酶知识清单2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学知识清单系统梳理了“细胞的能量供应及利用”中酶的知识体系。从酶的本质（活细胞产生的有机物，多数为蛋白质少数为RNA）和作用原理（降低活化能）出发，明确酶的特性（高效性、专一性、作用条件温和），进而探讨影响酶促反应的因素（温度、pH、底物浓度等）及实验探究（验证专一性、探究温度pH影响等）。 知识链路按“概念本质—科学史—特性机理—影响因素—实验验证”逻辑递进，通过表格对比（酶与激素）、曲线分析（高效性专一性曲线）和实验设计（变量控制、对照设置），培养结构与功能观（生命观念）、基于证据的科学思维和实验探究能力，实验强调“三宜四不宜”提升操作规范性。

细胞的能量供应及利用 一. 酶 1.酶的作用和本质 酶 概念 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 产生场所 凡是活细胞都能产生（不考虑哺乳动物成熟红细胞） 化学本质 催化作用的有机物（大多数是催化作用的蛋白质，少数是催化活性的RNA） 合成原料(基本单位) 氨基酸或核糖核苷酸 合成场所 核糖体或细胞核（真核生物） 来源 一般来说，活细胞(哺乳动物成熟红细胞等除外)都能产生酶 种类 合成酶（如ATP合成酶、DNA合成酶、RNA合成酶）和分解酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、肽酶） 作用 作为生物催化剂，降低化学反应的活化能，在细胞代谢中起催化作用 作用场所 既可在细胞内，也可在细胞外或体外发挥作用 作用原理 催化已存在的化学反应，降低化学反应的活化能，改变化学反应的速率 作用前后变化 催化反应前后酶的数量和化学性质不变 催化作用的实质 降低化学反应的活化能，改变化学反应的速率 催化作用的意义 使生物体内细胞代谢在温和条件下快速进行 【补充】 新陈代谢：细胞内一切有序的化学变化的总称，是细胞生命活动的基础；酶和ATP是生物进行新陈代谢的两个必要条件，主要类型是合成代谢和分解代谢。 同一生物不同细胞内酶的种类和数量不完全相同，不同的反应需要不同的酶来催化，酶只能催化已存在的化学反应。 酶与动物激素的“一同三不同” 酶 动物激素 不同 产生部位 几乎所有活细胞都能产生酶 只有内分泌细胞能产生激素 化学本质 大多数是蛋白质,少数是RNA 蛋白质、脂质、氨基酸衍生物等 作用机制 酶是催化剂，反应前后质量和性质不变 激素作为信号分子发挥作用后被灭活 相同 都具有微量和高效的特点，也具有一定的特异性 2.酶本质的探究历程 科学家 主要观点或成就 ①巴斯德 1857年，糖类变酒精需酵母菌活细胞参与 ②李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质 ③毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 ④萨姆纳 1926年，从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解 ⑤切赫和奥尔特曼 20世纪80年代，少数RNA也具有生物催化功能 3.酶的特性 特性 解读 高效性 含义 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，催化效率是无机催化剂的107 一1013倍 相关曲线 作用实质 酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不改变化学反应的平衡点和方向。酶降低反应的活化能，改变化学反应的速率，不能改变最终生成物的量。酶催化已存在的化学反应。 专一性 含义 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 曲线及解读 酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性 模型及解读 作用条件较温和 曲线及解读 　 在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高； 高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活； 低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定，功能抑制。 【注意】 (1)酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。酶在化学反应前后保持不变，酶可以反复使用，不会立即被降解。 (2)条件适宜时，酶在细胞内外均可起作用。 (3)低温抑制酶的活性，但不会使其灭活，故可利用低温保存酶。 (4)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。 4.酶催化反应的机理 催化反应 发生条件 化学反应需要反应物获得能量变为活跃状态 活化分子 化学反应中，反应物分子获得能量变为活跃状态的分子 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 增加活化分子的途径 ①加热或者用光照射，使一部分分子获得能量而活化，即直接增加活化分子的数目，改变化学反应的速率。 ②降低分子活化所需要的活化能，间接增加活化分子的数目，改变化学反应的速率。 5.酶促反应 （1）概念：由酶催化的反应.被酶作用的物质叫作底物，生成的物质叫作产物或者生成物。 (2)反应：底物（反应物）先与酶结合形成不稳定的中间产物（酶——底物复合物）， 然后再迅速地分解为产物和酶。 酶在催化过程中会发生可逆性的结构变化。当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生相应的变化，有关的各个基团达到正确的排列和定向，从而使酶和底物契合而结合成中间络合物，并引起底物发生反应，当产物从酶上脱落下来后反应结束，酶的活性中心又恢复了原来的构象。 （3） 因素：温度、PH、底物浓度、酶浓度、酶的抑制剂 ①温度、PH通过影响酶的活性而影响酶促反应的速率，反应液pH的变化不影响酶作用的最适温度；在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高，高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活，低温条件下酶的活性很低。 ②底物浓度、酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加；在其他条件适宜、底物充足的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 ③抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。 6.与酶有关的曲线及实验分析 （1）酶的高效性曲线 ①酶的高效性是与无机催化剂比较后得出的，在该曲线中只有曲线a与b对比才可得出酶催化的高效性，曲线a与c的对比只能说明酶具有催化作用 ②当底物的量一定时，酶与无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需时间，不能改变反应的方向和平衡点 （2）酶的专一性曲线 如图所示，底物为反应物B时，加入酶A的反应速率与未加酶A的反应速率相同，而底物为反应物A时，加入酶A的反应速率随酶A浓度增大而明显加快，说明酶A对反应物B无催化作用，酶具有专一性 2.影响酶催化效率的因素 （1）温度和pH变化对酶促反应的影响 ①从图甲、乙可以看出：在一定温度（或pH）范围内，随温度（或pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用减弱。过酸、过碱或温度过高都会使酶变性失活，永久失活。而低温只是抑制酶的活性，酶分子的结构未被破坏，温度升高即可恢复活性。注意过低pH会使酶变性失活，升高后酶仍然变性失活。 ②从图丙、丁可以看出：纵坐标为反应物剩余量，相同反应时间下，剩余量越多，反应速率越慢；图丙中不同pH条件下，酶最适温度不变；图丁中不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液的pH（或温度）的变化不影响酶作用的最适温度（或pH） 动物体内酶的最适PH多在6.5-8.0之间，胃蛋白酶的最适PH在1.5，胰蛋白酶的最适PH在在8.1 （2）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 ①图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量限制，酶促反应速率不再增加 ②图乙：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成正比 · 点悟：底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性 （3）酶的抑制剂对酶促反应的影响 · 有些化合物可以选择性地抑制酶的活性，称为酶的抑制剂 · 抑制剂的作用机制分两种 · 如果抑制剂以共价键与酶结合，则为不可逆的抑制作用 · 如果抑制剂以非共价键与酶结合，则为可逆的抑制作用，其中可逆性抑制剂又包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 二．酶的相关实验探究 1. 证明酶在代谢中的作用的经典实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理 2H2O22H2O＋O2↑，可用点燃但无火焰的卫生香复燃的情况来检验O2的生成速率。 (2)实验设计与现象分析 (3)实验变量与对照分析 (4)实验结论 ①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率； ①④对照，说明酶具有催化作用； ③④对照，说明酶具有高效性。 2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性 (1)实验步骤： 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － 注入蔗糖溶液 － 2 mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 沸水浴煮沸1 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (2)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶作用具有专一性。 (3)上述实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为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使碘液变色。 3.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 (2)实验步骤和结果 取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL 可溶性淀粉溶液 二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min 三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀 四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性 注意 ①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。 ②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。 ③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为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。　　　 4.探究pH对酶活性的影响 (1)反应原理(用反应式表示) 2H2O22H2O＋O2↑。 (2)鉴定原理 pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)来检验其生成量的多少。 (3)步骤及现象 实验步骤 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 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL NaOH溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 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 (4)结论 酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。 注意 ①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。 ②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，因为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。　 5.有关酶的实验探究中的“三宜”“四不宜” ①若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解 ②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验需严格控制温度 ③在探究酶的最适温度的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢（H2O2）在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果 ④在探究pH 对酶活性影响时，宜保证酶处于最适温度（排除温度干扰），且需将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。 不宜选择淀粉作为底物，因为酸性环境会干扰斐林试剂对淀粉分解的检测，碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应，斐林试剂的碱性会影响淀粉酶活性 学科网（北京）股份有限公司 $