第3章 第11课时 降低化学反应活化能的酶(教用Word)-【金榜题名】2026年高考生物一轮总复习

第3章　细胞的能量供应和利用 第11课时　降低化学反应活化能的酶 高考目标定位 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。 考点一　酶的作用和本质 1．酶的催化作用的实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)过程及结果 (2)分析结果与得出结论 (3)实验过程的变量及对照分析 2．酶的催化作用机理 (1)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要的能量称为活化能。 (2)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。 (3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。 3．酶本质的探究历程(连线) 4．酶的本质和作用 判断正误 　(1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　×　) 提示　酶的作用机理是降低化学反应的活化能。 (2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　×　) 提示　酶不能为化学反应提供能量。 (3)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(　×　) 提示　酶分子在催化反应完成后仍可再发挥催化作用，而不是立即被降解。 (4)酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用(　√　) (5)胃蛋白酶发挥作用时伴随着ADP的生成(　×　) 提示　胃蛋白酶可以分解蛋白质，蛋白质的水解不消耗ATP，不会伴随着ADP的生成。 (6)酶是在核糖体上合成的生物大分子(　×　) 提示　绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，RNA不在核糖体上合成。 考向一　酶的作用和本质 【例1】　(2024·广东高考)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5­Ay3­Bi­CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　 ) 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5­Ay3­Bi­CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋ Ce5 ＋ ＋＋ — — Ay3­Bi­CB — — ＋＋ ＋＋＋ Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋ Bi — — — — CB — — — — 注：—表示无活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越强。 A.Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响 B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 答案：B 解析：A、由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3­Bi­CB与Ce5­Ay3­Bi­CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确； B、由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误； C、由表可知，Ay3­Bi­CB与Ce5­Ay3­Bi­CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确； D、需要检测Ce5­Ay3­Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。 故选B。 【例2】　(2024·河北高考)下列关于酶的叙述，正确的是(　　 ) A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物 B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存 C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上 D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶 【答案】　D 【解析】　A、一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物，A错误； B、胃蛋白酶应在酸性、低温下保存，B错误； C、醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体结构，C错误； D、成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D正确。 故选D。 考点二　酶的特性 1．酶具有高效性 (1)原因：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 (2)意义：使细胞代谢快速进行。 (3)曲线分析 酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。(填字母) 2．酶具有专一性 (1)定义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (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。 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。 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。 3．酶的作用条件较温和 (1)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。 (2)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。 判断正误 　(1)比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率，可验证酶具有高效性(　×　) 提示　酶的高效性是与无机催化剂相比的，比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率，验证的是酶具有催化作用。 (2)用豆浆、淀粉酶、蛋白酶探究酶的专一性，可选用双缩脲试剂进行检验(　×　) 提示　淀粉酶和蛋白酶都是蛋白质，都能与双缩脲试剂反应呈紫色，不能用双缩脲试剂进行检测。 (3)酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同 (　×　) 提示　低温使酶的活性受到抑制，高温因酶的空间结构被破坏而失活；在最适温度的两侧可能存在两个温度对应的酶的活性相同。 (4)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存(　×　) 提示　高温、强酸、强碱会破坏酶的空间结构使其失活，酶通常是在低温、适宜pH条件下进行保存。 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 实验 步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 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 三 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 四 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 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。 (2)不能(填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，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。 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 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 思考：①实验时，步骤四、五能否颠倒？ 提示　不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。 ②为何不选斐林试剂鉴定？ 提示　实验要严格控制温度，斐林试剂需加热。 ③实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ 提示　不能。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快。 ④在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用蛋白块(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，酶活性的观测指标是相同时间内蛋白块体积的变化。 (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 思考：为什么实验材料选过氧化氢和肝脏研磨液，而不选淀粉和淀粉酶？ 提示　酸性条件下淀粉会分解。 考向二　酶的特性 【例3】　(2022·重庆高考)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，结果见如表。下列叙述最合理的是(　　 ) pH酶相对活性 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 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 【答案】　D 【解析】　A、根据表格数据可知，在37 ℃时，M的适宜pH为5～9，而L的适宜pH为5左右，A错误； B、酶适宜在低温条件下保存，在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B错误； C、酶发挥作用需要适宜的温度，高温会导致酶变性失活，因此从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时都已经失活，C错误； D、在37 ℃、pH为3～11时，M比L的相对活性高，因此M更适于制作肉类嫩化剂，D正确。 故选D。 【例4】　(2022·浙江高考)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是(　　 ) A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活 B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性 C.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 D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率 【答案】　B 【解析】　A、 低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误； B、 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确； C、 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误； D、 淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。 故选B。 考点三　影响酶促反应的因素分析 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。 1．温度和pH 据图可知，不同pH条件下，酶的最适温度不变；不同温度条件下，酶的最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。 2．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。 3．底物浓度(酶浓度一定) (1)ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率增加(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，反应速率达到最大值，不再增加(酶完全与底物结合)。 (3)ab段限制因素是底物浓度；bc段限制因素是酶浓度。 (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)? 提示　 　请思考在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。 (1)在①的基础上，增加酶浓度，请绘制曲线②。 提示　如图所示 (2)在①的基础上，增加反应物浓度，请绘制曲线③。 提示　如图所示 考向三　影响酶促反应的因素分析 【例5】　(2023·浙江高考)某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是(　　) A．温度　　　　　　　B．底物 C．反应时间 D．酶量 【答案】　B 【解析】　A、由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A错误； B、由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正确； C、由题干可知，两组实验的反应时间均为12 min，所以研究的因素不是反应时间，C错误； D、由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。 故选B。 【例6】　(不定项)(2023·辽宁高考)基质金属蛋白酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和MMP9可以降解明胶，明胶可被某染液染成蓝色，因此可以利用含有明胶的凝胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活性。据下图分析，下列叙述正确的是(　　 ) A．SDS可以提高MMP2和MMP9活性 B．10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性 C．缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性 D．MMP2和MMP9降解明胶不具有专一性 【答案】　BC 【解析】　A、37 ℃保温、加SDS、加缓冲液那组比37 ℃保温、不加SDS、加缓冲液那组的MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9活性，A错误； B、与30 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)，MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性，B正确； C、缓冲液可以维持pH条件的稳定，从而维持MMP2和MMP9活性，C正确； D、MMP2和MMP9都属于酶，酶具有专一性，D错误。 故选BC。 1．(必修1 P78)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要的能量。 2．(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 3．(必修1 P81)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 4．(必修1 P82)酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。 5．(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 6．(必修1 P84)过酸、过碱或温度过高，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稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。 7．生物体内各项生理活动的进行都需要酶的催化，酶作用的机理是降低化学反应所需的活化能。 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。 9．不能以H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响，原因是温度升高会促进过氧化氢分解，会影响实验结果。 学科网（北京）股份有限公司 $$