2025届高三一轮复习生物：降低化学反应活化能的酶课件

第9讲 降低化学反应活化能的酶 (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)实验：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。 课标内容 考点一 酶在代谢中的作用 1.比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验原理： 新鲜的肝脏中有较多的过氧化氢酶。质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 实验目的： 材料用具： 新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液。新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的FeCl3溶液。 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，陶土网，温度计。 无机催化剂 教材P77 实验步骤： 1.取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上； 3.向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液，仔细观察，并记录实验结果； 2.将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管比较； 4.立即将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内液面的上方，仔细观察，并记录实验结果。 教材P77 1.比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验设计与现象分析 对照 少量 促进过氧化氢分解 较多 过氧化氢酶 复燃明显 降低 活化能的作用更显著 更高 教材P77 1.比较过氧化氢在不同条件下的分解 1号和2号试管对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率； 1号和4号试管对照，说明酶具有催化作用； 3号和4号试管对照，说明酶具高效性。 实验结论： 教材P77 1.比较过氧化氢在不同条件下的分解 科学方法：控制变量和设计对照试验 科学方法 控制变量和设计对照试验 变量：实验过程中的变化因素。 自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。 因变量：因自变量改变而变化的变量。 无关变量：除自变量外，对实验结果可造成影响的其他可变因素，在实验中，无关变量要保持一致（相同且适宜）。 类型 对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素（无关因素）都保持一致，并将结果进行比较的实验。 对照实验一般要设置对照组和实验组，未做任何处理的对照组叫做空白对照。对照实验除了设置空白对照外，还有自身对照、相互对照、条件对照等类型。 试管1号 试管2号 试管3号 试管4号 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 温度 催化剂 剂量 气泡产生 卫生香燃烧 常温 常温 常温 加热 清水 清水 FeCl3 肝脏研磨液 极少 少量 较多 很多 —— —— 火焰小 火焰大 空白对照 实验组 自变量 2滴 2滴 2滴 2滴 无关变量 因变量 1.比较过氧化氢在不同条件下的分解 2.酶的作用机理 ①代表没有催化剂存在时反应需要的能量； ②代表有无机催化剂存在时反应需要的能量； ④代表有酶存在时反应需要的能量； ③代表无机催化剂降低的反应所需的活化能； ⑤代表酶降低的反应所需的活化能。 3.酶本质的探究历程(连线) 4. 酶的本质和作用 酶 酶的本质 合成原料 合成场所 产生部位 酶的功能 作用场所 绝大多数是_______，少数是______。 _________或____________。 _____________________或_____________________。 活细胞(凡是活细胞都能合成，除哺动熟红细胞) 催化作用（生物催化剂） 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体（翻译形成） 细胞核（转录形成） 胞内(呼吸酶)，胞外(消化酶)，体外(洗衣粉) 降低化学反应的活化能 若无特别说明，其本质都是蛋白质。 初步和彻底水解产物 作用机理 （1）高效性 5. 酶的特性 高效性 催化 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。 不能改变最终生成物的量。 （2）专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应。 反应物浓度 反应速率 底物A 酶B或无酶 酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同→酶催化具有专一性 ①A表示酶，B表示能被A催化的底物，C、D物质则不能被催化→酶具有专一性；②酶和被催化的反应物分子均具有特定的结构。 A.酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 B.载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的特异性是细胞膜选择透过性的基础。 C.激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。 D.抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 E.神经递质：由突触前膜释放，与突触后膜特异性受体结合。 F.tRNA：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 具有“专一性”的物质 (3)作用条件较温和 在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。　　　 (1)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(2023·浙江6月选考，10C)( ) (2)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)( ) (3)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)( ) (4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)( ) (5)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(2020·海南卷，8C)( ) × × × pH过高会导致酶变性失活。 酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。 一般来说，动物体内酶的最适温度比植物低。 大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；只有部分激素是蛋白质类。 × × 1.(2023·全国乙卷，32节选)酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是_____________________ __________(答出3点即可)；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的________。 高效性、专一性、作用 条件较温和 空间结构 2.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？ __________________________________________________________________________________________________________。 不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用 考向3　结合外界因素对酶活性的影响，考查科学思维 5.(2024·广州惠州调研)如图表示酶的活性与温度的关系。下列叙述正确的是(　　) D A.随着温度的升高，酶的活性一直升高 B.温度在T2时比在T1时更适合酶的保存 C.酶的空间结构在T1时比T3时破坏更严重 D.温度为T2时，酶降低活化能的作用最显著 酶需要保存在低温环境下 低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构，而高温会破坏酶的空间结构。 6.(2024·河北石家庄期末)如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(　　) C A.酶量增加后，B点向左上方移动 B.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变 C.限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度 D.B点后，升高温度，酶活性增强，将呈现曲线丙所示变化 反应速率增大，B点向右上方移动 酶的活性会下降，A、B点位置都会下移 曲线乙是在最适温度条件下进行的，如果在B点后升高温度，酶活性将会下降，反应速率应下降，不会呈现曲线丙所示变化 6.影响酶促反应速率的因素: ①酶浓度 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正相关。 ab段限制因素是酶浓度； bc段限制因素是底物浓度。 b点：当底物浓度增大到M时，反应速率达到最大值，不再增加； 酶完全被底物结合 ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率增加 bc段限制因素：酶浓度。 酶没有完全被底物结合 ab段限制因素：底物浓度 酶浓度一定 O 底物 浓度 反应 速率 b a M c 再加入一定量的酶，曲线应该如何变化？ 曲线会偏上移，达到平衡的点b点右移 6.影响酶促反应速率的因素：②底物浓度 曲线②：在①的基础上，酶浓度增加一倍 曲线③：在①的基础上，反应物浓度增加一倍 O 时间 产物浓度 ① ② ③ 6.影响酶促反应速率的因素：③底物/酶浓度影响曲线变化 O pH 反应物剩余量 8 30℃ 33℃ 35℃ 37℃ O 温度 反应物剩余量 pH=1 pH=13 pH=7 不同pH条件下，酶最适温度不变， 不同温度条件下，最适pH也不变。 6.影响酶促反应速率的因素：④温度/pH值对酶促反应速率的影响 3.如果开始时三组底物浓度相同，在时间t2时，向60 ℃组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，60 ℃组产物总量_____，原因是_________________________ ______________________________________。 不变 60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加 5.(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 D 该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性 不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同 考点二　 酶的相关实验探究 1.探究酶的专一性（淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用） Ⅰ．实验原理 (1)淀粉和蔗糖为非还原糖。在酶的催化作用下都能水解成________。 (2)在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用__________鉴定溶液中有无还原糖，就可看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 还原糖 斐林试剂 (3)该实验的自变量是___________；因变量是___________________。 无关变量 。 底物的种类 底物是否被淀粉酶水解 pH、温度、底物和酶的浓度 Ⅱ．实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － 注入蔗糖溶液 － ___ mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL ___ mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的______试剂 2 mL 2 mL 水浴2 min 实验现象 _________ _______________ 2 2 斐林 出现砖红色沉淀 不出现砖红色沉淀 Ⅱ．实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － 注入蔗糖溶液 － ___ mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL ___ mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的______试剂 2 mL 2 mL 水浴2 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 2 2 斐林 说明产生了还原糖，淀粉被水解 说明蔗糖没有被水解 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性 2.探究温度对酶活性的影响: 温度影响酶的活性，从而影响 ，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 淀粉的水解 (1)实验原理: ①反应原理： ①鉴定原理： (2)实验步骤与现象: 试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′ 实验步骤 一 2mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约5 min 三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 实验现象 ______ ________ ______ 变蓝 不变蓝 变蓝 2.探究温度对酶活性的影响: (2)实验步骤与现象: 酶发挥催化作用需要适的温度条件，温度过高或过低都影响酶的活性。 (3)实验结论: 先保温再混合 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。 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 思考②：为何不选斐林试剂鉴定？ 斐林试剂检测需要水浴加热，该实验严格控制温度 H2O2本身在不同温度分解速率不同，导致实验出现两个自变量，不符合单一变量原则。 思考①：实验材料可不可以选H2O2? 3.探究pH对酶活性的影响: pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用____________________的情况来检验O2的生成速率。 带火星的卫生香燃烧 (1)实验原理: ①反应原理： ①鉴定原理： (2)实验设计思路: H2O2酶溶液+ pH1缓冲液 +H2O2溶液 H2O2酶溶液+ pHn缓冲液 +H2O2溶液 . . . O2产生速率 先调pH再混合 3.探究pH对酶活性的影响: 试管编号 试管1 试管2 试管3 实验步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液 二 1 mL蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液 三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液 实验现象 ________________ ________________ ______________ (3)实验结论：___________________________________________。 卫生香燃烧猛烈 卫生香燃烧不猛烈 卫生香燃烧不猛烈 酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性 思考③：为什么选肝脏研磨液和过氧化氢，而不选淀粉酶和淀粉？ 酸性条件下淀粉会分解 考向　结合与酶有关的实验探究，考查科学探究 1.(2024·广东东莞期末)下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是(　　) C 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 H2O2完全分解产生的气体总量是由底物量决定 碘液无法检测蔗糖是否被水解 H2O2分解，没有还原糖产生 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com 2H2O22H2O＋O2。 $$