2027届高三生物人教版一轮复习课件5.1降低化学反应活化能的酶

该高中生物学高考复习课件聚焦“降低化学反应活化能的酶”核心考点，依据高考评价体系梳理酶的本质、作用机理、特性及影响因素等考查维度，通过实验设计、曲线分析、概念辨析等常考题型归纳，明确实验变量控制、酶特性验证等高频考点权重，构建系统备考框架。 课件亮点在于“实验探究+真题典例+素养提升”策略，如以“比较过氧化氢分解”实验为例，指导对照原则与变量控制方法，培养科学思维和探究实践素养。通过典例分析温度对酶活性影响的曲线题，总结“三步分析”答题模板，帮助学生掌握得分技巧，教师可据此精准把握学情，实现高效复习。

降低化学反应活化能的酶一轮复习 破解“加酶洗衣粉”的洗涤奥秘 1.7.2013 ‹#› 加酶洗衣粉背面说明 水温提示：建议使用 40℃左右温水 浸泡，效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水 衣物禁忌：严禁用于丝绸、羊毛等蛋白质纤维织物 为什么加酶洗衣粉会有这些特殊的使用限制？“酶”究竟是什么物质？它是如何在洗涤过程中发挥去污作用的？这背后隐藏着怎样的生物科学原理？ 一、酶的本质和作用——“破解身份之谜，理解工作机制” 1. 细胞代谢 (1)概念：细胞中每时每刻都进行着 ，统称为细胞代谢。 (2)细胞代谢的中心（主要场所）： ； 细胞代谢的控制中心： 。 (3)意义： 是细胞生命活动的基础。 (4)特点：细胞代谢离不开 。 许多化学反应 细胞质基质 细胞核 酶 细胞代谢 作用？ 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解（验证酶的作用） Fe3+ (无机催化剂) (过氧化氢酶) 肝脏研磨液 ①②对照，说明___________________________________________________； ①④对照，说明酶具有__________，可加快化学反应速率； ③④对照，说明酶具有________，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 加热能促进过氧化氢的分解， 提高反应速率 催化作用 高效性 自变量： 因变量： 无关变量： 对照实验 对照组 实验组 反应条件 过氧化氢分解速率 过氧化氢浓度、剂量、反应时间等）必须相同且适宜 每滴Fe3+数量和过氧化氢酶分子数的关系？ 为什么要用新鲜肝脏？ 为什么要研磨肝脏？ 每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子的25万倍 不新鲜的肝脏研磨液中过氧化氢酶的活性较低或失活 使过氧化氢酶释放出来 实验原则： 对照原则 实验处理、设置自变量、控制无关变量 检测因变量并记录 实验步骤： 取材、分组、编号 单一变量原则 等量原则 典例1 如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。下列有关分析合理的是( ) A.本实验的因变量是不同的催化剂 B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等 C.1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验 D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能 C Why？ 酶具有催化作用 3.酶的作用机理 (1)活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的_______状态所需要的能量。 常态　 活跃　 图中①表示 图中②表示 图中④表示 无催化剂时化学反应所需的活化能。 无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。 酶催化时化学反应所需的活化能。 图中③表示： 图中⑤表示 无机催化剂降低的活化能 酶降低的活化能 用图中序号回答下列问题 (2)酶的作用机理： 降低化学反应的活化能 思考：酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？ （1）只能催化自然条件下能发生的化学反应； （2）化学反应前后催化剂的数量和性质均不变； （3）加快化学反应的速率（降低化学反应的活 化能），缩短达到化学平衡的时间，但不能改变 化学反应的方向和化学平衡。 酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C(填字母)。 A B C 不同点？ 酶降低活化能的作用更显著， 使细胞代谢能在温和条件下有序地进行 典例2 下图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线， E 表示酶降低的活化能，正确的图解是( ) A.&1& B.&2& C.&3& D.&4& C Who？ 4．酶本质的探索历程 该物质称为酿酶。 [连一连] 4．酶本质的探索历程 5．酶的本质 酶是 产生的具有_________的有机物，其中绝大多数酶是_______。 活细胞 催化作用 蛋白质 化学本质 绝大多数是_______ 少数是____ 合成原料 _______ ___________ 合成场所 _______ 主要是细胞核(真核生物) 来源 一般来说, 都能产生酶 生理功能 具有生物_____作用 作用原理 降低化学反应的_______ 作用场所 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 催化 活化能 活细胞 细胞内、细胞外、生物体外 验证酶的化学本质 (1)颜色反应法：蛋白质类酶可用 试剂鉴定，反应后呈 。 (2)酶解法：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 双缩脲 紫色 哪中酶是RNA酶？ √ 6.酶和激素的比较 比较 酶 激素 来源 功能 化学本质 作用场所 作用机理 作用后 相同点 活细胞 催化 蛋白质或RNA 细胞内或细胞外或体外 降低化学反应所需活化能 性质、数量不变 内分泌器官或细胞 调节（信息传递） 蛋白质类、固醇类、氨基酸衍生物类 靶器官或靶细胞 与靶细胞上受体特异性结合调节相应生命活动 被灭活 能产生激素的细胞一定能产生酶， 能产生酶的细胞不一定能产生激素。 微量高效、都不提供能量 典例3 关于人体内酶和激素的叙述，错误的是( ) A．酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的 B．酶和激素都不能为化学反应提供能量 C．能产生激素的细胞不一定能产生酶 D．能产生酶的细胞不一定能产生激素 E．激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，酶反应前后不改变 F．激素产生后一般作用于其他细胞 G．激素和酶都具有高效性，非细胞条件下也能发挥作用 H．一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种细胞 I.某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的 ACGH 一、酶的本质和作用——“破解身份之谜，理解工作机制” 加酶洗衣粉的去污原理？ 洗衣粉中的酶（如蛋白酶、脂肪酶）是利用微生物发酵技术生产的蛋白质制剂。它们作为高效的生物催化剂，能特异性分解衣物上的蛋白质、油脂等污渍，实现高效、温和的清洁效果。 使用加酶洗衣粉为什么有特殊限制？ 二、酶的特性——“了解酶的脾气，掌握使用技巧” 少量加酶洗衣粉即可快速去除顽固污渍 酶的催化效率是无机催化剂的10⁷~10¹³倍， 能在极短时间内加速生化反应进程。 1.酶具有高效性 酶的特征 数学模型 曲线含义 酶高效性 （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。 （3）酶只能催化已存在的化学反应 意义： 保证细胞内化学反应快速有序地进行。 如何设计实验验证酶具有高效性？ 实验处理、设置自变量、控制无关变量 检测因变量并记录 取材、分组、编号 试管号 1 2 加底物(H2O2) _____ _____ 控制变量 _____ 2滴 × × 2滴 温度 常温 常温 检测因变量（现象） 卫生香燃烧情况 燃烧 燃烧猛烈 2 mL 2 mL 加FeCl3 加肝脏研磨液 自变量 因变量 催化剂的种类 H2O2的分解速率 项目 实验组 对照组 材料 试剂 现象 结论 实验验证酶的高效性 等量的同一种反应物 与反应物相对应的 酶溶液 等量的无机催化剂 反应速率很快，或 反应时间短 反应速率缓慢，或 反应用时长 酶具有高效性 自变量 因变量 对比思考：无机催化剂具有广谱性，如酸可催化蛋白质、脂肪、淀粉等多种物质的水解。那么，酶是否也能催化多种反应呢？这正是酶与无机催化剂的关键差异之一。 洗衣粉中的酶：如蛋白酶、脂肪酶等 能将血渍、奶渍等含大分子的蛋白质水解。 能将油渍水解为小分子物质 为什么要添加多种酶？ 一种酶只能催化一种或一类化学反应 2.酶具有专一性 “衣物禁忌：严禁用于丝绸、羊毛等蛋白质纤维织物”原因？ 酶的特征 数学模型 曲线含义 酶专一性 （1）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。 （2）加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性 专一性 酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。 酶 产物 酶-底物复合物 图中A表示 ，B表示 ，E、F表示 ， C、D表示 。 酶 被A催化的底物 B被分解后的产物 不能被A催化的物质 锁钥学说 如何设计实验验证酶具有专一性？ 实验处理、设置自变量、控制无关变量 检测因变量并记录 取材、分组、编号 1 号试管 2 号试管 步 骤 一 加入 2ml淀粉溶液 ____ 二 加入 2ml 新鲜淀粉酶溶液，振荡混匀，60℃ 保温 5min 三 ____ 现象 出现砖红色沉淀 无砖红色沉淀 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 加入 2ml蔗糖溶液 加入 2ml 斐林试剂，50-65℃ 水浴加热 1min 自变量 因变量 底物是否被淀粉酶水解 底物的种类 1.实验中能否用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？为什么？ 2.本实验是“同酶不同底物”的思路，你还能设计其他思路验证酶的专一性吗？ 不能。因为碘液只能检测淀粉是否存在，无法检测蔗糖是否被水解。 可以采用“不同酶同一种底物”的思路。例如：取等量淀粉溶液两份，分别加淀粉酶和蔗糖酶，检测淀粉是否水解，观察不同酶对同一底物的催化差异，以此验证酶的专一性。 项目 方案一 方案二 实验组 对照组 实验组 对照组 材料 试剂 现象 结论 酶具有专一性 实验验证酶的专一性 底物相同酶不同 底物不同酶相同 底物相同（等量） 与酶相对应的底物 与底物相对应的酶 另外一种酶 发生反应 不发生反应 另外一种底物 同一种酶（等量） 发生反应 不发生反应 自变量 自变量 因变量 3.探究：影响酶活性的条件 唾液（淀粉酶） pH 6.2~7.4 胃液（胃蛋白酶） pH0.9~1.5 小肠液（含多种酶） pH 7.6 使用温水30~40℃效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水 不建议与消毒剂混合使用 加酶 温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？ 背景资料 提出问题： 做出假设： 温度或pH会影响酶的活性 唾液淀粉酶进入胃后还能消化淀粉吗？ 质量分数为2%新配制的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液； 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为5%的盐酸，质量分数为5%的氢氧化钠溶液，热水，冰块，碘液，斐林试剂； 试管，烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴, 卫生香。 材料用具： 1、根据实验目的选择材料用具（酶、底物、检测试剂） 探究温度对酶活性的影响： 淀粉酶、淀粉溶液、碘液 探究PH对酶活性的影响： H2O2酶、 H2O2溶液 (1)探究温度对酶活性的影响的实验 ①不选用H2O2作为反应底物的原因？ H2O2不稳定，受热易分解， 无法判断H2O2的分解是温度引起还是酶。 ②不选用斐林试剂进行鉴定的原因? 斐林试剂检测需要水浴加热，温度是干扰条件。 ③实验材料先处理温度，还是先混合？ 先处理温度，再混合 原因：必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果 注意： 探究温度对淀粉酶活性的影响的实验 操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 0℃ 0℃ 50℃ 50℃ 100℃ 100℃ 加淀粉 2mL — 2mL — 2mL — 加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL 保温 在各自温度下保温5min 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝 不变蓝 变蓝 酶的催化作用需要适宜的温度，温度过低或过高都会影响酶的活性。 结论 (2)探究pH对酶活性的影响的实验 ①本实验的自变量是什么？如何控制自变量？ 自变量：PH。通过分别加入等量的HCl、蒸馏水和NaOH来控制。 注意： ②为什么不选淀粉酶作为实验材料？ 因为在酸性条件下，酸会水解淀粉。 ③本实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？ ④能否在加入肝脏研磨液后，直接加入过氧化氢溶液，再调节pH? 不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到检测结果。 H2O2酶的活性。可以通过观察单位时间内气泡的多少或者卫生香复燃的情况来判断H2O2的分解速率。 探究pH对H2O2酶活性的影响的实验 实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液 三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液 四 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应 实验现象 产生少量气泡 产生少量气泡 酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。 产生大量气泡 结论 本实验能否证明H2O2酶的最适PH是7？ (3)探究酶的最适温度和最适pH 组别编号 1 2 … n 实验材料 等量的同种底物 温度 (pH) 𝑇1(𝑎1) 𝑇2(𝑎2) … 𝑇n(𝑎n) 衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余的多少 实验结论 生成物量最多的一组，或底物剩余最少的一组所处温度（或 pH）为最适温度（或 pH ） 酶的作用条件较温和 各种酶的最适温度： 酶的来源 最适pH 动物 6.5-8.0 胰蛋白酶 8.0-9.0 胃蛋白酶 1.5 植物 4.5-6.5 各种酶的最适pH： 酶的来源 最适温度（℃） 动物 35-40 植物 40-50 细菌或真菌 70 4.酶的作用条件较温和 建构数学模型 失活 失活 失活 酶的特性依赖适宜的温度与pH值，过高/过低温度或过酸/过碱环境，会降低活性甚至导致酶永久失活，体现了其作用条件的温和性。 抑制 酶的作用条件较温和 随着温度降低， 酶活性下降， 若温度升高 可恢复。 随着温度升高， 酶活性下降， 温度降低时 不可恢复。 低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存） 随着pH降低， 酶活性下降， 若pH升高 不可恢复。 随着pH升高，酶活性下降，pH降低时 不可恢复。 强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性) 沸水等高温会破坏酶的空间结构，导致酶永久失活，无法恢复催化能力；混用含氯消毒液，其强氧化性会使酶蛋白变性，彻底丧失催化活性。 因此去污效果极差甚至完全失效。 1.7.2013 这两个曲线图直观地展示了温度和pH值对酶活性的影响。我们可以看到，酶的活性在某个特定的温度和pH值下达到最高，这个点就是最适温度和最适pH。温度过高或过低，pH过酸或过碱，都会导致酶活性下降，甚至失活。这再次证明了酶的作用条件是比较温和的。 ‹#› 典例4 在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如图所示。将上述实验装置放入 37 ℃ 恒温箱中，保温处理 24 h 后，用碘液冲浸该琼脂块，可见其上面呈蓝色的斑块个数是( ) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 [解析] ①和②斑块处的唾液淀粉酶失活，③处无唾液淀粉酶，因此不能使淀粉水解，加碘后变蓝色。 C 典例5 下列有关酶的叙述，不正确的是( ) A.过酸、过碱、温度过高或温度过低都会使酶永久失活 B.某加酶洗衣粉说明用 40∼60 ℃ 温水浸泡效果更佳原因是酶的催化需要适宜条件 C.在化学反应前后，酶自身的化学性质不发生变化 D.过氧化氢酶溶液的温度由 80 ℃ 变为 20 ℃ 的过程中，酶活性不变 [解析] 高温、过酸、过碱都会破坏酶的结构，使酶失活，但是低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性，A错误；酶是生物催化剂，在化学反应前后自身性质不发生改变，C正确；温度为 80 ℃ 时，过氧化氢酶已经失活，当温度变为 20 ℃ 时，酶活性不变，D正确。 适量增加酶的浓度会提高反应速率，但生成物的量不会增加；若适当增加反应物的浓度，提高反应速率的同时生成物的量会增加。 A 5.影响酶促反应速率的因素 (1)什么是酶活性？ (2)酶活性的表示方法？ 酶催化特定化学反应的能力。 酶催化某一化学反应的速率。 反应速率可以测量：单位时间内反应物的消耗量或单位时间内产物的生成量。 1.温度和 pH 通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。 2.影响酶促反应速率因素的曲线分析 温度 <m></m> 底物浓度 酶浓度 温度偏高或偏低，都会使酶的活性降低。温度过高会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性 每种酶只能在一定限度的 pH 范围内表现出活性，过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏而失活 当底物达到一定浓度后，受酶的数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加 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 5.影响酶促反应速率的因素 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。 B点：反应速率在此时达到最高 。 C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。 典例6 下图表示的是最适的温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响 A B C 反应速度 反应物浓度 典例6 下图表示的是最适的温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响 （2）如果在A点时温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化曲线。 （3）如果在B点时往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化曲线。 如果A点时温度升高10 ℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。 该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快 B C C 竞争性抑制剂的结构与 类似，可与底物竞争性结合酶的活性中心（底物结合位点），使酶促反应速率 ，若提高反应体系中的 ，则可削弱抑制剂的作用； 6.抑制剂对酶促反应的影响 底物浓度 底物 降低 非竞争性抑制剂的结合位点通常远离酶的活性中心，与酶特定位置结合之后使活性中心的结构 ，使 不能与酶结合，从而降低酶促反应速率，该抑制 （填“能”或“不能”）通过提高底物浓度的方式抵消。 改变 底物 不能 1 2 3 典例7 下图中曲线甲是某同学在最适温度、pH条件下测定的底物浓度对酶促反应速率影响的曲线；曲线乙、丙分别表示改变不同条件时测定的底物浓度对酶促反应速率影响的曲线。分析并回答下列问题： （1）AB 段限制酶促反应速率的主要因素是__________；A、B两点的酶降低化学反应活化能的作用______（填“相等”或“不相等”）。在C点时要提高最大反应速率，可采取的措施是__________。 底物浓度 相等 增大酶量 （2） 使图中曲线甲向左移动变成曲线乙的操作是______________________________________________________________。 增大酶量、提高酶的浓度、使用酶的激活剂等 典例7 下图中曲线甲是某同学在最适温度、pH条件下测定的底物浓度对酶促反应速率影响的曲线；曲线乙、丙分别表示改变不同条件时测定的底物浓度对酶促反应速率影响的曲线。分析并回答下列问题： （3） 仅加入某化学物质使图中曲线由甲变为丙，则该化学物质对此反应的影响是____________________________________。除此之外，同样能使图中曲线甲变成曲线丙的操作是_________________________________________（至少答出两项）。 降低酶促反应速率（或抑制酶的活性） 改变温度、pH 值、酶的用量或浓度 （4） 若要探究pH对该酶促反应速率的影响，则实验中的无关变量有____________________________________________________________________________（至少答出两项） 温度、酶的用量或浓度、底物浓度、反应容器的大小和干净程度等 01 酶的三大核心特性 高效性 · 生物催化剂 催化效率远高于无机催化剂，能极大降低化学反应的活化能，加速生命活动进程。 专一性 · 锁钥契合 一种酶只能催化一种或一类化学反应，如同钥匙与锁的精准匹配，保证代谢有序进行。 温和性 · 条件敏感 作用条件较温和，受温度、pH值影响显著；高温、过酸或过碱环境会导致酶永久失活。 02 生活应用：加酶洗衣粉 高效去污 · 深层洁净 利用酶的高效性，少量酶制剂即可快速分解顽固污渍。 精准选择 · 对症下药 根据污渍类型选择对应酶制剂：蛋白酶除蛋白渍，脂肪酶除油渍，淀粉酶除淀粉类污渍。 使用禁忌 · 呵护衣物 需用温水（低温活性低），不可用于丝毛织物（含蛋白质，会被酶水解破坏），不可与消毒液混合使用。 总结与应用：科学指导生活 1.7.2013 好了，我们来总结一下今天复习的核心知识点。酶是活细胞产生的生物催化剂，通过降低活化能来提高反应速率。它具有高效性、专一性和作用条件温和三大特性。这些特性完美地解释了为什么加酶洗衣粉需要用温水、不能洗丝毛制品，以及为什么它能针对性地去除不同污渍。 ‹#› 感谢观看 愿知识如清泉，滋养成长之路，让我们在探索中不断前行 1.7.2013 ‹#› EVCapture4.2.1软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $