第3章 第1节 第1课时 酶与酶促反应（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（苏教版）

本讲义聚焦高中生物学“酶与酶促反应”核心内容，系统梳理酶的本质（绝大多数为蛋白质、少数为RNA）、作用实质（降低化学反应活化能）及特性（高效性、专一性），通过“探索历程-理论阐释-判断正误-任务探究-核心归纳”的学习支架，构建从本质到功能的知识脉络。 该资料以实验探究为特色，设计“酶催化高效性（H₂O₂分解对比实验）”“专一性（淀粉酶水解淀粉与蔗糖实验）”等探究活动，培养学生控制变量、分析数据的科学思维与动手实践能力。课中辅助教师引导学生通过任务驱动深化理解，课后通过判断正误、课时对点练帮助学生巩固知识，查漏补缺，落实生命观念与态度责任素养。

第一节　生命活动需要酶和能源物质 第1课时　酶与酶促反应 [学习目标]　1.概述酶的本质及作用实质。2.阐明酶的特性。3.探究酶催化的高效性和专一性。 一、酶的本质及作用的实质 1．酶的本质 (1)酶本质的探索历程 ①1857年，法国科学家巴斯德证实酒精发酵是由酵母菌引起的。 ②1897年，德国科学家毕希纳证明引起发酵的是酵母菌所含的酶。 ③1926年，美国科学家萨姆纳分离并提纯了脲酶结晶，并证明脲酶是蛋白质。 ④1936年，科学家制取蛋白酶结晶，确立酶是蛋白质的观念。 ⑤20世纪80年代，科学家发现少数RNA具有生物催化功能，并将其称为核酶。 (2)酶的本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。 2．酶在细胞代谢中的作用 (1)酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应。 (2)酶催化作用的实质：降低化学反应的活化能。 (3)活化能：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的能量称为活化能。 (4)活化分子 ①含义：处于过渡态的分子称为活化分子。 ②使活化分子增多的两种途径 a．加热或光照等方法。 b．使用催化剂降低活化能。 判断正误 (1)酶的基本组成单位都是氨基酸(　　) (2)酶催化作用的实质是提供化学反应所需的活化能，使化学反应顺利进行(　　) (3)酶在生物体内有催化和调节作用(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 提示　(1)绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，所以酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。(2)酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能。(3)酶只具有催化作用。 任务一：酶催化作用的实质 如图是酶降低化学反应活化能示意图。 (1)没有酶催化时需要的活化能是CA，有酶催化时需要的活化能是CB。(用图中字母表示) (2)酶能不能为化学反应提供所需要的能量？酶加快反应速率的机理是什么？ 提示　酶不能为化学反应提供所需要的能量。酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。 (3)如表数据是在25 ℃测得的H2O2分解所需的活化能，数据说明，酶和无机催化剂相比有什么不同？ 条件 活化能/(kJ·mol－1) 没有催化剂催化 75.24 用胶态钯催化 48.9 用过氧化氢酶催化 8.36 提示　和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，即催化效率更高。 核心归纳　酶相关分析 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(真核生物) 作用场所 细胞内、外或生物体内、外均可起作用 作用原理 降低化学反应活化能 来源 活细胞 生理功能 具有生物催化作用 1．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 答案　C 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。 2．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是酶促反应的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线 B．E2是酶促反应的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线 C．E3是酶促反应的活化能，b和c曲线是酶促反应曲线 D．E2是酶促反应的活化能，a和c曲线是酶促反应曲线 答案　D 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，a、c曲线对应的是酶促反应曲线；E3是非酶促反应所需要的活化能，b、d曲线对应的是非酶促反应曲线。 二、酶的特性 1．酶的催化作用具有高效性。 2．酶催化作用的专一性 (1)概念：一种酶只能催化一种或一类生化反应。 (2)机制：酶催化作用的专一性与酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系相关，当酶的活性中心与底物分子结合时，就启动了化学反应。 3．酶的催化作用通常是在常温、常压下进行的。酶是由活细胞产生的，一般在细胞内、外均具有催化活性。 判断正误 (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)催化脂肪酶水解的酶是蛋白酶(　　) (3)由于酶在化学反应前后性质和数量没有改变，所以酶具有高效性(　　) (4)酶的专一性与酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系相关(　　) (5)具有分泌功能的细胞才能产生酶(　　) (6)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× 提示　(3)酶的高效性是指酶与无机催化剂相比，降低活化能的作用更显著。(5)一般来说，活细胞都能产生酶。(6)酶在细胞内外，生物体内外都能起作用。 任务二：分析酶的特性 1．探究酶的催化作用具有高效性 (1)实验设计 编号 加入物质 处理 现象 1 3 mL体积分数为3%的H2O2溶液 滴入等量蒸馏水 基本无气泡，(带火星的)木条不复燃 2 滴入等量质量分数为5%的FeCl3溶液 有较多气泡，(带火星的)木条复燃 3 滴入等量新鲜酵母菌液(含过氧化氢酶) 有更多气泡，木条猛烈燃烧 (2)结论：酶具有催化作用，且与无机催化剂相比具有高效性。 2．探究酶的催化作用具有专一性 酶专一性实验的设计 操作顺序 项目 试管号 注意事项 1 2 1 可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 蔗糖溶液 — 2 mL 3 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 轻轻振荡试管 4 37 ℃下保温时间 5 min 5 min 试管下部入水 5 加入斐林试剂 2 mL 2 mL 6 水浴加热时间 1 min 1 min 试管下部入水 7 结果 (1)该实验的自变量和因变量分别是什么？ 提示　自变量：底物的种类；因变量：底物是否被淀粉酶水解。 (2)预测1号试管和2号试管的实验现象，所得到的结论是什么？ 提示　1号试管有砖红色沉淀生成；2号试管不出现砖红色沉淀。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。 (3)上述实验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的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 知识拓展　生物实验的几个变量及遵循的原则 1．自变量：在实验过程中人为控制的对实验对象进行处理的因素。 2．因变量：随自变量的改变而变化的变量。 3．无关变量：除自变量外，实验过程中可能还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，无关变量需保持相同且适宜。 4．对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持一致的实验。 5．单一变量原则：在对照实验中，除了自变量外，其他变量都应当保持相同且适宜。 核心归纳 1．酶的高效性 (1)数学模型 ①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 (2)实验设计思路 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂 现象 反应速率很快或反应用时短 反应速率缓慢或反应用时长 结论 酶具有高效性 2.酶的专一性 (1)物理模型 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)实验设计思路 项目 方案 对照组 实验组 材料 与酶相对应的底物 另外一种底物 试剂 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 结论 酶具有专一性 3．酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶所特有的是(　　) A．能为反应物提供能量 B．能降低化学反应的活化能 C．所有的酶都是蛋白质 D．催化化学反应更高效 答案　D 4．(多选)如图表示某类酶作用的模型。下列相关叙述错误的是(　　) A．酶只能在活细胞中发挥催化作用 B．图中模型可用来解释酶的催化具有高效性 C．图中A表示酶，反应前后化学性质不发生变化 D．酶的作用实质是提供化学反应的活化能 答案　ABD 解析　在细胞内或外，只要条件适宜，酶都能发挥作用，A错误；图示中A表示某种酶，B表示底物，C和D表示水解产物，该模型可以解释酶的专一性，B错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，D错误。 课时对点练 [分值：100分] 第1～4题，每题5分；第5～13题，每题6分，共74分。 题组一　酶的本质及作用实质 1．(2025·南通高一期中)下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A．酶的化学本质都是蛋白质 B．酶都必须在细胞内才能发挥作用 C．酶都具有催化功能 D．酶能提供化学反应所需的活化能 答案　C 解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA，A错误；只要条件适宜，酶在细胞内、细胞外都可以发挥作用，如消化酶在消化道发挥作用，B错误；根据酶的定义可知，酶都具有催化功能，C正确；酶能降低化学反应所需的活化能，D错误。 题点　酶的本质 2．用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是(　　) A．蛋白质 B．脂肪酶 C．RNA D．淀粉酶 答案　C 题点　酶的本质 3．如图表示物质S在酶E的催化下水解成P的反应图解，下列叙述正确的是(　　) S＋H2O2P A．酶E可为该反应提供活化能 B．酶E的基本组成单位是葡萄糖 C．若S代表二肽，则酶E、P分别代表肽酶、氨基酸 D．若S是麦芽糖，则可用斐林试剂来检测P的生成情况 答案　C 解析　酶在反应过程中起催化作用，可以降低化学反应所需活化能，A错误；酶大多数为蛋白质，少数为RNA，其基本单位为氨基酸或核糖核苷酸，B错误；肽链在肽酶的作用下可以水解成氨基酸，若S代表二肽(由两个氨基酸组成)，在肽酶的作用下，S水解成两个氨基酸，因此酶E、P可分别代表肽酶、氨基酸，C正确；麦芽糖和麦芽糖的水解产物葡萄糖均为还原糖，无论是否有葡萄糖产生，斐林试剂均可与其反应产生砖红色沉淀，故不可用斐林试剂检测P的生成情况，D错误。 题点　酶的作用 4．如图中Ⅰ代表无催化剂条件下的反应曲线，Ⅱ代表酶作催化剂条件下的反应曲线，E代表能量。则下列相关叙述正确的是(　　) A．E1代表有催化剂条件下降低的活化能 B．在反应物起始量相同的条件下，Ⅱ 生成物比Ⅰ多 C．若Ⅱ代表无机催化剂条件下的反应曲线，则E3减小 D．E2和E4分别代表有催化剂和无催化剂时的反应活化能 答案　C 解析　E1代表没有催化剂条件下所需的活化能，A错误；催化剂只改变反应速率，不影响生成物的量，在反应物起始量相同的条件下，Ⅱ 和 Ⅰ 生成物一样多，B错误；E3表示酶作催化剂时降低的活化能，同酶相比，无机催化剂降低活化能的作用较弱，如果 Ⅱ 代表无机催化剂条件下的反应曲线，则 Ⅱ 在活化状态时能量更高，降低的活化能减少，即E3减小，C正确；E1和E2分别代表无催化剂和有酶催化时的反应所需要的活化能，D错误。 题点　酶的作用机理 题组二　酶的特性 5．(2025·无锡高一阶段检测)能够促使脂肪酶水解的酶是(　　) A．淀粉酶 B．蛋白酶 C．脂肪酶 D．麦芽糖酶 答案　B 题点　酶的专一性 6．(2024·淮安高一期末)如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A．该图能解释酶的催化具有高效性 B．反应前后酶的化学性质没有发生改变 C．酶在高温下会因肽键断裂而永久失活 D．该反应过程中的酶只能利用一次 答案　B 解析　图示蔗糖酶能水解蔗糖为葡萄糖和果糖，不能水解麦芽糖，可以解释酶具有专一性，不能解释酶具有高效性，A错误；图示可以看出，蔗糖酶催化蔗糖水解前后化学性质未发生变化，B正确；蔗糖酶的化学本质是蛋白质，高温条件下空间结构改变，但肽键不会断裂，C错误；酶在反应前后化学性质不变，可重复利用，D错误。 题点　酶的专一性 7．(2024·南通高一期中)为验证酶具有高效性(如图)，应选择的实验组合是(　　) A．①和② B．①和③ C．①和④ D．③和④ 答案　D 解析　为验证酶具有高效性，自变量是催化剂的种类，无关变量如温度应保持一致，因此选择③和④比较合适，D符合题意。 题点　酶的高效性 8．如图表示一个酶促反应过程示意图，它所反映的酶的一个特性和a、b、c最可能的物质依次是(其中○表示组成物质b的单体)(　　) A．专一性；淀粉酶、淀粉、麦芽糖 B．专一性；麦芽糖酶、麦芽糖、葡萄糖 C．高效性；蛋白酶、蛋白质、多肽 D．高效性；脂肪酶、脂肪、甘油和脂肪酸 答案　A 题点　酶的专一性 9．(2024·淮安高一检测)加酶洗衣粉含有多种水解酶，有助于污渍的清除。下列有关叙述不正确的是(　　) A．化学反应后水解酶含量不变 B．水解酶能够降低化学反应的活化能 C．冷水洗涤会使加酶洗衣粉的效果降低 D．水解酶可催化多种污渍分解，不具有专一性 答案　D 解析　酶具有专一性，添加蛋白酶的洗衣粉可以高效去除蛋白质污渍，添加脂肪酶的洗衣粉可以高效去除油渍，因此需要用多种酶去除多种不同种类污渍，D错误。 题点　酶的特性综合 10．(2025·南通高一期中)如图甲、乙为某兴趣小组利用相关装置进行一系列的实验来研究酶的特点的示意图。下列说法错误的是(　　) A．本实验探究酶具有高效性的特点 B．FeCl3溶液和肝脏研磨液作用原理相同 C．甲、乙锥形瓶中保持溶液的pH相同即可 D．此实验的因变量可以是O2的产生速率 答案　C 解析　甲、乙锥形瓶中不仅要保持溶液的pH相同，还需要保持其他无关变量相同，如温度等，C错误；可以通过观察O2的产生速率来探究不同催化剂对H2O2分解的影响，O2的产生速率可以作为该实验的因变量，D正确。 题点　酶的高效性 11．(多选)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析正确的是(　　) A．甲酶不能够抗该种蛋白酶降解 B．甲酶可能是具有催化功能的RNA C．乙酶的化学本质为RNA D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 答案　BD 解析　分析题干及图示信息可知，甲酶的化学本质不是蛋白质，有可能是具有催化作用的RNA，B正确；乙酶的化学本质为蛋白质，C错误。 题点　酶的特性综合 12．(多选)如图所示是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的4个组别。下列相关叙述错误的是(　　) A．组别①号与②号对照，说明加热能降低化学反应的活化能 B．组别①号与④号对照，说明酶具有高效性 C．组别③号与④号实验均可置于90 ℃水浴中进行 D．温度是组别③号与④号的无关变量 答案　ABC 解析　加热能使一部分过氧化氢分子获得能量而成为活化分子，不是降低反应的活化能，A错误；组别①号与④号对照，说明酶具有催化作用，B错误；在90 ℃水浴中过氧化氢会分解产生氧气，故组别③号和④号实验不能置于90 ℃水浴中进行，C错误。 题点　比较过氧化氢在不同条件下的分解实验 13．(多选)某生物研究所在一种专门用于分解PET塑料的水解酶研究方面取得重要突破，未来将据此培育出专“吃”PET塑料的新酶种，通过生物降解方法帮助解决日益严重的塑料垃圾污染问题。下列关于这种新酶的叙述，正确的是(　　) A．该酶分解塑料以后，自身被消耗 B．该酶的化学本质最可能是蛋白质 C．用该酶进行生物降解塑料，比传统的化学分解效率高，污染小 D．该酶的作用机理是降低化学反应的活化能 答案　BCD 解析　酶只是起催化作用，在反应前后，酶的数量和性质不发生变化，A错误。 题点　酶的作用机理 14．(10分)如图是探究过氧化氢酶量对酶促反应速率影响的实验装置图。请回答下列问题： (1)酶的作用机理是___________________________________________________________。 (2)本实验中对自变量的控制可通过__________________来实现。因变量的观测指标可以用__________________表示。 (3)在过氧化氢溶液相同浓度、相同体积的不同实验组中，加入相同大小不同数目的浸润过肝脏研磨液的滤纸片，则几个实验组最终生成的气体量是否相同________，原因是________________________________________________________________________。 答案　(1)降低化学反应所需的活化能　(2)改变圆形滤纸片的大小和数量　单位时间内收集的氧气量(气体量)　(3)相同　过氧化氢量相同，分解产生的氧气量相同 解析　(2)该实验是探究过氧化氢酶量对酶促反应速率的影响，自变量为过氧化氢酶的量，因此可以通过改变浸过肝脏研磨液的滤纸片的大小和数目来实现对自变量的控制。因变量是过氧化氢被分解的速率，可用单位时间内收集的氧气量(气体量)来表示。(3)由于酶只改变化学反应的速率不影响反应平衡，并且各组底物(H2O2)量相同，因此几个实验组最终生成的气体量相同。 题点　酶的特性及实验设计综合 15．(每空1分，共16分)请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。 实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖溶液、淀粉溶液、斐林试剂、试管、水浴锅。 (1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙、丙、丁可代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。 试管 溶液 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液 甲 ＋ － ＋ － 乙 丙 丁 (2)实验步骤： ①按照表格中的设计，取试管、加溶液。 ②混匀，37 ℃恒温水浴一段时间。 ③取出试管，分别加入适量的__________，混匀，在________条件下隔水加热一段时间。 ④观察实验现象并记录实验结果。 (3)结果预测：__________________________________________________________________。 (4)结论：______________________________________________________________________。 答案　(1)如表所示 试管 溶液 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液 甲 ＋ － ＋ － 乙 － ＋ － ＋ 丙 ＋ － － ＋ 丁 － ＋ ＋ － (2)③斐林试剂　50～65 ℃　(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和唾液淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀　(4)酶的催化作用具有专一性 题点　酶的特性及实验设计综合 学科网（北京）股份有限公司 $