2026届高三生物一轮复习课件 第8讲 降低化学反应活化能的酶

2026 第8讲 降低化学反应活化能的酶 必修一 第三单元 细胞的能量供应和利用 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。 目录 PART 01 酶的探索历程、本质和作用 PART 02 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 PART 03 真题精练 PART 04 酶的相关实验探究 酶的探索历程、本质和作用 01 4 一、酶本质的探索历程 酶的探索历程、作用和本质 考点一 二、酶的本质 RNA 蛋白质 核糖核苷酸 氨基酸 酶的探索历程、作用和本质 考点一 (全国乙卷改编)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)。 实验组 ① ② ③ ④ ⑤ 反应物 + + + + + RNA组分 + + - + - 蛋白质组分 + - + - + 低浓度Mg2+ + + + - - 高浓度Mg2+ - - - + + 产物 + - - + - (1)该实验的自变量、因变量、无关变量分别是  　 。  (2)该酶有催化活性的是哪个组分?发挥作用的条件是什么？请列出判断依据。 实验的自变量是酶的组分、Mg2+的浓度，因变量是有无产物生成，无关变量是反应物浓度、温度等 RNA在高浓度Mg2+条件下有催化活性。依据是第②组和第④组对照，无关变量是反应物和RNA组分，自变量是Mg2+浓度，第④组在高浓度Mg2+条件下有产物生成,第②组在低浓度Mg2+条件下没有产物生成，说明在高浓度Mg2+条件下该酶的RNA组分具有催化活性。③⑤组与①对照，说明蛋白质组分没有催化活性。 真题精炼 是一类水解酶，可对应催化相关物质的水解。淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、肽酶等。有的由消化腺分泌到消化道中，属于胞外酶，有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。 2.溶酶体酶 一类酸性水解酶，参与细胞内消化。溶酶体膜破坏，释放大量水解酶时，对细胞结构有破坏。 破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。参与非特异性免疫（第一和第二道防线）。 1.消化酶 3.溶菌酶 4.脲酶 分解尿素的酶。是第一个被分离提纯的酶，广泛存在于微生物和动植物组织中，但以大豆、刀豆中含量较为丰富。 CO(NH2)2+H2O 脲酶 CO2 + 2NH3 常考的教材中酶及其作用 拓展延伸 8 5.过氧化氢酶 过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。 6.酪氨酸酶 ①白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因； ②老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降； ③白癜风主要是由于血液中存在酪氨酸酶抗体或酪氨酸合成障碍等，导致皮肤局部黑色素生成减少，出现白斑。 7.纤维素酶、果胶酶 主要用于破坏植物细胞壁，制备植物细胞的原生质体。 催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶。 限制酶、DNA连接酶、耐高温的DNA聚合酶 8.基因工程中的酶 常考的教材中酶及其作用 拓展延伸 9 9.中心法则中的酶 ①DNA复制：以DNA为模板的DNA聚合酶（催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键）、解旋酶 ②逆转录：以RNA为模板的逆转录酶 ③转录：以DNA为模板的RNA聚合酶（催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链） ④RNA复制：以RNA为模板的RNA复制酶 ⑤端粒酶：是一种由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合物。它利用自身携带的RNA模板，通过具有逆转录酶活性的蛋白质催化亚基，以逆转录的方式合成DNA，从而延长染色体末端。端粒酶在干细胞和生殖细胞中有活性，在高度分化的体细胞中没有活性。在肿瘤中被重新激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。 ⑥核酸水解酶 DNA酶 DNA水解 RNA水解 RNA酶 常考的教材中酶及其作用 拓展延伸 10 方法一：酶解法 鉴定酶本质的实验原理和方法 方法二：试剂检测法 待测酶 + 蛋白酶 加入酶的底物 底物没有被催化→该酶是蛋白质 底物被催化→该酶是RNA 拓展延伸 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RNA。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RNA酶处理某酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。此方案中的某种酶不能是蛋白酶。 11 三、酶的作用 催化作用 1、酶催化作用的原理： 降低化学反应的活化能 2、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 1、加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 2、如果终态的能量低于初态, 说明该反应为放能反应，往往伴随着ATP的合成，反之，则为吸能反应 在一个反应体系中，活化分子越多，反应速率就越快。 酶的探索历程、作用和本质 考点一 02 酶的特性及 酶促反应速率的影响因素 13 同无机催化剂相比，酶降低活化能作用更显著，因而催化效率更高 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 一、酶的特性 1、高效性 酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。 a b c 时间 产物浓度 加酶 不加催化剂 加无机催化剂 （1）曲线a、c对比说明： 。 （2）曲线a、b对比说明： 。 酶具有催化作用 酶具有高效性 （3）酶只能缩短达到平衡的时间，但产物的最大生成量不变，即不能改变平衡点。 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 一、酶的特性 2、专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应。 诱导契合学说 底物浓度 反应速率 底物A + 酶A 底物A + 酶B（或无酶） 锁钥学说 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 （2021.全国模拟）酶的活性中心是指直接将底物转化为产物的部位，它通常包括两个部分：与底物结合的部分称为结合中心；促进底物发生化学变化的部分称为催化中心。下列有关酶的活性中心的叙述，错误的是（　　） A．酶的结合中心决定酶的专一性 B．酶的高效性与酶的催化中心有关 C．低温条件下，酶的催化中心结构不变，而结合中心结构发生了改变 D．pH过高或过低可能会破坏酶的结合中心和催化中心的结构 C 活性中心 结合部位 催化部位 与底物结合，决定酶的专一性 底物的敏感键在此处断裂而形成新键，实现酶的催化功能 真题精炼 一、酶的特性 3、作用条件温和 酶促反应一般是在比较温和的条件下进行的。 注意：①低温降低酶活性，但不会破坏酶分子结构，温度适宜时，酶的催化作用可以恢复。 ②低温下酶空间结构稳定，所以酶一般在低温条件下保存。 ③在强酸强碱下，酶的结构被破坏，活性丧失，不可恢复。 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确 的是（ ） A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D．2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高 D 真题精炼 二、酶促反应速率的影响因素 概念1、酶促反应速率 是指单位时间内酶催化底物转化为产物的量，通常用单位时间内底物减少或产物增加的速率表示，通常以mol/(L·min)为单位。‌‌ 概念2、酶活力 酶活力的大小可以用在一定条件下所催化的化学反应的转化速率来表示，即酶催化的转化速率越快，酶的活力就越高; 反之，速率越慢，酶的活力就越低。 又称酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。 酶促反应速率 ≠ 酶活性 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 二、酶促反应速率的影响因素 1、通过影响酶活性影响酶促反应速率 （1）温度和PH 据图丙、丁可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH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)。 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 二、酶促反应速率的影响因素 1、通过影响酶活性影响酶促反应速率 （2）酶的激活剂 有些酶在合成和初分泌时，没有催化活性，这种无活性状态的酶的前身物称为酶原。酶原在一定条件下，受某种因素的作用，酶原分子的部分肽键被水解，使分子结构发生改变，形成酶的活性中心，无活性的酶原转化成有活性的酶称酶原的激活。能促成这种转化、提高酶活性的物质，称为酶的激活剂。 激活剂大部分是无机离子或简单的有机化合物，如 Cl-是唾液淀粉酶的激活剂，Mg2+是DNA聚合酶的激活剂，所以PCR反应缓冲液中一般要加入Mg2+。 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 1、通过影响酶活性影响酶促反应速率 （3）酶的抑制剂 可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 竞争性抑制剂 竞争性抑制剂与底物竞争结合到酶的活性位点，从而降低反应速率。 非竞争性抑制剂 非竞争性抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，从而使酶的活性中心结构改变，阻止酶与底物结合。 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果。图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法不正确的是（　　） A．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温对酶活性抑制的机理相同 B．据图可推测，竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点 C．底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度 D．曲线甲和曲线乙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果 曲线甲是未加入抑制剂时的酶促反应速率随底物浓度变化的曲线、乙是在酶中添加了竞争性抑制剂、丙是在酶中添加了非竞争性抑制剂的结果 D 真题精炼 二、酶促反应速率的影响因素 1、底物浓度 底物浓度 酶浓度和酶活性 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 二、酶促反应速率的影响因素 2、酶浓度 成正比 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 二、酶促反应速率的影响因素 考点二 酶的特性及酶促反应速率的影响因素 03 酶的相关实验探究 28 考点三 酶的相关实验探究 考点三 酶的相关实验探究 酶相同，底物不同 底物相同，酶不同 若是若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖来探究酶的专一性时，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，因为碘液不能检测蔗糖是否被水解。 考点三 酶的相关实验探究 考点三 酶的相关实验探究 考点三 酶的相关实验探究 考点三 酶的相关实验探究 考点三 酶的相关实验探究 B 为探究影响酶活性的因素，验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是（       ） 方案 催化剂 底物 pH 温度 ① 胃蛋白酶 蛋白块 不同pH值 适宜 ② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜 ③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度 ④ 过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温 A．方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量pH可设置为3、7、9 B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测 C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测 D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多 真题精炼 控制变量和实验设计遵循的原则 (相同且适宜) (人为控制) 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 1.控制变量 实验过程中的变化因素 变量 自变量 因变量 无关变量 (可观/测) 拓展延伸 实验设计遵循的原则 1、科学性原则 选材科学、实验方法科学 2、单一变量原则和等量原则 单一变量原则强调的是自变量的单一性，即实验组和对照组相比只能有一个变量；等量原则强调的是除自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须要严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。 3、平行重复原则 4、对照原则 为减小实验误差应进行多次实验 为使实验结果具有可信度 空白对照：对照组不做任何变量处理。 自身对照：对照组和实验组在同一实验对象上进行。 相互对照：不单独设对照组，而是几个实验组之间相互对照。 条件对照：给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所设定的。如探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照组为饲喂等量生理盐水，可再增加一组条件对照组饲喂甲状腺激素抑制剂，增加实验的说服力。 拓展延伸 $