内容正文:
第13讲 降低化学反应活化能的酶
2026届高考一轮复习
思维导图:
2026届高考一轮复习
科学方法:控制变量和设计对照实验
一
酶本质的探索历程
二
酶的特性
三
酶的作用机理
四
影响酶促反应的因素
五
目 录
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①绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA
②酶是活细胞产生的具有催化活性的有机物。
③胞外酶与胞内酶
核糖体的rRNA就是催化肽键形成的酶(P二65)
考点一:酶本质的探索历程
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化学本质 绝大多数是______ 少数是______
合成原料 ________ __________
合成场所 核糖体 细胞核(真核细胞)
来源 一般来说,活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶
作用场所 细胞内外或生物体内外均可
生理功能 具有生物__________
作用本质
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
催化作用
降低化学反应的活化能
1.酶的本质及生理功能
考点一:酶本质的探索历程
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项目 错误说法 正确理解
产生场所 具有分泌功能的细胞才能产生 活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)
化学本质 蛋白质 有机物(大多数为蛋白质,少数为RNA)
作用场所 只在细胞内起催化作用 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
温度
影响 低温和高温均使酶变性失活 低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活;高温使酶变性失活
作用 酶具有调节、催化等多种功能 酶只起催化作用
来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成
2.正确理解有关酶的本质和作用
考点一:酶本质的探索历程
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项目 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生;细胞内或细胞外发挥作用 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生;
一般细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质,少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质
生物功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
3.酶和激素的比较
考点一:酶本质的探索历程
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例1.(高考题重组)关于人体内酶和激素的叙述,错误的是( )
A.酶和激素的化学本质都是蛋白质
B.酶和激素都与物质和能量代谢有关
C.能产生激素的细胞不一定能产生酶
D.能产生酶的细胞不一定能产生激素
E.激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活,酶反应前后不改变
F.激素产生后一般作用于其他细胞
G.激素和酶都具有高效性,非细胞条件下也能发挥作用
A
注意:内分泌腺细胞能进行新陈代谢,当然也能产生酶.所以,能产生激素的细胞一定能产生酶。
C
G
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解析 内分泌腺细胞能进行新陈代谢,当然也能产生酶.激素的化学本质并非都是蛋白质,如性激素为固醇类,A项错误;酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能,B项正确;酶具有高效性、专一性等重要特性,C项正确;激素具有调节作用,激素与靶细胞结合后,可以调节靶细胞的代谢,D项正确。
8
4.鉴定酶的本质
①“酶解法”: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 。
酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用,因此可以分别利用蛋白酶和 酶处理待测酶,再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计方案如右图:
例如:艾弗里实验.P二44
考点一:酶本质的探索历程
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②试剂鉴定法:利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。
4.鉴定酶的本质
考点一:酶本质的探索历程
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例2;猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示,在35 ℃水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂,下列对实验现象的预测正确的是( )
A.甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失
B.甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失
C.甲和乙中溶液呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
D.甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
E. 只需实验②就可以证明分泌液中含有蛋白酶
C
E
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思|维|辨|析
易错整合,判断正误。
(1)细胞中酶在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )
(2)产生激素的细胞一定能产生酶,但是产生酶的细胞不一定能产生激素( )
(3)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物。( )
(4)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。( )
(5)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( )
×
√
√
×
√
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延|伸|探|究
图1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,图2表示将A、B两种物质混合,T1时加入酶C,在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。
1.图1中A、B两种酶的化学本质是否相同?
不相同。A酶活性不变,能抵抗蛋白酶的降解,则化学本质不是蛋白质而是RNA;B酶能被蛋白酶破坏,活性降低,则化学本质为蛋白质。
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延|伸|探|究
图1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,图2表示将A、B两种物质混合,T1时加入酶C,在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。
2.图1中B酶活性改变的原因是什么?
3.图1中欲让A、B两种酶的变化趋势换位,应用哪种酶处理?
B酶被降解的过程中其分子结构发生改变,从而使其活性丧失。
应选用RNA水解酶处理。
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延|伸|探|究
图1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,图2表示将A、B两种物质混合,T1时加入酶C,在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。
4.图2中适当降低反应温度,分析T2值如何变化?
该图为最适温度下的物质变化,适当降低反应温度,达到反应平衡时的时间会延长,T2值会增大。
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考向一 考查酶的化学本质
例1. (2025·陕西汉中模拟)某实验小组设计实验对甲、乙两种酶的成分进行探究。实验设计如下:A组为甲酶与蛋白酶混合,B组为等量乙酶与同种蛋白酶混合。结果发现,甲酶被分解成许多小分子物质,乙酶基本无变化。下列有关说法错误的是( )
A.甲酶的组成单位为氨基酸,乙酶的组成单位为核苷酸
B.甲酶的合成场所为核糖体,乙酶的合成场所可能是细胞核
C.向反应后的两组混合溶液中加入双缩脲试剂,两组溶液均无紫色出现
D.酶既可以作为反应的催化剂,也可以作为反应的底物
精|准|命|题
C
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科学方法:控制变量和设计
对照实验
一
酶本质的探索历程
二
酶的特性
三
酶的作用机理
四
影响酶促反应的因素
五
目 录
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1.控制变量
(适宜且相等)
(控制)
(检测)
人为控制的对实验对象进行处理的因素。
因自变量改变而变化的变量
除自变量外的,一些对因变量造成影响的可变因素
实验过程中的变化因素
变量
自变量
因变量
无关变量
考点二:科学方法:控制变量和设计对照实验
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试管编号
步骤 操作 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
单一变量原则
探究实践:比较过氧化氢在不同条件下的分解
考点二:科学方法:控制变量和设计对照实验
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无关变量:压强,试管洁净程度,过氧化氢是否新配制等
(适宜且相等)
自变量
因变量
无关变量
除作为自变量的因素外,其余因素(无关变量)保持一致,并将结果进行比较的实验。
排除无关变量的干扰,
使实验结果更具有说服力。
目
的
含义
种类
空白对照
相互对照(对比实验)
自身对照
2.设计对照实验
对照原则
考点二:科学方法:控制变量和设计对照实验
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与常态比较,人为增加某种影响因素
加法原理
对照组
+ 某种因素
实验组
与常态比较,人为去除某种影响因素
减法原理
对照组
某种因素
实验组
常温下的H2O2
加热
加FeCl3
加H2O2酶
R型活菌与S菌的提取物混合
蛋白酶(去除蛋白质)
酯酶(去除脂质)
RNA酶(去除RNA)
DNA酶(去除DNA)
—
3.自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
艾弗里实验.P二44
考点二:科学方法:控制变量和设计对照实验
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科学方法:控制变量和设计对照实验
一
酶本质的探索历程
二
酶的特性
三
酶的作用机理
四
影响酶促反应的因素
五
目 录
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1.活化能:
是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
活化能
反应历程
活跃态
常态
终态
原理分析:
考点三:酶的作用机理
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原理分析:
考点三:酶的作用机理
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实验探究:比较过氧化氢在不同条件下的分解
组别 对照组 实验组
1号 2号 3号 4号
过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl32滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量
卫生香燃烧情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃
考点三:酶的作用机理
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2)无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的?
1)在常态下,几乎所有 H2O2分子都不易分解,为什么加热后,一小部分则可以分解?
4)为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要?
小组讨论以下问题,时间3min。
3)为什么酶的催化效率比无机催化剂快?
降低化学反应所需要的活化能,使活跃态的分子增多。
酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
细胞的正常代谢需要在温和的条件下快速进行化学反应,而酶满足以上要求。
因为加热使 H2O2分子获得了能量。
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的能量。
考点三:酶的作用机理
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2.酶催化作用的原理:降低化学反应的活化能
酶降低的活
化能
①终态:无论是否有催化剂催化,反应的最终结果是______ 。
不变
②与无机催化剂相比:
B.酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变,一段时间内可以重复利用。
A.酶与无机催化剂的催化机理相同,都是降低化学反应的活化能,酶降低活化能的作用更显著。
考点三:酶的作用机理
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2.酶催化作用的原理:降低化学反应的活化能
酶降低的活
化能
③与无机催化剂相比:
C.不改变反应的平衡点,只是缩短了到达平衡点的时间
考点三:酶的作用机理
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例1:反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。下图为蔗糖水解反应能量变化的示意图,已知 能催化蔗糖水解。下列相关分析错误的是( )
C
A.和表示活化能, 表示果糖和葡萄糖
B.降低的化学反应活化能的值等于
C.蔗糖酶使的值增大,反应结束后 增多
D.升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率
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考向二 酶的作用机制
例2. (2025·江西上饶期中)下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表示在酶催化条件下的能量变化
D.a与b的差值说明酶降低活化能的作用更显著
D
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〔变式训练〕(2025·山东滨州一模)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心又恢复到原构象。下图为“诱导契合学说”示意图,下列说法正确的是( )
A.某种酶能催化可逆反应双向进行的事实,可用这一模型解释
B.酶与底物形成络合物时,为底物转化成产物提供了活化能
C.酶活性中心的构象发生变化的过程伴随着肽键的断裂
D.底物诱导酶空间结构改变与强酸强碱作用原理一致
A
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科学方法:控制变量和设计对照实验
一
酶本质的探索历程
二
酶的特性
三
酶的作用机理
四
影响酶促反应的因素
五
目 录
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实验探究:比较过氧化氢在不同条件下的分解
组别 对照组 实验组
1号 2号 3号 4号
过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl32滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量
卫生香燃烧情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃
1.高效性:
Fe3+能加快过氧化氢分解的速率
过氧化氢酶加快过氧化氢分解的速率
空白对照
酶具有高效性
考点四:酶的特性
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1.高效性
(1)解读:
①内容:
与无机催化剂相比,酶的催化效率高,是无机催化剂107~1013倍
②意义:
保证了细胞内化学反应的顺利进行;
保证了细胞内能量供应稳定.
③原因:
与无机催化剂相比,酶能显著降低化学反应的活化能
①与②对照说明酶具有高效性
①与③对照不能说明酶具有高效性
考点四:酶的特性
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设计思路:通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较,得出结论。
1.高效性
(2)实验验证:“对比法”验证酶的高效性
考点四:酶的特性
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2.专一性
(1)解读:
含义
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①专一性高
如:脲酶除了催化尿素分解,对其他化学反应也不起作用。
碳酸酐酶只能作用于碳酸
不同的酶专一性高低不同。
②专一性低
如:①胰凝乳蛋白酶不仅能够水解蛋白质还能水解酯。
②RuBP羧化/加氧酶既能催化RuBP与CO2反应也能催化RuBP与O2反应。
考点四:酶的特性
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原因
A
B
B
A
A
C
D
A
C
D
A
C
D
A
B
B
C+D
酶A
E
F
图1
图2
表示如下(图1和图2)
A表示酶,因为:________
____________________________。
反应前后结构没有改变
图1中B、E、F三种底物同时存在时,酶只催化底物B,原因是:
________________________________________________
底物B的结构与酶的结构吻合,能够结合在一起
酶与底物结合后,其结构会发生改变,当产物释放后,酶的结构又恢复原状,可重新与新的底物结合(重复利用)。
2.专一性
(1)解读:
考点四:酶的特性
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曲线
底物A浓度
反应速率
加酶A
加酶B或不加酶
底物B浓度
反应速率
加酶B
加酶A或不加酶
酶A只能催化底物A不能催化底物B
酶B只能催化底物B不能催化底物A
2.专一性
(1)解读:
考点四:酶的特性
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2.专一性:
(2)实验验证:“对比法”验证酶的专一性
实验思路:
考点四:酶的特性
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思考∶能否用碘液对实验结果进行检测?
不能,碘液只能检测淀粉是否被水解,而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
2.专一性:
(2)实验验证:“对比法”验证酶的专一性
用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物),则应用斐林试剂作为检测试剂,不能选用碘液作为检测试剂。
考点四:酶的特性
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改进实验设计:
步骤 项目 1 2 3 4 5 6
1 加淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
2 加蔗糖溶液 2mL 2mL 2mL
3 加淀粉酶 1mL 1mL
4 加蔗糖酶 1mL 1mL
5 保温 各自在60℃下保温5min
6 加斐林试剂 各加入2mL斐林试剂
7 沸水浴加热
观察颜色
8
沸水浴1min
无砖
红色
无砖
红色
有砖
红色
无砖
红色
无砖
红色
有砖
红色
实验结论:
淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解
蔗糖酶只能催化蔗糖水解,不能催化淀粉水解 酶具有专一性。
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A.酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列,并在特定位置切割两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键;
拓展:具有“专一性”的物质:
B.转运蛋白(载体蛋白、通道蛋白):某些物质通过细胞膜时需要转运蛋白的协助,不同物质所需转运蛋白不同,转运蛋白的专一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,作用于突触后膜,产生抑制或兴奋。
F.tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和
(1)解读:
甲
乙
①含义:酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
②在____________________条件下,酶的活性最高。
③温度和 偏高或偏低,酶活性都会明显______。
④过酸、过碱或温度过高,会_________________________,使酶__________。
⑤在 左右时,酶的活性很低,但_______________稳定,在适宜的温度下酶的活性会升高,因此酶制剂适合在______下保存。
最适温度和最适
降低
使酶的空间结构遭到破坏
永久失活
酶的空间结构
低温
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和:
(1)解读:
甲
⑥甲图中,温度由变为时,酶活性______;由变为 时,酶活性______,原因是________________________________________。
⑦乙图中,由变为或由变为 时,酶活性均不变,原因是:
升高
不变
高温使酶的空间结构遭到破坏,酶永久失活
过酸、过碱都会导致酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活
乙
P一84
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和
(1)解读:
丙曲线分析:
据图可知,不同pH条件下,酶最适温度 ;不同温度条件下,酶最适pH ,即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
丙
思考:恒温动物体内酶的活性会不会随着外界温度变化而变化?
不变
也不变
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和
(2)实验验证:“梯度法”探究酶的最适温度或最适
①实验思路
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和
(2)实验验证:“梯度法”探究酶的最适温度或最适
②实验方案
建议②:不建议用淀粉酶探究pH对酶活性的影响,可用来探究温度对酶活性的影响
建议①:不建议用H2O2探究温度对酶活性的影响,可用来探究pH对酶活性的影响
因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果,所以不能选择H2O2和H2O2酶作为实验材料。
因为在酸性条件下淀粉分解也会加快,从而影响实验结果。
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和
(2)实验验证:“梯度法”探究酶的最适温度或最适
②实验方案
建议③:
在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中,宜选用
(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物,同时探究酶活性的观测指标是____________________________。
蛋白块
相同时间内蛋白块体积的变化
考点四:酶的特性
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3.酶的作用条件较温和
(2)实验验证:“梯度法”探究酶的最适温度或最适
②实验方案
建议④:若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不能选用斐林试剂的原因是?
斐林试剂鉴定时需要水浴加热,而该实验中需严格控制温度
考点四:酶的特性
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教材隐含知识
1.(必修1 P82探究·实践)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?_________________________________________________________________________。
2.(必修1 P85科学·技术·社会)溶菌酶能够溶解细菌的_________,具有抗菌消炎的作用。在临床上与_________混合使用,能增强抗生素的疗效。
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
细胞壁
抗生素
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思|维|辨|析
易错整合,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。( )
(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。( )
(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。( )
(4)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存。( )
×
×
×
×
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延|伸|探|究
1.同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合?
2.在温度为37 ℃的条件下,取等量肝脏研磨液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液的试管中,再滴加盐酸或氢氧化钠使各试管pH分别为3、5、7、9,以探究pH对过氧化氢酶活性的影响。该实验设计的缺陷是什么?
保证反应一开始就达到预设温度,不会因为混合而改变温度。
调节各试管的pH之前过氧化氢已在酶的催化下分解。
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剖析难点 · 考点突破
考向一 教材基础实验原理和过程分析
例1 (2025·黑龙江双鸭山模拟)为了探究温度、pH等因素对酶活性的影响,某同学进行了下列实验,其中最合理的是( )
A.探究温度对酶活性的影响时,选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液,观察气泡产生速率
B.探究温度对酶活性的影响时,选用淀粉溶液和淀粉酶溶液,用斐林试剂检测C.探究pH对酶活性的影响时,选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液,观察气泡产生速率
D.探究温度对酶活性的影响时,酶与底物(反应物)混合后迅速放入不同温度的恒温水浴锅中
C
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〔变式训练1〕(2023·浙江卷)为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实验分组、处理及结果如下表所示。
组别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
甲中溶液(0.2 mL) 肝脏提取液 FeCl3 蒸馏水
乙中溶液(2 mL) H2O2溶液 H2O2溶液 H2O2溶液
不同时间测定的相对压强
(kPa) 0 s 0 0 0
50 s 9.0 0 0
100 s 9.6 0.1 0
150 s 9.8 0.3 0
200 s 10.0 0.5 0.1
250 s 10.0 0.9 0.1
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下列叙述错误的是( )
A.H2O2分解生成O2导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性
C
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考向二 影响酶活性的因素的探究实验
例2(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( )
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
D
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〔变式训练2〕(多选)(2025·江苏连云港高三检测)关于酶及其特性的实验设计,下列叙述错误的是( )
A.探究酶的专一性,不能利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和碘液设计实验
B.利用过氧化氢探究酶的高效性,因作用机理不同,加酶组比加FeCl3组产生的气体量多
C.探究pH对酶活性影响的实验步骤为:加底物→调pH→加酶→混匀→观察
D.探究温度对酶活性的影响,可利用淀粉酶、淀粉和斐林试剂设计实验
BD
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科学方法:控制变量和设计对照实验
一
酶本质的探索历程
二
酶的特性
三
酶的作用机理
四
影响酶促反应的因素
五
目 录
2026届高考一轮复习
1.温度和pH:
温度和 影响________,从而影响酶促反应速率
酶活性
不同 条件下,酶最适温度______;不同温度下,酶最适 ______,即反应溶液 (温度)的变化________(填“影响”或“不影响”)酶催化作用的最适温度
不变
不变
不影响
考点五:影响酶促反应的因素
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2.酶浓度的影响
①酶浓度通过影响__________________来影响酶促反应速率,并不影响酶的活性。
②在反应物充足而其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成______
其他条件适宜的情况下,若点时增加酶量, 点应向______方移动
反应物与酶的接触
正比
3.反应物浓度的影响
右上
考点五:影响酶促反应的因素
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思|维|辨|析
易错整合,判断正误。
(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度都是37 ℃。( )
(2)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。( )
×
×
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考向一 对酶的特性的考查
例1某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如下图所示。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
精|准|命|题
D
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〔变式训练1〕(2022·浙江6月选考)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,是因为酶的作用具有高效性
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
B
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考向二 结合外界因素对酶活性的影响,考查科学思维
例2 (2025·江西九江调研)如图表示酶的活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
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
D
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〔变式训练2〕 (2025·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( )
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
C
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4.抑制剂对酶促反应的影响
竞争性抑制剂的结构与底物类似,可与底物竞争性结合酶的活性中心(底物结合位点),使酶促反应速率降低,若提高反应体系中的__________,则可削弱抑制剂的作用;
非竞争性抑制剂的结合位点通常远离酶的活性中心,与酶特定位置结合之后使活性中心的结构发生改变,使底物不能与酶结合,从而降低酶促反应速率,该抑制无法通过提高底物浓度的方式抵消
甲
底物浓度
乙
考点五:影响酶促反应的因素
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例1(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。
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67
(1)实验设计思路:
取___支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加等量_________________________,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
2
甲物质溶液、乙物质溶液
解析:分析题意可知,实验目的是探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,则实验的自变量为甲、乙物质的有无,因变量为酶A的活性,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故可设计实验如答案所示。
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68
(2)实验预期结果与结论:
若出现结果①:__________________________________________。
结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②:______________________________。
结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③:___________________________________________________________
_________________。
结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④:___________________________________________________________
_________________。
结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高
透析前后,两组的酶活性均不变
加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,
透析前后酶活性不变
加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析
后酶活性比透析前高
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69
【高考预测】某兴趣小组探究氯离子和乙醇浓度对唾液淀粉酶活性的影响时进行了相关实验,结果如图所示,回答下列问题:
(1)唾液淀粉酶能够催化淀粉水解为_________,该产物可与_______试剂在水浴加热时反应产生砖红色沉淀。
(2)该实验的自变量是______________________,唾液淀粉酶的作用机理是_______________________。
(3)从图中可看出,______对唾液淀粉酶的活性有促进作用,随乙醇浓度增大,唾液淀粉酶活性降低,其原因是____________________________。
麦芽糖
斐林
有无氯离子和乙醇浓度
降低化学反应的活化能
氯离子
乙醇使酶的空间结构发生改变
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(4)研究发现甲、乙两种抑制剂均能降低唾液淀粉酶的催化效率。图1为未添加抑制剂及分别加入甲、乙抑制剂后对起始反应速率的影响曲线。图2为抑制剂降低酶活性的两种模型。图1中对照组得到的是______________曲线,甲抑制剂对唾液淀粉酶影响的模型是____(填“A”或“B”)。
未添加抑制剂
A
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真|题|再|现
1.(2024·河北卷)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
D
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2.(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( )
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
C
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3.(2023·浙江卷)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
B
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4.(2022·湖南卷)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C.添加酶稳定剂可提高碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染
B
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5.(2022·全国乙卷)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( )
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 + - - + -
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
C
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对|点|落|实 P62
1.(2025·湖北模拟)现有两种淀粉酶A与B,某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性,设计实验如下:
实验原理:温度等条件可以影响酶的活性;
淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖;
用分光光度计测量溶液的吸光度时,物质含量越多,其吸光度越大,因此可测出物质的相对含量。
实验材料:一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。
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实验过程:
组别
步骤 1 2 3 4 5 6 7 8
①水浴缸温度(℃) 20 30 40 50 20 30 40 50
②取8支试管各加入等量淀粉溶液(mL),分别保温5分钟 10 10 10 10 10 10 10 10
③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液分别保温5分钟 酶
A 酶
A 酶
A 酶
A 酶
B 酶
B 酶
B 酶
B
④将同温度下的两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀,保温5分钟
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实验结果:图甲是40 ℃时测定酶A催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线,图乙是第④步保温5分钟后,用分光光度计对各组淀粉剩余量进行检测的结果。
(1)该实验的自变量是______________,因变量的检测指标是_________________________________,淀粉酶催化淀粉水解的实质是______________________。
酶的种类和温度
各组淀粉剩余量(或麦芽糖的生成量)
降低反应所需的活化能
(2)1、6两组_____(填“能”或“不能”)作为对照,原因是实验设计要遵循_________原则。
不能
单一变量
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2.(2024·黑龙江鹤岗期末)某种酶的活性与温度的关系如图所示。请回答下列相关问题。
(1)可以将__________________________________________________作为酶活性高低的指标。
(2)在t1和t5的温度环境中,该酶的活性都极低。这两种环境中酶结构上的主要区别是温度达到t5时____________________。
(3)已知经过t2温度处理的该酶,当温度提高到t3时,其活性随着提高;但不知道经过t4温度处理的酶,当温度降低到t3时,其活性是否可以恢复到较高水平。请完成以下实验设计,对该问题进行探究。
单位时间内产物的增加量(或单位时间内反应物的减少量)
酶的空间结构被破坏
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①取3支试管,编号为A、B、C,各加入适宜浓度的该酶溶液1 mL。将A和B设为对照组,分别在温度为t3、t4水浴装置中保温10 min;将C作为实验组,其温度处理应是先在________________,然后再转移到_________________。
②另取适宜浓度的反应物溶液各2 mL,分别加入甲、乙、丙三支试管中,______________________________________________。
③分别将甲、乙、丙中的溶液对应加入A、B、C内,振荡摇匀后依次在各自温度环境中保温10 min,检测各试管中产物的量,记录,比较。
④结果预测与分析:
如果_________________________________,则说明随着温度由t4降低到t3时,该酶的活性可以恢复;
如果_____________________________,则说明随着温度由t4降低到t3时,该酶的活性不能恢复。
t4中水浴保温5 min
t3中水浴保温5 min
依次在t3、t4、t3水温中保温5 min(相同适宜时间)
C的产物量接近于A而明显多于B
C的产物量接近于B而明显少于A
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3.(2025·广东肇庆期末)为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响,某同学具体的实验操作步骤如下:
①在1~5号试管中分别加入0.5%的唾液1 mL。
②分别向1~5号试管中加入0.5%的淀粉液2 mL。
③向各试管中加入相应的缓冲液3 mL,使各试管中的pH依次稳定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。
④将1~5号试管均放入37 ℃温水中恒温水浴。
⑤反应过程中,每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上,加1滴碘液显色。待呈橙黄色时,立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录结果如表所示。
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试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.60 6.20 6.80 7.40 8.00
颜色 ++ + 橙黄色 + ++
注:“+”表示蓝色程度。
(1)实验设计中,因变量是_________。实验过程中选择37 ℃恒温的理由是__________________________________________________________________。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色,说明__________________。
(3)如果反应速率过快,应当对唾液进行怎样的处理?_____________。
(4)该同学的操作中有一处错误,请改正:_______________________。
(5)该实验得出的结论是:
颜色变化
保证温度恒定,排除温度对实验结果的干扰;37 ℃是唾液淀粉酶的最适催化温度
淀粉已经完全分解
适当稀释唾液
将步骤③移到②之前
唾液淀粉酶催化的最适pH约为6.80,高于或低于此值,
酶的活性都会降低
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将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤,将提取液加入葡萄糖溶液中,也能产生酒精,说明引起发酵的是一种化学物质
1.(必修1 “思考·讨论”)巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致,没有活细胞就不能产生酒精;李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质,不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
阐述基本原理,突破长句表达
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不能,因为真菌和细菌细胞壁的成分不同,而酶具有专一性,细菌性溶菌酶不能防御真菌感染
加酶洗衣粉中含有蛋白酶,会损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质纤维
2.细菌性溶菌酶能否防御真菌感染?请说明原因。
3.丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤,因为:
阐述基本原理,突破长句表达
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酶的专一性指的是酶可以催化一种或一类化学反应,不同的化学反应可能是同类的化学反应,故仍说明酶具有专一性。
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。
4.同种酶有时会催化不同的反应,是不是就说明酶不具有专一性?
5.(必修1 “相关信息”)已知胃蛋白酶的最适为,小肠液的pH约为 ,胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗?为什么?
阐述基本原理,突破长句表达
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【岂曰无衣,与子同袍】
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Lavf56.40.101
Tencent APD MTS
相对活性 pH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
$$