第9讲 降低化学反应活化能的酶（新高考通用）

一 轮 复 习 第9讲　降低化学反应活化能的酶 延长符 1 2 目录 Content 01 酶的本质和作用 02 酶的特性 03 影响酶促反应的因素 2 酶的本质和作用 01 3 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 1. 细胞代谢 细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多 。 化学反应 实质 意义：细胞代谢是细胞 的基础 生命活动 主要场所: 细胞质基质 4 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理 2H2O2 2H2O＋O2↑ H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中的过氧化氢酶的作用下加速分解。 检验：点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况。 过氧化氢酶 5 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 （2）实验过程和现象 组序 条件 实验结果 ① 自然状态 几乎不分解 ② 90 ℃高温 有少量气泡 ③ 加FeCl3溶液 产生较多小气泡,点燃的卫生香燃烧较弱 ④ 加肝脏研磨液 产生大量大气泡,点燃的卫生香燃烧猛烈 6 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 (3). 结果分析及结论: 对照 ①与② ①与③ ①与④ ③与④ 自变量 温度 FeCl3溶液 肝脏研磨液 催化剂种类 因变量 底物(H2O2)的分解速率,可用单位时间内产生气泡数目的多少表示 无关变量 加入的H2O2量、肝脏研磨液的新鲜程度等 结论 加热促进H2O2水解 无机催化剂促进H2O2水解 酶促进 H2O2水解 与无机催化剂相比,酶的催化效率更高 酶具有高效性 酶具有催化作用 7 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 (4)实验过程的变量 8 (1)酶与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？ 答案： ①化学反应前后其数量和性质不变； ②加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点； ③二者都能降低化学反应的活化能。 一 酶的本质和作用 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 3. 酶的作用 降低化学反应的活化能 (1)无催化剂催化的反应曲线是__________。 (2)有酶催化的反应曲线是___________________。 (3)表示无酶催化时反应的活化能的是__段。 ②　 ①　 AC 10 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 3. 酶的作用机理 降低化学反应的活化能 (4)表示有酶催化时反应的活化能的是____段。 (5)酶降低的活化能是_________段。 (6)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将_______移动。用加热的方法不能降低反应的活化能，但会_________。 BC　 AB　 向上　 提供能量　 意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行 11 (2)酶具有催化作用，可以重复利用吗？ 答案：酶可以重复多次利用，不会立即被降解 一 酶的本质和作用 (3)酶只能作为催化剂吗？ 答案：酶既可以作为催化剂 也可以作为另一个化学反应的底物 必备知识 整合 (4)检验蛋白酶对蛋白质的水解时，可以用双缩脲试剂吗？ 答案：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，但不能用双缩脲试剂鉴定，因为蛋白酶本身也是蛋白质。 一 酶的本质和作用 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 4. 酶的本质 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变成酒精是酵母活细胞的参与的结果 李比希 引起发酵的是酵母细胞死亡并裂解后释放出来的物质 毕希纳 从酵母细胞中提取出的引起发酵的物质称为酿酶 萨姆纳 提取出脲酶，并证明了脲酶是蛋白质，其作用是分解尿素。 切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 酶的本质：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数的酶是RNA。 14 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 项目 内容 解释 产生部位 活细胞内产生 除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外,其他活细胞都能产生酶 作用场所 可在细胞内、细胞外、生物体外发挥作用 可在生物体外发挥作用,但不能来自体外,只能由细胞合成 酶的本质 大多数酶是蛋白质,少数是RNA 合成原料是氨基酸或核糖核苷酸,合成场所是细胞核或核糖体(真核生物) 酶的功能 催化作用 酶只起催化功能,且反应前后酶的数量和化学性质不变 作用机理 降低化学反应的活化能 酶不能提供能量 15 (5)鉴定酶的本质方法有那些？ 一 酶的本质和作用 答案： (1)试剂鉴定法:用双缩脲试剂与酶作用产生紫色反应→酶为蛋白质。 (2)酶解法:蛋白酶处理丧失活性→酶为蛋白质; RNA酶处理丧失活性→酶为RNA。 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 酶的本质和作用 (必修1 P80“拓展应用”3延伸)如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系,则A酶的化学本质为 ,B酶活性改变的原因是 。 RNA B酶被蛋白酶降解的过程中其分子结构会发生改变 17 现学活用 1．在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是(　　) A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质 B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成 C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关 D．淀粉酶和盐酸通过降低反应的活化能催化淀粉水解 必备知识 整合 现学活用 2．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 必备知识 整合 现学活用 3.(2023·大庆模拟)如图表示某化学反应在使用无机催化剂和酶催化条件下的能量变化过程。下列相关分析正确的是 (　　) A.曲线②表明催化化学反应的效率较低 B.上述实验验证了酶的催化具有专一性的特点 C.曲线①表示有酶催化条件下的能量变化 D.ab的差值说明酶降低活化能的作用更显著 必备知识 整合 现学活用 4．(2024·安徽合肥高三摸底考试)下图为某种酶催化作用的图解。下列相关说法错误的是(　　) A．该酶的基本组成单位是核苷酸 B．底物活化所需的能量由酶提供 C．高温通过影响酶的空间结构从而影响催化效率 D．酶与底物间的碱基配对方式无法体现酶的专一性 必备知识 整合 酶的特性 02 22 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 (1)原因：与 相比，酶降低活化能的作用 ，催化效率更高。 (2)意义：加快细胞代谢的速度。 (3)曲线分析 1．酶具有高效性 无机催化剂 更显著 酶 无机催化剂 未加催化剂 酶与无机催化剂的相同点： ①都能降低化学反应的活化能； ②可加快化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点 23 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 1．酶具有高效性 实验设计 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的“酶溶液”(如生物材料 研磨液) 等量的“____________” 现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长 结论 酶具有________ ①设计思路 验证酶高效性的方法是“对比法”，自变量为__________________，因变量为底物的反应速率。 ②设计方案 催化剂的种类 无机催化剂 高效性 24 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 ①物理模型——“锁钥学说” (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。 2．酶具有专一性 一种或一类 酶 底物 产物 25 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 ②数学模型 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同 酶B对此反应无催化作用 酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快 酶具有专一性 26 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 1．酶具有专一性 方案一：同酶不同底物 实验设计 实验步骤 1 取两支试管，编号1、2 2 1号试管中加入2 mL淀粉溶液 2号试管中加入2 mL蔗糖溶液 3 加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min 4 加入斐林试剂→振荡→沸水浴煮沸1 min 实验现象 砖红色沉淀 无变化 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 27 (1) 实验中为什么可以使用斐林试剂可检测酶促反应是否发生？ 二 酶的特性 答案： 淀粉和蔗糖都是非还原糖，但淀粉和蔗糖的水解产物都是还原糖，可以与斐林试剂在水浴加热时出现砖红色沉淀。 (2) 能否用碘液来检查蔗糖是否反应？ 答案：不能，因为蔗糖和蔗糖的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 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 1．酶具有专一性 方案一：同底物不同酶 实验设计 实验步骤 1 取两支试管，编号1、2 2 1号试管中加入2 mL淀粉溶液 2号试管中加入2 mL淀粉溶液 3 1号试管加入淀粉酶溶液2滴，振荡，2号试管加入蔗糖酶溶液2滴，振荡，试管下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min 4 加入斐林试剂→振荡→沸水浴煮沸1 min 实验现象 砖红色沉淀 无变化 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 29 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 3．酶的作用条件较温和 低温抑制酶的活性，但酶不失活 高温、强酸、强碱破坏酶的空间结构，使酶失活 30 教学策略设计 Exquisite teaching design template 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 。 温和 最高 31 (3) .已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么 ？ 答案：不能。 因为pH由1.5变为7.6，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用 二 酶的特性 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 (1)探究温度对酶活性的影响 实验步骤 一 六支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 二 可溶性淀粉溶液 2 mL   2 mL   2 mL   三 淀粉酶溶液   1 mL   1 mL   1 mL 四 分别在不同条件下放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温 五 混合 在各自的温度下反应约5 min 六 加碘液 分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 现象 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 能否用斐林试剂鉴定？ 实验要严格控制温度，斐林试剂需加热。 33 (4)该实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ 答案：不能。 过氧化氢常温常压下会分解，加热分解更快。 二 酶的特性 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 酶的特性 (2)探究pH对酶活性的影响 实验步骤 一 1号试管 2号试管 3号试管 二 各加入肝脏研磨液2滴 三 加蒸馏水1 mL 等量的5%HCl 等量的5%NaOH 四 各加入3%的过氧化氢2 mL 五 反应约5 min，记录气泡产生情况 实验现象 较多气泡 几乎无气泡 几乎无气泡 结论 过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高 35 (5)该实验能否选选淀粉和淀粉酶？ 答案：不能。 淀粉在酸性条件下会分解。 二 酶的特性 必备知识 整合 现学活用 选项 探究内容 实验方案 A 酶的高效性 用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待H2O2完全分解后，检测产生的气体总量 B 酶的专一性 用淀粉酶催化淀粉和蔗糖水解，用碘液检测 C 温度对酶活性的影响 用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测淀粉分解程度 D pH对酶活性的影响 用H2O2酶在不同pH条件下催化H2O2分解，用斐林试剂检测 1.(2024·吉林延边期末)下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是(　　) 必备知识 整合 现学活用 2．(2024·湖南长沙高三月考)下图是某生物兴趣小组用淀粉和淀粉酶探究酶活性影响因素时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创造酸性条件，盐酸能催化淀粉水解)。下列有关叙述错误的是(　　) A．实验中温度、淀粉用量、淀粉酶的浓度等为无关变量 B．pH为1时淀粉酶可能已经失活，淀粉发生分解是盐酸起催化作用 C．pH为3和9时淀粉剩余量相同，说明两种条件下淀粉酶的酶活性相同 D．实验中用适量的H2O2和过氧化氢酶代替淀粉和淀粉酶作实验材料更为科学 必备知识 整合 现学活用 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 必备知识 整合 现学活用 4. 下列实验或现象能说明酶的高效性的是(　　) ①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀释10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于无机催化剂 ②取两支洁净的试管，分别加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支试管中加入适量的淀粉酶溶液，另一支试管中加入等量的蒸馏水，一段时间后，检测淀粉的分解情况 ③在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量过氧化氢酶和FeCl3溶液，观察气泡的释放速率 A．①②③ B．①③ C．③ D．②③ 必备知识 整合 现学活用 5. 泥鳅肉质细嫩,肉味鲜美,素有“水中人参”之称。某实验小组探究了温度对泥鳅肠道内各种消化酶活性的影响,以指导泥鳅的培养温度和投放的饲料类型,实验结果如图所示。 (1)上述实验的自变量是____________________________。从酸碱度和温度角度考虑,实验过程中提取的消化酶可置于______________________条件下保存。  (2)分析上述实验结果可知,饲养泥鳅时用来提高其产量的措施有_____________ __________________(答出两点)。  温度和消化酶的种类　 最适pH和低温　 饲养水温控制在35~55 ℃ 多投放淀粉类饲料 必备知识 整合 影响酶促反应的因素分析 03 42 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响酶促反应的因素 酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析： 43 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响酶促反应的因素 1. 反应时间与酶促反应产物浓度的关系曲线 44 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响酶促反应的因素 2. 温度和pH对酶促反应速率的影响 45 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响酶促反应的因素 3. 酶浓度对酶促反应速率的影响 46 (1)当底物有限时，酶浓度对酶促反应速率的影响相同吗？ 三 影响酶促反应的因素 答案：不相同 必备知识 整合 现学活用 1．麦胚富含营养，但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质。为了延长麦胚贮藏期，科研人员研究了不同无机盐对脂肪酶活性的影响。下列分析错误的是(　　) A．实验的自变量是无机盐的种类和浓度 B．对照组和实验组必须设置相同的温度和 pH C．图中不同浓度的CaCl2均可以提高脂肪酶的活性 D．KCl对脂肪酶活性的影响最小，可用于延长麦胚贮藏期 必备知识 整合 现学活用 实验组 ① ② ③ ④ ⑤ 底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ RNA组分 ＋ ＋ － ＋ － 蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋ 低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － － 高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋ 产物 ＋ － － ＋ － 2．(2022·全国乙，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。 根据实验结果可以得出的结论是(　　) A．酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性 B．蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高 C．在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性 D．在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性 必备知识 整合 现学活用 3.(2021·海南卷，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 必备知识 整合 现学活用 温度/℃ 0 30 40 50 60 氧气增加 量/（cm3·g－1） 组别一 0.03 0.05 0.34 1.15 1.67 组别二 1.61 1.69 3.15 4.92 2.87 4．（2024·广东江门高三一模）某学生兴趣小组利用含过氧化氢酶的新鲜红薯片进行实验：学生向两组试管中加入H2O2溶液，再向组别二的试管中加入新鲜红薯片，一段时间后，测量并统计两组试管的氧气增加量平均值。该实验在不同温度条件下的实验结果见下表。下列相关分析正确的是（　　） A.组别一和组别二加入的H2O2溶液的量是不同的 B.组别二在加入红薯片后再把温度调整到预设温度 C.组别一的结果说明加热能降低化学反应的活化能 D．过氧化氢酶在60 ℃时的活性比在30 ℃时的活性低 必备知识 整合 谢谢观赏 欢迎指正 谢谢聆听！ 52 $$