第2单元 第9讲 降低化学反应活化能的酶(教参Word版)-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（单选）

该高中生物学高考复习讲义聚焦“酶在代谢中的作用”核心考点，涵盖酶的本质、特性、作用机理及影响因素，通过知识体系构建、核心素养关联、考点复盘与真题研析，形成“基础回顾-能力提升-实战应用”的复习链条，系统帮助学生突破酶相关难点。 讲义突出科学思维与探究实践，如通过酶活性曲线分析培养数形结合能力，设计“温度对淀粉酶活性影响”实验强化实验设计与分析，设置分层练习及即时反馈，保障复习效率，助力教师精准把控节奏，有效提升学生高考应考能力。

第9讲　降低化学反应活化能的酶 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立辩证统一的观点和普遍联系的观点。 科学 思维 通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的能力。 科学 探究 通过与酶有关的实验设计与分析，培养学生对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。 社会 责任 通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展。 考点1　酶在代谢中的作用 [必备知识·复盘] 1．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燃烧 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．酶的作用机理 　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。 3．酶本质的探究历程(连线) 4．酶的本质和作用 5．酶的特性 (1)高效性 　酶与无机催化剂的相同点：①都能降低化学反应的活化能；②可加快化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点。 (2)专一性：每一种酶只能催化 一种或一类 化学反应。 (3)作用条件较温和 　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；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。 1．从溶酶体外溢后，大多数酶的活性会降低。(2024·江西卷，1D)(√) 2．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(2023·浙江6月选考，10C)(×) 3．酶作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物。(2024·河北卷，2A)(×) 4．溶酶体内的水解酶由核糖体合成。(2024·浙江6月选考，7A)(√) 1．(必修1 P85“科学·技术·社会”)溶菌酶有怎样的作用？ 答案：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。 2．(情景探究)在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲Ⅰ所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲Ⅱ、Ⅲ所示。 图甲 图乙表示发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题。 (1)当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化作用具有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：专一性 (2)图甲中非竞争性抑制剂降低酶活性的原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：非竞争性抑制剂与酶相应部位结合后，改变酶的空间结构，从而降低酶活性 (3)青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似，故能抑制细菌合成细胞壁相关的酶的活性，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：青霉素能与这些酶的活性位点结合(或：酶活性位点被封闭)，使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合概率下降 (4)据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是　____________　抑制剂，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：竞争性　底物浓度越高，底物与酶活性位点结合概率越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合概率越小 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过酶的作用和酶的特性考查理解能力、思维判断能力　 1．我国研究者发现水解型内切核酶(HYER)能特异性的识别并切割RNA和DNA，丰富了对基因进行修饰的工具，HYER用RNA酶处理后失去活性。关于HYER的推测错误的是(　　) A．能识别特定的序列 B．在核糖体上合成的 C．反应需要在适宜的条件下 D．可在细胞外发生催化反应 解析：：B　[因为HYER能特异性的识别并切割RNA和DNA，所以能识别特定的序列，A正确；HYER是一种酶，酶的本质大多数是蛋白质，蛋白质在核糖体上合成，但是也有少数酶是RNA，题干表明HYER用RNA酶处理后失去活性，其很可能是RNA，所以不能确定它在核糖体上合成，B错误；酶的催化反应需要适宜的条件，如温度、pH等，C正确；酶在细胞内和细胞外都可以发生催化反应，D正确。] 　教材中具有“专一性”或“特异性”的物质归纳 ◆[提升点2]　结合酶的特性，考查科学探究的能力　 2．为探究酶的作用和特性，某同学通过对教材实验原理的学习，设计了下表的实验，下列说法错误的是(　　) 组别 先加入试管的溶液 再加入试管的溶液 O2产生速率 实验结论 Ⅰ H2O2溶液2 mL 2滴肝脏提取液 非常快 酶具有高效性 Ⅱ H2O2溶液2 mL 2滴FeCl3溶液 较快 Ⅲ H2O2溶液2 mL 缓慢 A.本实验中存在两种类型的对照 B．该同学得出的实验结论不够完善 C．加入肝脏提取液属于自变量，会对实验结果产生影响 D．H2O2的用量属于无关变量，不会对实验结果产生影响 解析：：D　[据表可知，组Ⅰ和组Ⅱ由于催化剂的种类不同(前者为生物催化剂，后者为化学催化剂)可形成对照，可得出酶(生物催化剂)具有高效性的实验结论，且组Ⅰ和组Ⅱ可分别与组Ⅲ(无催化剂)形成对照，可得出酶具有催化作用，故本实验中存在两种类型的对照，该同学得出的实验结论(酶具有高效性)不够完善，AB正确；加入的肝脏提取液(含有过氧化氢酶)属于生物催化剂，FeCl3溶液属于化学催化剂，相互对照的是催化剂的种类，均属于自变量，自变量是会对实验结果产生影响的变量，C正确；H2O2的用量能影响实验的结果，是该实验的无关变量，各组处理中无关变量需保持一致，否则将会对实验结果产生影响，D错误。] ◆[提升点3]　结合外界因素对酶活性的影响，考查科学思维　 3．生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜。多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．低氧环境可促进褐变发生 B．喷洒柠檬酸可抑制褐变发生 C．保存和运输生菜的最适pH值为6 D．40 ℃时PPO活性最高，适于生菜保存 解析：：B　[多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，因此低氧环境可抑制褐变发生，A错误；图示可知，柠檬酸可以减弱PPO相对活性，从而减少醌类物质的形成，即抑制褐变发生，B正确；pH为6时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明pH为6时褐变易发生，从而不利于保存和运输生菜，C错误；温度为40 ℃时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明温度为40 ℃时褐变易发生，从而不利于生菜的保存，D错误。] 解答坐标曲线题的“四步曲” 考点2　酶的相关实验探究 [必备知识·复盘] 1．探究酶的专一性(即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用) (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)实验结果和结论：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，酶具有专一性　。 (3)上述实验中　不能　(填“能”或“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，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色　。 2．探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理 ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响　淀粉的水解　，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (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 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 　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。 3．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燃烧的情况)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 注入等量 的不同pH 的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 5% 的盐酸 1 mL 5% 的NaOH 溶液 实验 步骤 实验操 作内容 试管1 试管2 试管3 三 注入等量的体积分数为3%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。 　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。　 1．低温条件下提取苯丙氨酸解氨酶(PAL)以避免PAL失活。(2024·浙江1月选考，17A)(√) 2．与无机催化剂相比，酶能为反应物提供能量。(×) 3．过酸、过碱或温度过高、过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(×) 1．(必修1 P84“与社会的联系”)在探究pH对酶活性的影响的实验中能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？ 答案：不能。因为强酸会催化淀粉水解。 2．(必修1 P82“探究·实践”)在探究温度对淀粉酶活性的影响实验中能否用斐林试剂来检测？为什么？ 答案：不能，因为用斐林试剂检测时需要加热，加热过程中酶会催化淀粉水解。 3．(情景探究)某同学将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。 Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题。 (1)该实验的课题是什么？ 答案：探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响。 (2)该实验中的自变量是什么？ 答案：pH。 (3)各实验组均在30 ℃的恒定温度下进行的原因是什么？ 答案：①30 ℃是过氧化氢酶的相对适宜温度。 ②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响 Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题。 (4)曲线a是哪个实验的结果？ 答案：实验Ⅱ。 (5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是什么？ 答案：同一种酶的最适pH是一定的。 [关键能力·提升] ◆[提升点]　结合与酶有关的实验探究，考查科学探究　 1．某科研团队在热带雨林土壤中分离获得了高效分解纤维素的细菌，为探究影响其纤维素酶活性的条件，设计了如表所示的实验。下列叙述错误的是(　　) 试管 底物和试剂 实验条件 1 纤维素＋2 mL纤维素酶溶液 30 ℃水浴；pH＝7 2 纤维素＋2 mL纤维素酶溶液 ①　______　；pH＝3 3 纤维素＋2 mL纤维素酶溶液 0 ℃水浴；pH＝ ②　______　 A.若试管1和试管2形成对比实验，则①为30 ℃水浴处理 B．实验结束时，试管1中的纤维素含量可能最低 C．试管3中纤维素酶的空间结构在低温条件下遭到破坏 D．可增加设置其他温度和pH的试管以完善该实验 解析：：C　[若试管1和试管2形成对比实验，温度是无关变量，应保证相同且适宜，则①为30 ℃水浴处理，A正确；试管1条件最接近热带雨林的土壤，实验结束时，试管1中的纤维素含量可能最低，B正确；酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，低温不会破坏纤维素酶的空间结构，C错误；本实验温度梯度和酸碱度梯度设置都比较大，所以可增加设置其他温度和pH的试管以完善该实验，D正确。] 2．现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计如下探究实验： 1 2 3 4 5 6 7 8 Ⅰ.设置水浴缸温度/℃ 20 30 40 50 20 30 40 50 Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液10 mL，分别保温5 min Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5 min 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B Ⅳ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5 min 实验结果：对各组淀粉剩余量进行检测，结果如图所示。 分析回答下列问题。 (1)该实验的自变量是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)根据实验结果分析，酶B在　________　℃条件时活性较高，若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是在　________　℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。 (3)本实验能不能用斐林试剂检测淀粉是否水解成麦芽糖？　________　，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)如图表示最适温度下反应物浓度对酶催化的化学反应速率的影响，若从A点开始温度提高10 ℃，曲线会发生变化，请画出变化后的曲线。 解析：：(1)根据表格可以看出本实验有两个自变量，即温度和淀粉酶的种类。 (2)酶B在40 ℃条件时淀粉剩余量较少，所以酶B在40 ℃条件时活性较高。要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是设计更多的温度梯度，分别测量淀粉的分解情况，即在30～50 ℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按步骤进行实验，分析结果得出结论。 (3)斐林试剂检测时需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果。 (4)如果A点时温度升高10 ℃，曲线上升的幅度低于原曲线。因为图中原曲线表示在最适温度下反应速率随反应物浓度的变化，温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。 答案：(1)温度和淀粉酶的种类　(2)40　30～50　(3)不能　斐林试剂检测时需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果 (4) 　酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜” [真题研析]——浸润素养 [例]　(2025·广西卷)研究人员探究了不同浓度的油菜蜂花粉多酚(以下简称“多酚”)和药物Q对胰脂肪酶活性的影响(图a)；以及不同pH处理多酚后，多酚对该酶的酶促水解速率的影响(图b)。下列说法正确的是(　　) A．单位时间内甘油的生成量，可作为以上实验的检测指标 B．在催化脂肪水解过程中，胰脂肪酶提供了大量的活化能 C．相同浓度下，药物Q对胰脂肪酶活性的抑制效果强于多酚 D．比较不同pH处理后的多酚，乙组对胰脂肪酶活性的抑制效果最弱 [关键信息点] ① 不同浓度的油菜蜂花粉多酚(以下简称“多酚”)和药物Q对胰脂肪酶活性的影响 ② 不同pH处理多酚后，多酚对该酶的酶促水解速率的影响 解析：：A　[脂肪水解后的产物为甘油和脂肪酸，因此可以用单位时间内甘油的生成量，作为胰脂肪酶活性的检测指标，A正确；酶的作用机理为降低化学反应的活化能，而不是提供活化能，B错误；由图a可知，相同浓度下，药物Q处理后胰脂肪酶的相对活性高于多酚处理，因此药物Q对胰脂肪酶活性的抑制效果弱于多酚，C错误；在图b中，乙组酶促水解速率最低，说明乙组对胰脂肪酶活性的抑制作用最强，D错误。] [真题品悟]——厚积素养 [考向1]　酶的作用、特性　 1．(2025·浙江6月卷)血红素是血红蛋白的组成成分，其合成的简要过程如图所示，其中甲、乙和丙代表不同的物质，酶X能催化甲和乙转变为丙，“(－)”表示抑制作用。 下列叙述正确的是(　　) A．酶X为甲和乙的活化提供了能量 B．与甲、乙结合后，酶X会发生不可逆的结构变化 C．血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X 的活性 D．随着甲和乙的浓度提高，酶X 催化反应的速率不断提高 解析：：C　[酶的作用机理是降低化学反应的活化能，A错误；酶与底物结合是可逆的，反应完成后酶会恢复原状，B错误；据图可知，图示中“(－)”表示血红素(丙)对酶X的反馈抑制，血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X 的活性，从而使血红素浓度维持在相对稳定的状态，C正确；一定范围内，反应速率会随底物浓度增加而提高，但达到酶饱和后速率不再变化，此外血红素的反馈抑制会限制反应速率持续提高，D错误。] [考向2]　影响酶活性的因素　 2．(2025·四川卷)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．2 h时，三组中500 g·L－1果糖组产物量最高 解析：：D　[题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D­果糖转化率，A错误；D­果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D­果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2＋可协助酶Y催化反应，但Co2＋不是酶，将Co2＋的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%,2h时，500 g·L－1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。] [考向3]　与酶有关的实验　 3．(2025·贵州卷)科研人员筛选得到某种可参与降解塑料的酶，并探究了温度对该酶催化反应速率的影响，实验结果如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．该实验中，酶的用量、pH、处理时间和初始底物浓度相同且适宜 B．该实验中，温度高于60 ℃后酶变性导致反应速率下降 C．该实验条件下，底物充足时增加酶的用量对反应速率无影响 D．进一步探究该酶最适温度时，宜在50～60 ℃之间设置更小温度梯度 解析：：C　[探究温度对该酶催化反应速率的影响应遵循单一变量原则，酶的用量、pH、处理时间和初始底物浓度都是无关变量，无关变量相同且适宜，A正确；酶在高温条件下会变性失活，从图中可以看出，温度高于60 ℃后，反应速率下降，是因为高温使酶的空间结构遭到破坏，酶发生变性，B正确；在底物充足的情况下，酶促反应速率与酶的浓度呈正相关，增加酶的用量会使反应速率加快，C错误；由图可知，该酶的最适温度在50～60 ℃之间，所以进一步探究该酶最适温度时，宜在50～60 ℃之间设置更小温度梯度，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $