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

第三单元 细胞的能量供应和利用 第10讲 酶 细胞代谢 细胞代谢： 细胞中每时每刻都进行的许多化学反应 主要场所： 细胞质基质 酶促反应： 有酶参与催化的反应称为酶促反应 正是由于 ，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行 酶的催化作用 细胞代谢能够有条不紊（有序）地进行，与酶的 和 有关 专一性 酶在细胞中的分布 一、有关酶本质的探索 书本p79 2分钟 二、有关酶的概念等基本知识 1.概念: 2.本质: 3.合成部位: 原料: 4.功能: 5.作用部位 6.酶的保存： 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，少数是RNA。 蛋白质或RNA（核酶） 活细胞，主要在核糖体、细胞核 氨基酸或核糖核苷酸（CHON(P)） 催化作用，（催化前后，酶不变，但酶有一定的作用时间，自身需更新） 细胞内（胞内酶） 细胞外（胞外酶） 生物体外 思考:具体的作用部位: 解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶 低温、适宜的pH 神经递质、激素发挥作用后会被分解、灭活、移走 哺乳动物成熟红细胞除外 1．下列有关酶的正确叙述有(　　) ①是有分泌功能的细胞产生的　 ②有的从食物中获得，有的是体内转化而来　 ③凡是活细胞都能产生酶　 ④绝大多数酶是蛋白质　 ⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　 ⑥酶在代谢中有多种功能　 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　 ⑧酶只是起催化作用　 ⑨酶只在细胞内发挥作用 A．三项 B．四项 C．两项 D．一项 C ④⑧ 2024年广西卷5.我国科研工作者利用病毒衣亮蛋白 VP16 作为纳米骨架，包裹大肠杆菌碱性磷酸酶，构建了高效、易调控的蛋白类纳米酶。关于该纳米酶的说法，错误的是 ( ) A.催化效率受pH、温度影响 B.可在细胞内发挥作用 C.显著降低反应的活化能  D.可催化肽键的断裂 D 有可能被细胞摄入并在细胞内发挥作用 1.酶的作用、本质和特性 【思路点拨]酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是 RNA;酶的催化具有高效性(酶的催化效率远远高于无机催化剂)、专一性(一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行)、需要适宜的温度和pH值(在最适条件下，酶的催化活性是最高的，低温可以抑制酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活)。 （2024年河北卷）2. 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 A.如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物 B.保存酶：低温，最适PH C、醋酸杆菌细菌，属于原核生物，不具有线粒体结构 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 （1）能产生酶的细胞一定能产生激素（ ） （2）酶既可以是转录的产物也可以是翻译的产物（ ） （3）酶中一定不含核糖（ ） （4）分解脂肪酶的酶是蛋白质酶（ ），分解脂肪的酶是（ ） （5）唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物（ ） （6）病毒不能产生酶，病毒带有酶基因，酶基因在宿主细胞中翻译出相应的酶（ ） 2.判断题 √ × × √ 脂肪酶 √ √ 思考:①酶与激素比较相同点是？ ②神经递质与激素比较相同点？ 都有微量高效、具有一定的特异性 通过体液运输、需与相应受体结合后发挥作用 区别：酶可多次利用，激素和神经递质会被灭活 三、酶作用的机理 分子的常态： 不活跃，不易发生化学反应 分子的活跃状态： 容易发生化学反应 1.活化能： 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量 获得能量 2.作用机理： 无催化剂时反应所需的活化能 无机催化剂催化反应所需的活化能 酶催化时反应所需的活化能 降低化学反应的活化能 ① ② ④ ③ ⑤ 无机催化剂降低的活化能 酶降低的活化能 加热使反应加快的原因？ 加热不能降低化学反应的活化能，但能给反应提供活化能（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酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 ③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。 ④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。 1．(2023·浙江1月卷)磷酸化酶能为肝糖原水解提供活化能(　) 2.相比于盐酸，唾液淀粉酶为淀粉的水解提供的活化能更多( ) 判断 3. 1.下图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是(　　) A.此反应为放能反应 B.曲线Ⅰ表示有酶参与 C.E1为反应前后能量的变化 D.酶参与反应时，所降低的活化能为E4 产物的能量值比原料的高，反应应为吸能反应 E3 D 若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，则b在纵轴上将向上移动（ ） 85 酶的应用 2. （2024·湖南雅礼中学三模）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( ) B 真题溯源·考向感知 3．（2025·北京·高考真题）某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60℃以上热水。下列叙述错误的是（    ） A．该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物 B．洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解 C．减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度 D．水温过高导致酶活性下降 A 酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物 真题溯源·考向感知 4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质，基本单位为氨基酸 B 缺少引物和缓冲液时反应无法启动 耐高温的 DNA 聚合酶虽然能在较高温度下发挥作用，但保存时一般在低温下保存，而不是在70℃~75℃下保存 5. 某种RNA 分子能够使另一RNA 分子分解成较小的片段，而自身并不改变。前者RNA 可以被 称为核酶。下列叙述错误的是（ ） A. 多数酶属于蛋白质，少数酶属于RNA 分子 B. 核酶和淀粉酶都是由单体组成的生物大分子 C. 限制性内切核酸酶也叫核酶，切割DNA 的过程也是水解反应 D. 某些RNA 分子可以降低化学反应的活化能 C 大多数酶是蛋白质，少数是RNA，核酶是RNA 切割DNA 催化RNA水解 四、酶的特性 1.高效性 （1）实验过程 （2）实验结果和结论 （3）请分析自变量、因变量、无关变量、实验组和对照组 自变量： 温度、催化剂的种类（不同的条件） 因变量： H2O2的分解速度 检测指标： 产生气泡的多少、大小或卫生香的复燃程度 无关变量： H2O2的量和浓度、滴入的催化剂的量 实验组: 对照组: 1号 2、3、4号 3和4的对照类型： 相互对照 1和2比较? 1和3、1和4比较？ 常温 90°水 浴加热 加入FeCl3 加入H2O2 p50 四、酶的特点 1.高效性 酶的催化效率大约是无机催化剂的107—1013倍 （1）体现： （2）原因： 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著 （同无机催化剂对比） （3）曲线分析： 在下面的坐标系中绘出加入无机催化剂和酶后，反应速率的变化曲线。 稀释100万倍的淀粉酶仍具有催化能力，是因为酶的作用具有高效性（√） 1）催化剂（无机催化剂/酶）能缩短达到平衡点时间，但不改变平衡点。酶催化效率更高，更快到达平衡点 2）只能催化已存在的化学反应 3）改变化学反应速率，本身不被消耗 注意：P81 无机催化剂催化的化学反应范围比较广，如酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解 生成物的浓度 3. （2023·浙江6月选考卷·7，2分）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、处理及结果如表所示。 组别 下列叙述错误的是( ) C p51 4. （2024·福建龙岩质检）某兴趣小组对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实 验装置进行改造，如图。下列相关叙述错误的是( ) D p52 四、酶的特点 2.专一性 （1）体现： 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 （2）曲线分析： 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。 加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶有专一性。 H2O2 淀粉酶 H2O2酶 （3）物理模型 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 2ml淀粉液＋2ml淀粉酶液 2ml蔗糖液＋2ml淀粉酶液 实验对象： 自变量： 无关变量： 因变量： 淀粉酶催化的淀粉分解反应 底物的种类 底物被分解的程度(检测指标： 斐林试剂显色 实验对象自身因素(淀粉液的量和浓度、淀粉酶的量和浓度)、环境因素(温度、反应时间) 可以用碘液来测吗？ 碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会遇碘变蓝 变式训练：请你利用淀粉酶溶液、淀粉、蔗糖、斐林试剂和碘液等实验材料设计实验验证淀粉酶的专一性，要求写出简要实验步骤、预期实验结果和结论。 自变量： 因变量： 底物的种类 （1）取两支相同试管，编号A、B; （2）分别在两支试管里加入等量淀粉和蔗糖溶液，在淀粉和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶， （3）再用斐林试剂分别加入A.B试管进行水浴加热，观察颜色变化 底物水解情况 预期结果和结论 A试管出现砖红色沉淀，B试管不出现砖红色沉淀，则说明淀粉酶催化具有专一性 实验步骤： （3）验证专一性： 分组 1组 2组 底物（无关变量） 等量底物A 酶的种类（自变量） A酶 B酶 是否反应（因变量） 方案一： 方案二： 分组 1组 2组 底物（自变量） 底物A 底物B 酶的种类（无关变量） A酶 是否反应（因变量） 2．（2025·江苏·高考真题）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（    ） C 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 四、酶的特点 3.作用条件温和 科学家采用定量分析的方法，分别在不同的温度和pH条件下测定同一种酶的活性（以反应速率的快慢反映酶活性的高低），根据所得的数据绘制成如下曲线图。 1）在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会下降 分析曲线： 2）温度过高、pH过酸/过碱，酶由于空间结构被破坏 （空间结构不可逆的改变）而失去活性。 3）低温抑制酶的活性，其空间结构未变；温度升高，酶的活性恢复。 改编图2中D、F两点通过改变温度条件可明显提高反应速率的是______，原因是______ ___。 D 低温可以抑制酶活性，但对酶活性的影响是可逆的，而高温破坏酶的空间结构使酶失活，对酶活性的影响是不可逆的 酶的最适温度 动物体内的酶最适温度在 之间，植物体内的酶的最适温度在 之间 酶的最适pH 动物体内的酶最适pH大多在 之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为 ，植物体内的酶的最适pH大多在 之间 35-40℃ 40-45℃ 6.5-8 1.5 4.5-6.5 1.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)( ) √ p84 五、影响酶促反应速率因素 1.单位时间内、单位体积中，反应物的减少量或产物的增加量 温度、pH、酶的抑制剂、激活剂 影响 2.影响因素 酶的浓度 底物的浓度 影响 影响 酶促反应速率 酶的活性 概念：指酶催化特定化学反应的能力 表示方法：一定条件下，酶催化的某一化学反应的反应速度来表示 酶与底物的接触面积 酶促反应速率与酶的活性不同，酶活性的大小可以用酶促反应速率表示 构建数学模型 课本85拓展题 ②增加酶 ③增加反应物 酶浓度、酶活性等 C 图1 图2 反应物的浓度 竞争性抑制剂（抑制剂结构与底物相似，竞争性与酶结合，可逆，提高底物浓度可提高酶促反应速率） 非竞争性抑制剂与结合位点以外的地方结合，使酶的构象发生变化,从而酶不能再与底物结合，不可逆，提高底物浓度也不可提高酶促反应速率） A B 补充 从活化能的角度分析，推测抑制剂降低酶促反应速率的原理是__ 在抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率)降低，其降低化学反应活化能的能力下降 2025届贵港三模14.酶与底物的结合部位被称为结合位点。酶的抑制剂有两类，一类为竞争性抑制剂，与底物竞争酶分子上的结合位点;另一类是非竞争性抑制剂，与结合位点以外的地方结合，使酶的构象发生变化,从而导致活性中心不能再与底物结合。已知类黄酮、Urease-IN-2是脲酶的两类抑制剂,某科研小组为探究在最适宜温度下它们分别归属于哪一类抑制剂，通过实验得到如图8结果。下列说法正确的是（ ） A.脲酶为该反应提供活化能，使反应更容易发生 B.3条曲线不再升高是由于全部底物都已被酶催化进行了反应 C.若适当升高3组实验中的温度，尿素分解速率均会升高 D.据图可知类黄酮为竞争性抑制剂，Urease-IN-2是非竞争性抑制剂 D 变式：该实验的自变量是________________，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有_______________(至少答出两项)。 抑制剂种类和尿素浓度 　温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等 六、实验 1.验证某种酶是蛋白质 2.验证酶具有催化作用 3.验证酶的高效性 4.验证酶的专一性 5.探究温度对酶活性的影响 6.探究pH对酶活性的影响 7.探究酶的最适温度/pH 试剂检测法 无酶+酶 对比法 酶+无机催化剂 淀粉酶+淀粉+蔗糖+ 斐林试剂 梯度法 淀粉酶+淀粉+ 碘液 H2O2酶+H2O2 总结： 1.探究酶的最适温度实验设计思路及注意事项 t1℃ 酶 底物 t2℃ t3℃ t4℃ 酶 底物 酶 底物 酶 底物 注意：1材料不能用H2O2溶液，高温下H2O2分解加快。 2.若选取淀粉和淀粉酶，则不宜选用斐林试剂，因为使用斐林试剂检测时需加热，改变了原设定的温度（自变量），导致实验结果出现偏差 保证酶促反应一开始便达到预设的温度（PH） 4．(2024·广西南宁二模)实验小组为探究温度对蔗糖酶活性的影响，设计了如下实验步骤：①取6支试管，向每支试管中加入1 mL一定浓度的蔗糖酶溶液；②向每支试管中加入1 mL 0.25%蔗糖溶液，摇匀；③将6支试管分别置于0 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和70 ℃水浴中保温10 min；④检测反应速率。下列相关叙述错误的是(　　) A．蔗糖水解的产物是单糖 B．各个实验组相互对照，属于对比实验 C．应将酶溶液与底物溶液先分别保温再混合 D．一般用斐林试剂检测反应生成物的含量 D 自变量是温度，不可用斐林试剂检测 真题溯源·考向感知 5．（2025·浙江·高考真题）取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。 组别 1 2 3 4 5 温度（℃） 27 37 47 57 67 滤液变澄清时间（min） 16 9 4 6 50min未澄清 据表分析，下列叙述正确的是（    ） A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关 B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快 C．若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4~6min D．若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min B 2.探究酶的最适pH实验设计思路及注意事项 总结： 1）按一定的pH梯度设置多个实验组，通过对比实验结果找出酶的最适pH。 2)操作时必须先将酶置于不同pH条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸)，然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠 问：若实验结果如图，能不能说明H2O2酶的最适pH是7？为什么？如不能，如何设计实验探究？ 不能，各实验组的PH梯度过大 可在pH为6-8之间设置更小的梯度，在其他实验条件相同下进行实验，反应一定时间后检测H2O2完全分解所需时间，确定最适pH 对照类型？ 300 180 180 192 284 科学探究——实验变量的分析与实验设计 一、实验变量分析 实验过程中可以变化的因素称为变量。在生物实验设计中对“变量”的确立、操纵成为实验设计成功与否的关键 横坐标、题干、多条曲线的原因 纵坐标、题干 材料本身量、生长状况、反应时间、培养时间、条件 2．步骤书写 单一变量原则、等量原则、对照原则 3.实验原则 3.胰腺炎的发生与胰蛋白酶的过量分泌有关，临床上常用胰蛋白酶抑制剂类药物进行治疗。研究发现，柑橘黄酮对胰蛋白酶具有抑制作用，其抑制率的高低与两者之间作用力的大小呈正相关，相关实验结果如图所示。下列说法正确的是 A.胰蛋白酶以胞吐的方式从胰腺细胞进入组织液，成为内环境的重要成分 B.由图可知 ，同一浓度下 ，低温时柑橘黄酮与胰蛋白酶之间的作用力较大 C.在催化蛋白质水解过程中，胰蛋白酶比无机催化剂提供的活化能更多 D.本实验的自变量是柑橘黄酮的浓度，各组使用的胰蛋白酶浓度应相同 B 通过导管进入消化道 抑制率高 降低的活化能更多 +处理的温度 2025届4模：酶 真题溯源·考向感知 1．（2025·四川·高考真题）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 6. （2024·辽宁锦州质检）某同学欲研究淀 粉酶催化淀粉分解的最适温度，设计了如 图所示的装置。每相隔30秒用玻璃棒蘸取 一滴混合液滴到预先放好试剂的白色瓷片 上，到试剂颜色不再变化时停止实验，然 后在不同的温度下进行同样的实验操作。 下列叙述正确的是( ) B A. 白色瓷片上预先加入的是用于检测淀粉水解产物的斐林试剂 B. 酶和底物在混合前都要在水浴中加热到实验温度，然后混合观察 C. 试剂颜色不再变化所需的时间越长，说明淀粉酶催化分解的温度越低 D. 将检测试剂换成双缩脲试剂，本装置也可用于研究蛋白酶催化的最适温度 1. 从某些动物组织中提取的胶原蛋白可以用来制作手术缝合线。术后一段时间，这种缝合线可被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。下列关于胶原蛋白的说法正确的是 A.缝合线被吸收后，在人体细胞中只能用于合成蛋白质（激素、神经递质） B.胶原蛋白受高温变性后不能与双缩脲试剂发生颜色反应（能，有肽键） C.敏感体质的病人使用这种缝合线有可能会引发体内产生抗体 D.缝合线被吸收的过程中离不开酶的调节作用（催化） C $