mL 1 mL 1 mL 加入试剂种类 蛋白酶1 mL RNA水解酶1 mL ？ 乙醛 1 mL 1 mL 1 mL 保温 适宜温度保温5 min 碳酸氢钠溶液 2 mL 2 mL 2 mL √ 考点 强化训练 (1)原因：与 相比，酶降低活化能的作用 ，催化效率更高。 (2)意义：使细胞代谢快速进行。 无机催化剂 更显著 (3)曲线分析 酶具有高效性 1 二、酶的特性 (1)定义：每一种酶只能催化 化学反应。 (2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 (3)两种学说及相关曲线分析 ①两种学说 a.锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构， 酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 一种或一类 b.诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物的结合。 酶具有专一性 2 二、酶的特性 ②相关曲线及分析 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。 二、酶的特性 (1)酶所催化的化学反应一般是在比较 的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性 。 (2) 等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。 条件下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温条件下保存。 温和 最高 高温、过酸、过碱 低温 酶的作用条件较温和 2 二、酶的特性 1.探究酶的专一性 方案一：酶相同、底物不同 ①底物1＋酶溶液 ②等量底物2＋等量相同酶溶液 提升·关键能力 ②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，但不能催化蔗糖水解。 实验原理 ①淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。 不能。 因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 思考：能否用碘液对实验结果进行检测？ 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） 葡萄糖+果糖（还原性） 淀粉酶 实 验 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 提升·关键能力 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － 注入蔗糖溶解 － 2 mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 沸水浴煮沸1 min  实验现象 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。即酶具有专一性。 斐林试剂显色条件 淀粉酶的最适温度为60℃ 已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ 有必要，可排除淀粉酶的活性，浓度等无关变量的影响。 提升·关键能力 方案二：底物相同、酶不同 ①底物＋酶溶液1 ②等量相同底物＋等量酶溶液2 思考：(1)方案一中使用斐林试剂可检测酶促反应是否发生，原因是 。 (2) (填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为_____________ __________________________________________________________________________________。 淀粉和蔗糖都不是还原糖，但淀粉和蔗糖的水解产物都是还原糖 不能 水解产物均不与碘液发生颜色反应，若选用碘液作为检测试剂，则无法检测蔗糖是否被水解 蔗糖和蔗糖的 提升·关键能力 2.探究温度和pH对酶活性的影响 (1)探究温度对酶活性的影响 淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。 实验原理 蓝色 淀粉 麦芽糖 无蓝色出现 碘液 淀粉酶 碘液 提升·关键能力 实验设计思路 过氧化氢受热易分解，会对实验结果造成干扰 斐林试剂需水浴加热，干扰自变量 先保温再混合 必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。 提升·关键能力 操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 0℃ 0℃ 50℃ 50℃ 100℃ 100℃ 加淀粉 2mL — 2mL — 2mL — 加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL 保温 在各自温度下保温5min 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝 不变蓝 变蓝 结论：酶的催化作用需要适宜的温度，温度过低或过高都会影响酶的活性。 缩小温度梯度，重复进行上述实验。进一步探究淀粉酶的最适温度 提升·关键能力 (2)探究pH对酶活性的影响 实验原理 过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。 先调pH再混合 实验设计思路 提升·关键能力 实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应 三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液 四 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应 实验现象 产生少量气泡 产生少量气泡 结论：酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。 产生大量气泡 提升·关键能力 提升·关键能力 考向二　酶的特性 3.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示，下列有关叙述不正确的是 A.酶1与产物b结合后失活，说明酶的 功能由其空间结构决定 B.酶1的变构位点和活性位点的结构取 决于特定的氨基酸序列 C.酶1有两种底物且能与产物b结合，因此酶1不具有专一性 D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a √ 考点 强化训练 4.(2021·海南，11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是 A.该酶可耐受一定的高温 B.在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大 C.不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所 需时间不同 D.相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同 √ 考点 强化训练 酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析： 注意：酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 接触面积 三、影响酶促反应的因素分析 据图可知，不同pH条件下，酶的最适温度 ；不同温度条件下，酶的最适pH ，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。 不变 也不变 温度和pH 1 三、影响酶促反应的因素分析 (1)在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈 。 (2)ab段限制因素是 ；bc段限制因素是 。 正相关 酶浓度 底物浓度 酶浓度 2 三、影响酶促反应的因素分析 (1)ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加， 反应速率 (酶没有完全与底物结合)。 (2)bc段：当底物浓度增大到某一值(M)时，反应速率 达到 ，不再 (酶完全与底物结合)。 (3)ab段限制因素是 ；bc段限制因素是 。 增加 最大值 增加 底物浓度 酶浓度 (4)思考：若该反应体系酶的量增多，曲线该如何改变(在图中表示出来)? 底物浓度(酶浓度一定) 3 三、影响酶促反应的因素分析 a. 竞争性抑制剂 抑制剂与底物竞争酶 酶 抑制剂 底物 底物 抑制剂 酶 抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合。 由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减少抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。 抑制剂 4 三、影响酶促反应的因素分析 b. 非竞争性抑制剂 由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。 酶 底物 底物 酶 抑制剂 抑制剂 4 三、影响酶促反应的因素分析 考向三　影响酶促反应的因素分析 5.(2022·重庆，7)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性，结果见下表。下列叙述最合理的是 pH 相对活性 酶 3 5 7 9 11 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6 L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1 考点 强化训练 A.在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3 B.在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性不变 C.从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性 D.在37 ℃、pH为3～11时，M更适于制作肉类嫩化剂 √ pH 相对活性 酶 3 5 7 9 11 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6 L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1 考点 强化训练 6.竞争性抑制剂与被抑制活性的酶的底物通常有结构上的相似性，其能与底物竞争结合酶分子上的活性中心，从而对酶活性产生 可逆的抑制作用。图1表示竞争性抑制剂直接 阻碍底物与酶结合的机理；图2是有无竞争性 抑制剂对酶促反应速率的影响曲线。下列相 关判断正确的是 A.酶的活性中心能和竞争性抑制剂、底物同时结合 B.竞争性抑制剂或底物与酶结合，不会导致酶失活 C.竞争性抑制剂会增加化学反应所需的活化能 D.竞争性抑制剂的抑制作用不能通过增加底物浓度来解除 √ 考点 强化训练 1.(必修1 P78)活化能：____________________________________________ 所需要的能量。 2.(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶 的作用更显著，催化效率更高。 3.(必修1 P81)酶是 产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 。 4.(必修1 P82)酶的专一性是指 。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态 降低活化能 活细胞 催化 蛋白质 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 专一性 落实·必备知识 5.(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的。 6.(必修1 P84) ，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构 ，因此，酶制剂适宜在 下保存。 7.生物体内各项生理活动的进行都需要酶的催化，酶作用的机理是_____ _____________________。 比较温和 过酸、过碱或温度过高 稳定 低温 化学反应所需的活化能 降低 8.有同学认为在以淀粉为材料，探究温度对酶活性影响的实验中，不宜选用斐林试剂鉴定麦芽糖，原因是_________________________________ ____________________________________。 9.不能以H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响，原因是_____ _______________________________________。 使用斐林试剂鉴定还原糖时需水浴加热， 而该实验过程中需严格控制温度 升高会促进过氧化氢分解，会影响实验结果 温度 落实·必备知识 谢谢! 打造卓越，赢在起点 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $$