第五章第一节降低化学反应活化能的酶知识点总结2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第5章第1节 降低化学反应活化能的酶 一、细胞代谢 1.概念：细胞中每时每刻进行的全部化学反应的统称，是细胞生命活动的基础。 2.特点：细胞代谢离不开酶的催化。 二、酶的作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解实验 1.实验原理:过氧化氢分解反应式略 通过气泡产生速率、带火星卫生香复燃情况判断分解快慢。 2.四组处理及现象 组别 处理 现象 1（对照组） 常温 几乎无气泡，卫生香不复燃 2 90℃水浴加热 少量气泡，卫生香不复燃 3 加FeCl₃（无机催化剂） 较多气泡，卫生香变亮 4 新鲜肝脏研磨液（过氧化氢酶） 大量气泡，卫生香猛烈复燃 3.注意：①肝脏必须新鲜，防止酶被微生物分解；②研磨是为增大酶与底物接触面积。 4.实验结论 ①加热可以促进过氧化氢分解；②无机催化剂、酶都有催化作用；③酶的催化效率远高于无机催化剂（酶具有高效性）。 5.催化剂只加快反应速率，不改变生成物最终总量，只缩短到达反应平衡的时间。 6.在本节“探究·实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是:本节“探究·实践”涉及的自变量并非只有一个，而是包括温度和催化剂两个变量，1号试管中仅放置了过氧化氢溶液，可以起到对照作用。2号试管与1号试管的区别在于温度，3号试管和4号试管与1号试管的区别在于比1号试管多了催化剂。3号试管与4号试管之间也可以起相互对照作用。加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管，可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管作对照；同理，加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。 7.实验变量与对照实验 （1）变量:实验过程中变化的因素。 （2）自变量：人为改变的变量（本实验：反应条件：温度、催化剂种类）。 （3）因变量：随自变量变化而变化的变量（过氧化氢分解速率，检测指标：气泡产生速率、卫生香复燃情况）。 （4）无关变量：除自变量外会影响实验结果的因素（过氧化氢浓度、用量、反应时间等），无关变量必须保持相同且适宜（单一变量原则）。 （5）对照类型 ①空白对照：不作实验处理，如本组1号试管； ②自身对照：同一对象前后处理对比（如质壁分离与复原）； ③相互对照：多个实验组之间互为对照，本组2、3、4； ④条件对照：施加非研究的处理，用于对比。 三、酶的作用机理：降低化学反应的活化能 1.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。 2.加热：不能降低活化能，给分子提供能量； 3.催化剂（无机催化剂、酶）：降低化学反应活化能； 4.酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著。 5.酶反应前后性质、数量不变，可反复利用。 四、酶本质的探索 1.巴斯德：发酵和活酵母细胞有关；局限：认为必须完整活细胞。 2.李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才起作用；局限：认为只有细胞死亡裂解才起作用。 3.毕希纳：酵母破碎后的提取液依然可以发酵，证明是细胞内的某些物质起作用。 4.萨姆纳：提纯脲酶，证明酶本质是蛋白质。 5.切赫、奥尔特曼：发现少数RNA也具有催化活性（核酶）。 6.酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 项目 绝大多数酶（蛋白质） 少数酶（RNA，核酶） 合成原料 氨基酸（CHON (S)） 核糖核苷酸（C H O N P） 合成场所 核糖体 细胞核（真核）（叶绿体、线粒体） 来源 活细胞（哺乳动物成熟红细胞除外） 活细胞 作用部位 细胞内、细胞外、体外均可发挥催化作用 细胞内、细胞外、体外均可发挥催化作用 功能 只起催化作用，无其他功能 只起催化作用，无其他功能 7.易错：酶不一定在细胞内发挥作用；酶可以作为另一个反应的底物（如淀粉酶可以被蛋白酶水解）。 8.酶本质的鉴定实验 （1）试剂鉴定：实验组待测酶液+双缩脲试剂；对照组已知蛋白液+双缩脲，均出现紫色则为蛋白质，实验组不出现紫色，对照组出现紫色，则为RNA。 验证蛋白酶具有催化作用，若实验组为蛋白质溶液加蛋白酶，对照组为蛋白质溶液加等量蒸馏水，用双缩脲试剂检测，无论蛋白质是否被水解，均会变紫色，因为蛋白酶本身是蛋白质，故不能用蛋白质溶液，而要用蛋白块，观察蛋白块是否消失。 （2）酶解法鉴定：用两份等量酶溶液，A组加RNA酶，B加等量蛋白酶，若A组酶失活（不能催化底物反应），B组酶具有活性（能催化底物反应），则该酶为RNA； 反之，则该酶为蛋白质。 例如下图，向甲酶和乙酶的溶液中分别加入蛋白酶，两种酶活性的变化，说明甲酶本质为RNA，乙酶的本质为蛋白质。 五、酶的三大特性 1.高效性（如下图） （1）含义：酶催化效率是无机催化剂的107～1013倍； （2）意义：保证细胞代谢快速高效进行。 2.专一性 （1）概念：一种酶只能催化一种或一类化学反应。 （2）例子：脲酶只催化尿素；二肽酶可以水解多种二肽。 （3）意义：保证细胞代谢有条不紊进行。 （4）实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 实验步骤 试管编号 1 2 ① 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － ② 注入蔗糖溶液 － 2 mL ③ 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL ④ 60 ℃水浴保温5 min ⑤ 加入新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL ⑥ 水浴加热2 min ⑦ 观察实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 实验结论 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。 （5）不能用碘液检测，碘液无法检测蔗糖是否水解；淀粉酶最适温度约60℃。 （6）专一性的机理的两种学说 ①锁钥学说：酶和底物像锁和钥匙，结构刚性互补； ②诱导契合学说：酶活性中心结构可变，底物结合诱导酶空间结构改变，二者互补结合。 3.作用条件较温和：酶的活性需要适宜温度、适宜pH。 （1）温度影响 ①低温：酶活性降低，空间结构稳定，升温活性可恢复，酶适合低温保存； ②高温：酶空间结构被破坏，酶永久失活，降温活性不可恢复； ③最适温度：酶活性最高；不同温度可以有相同酶活性。 （2）pH影响 过酸、过碱：直接破坏酶的空间结构，酶永久失活，调回适宜pH活性不能恢复；存在最适pH。 （3）pH改变不改变酶的最适温度；温度改变不改变酶的最适pH。 六、探究影响酶活性的条件实验 1.探究温度对淀粉酶活性的影响 （1）原理：淀粉遇碘变蓝；不能选过氧化氢（受热自行分解）；不能用斐林试剂检测（需要水浴加热改变实验温度）。 （2）步骤 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 （3）注意：若要找最适温度：缩小温度梯度重复实验。 2.探究pH对过氧化氢酶活性的影响 （1）原理：过氧化氢酶分解H₂O₂，观察气泡产生速率。 （2）不选用淀粉酶催化淀粉：酸性条件淀粉自身水解，干扰结果。 （3）步骤 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 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。 七、酶促反应速率的影响因素 1.底物浓度：酶量一定，底物浓度升高，反应速率上升；酶饱和后，受酶数量限制，速率不再上升。 2.酶浓度：底物充足，酶促反应速率和酶浓度成正比。 3.温度、pH：改变酶活性，改变反应速率。 八、酶的抑制剂 1.竞争性抑制剂：抑制剂和底物竞争酶的活性部位；增大底物浓度，可以解除抑制作用。 2.非竞争性抑制剂：结合酶非活性位点，破坏酶功能；增大底物浓度不能解除抑制，Vmax下降。 九、酶在生活生产应用 1.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.果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。 3.加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加干净鲜亮。加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体的，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。 4.残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也是导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿洁白，口气清新。 5.多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。 6.胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。 7.利用脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境又使其得到合理利用。 8.青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素。 9.自然界中存在的酶并不完全适于在生活和生产上应用。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。 十、易混易错点 1.酶只能催化，不能调节生命活动；激素起调节作用。 2.酶的合成不一定在核糖体，少数RNA类酶在细胞核合成。 3.催化剂只降低活化能，不能提供能量。 4.低温抑制酶活性，不变性；高温、强酸强碱破坏空间结构，永久失活。 5.酶既可做催化剂，也可以作为底物被蛋白酶、RNA酶水解。 6.酶可在细胞外发挥作用。 7.酶不会改变产物的最终产量，只改变反应速度。 8.细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞来说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。 学科网（北京）股份有限公司 $