第3章 第1节 第1课时 生物催化剂——酶（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（苏教版）

第一节　生命活动需要酶和能源物质 第1课时　生物催化剂——酶 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.探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。 知识点一　酶的化学本质和作用原理 1．酶的化学本质 (1)关于酶本质的探索 科学家 主要观点或成就 1857年巴斯德 发酵是由微生物引起的，酒精发酵是由酵母菌引起的 1897年毕希纳 引起发酵的是酵母菌所含的酶，而不是酵母菌本身 1926年萨姆纳 证明脲酶是蛋白质 1936年 确立酶是蛋白质的观点 20世纪80年代 少数RNA也具有生物催化功能，称为核酶 (2)酶的本质：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数的酶是RNA。 2．酶的作用原理 (1)酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应。 (2)活化能与活化分子 ①在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需要的能量。 ②处于过渡态的分子称为活化分子。研究表明，在一个化学反应体系中，活化分子越多，反应速率就越快。 (3)作用原理 ①酶能降低生化反应所需的活化能，使生化反应在较低能量水平上进行，从而加快生化反应。 ②同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。 1．酶是具有催化作用的有机物。(√) 2．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生在细胞外。(×) 提示：少数RNA也具有生物催化功能。 3．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(×) 提示：酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。 4．酶催化作用的实质——提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。(×) 提示：酶的作用原理是降低生化反应的活化能。 5．同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。(√) 1．酶的作用原理 下图两条曲线代表某化学反应在有酶催化和无催化剂条件下的反应曲线，结合曲线探究以下问题。 (1)探讨上述曲线A和B的反应条件： ①A曲线的反应条件：无催化剂。 ②B曲线的反应条件：有酶催化。 (2)若将酶变为无机催化剂，则图中b点怎样移动？ ①移动方向：向上移动。 ②原因：因为与酶相比，无机催化剂降低化学反应活化能的效果较差，因此无机催化剂催化化学反应时，b点向上移动。 2．酶的本质 (1)萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你能用简单的实验帮助萨姆纳验证脲酶是蛋白质吗？(写出实验思路即可) 提示　用双缩脲试剂鉴定，用已知的蛋白质样液作对照。 (2)活细胞是否都产生酶？ 提示　不是，比如哺乳动物成熟的红细胞。 (3)酶能否在细胞外起作用？ 提示　能，如消化酶。 1．有关活化能的理解 (1)活化能是指“能量”，因此其单位为J或者kJ。 (2)活化能是指“分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需要的能量”，所以图中无酶催化时，化学反应的进行需要提供ac段大小的能量；而酶的作用效果是降低化学反应活化能，降低的效果为图中ab段大小的能量，因此有酶催化时，化学反应仍然需要提供bc段大小的能量。 2．酶的化学本质 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 细胞核(主要) 来源 一般活细胞中均能产生 生理功能 具有生物催化功能 1．(2025·南通月考)下列有关酶的叙述，不正确的是(　　) A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子 B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应 C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体 D．催化反应前后酶的性质和数量不变 解析　有些酶是蛋白质，蛋白质和双缩脲试剂作用呈现紫色反应，B正确；活细胞产生酶，酶大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体，RNA的合成场所主要是细胞核，C错误。 答案　C 2．(2025·徐州检测)如图曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，下列相关叙述正确的是(　　) A．E1是酶促反应所需的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线 B．E2是酶促反应所需的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线 C．E3是酶促反应所需的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线 D．E2是酶促反应所需的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线 解析　酶是由活细胞产生的、具有生物催化作用的有机物，酶之所以能够加快化学反应速率，是因为酶能够降低化学反应的活化能。分析曲线可知，E2和E3是化学反应所需要的活化能，由于酶可以降低化学反应的活化能，因此E2是酶促反应所需要的活化能，对应的a、c曲线是酶促反应曲线；E3是非酶促反应所需要的活化能，对应的b、d曲线是非酶促反应曲线。 答案　D [拓展] 正确辨析有关酶的五种说法 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(不考虑哺乳动物成熟红细胞等) 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 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 知识点二　酶的特性 1．酶的特性 (1)高效性 (2)专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的专一性与酶的活性中心和底物分子在空间结构上的互补关系有关。 2．验证酶的专一性 (1)实验原理 淀粉和蔗糖都是非还原性糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。 (2)实验步骤 序号 项目 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 注入蔗糖溶液 — 2 mL 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 4 37 ℃下保温 5 min 5 min 5 加入斐林试剂 2 mL 2 mL 6 水浴加热 1 min 1 min (3)实验现象：试管1出现砖红色沉淀，试管2不出现。 (4)实验结论：淀粉酶能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，即酶的催化作用具有专一性。 1．蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性。(√) 2．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。(√) 3．由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性。(×) 提示：酶具有高效性的原因是因为酶能显著降低生化反应的活化能。 1．酶的高效性 若通过实验验证酶的高效性，探讨实验思路和可能出现的实验现象。 (1)实验思路：用酶和无机催化剂催化同一化学反应，观察反应的速率。 (2)实验现象：酶促反应速率明显高于无机催化剂催化速率。 2．酶的专一性 (1)验证酶专一性的实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ 提示　不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解都不会使碘液变色。 (2)①除了课本验证酶的专一性的实验外，某同学设计了以下表格来验证酶的专一性，请填写两组实验的实验现象。 项目 检验试剂 现象 实验组 淀粉酶＋淀粉 碘液 不变蓝 对照组 蔗糖酶＋淀粉 碘液 变蓝 ②上述实验中，除了碘液可作为检测试剂外，还可用什么试剂检测淀粉是否被分解？ 试剂：斐林试剂。 原因：淀粉酶能水解淀粉产生麦芽糖，在水浴加热条件下斐林试剂能与麦芽糖产生砖红色沉淀。 1．高效性 (1)表示曲线 (2)实验验证 ①实验组：底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物形成的速率)。 ②对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物形成的速率)。 2．专一性 (1)物理模型 ①图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。 ②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。 (2)曲线模型 ①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。 ②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应，即酶具有专一性。 (3)实验验证 ① ② ③实例：实验验证淀粉酶具有专一性。 a．实验组：淀粉＋淀粉酶→麦芽糖 b．对照组：蔗糖＋淀粉酶→不分解，仍为蔗糖 c．现象：两组中都加入斐林试剂，并水浴加热，只有①组中出现砖红色沉淀。 [提醒] 酶与无机催化剂的共同点 (1)只改变化学反应速率，不改变化学反应的方向。 (2)不为化学反应提供物质和能量，本身不被消耗。 (3)降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。 1．如图是在不同条件下，化学反应的速率曲线，其中1、2、3代表的反应条件是(　　) A．无机催化剂　酶　未加催化剂 B．酶　无机催化剂　未加催化剂 C．未加催化剂　酶　无机催化剂 D．酶　未加催化剂　无机催化剂 解析　酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，从而使反应速率加快，更快达到平衡点，其中酶的催化效果更显著，B正确。 答案　B 2．一分子过氧化氢酶能在1 min内使5×105个过氧化氢分子分解成水和氧，相当于Fe3＋催化速度的109倍，但对糖的水解不起作用。该事实说明酶分别具有(　　) A．高效性，稳定性 B．高效性，专一性 C．多样性，稳定性 D．高效性，多样性 解析　过氧化氢酶的作用相当于Fe3＋催化速度的109倍，说明酶具有高效性；过氧化氢酶只能催化过氧化氢的分解，但对糖的水解不起作用，说明酶具有专一性。 答案　B 知识点三　探究影响酶促反应速率的环境因素 1．酶活性 酶催化生化反应的能力。酶活性可用在一定条件下酶所催化某一生化反应的速率来衡量。 2．影响酶活性的因素 (1)反应体系中的酶浓度和底物浓度。 (2)多种环境因素，如温度、pH。 1．高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活。(×) 提示：适当降低温度，可以抑制酶活性，降低生化反应速率，但一般不会使酶失活。 2．探究酶的最适pH，需要在酶的最适温度条件下进行。(√) 3．酶具有专一性、高效性，且受温度和pH的影响。(√) 绝大多数酶的化学本质为蛋白质，很多理化因素都能使蛋白质因变性而失活，如温度、pH、重金属盐离子等均影响酶的活性。 1．探究温度对酶活性的影响 (1)实验设计 步骤 试管编号 1 2 3 加入3%可溶性淀粉溶液 2 mL 2_mL 2_mL 提供环境温度 温水(60_℃) 沸水(100_℃) 冰水(0_℃) 保温 5 min 5_min 5_min 注入2%新鲜淀粉酶溶液(已保温至相应温度) 1 mL 1_mL 1_mL 继续保温 5 min 5_min 5_min 滴入碘液 1滴 1滴 1滴 实验现象 无明显变化 变蓝色 变蓝色 (2)实验结论：酶的催化作用需要适宜的温度。适当升高温度，能加快反应速率，但温度过高会使酶变性失活；适当降低温度，可抑制酶活性，降低反应速率。 2．探究pH对酶活性的影响 (1)实验设计 步骤 试管编号 1 2 3 20%肝脏研磨液 1 mL 1_mL 1_mL 蒸馏水 1 mL — — 5%氢氧化钠溶液 — 1 mL — 5%盐酸溶液 — — 1 mL 3%过氧化氢溶液 1 mL 1 mL 1 mL 振荡试管 实验结果 产生大量气泡 无明显气泡 无明显气泡 (2)实验结论：酶的催化作用需要适宜的pH，过酸或过碱都会使酶活性明显降低，甚至会变性失活。 [拓展延伸] (1)一定不能将酶和反应物混合后再调节温度，否则会造成混合之后酶与反应物立即发生反应，从而导致实验因未达到预设条件而失败。 (2)探究温度对酶活性的影响时，不能用H2O2溶液作为实验材料，因为温度会影响H2O2的分解，影响实验结果；探究pH对酶活性的影响时，也不能选择淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉会被分解，影响实验结论。 3．分析影响酶促反应的因素 (1)温度和pH对酶活性的影响。 甲、乙两图分别是温度和pH对酶活性影响的数学模型，分析比较甲、乙两图，回答下列问题： ①分析两曲线的起点。 甲图起点酶活性不为0的原因：低温时并不破坏酶的结构，酶活性并未丧失； 乙图起点酶活性为0的原因：过酸条件下，破坏了酶的结构，酶失去活性。 ②分析甲图曲线不同区段随温度的变化酶活性是如何变化的？ A～B段：酶活性随温度升高而升高； B～C段：酶活性随温度升高而降低，甚至变性失活。 ③乙图曲线中，若酶起始条件的pH为a，则将pH调至其最适pH下，该酶活性如何变化？ 答案　酶活性不变。因为pH为a时，酶的活性完全丧失，即使恢复到最适pH，酶的活性也不能恢复。 (2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响。 ①甲图中在其他条件适宜、酶浓度一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的改变怎样变化？ 答案　酶促反应速率随底物浓度增大而加快，但当底物达到一定浓度后，酶促反应速率不再增大。 ②分析甲图曲线不同区段限制酶促反应速率的因素。 A～B段限制因素：底物浓度； B以后稳定阶段限制因素：酶的数量和酶的活性。 ③乙图中在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率随酶浓度如何变化？ 答案　酶促反应速率和酶浓度成正比。 1．探究影响酶活性实验的“四步曲” (1)分组编号：将实验器具分组编号并装入相应的等量试剂。 (2)控制变量：控制影响酶活性的条件(如温度)，即首先将底物、酶液分别处理到预设的温度。 (3)进行反应：让酶液与底物混合，仍在预设的条件(如温度、pH等)下反应，无关变量保持相同。 (4)结果检测：检测实验的因变量，观察并记录实验结果，推出结论。 2．温度和pH影响酶活性的特点 (1)温度影响酶的活性。 ①低温时酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性可以恢复，故酶一般在2～4 ℃下保存。 ②高温、过酸、过碱均会使酶的空间结构遭到破坏，但没有破坏肽键。 (2)不同酶的最适温度可能不同：一般来说，动物体内酶的最适温度在35～40 ℃。植物体内酶的最适温度在40～50 ℃。 (3)不同酶的最适pH可能不同：动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0，但胃蛋白酶的最适pH为1.5。 (4)影响酶促反应速率的因素及其作用实质。 酶促反应速率 1．为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是(　　) 实验编号 探究课题 选用材料与试剂 A 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 B 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 C pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 D pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、新制的麦芽糖溶液、斐林试剂 解析　A项中，过氧化氢受热会分解，所以不适合探究温度对酶活性的影响，故错误。C项中，淀粉不能被蔗糖酶分解，故该实验不能鉴定pH对酶活性的影响，故错误。D项中，麦芽糖不会被淀粉酶分解，因此该实验不适合鉴定pH对酶活性的影响。 答案　B 2．图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说法中不正确的是(　　) A．T0表示淀粉酶催化反应的最适温度 B．图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别 C．图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖量不再上升，酶的活性已达到最大 D．图乙中A点对应的温度为T0 解析　图乙中Tb到Tc阶段随着温度的升高，麦芽糖量不再增加，说明酶已经失活，C错误。 答案　C 1．下列关于活化能的叙述，不正确的是(　　) A．分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需要的能量 B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能 C．酶可以降低化学反应的活化能 D．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著 解析　酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著；水浴加热可以给化学反应提供能量，但不能降低化学反应的活化能。 答案　B 2．下列关于酶的本质及作用的叙述正确的是(　　) A．具有催化作用的物质一定是酶 B．酶的化学本质一定是蛋白质 C．酶是活细胞中合成的一类特殊有机物 D．RNA虽具有催化功能但不是酶 解析　具有催化作用的物质不一定是酶，如某些无机催化剂，A错误；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中大多数是蛋白质，少数是RNA，B错误，C正确；酶是蛋白质或RNA，可见有些RNA也是酶，D错误。 答案　C 3．下列有关酶的叙述，不正确的是(　　) A．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 B．酶是生物催化剂 C．酶能降低化学反应的活化能 D．产生酶的细胞均有分泌功能 解析　产生酶的细胞不一定具有分泌功能。 答案　D 4．下图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是(　　) A．①　　　 B．②　　　　 C．③　　　 D．④ 解析　从图中可以看出图形①参与酶催化的反应，并在反应前后能保持结构和性质不变，故图形①应为酶。 答案　A 5．β­半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明，β­半乳糖苷酶的催化作用具有(　　) A．高效性 B．专一性 C．稳定性 D．多样性 解析　一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$