2026届高三生物一轮复习课件第10讲 降低化学反应活化能的酶

第10讲 降低化学反应活化能的酶 2026届高三生物一轮复习 课标要求 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。 考情分析 1.酶的作用、本质和特性 2025·四川，10 2024·河北，2　 2022·湖南，3　 2022·重庆，7 2.影响酶促反应速率的因素 2025·河南，4 2024·广东，15　 2023·广东，1 2023·辽宁，19 3.酶的相关探究实验 2025·江苏，8 2022·全国乙，4　 2022·广东，13　 考点一 酶的作用和本质 1、酶本质的探索过程 基础知识回顾 （1）细胞代谢是指细胞中每时每刻都进行着的许多 的总称。 （2）酶的作用是具有生物 作用。 2、酶的本质 项目 内容 本质 大多数酶是 ，少数是______ 合成原料 产生部位 _______内产生 作用场所 可在细胞内外、生物体外发挥作用 蛋白质 RNA 氨基酸或核糖核苷酸 活细胞 化学反应 3、酶在细胞代谢中的作用 催化 （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）无酶催化的反应曲线是 ，有酶催化的反应曲线是 。 （3）ac段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ab段的含义是酶 。 （4）该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将 移动。 （5）酶的作用原理是 。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用 ，催化效率 。 4、酶的作用机理： 更显著 乙 甲 降低的活化能 向上 降低化学反应的活化能 更高 提醒： ①酶在化学反应中，除了作为催化剂，还能作为另一个化学反应的底物。 ②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 容易发生化学反应 1.分子从常态转变为活跃状态需要的能量为活化能。 （ ） 2.脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳，萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶，并证明脲酶是蛋白质。 （ ) 3.酶和无机催化剂催化作用的原理不同。 （ ） 4.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。 （ ） √ × × 【学透教材】 √ （P80拓展应用3延伸思考）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，据图分析： （1）A、B两种酶的化学本质 （“相同”、“不相同”）， 。 （2）B酶活性改变的原因是 。 （3）欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用 酶处理。 不相同 RNA 【用活教材】 B酶被降解的过程中其分子结构会发生 改变，从而使其活性丧失 A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其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，化学本质为蛋白质 考向1 考查酶的本质和作用 【典例1】（2024·河北）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、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 素养提升 【题后提升】常考酶的作用 酶的名称 酶的作用 淀粉酶 催化淀粉水解为麦芽糖 麦芽糖酶 催化麦芽糖水解为葡萄糖 蛋白酶 催化蛋白质水解为多肽 脂肪酶 催化脂肪水解为脂肪酸和甘油 DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸 DNA聚合酶 催化DNA复制产生子代DNA RNA聚合酶 催化DNA转录产生RNA 【题后提升】常考酶的作用 酶的名称 酶的作用 解旋酶 催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂 酪氨酸酶 催化酪氨酸合成黑色素 纤维素酶 分解纤维素 果胶酶 分解果胶 逆转录酶 催化RNA形成DNA单链 DNA连接酶 将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来 限制酶 识别DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯键断裂 变式1：酶在生产生活中有着广泛的应用，但自然界中存在的酶并不完全适用于生产生活，科学家利用酶工程技术对酶进行改造，使之更加符合人们的需要，下列说法错误的是（ ） A. 加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，其中的酶应具有较强的耐碱性 B. 多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以嚼服 C. 一般的细胞中获取的聚合酶都不能够用于 D. 并不是所有的酶都能够被蛋白酶水解 B 变式2：下图表示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. 酶与底物间的碱基互补配对方式无法体现酶的专一性 B 【题后提升】具有专一性（或特异性）的五类物质 考向二 考查酶的作用机理 【典例2】酶和无机催化剂加快某化学反应的机理如下图所示(Ea、Eb、Ec为活化能，指底物分子“活化”所需的能量)。下列叙述错误的是（ ） A. 酶所降低的化学反应活化能是Ea-Ec B. 因Eb>Ec，所以酶降低活化能更显著 C. 没有催化剂，该化学反应一定不能发生 D. 由图中Ec与Eb比较可知，酶具有高效性 C 【特别提醒】 （1）酶既可以作为催化剂，其作为有机物，也可以作为另一个反应的底物。 （2）酶分子在催化反应完成后本身的性质和数量不会发生改变。 （3）酶不能提供反应过程中所必需的活化能，却能降低化学反应的活化能。 变式：关于酶的催化机制，“过渡态理论”认为反应过程中，底物需要经过一个中间的过渡状态，然后才转化成产物。酶与底物的结合可以促进底物形成过渡态，过渡态和酶紧密结合，降低反应活化能，反应速率加快。 以下依据中不支持该理论的有（ ） A. 在酶促反应进程中，确实有高能量的中间状态存在 B. 用底物类似物作为抗原，诱导产生的特异性抗体能够催化反应的进行 C. 酶与底物过渡态的亲和力要远大于酶与底物或产物的亲和力 D. 使用底物过渡态类似物作抑制剂，抑制率小于底物类似物抑制剂 D 考点二 酶的特性及影响酶促反应速率的因素 曲线解读： a.比较①③可以得出酶具有 ； b.比较①②可以得出酶具有 。酶具有高效性的原因：与无机催化剂相比， ，催化效率更高。 c.酶和无机催化剂一样，可加快化学反应速率，缩短到达化学平衡所需要的时间，但不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。 1、酶的特性 （1） 高效性 高效性 酶降低活化能的作用更显著 基础知识回顾 催化作用 （2）专一性： 每一种酶只能催化 化学反应。 一种或一类 ①曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有 。 ②模型解读 专一性 B 酶 C、D 专一性 曲线解读： ①在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。 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。 ③酶的保存宜选择 、适宜的pH等条件。 （3）作用条件较温和 低温 高温、过酸、过碱 低温、干燥 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）。 2、影响酶促反应速率的因素 （1）温度和pH 不变 不变 （2）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 (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 。 （4）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)? 增加 最大值 增加 底物浓度 酶浓度和酶活性 （3）酶浓度 (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 (或酶活性) 。 正相关 酶浓度 底物浓度 特别提醒： 温度和pH 通过影响酶的活性，进而影响酶促反应速率。底物（反应物）浓度和酶浓度是通过影响酶与底物（反应物）的接触面积来影响酶促反应速率的，不影响酶的活性。 【学透教材】 1．唾液淀粉酶随唾液流入胃，催化淀粉继续分解。 （ ） 2．人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。 （ ） 3．每一种酶只能催化一种化学反应。 ( ) 4. 麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。 （ ） 5．同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同；同一个细胞在不同的时期或不同生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。 （ ） 6. 酶制剂适宜在最适温度和最适pH条件下保存。 ( ) ╳ ╳ √ √ ╳ ╳ 【用活教材】 1．（P84正文）高温、过酸、过碱等条件下，酶失活后即使给予适宜的条件，活性仍不能够恢复正常，原因是 。 2．（P84相关信息）人发烧时不想吃东西 。 3. （P84相关信息）已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH约为7.6 ，胃蛋 白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？ ，理由是 。 高温、过酸、过碱等条件都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶 永久失活 体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道 中消化缓慢 不能 因为没有了适宜的 ，胃蛋 白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB Ce5 - - Ay3-Bi-CB - - Ay3 - - Bi - - - - CB - - - - 考向一 考查酶的特性 【典例1】 （2024•广东）现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB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，部分结果见下表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是（ ） B 素养提升 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 变式：（2023•广东）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 考向二 考查影响酶促反应的因素 【典例2】（ 2022•重庆）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，结果见表。下列叙述最合理的是（ ） A. 在37℃时，两种酶的最适pH均为5 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 酶 pH 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 变式1：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。据图分析下列说法正确的是(　　) A．增大pH后重复该实验，a、b点位置均会上升 B．酶浓度降低后，图示反应速率可用曲线甲表示 C．酶浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素 D．若b点后升高温度，将呈现曲线丙所示变化 B 变式2：针对某酶促反应，某同学在酶量和反应时间都相同的情况下进行了甲、乙、丙三组实验，并得到相应的三条曲线。如图所示，甲是反应速率随反应物浓度变化的曲线，乙是存在一定量的物质W1时反应速率随反应物浓度变化的曲线，丙是存在一定量的物质W2时反应速率随反应物浓度变化的曲线。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　) A．若仅提高甲组酶量重新实验，其最大反应速率保持不变 B．若在甲组中加入W1重新实验，其最大反应速率会降低 C．可推测在与酶的结合过程中，W1和反应物有竞争关系 D．加大反应物的浓度，不会减弱W2对反应速率的影响 B 【知识拓展】酶的抑制剂 （1）由于竞争性抑制剂与底物竞争，因此，其抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。 酶抑制剂有竞争性和非竞争性两种类型。竞争性抑制剂与底物相似，与底物竞争酶活性位点，导致反应速率下降 ；非竞争性抑制剂不与酶活性位点结合，而与酶活性位点以外的位点结合，进而改变酶结构，使底物不能与酶结合。 （2）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。 考点三 探究酶的特性和影响酶活性的条件 1、比较过氧化氢在不同条件下的分解 基础知识回顾 （1） 实验设计与现象分析 （2） 实验变量与对照分析 对照 少量气泡 促进过氧化氢分解 复燃明显 过氧化氢酶 无机催化剂（FeCl3） 过氧化氢酶 （3） 分析结果，得出结论 ①②号试管对照，说明 ； ①④对照，说明酶具有 ，可加快过氧化氢分解的速率； ③④对照，说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+)的催化效率高。 结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用 ，催化效率 。 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率 催化作用 更显著 更高 2、淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 （1） 实验原理：淀粉和蔗糖都是 糖，它们在酶的催化作用下都能水解产生 ，并与 反应生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，反应一段时间后，再用 鉴定溶液中有无还原糖产生。 非还原 还原糖 斐林试剂 斐林试剂 序号 操作步骤 1号试管 2号试管 1 注入质量分数为的可溶性淀粉溶液 — 2 注入质量分数为的蔗糖溶液 — 3 注入质量分数为的新配制的淀粉酶溶液 4 轻轻振荡，水浴保温 5 加入斐林试剂，轻轻振荡 6 水浴加热 煮沸并保持 7 观察溶液颜色变化，记录实验现象 出现 _   _  _ 无砖红色沉淀， 溶液为 色 （2） 实验设计 砖红色沉淀 蓝 （3） 实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了 ，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明 。 （4） 实验结论：酶具有 ，淀粉酶只能催化 水解，而不能催化 水解。 还原糖 蔗糖没有被水解 专一性 淀粉 蔗糖 特别提醒 ①为了实验的严谨性，实验前应先检查淀粉溶液、蔗糖溶液中是否含有还原性杂质，简便可行的方法是实验前用斐林试剂检测待测溶液，若产生砖红色沉淀，说明待测溶液中含有还原性杂质，不能用于此实验。 ②若底物选择淀粉和蔗糖，检验酶的专一性，不能用碘液作为鉴定试剂，因为无论是蔗糖还是蔗糖水解产物，都不能与碘液发生颜色反应，所以碘液无法检测蔗糖是否被水解。 3、探究温度对酶活性的影响 （1） 实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝，可以根据 判断酶的活性。 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℃ 100℃ 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 结论 酶发挥催化作用需要适宜的 ， 温度偏低或偏高都会降低酶的活性 是否出现蓝色及蓝色的深浅 变蓝 不变蓝 变蓝 温度条件 （2） 实验步骤、现象及结论 ①实验中要先把反应物和酶在各自所需的温度下分别保温一段时间,再进行混合，目的是保证反应从一开始就是预设的温度。 ②用淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测淀粉被分解情况的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂，原因是用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。 ③探究温度对酶活性的影响，不宜用H2O2作为反应物，原因是H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。 特别提醒 4、探究pH 对酶活性的影响 （1）原理：2H2O2 2H2O+O2，pH的改变会影响 ，进而影响氧气的生成速率，可通过观察气泡的产生速率来了解O2的生成速率。 过氧化氢酶 酶的活性 （2）步骤 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入蒸馏水和不同的溶液 蒸馏水 盐酸 溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生 （3）实验结论：酶的催化作用需要 ，pH偏低或偏高都会影响 。 适宜的pH 酶的活性 特别提醒 探究pH 对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，原因是用作鉴定试剂的碘液会和NaOH 发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。 【学透教材】 1．酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，酶活性可以用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。 （ ） 2．用淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液。 （ ） 3．相同温度下，随着反应时间的延长，酶活性上升，产物增多。 （ ） 4．除了温度和外，还有其他因素如酶的激活剂和抑制剂也影响酶的活性。 （ ） 5．酶的活性在高温下和低温下都有所下降是因为酶的空间结构被破坏。 （ ） ╳ ╳ √ √ ╳ 选项 探究内容 实验方案 A 酶的高效性 用和过氧化氢酶分别催化等量分解，待完全分解后，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 对酶活性的影响 用酶在不同条件下催化分解，用斐林试剂检测 考向一 考查与酶有关的实验探究 【典例1】下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是（ ） C 素养提升 【题后提升】探究酶的特性和活性实验中的“三宜”“五不宜” 变式1：（2025•江苏）为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是（ ） A．丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液 B．两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C．根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D．甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液 ② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ？ ③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热 B 变式2：鸡蛋蛋清中含有蛋清蛋白、蛋白酶抑制因子等多种蛋白质，其中蛋清蛋白是制备优质多肽的天然原料。某研究人员对新鲜鸡蛋蛋清适度预热后用蛋白酶进行水解，探究酶用量及水解温度条件，获得如图1、图2所示结果。下列相关分析错误的是(　　) A．实验前预热蛋清有利于实验中蛋白酶充分发挥作用 B．图1中，随着酶浓度增加酶活性逐渐降低，水解速率降低 C．探究蛋白酶的最适水解温度条件时，应选择与底物相同浓度的酶进行实验 D．60 ℃条件下水解度降低是因为高温导致蛋白酶的空间结构改变 B 1、（ 2025·黑吉辽蒙）下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的是（     ） A．基本单位是脱氧核苷酸 B．在细胞内或细胞外均可发挥作用 C．当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应 D．为维持较高活性，适宜在70℃~75℃下保存 高考真题演练 B 2、(2024·浙江1月)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。下列叙述错误的是（ ） A. 低温提取以避免PAL 失活 B. 30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C. ④加H2O补齐反应体系体积 D. ⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 ② 溶液 — ③ 酶液 ④ 试管1加。2支试管置于水浴1小时 ⑤ 溶液 — ⑥ 试管2加。测定2支试管中的产物量 B 高考真题演练 3、（ 2023·浙江1月）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12min，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12min，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 高考真题演练 4、（ 2023·辽宁）（不定项）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 BC 高考真题演练 $$