2027届高三生物人教版一轮复习课件 第三单元 第9课时 降低化学反应活化能的酶

第9课时 降低化学反应活化能的酶 细胞的能量供应和利用 第三单元 学习目标 课标 要求 说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。 考情 分析 1.酶的作用、本质和特性：2025·黑吉辽蒙·T1　2025·北京·T3　2025·河北·T2　2024·河北·T2　2022·湖南·T3　2022·重庆·T7 2.影响酶促反应速率的因素：2025·四川·T10　2024·广东·T15　2023·辽宁·T19　2023·广东·T1　2021·海南·T11 3.酶的相关探究实验：2025·浙江1月选考·T10　2025·江苏·T8　2025·湖南·T2　2025·陕晋宁青·T5　2025·四川·T5　2022·全国乙·T4　2022·广东·T13　2021·湖北·T21 目 录 一 酶的作用、本质及特性 二 影响酶促反应的因素分析 一 酶的作用、本质及特性 1、酶在细胞代谢中的作用：比较过氧化氢在不同条件下的分解 对照 促进 过氧化氢 降低活化能 FeCl3 肝脏研磨液 (1)过程、结果及结论 一 酶的作用、本质及特性 (2)实验过程的变量分析 FeCl3 肝脏研磨液 自变量 因变量 温度和催化剂 底物（H2O2）的分解速率 除自变量外，一些对实验结果造成影响的可变因素。 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度等 无关变量 无关变量的处理原则是相同且适宜。 可用单位时间内产生气泡数目多少、带火星卫生香的复燃情况表示 一 2、酶的催化作用机理 (1)活化能 分子从常态转变为 的活跃状态所需要的能量称为活化能。 酶的作用、本质及特性 容易发生化学反应 加热、Fe3+、酶的作用机(原)理？ 为分子提供能量 降低化学反应的活化能 降低化学反应的活化能（更显著） 加热 Fe3+ 酶 一 2、酶的催化作用机理 (2)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。 酶的作用、本质及特性 酶降低的活 化能 无酶催化时反应进行所需要的活化能是ac段。 有酶催化时反应进行所需要的活化能是bc段。 若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将 移动。 向上 【提醒】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。 没有活细胞就不能产生酒精 只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞 一 3、酶本质的探究历程 酶的作用、本质及特性 结论： 绝大多数酶是蛋白质，只有少部分酶是RNA。 请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。 教材隐性知识 没有活细胞就不能产生酒精 只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞 一 3、酶本质的探究历程 酶的作用、本质及特性 请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。 教材隐性知识 提示　将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。 一 4、酶的本质和作用 酶的作用、本质及特性 本质 合成原料 合成场所 作用场所 来源 功能 绝大多数是__________，少数是_________ 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 或 核糖体 细胞核等 或 细胞内外及生物体外均可 一般情况，活细胞 都能产生酶 具有生物催化作用 除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外，其他活细胞都能产生酶 注意：酶只起催化作用，无调节功能 一 5、酶的特性 酶的作用、本质及特性 ——(1)酶具有高效性 1. 第1、4组实验对照可以说明什么？ 2. 第3、4组实验可以说明什么？ 酶具有催化作用 酶具有高效性 回顾：探究酶具有高效性 常温 加FeCl3 加H2O2酶 一 5、酶的特性 酶的作用、本质及特性 ①原因：与 相比，酶降低活化能的 作用更 ，催化效率更高。 ②意义：使细胞代谢快速进行。 ③曲线分析(如图) 无机催化剂 显著 加FeCl3 加H2O2酶 ——(1)酶具有高效性 加酶 加无机催化剂 不加催化剂 时间 生成物浓度 1.酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。 2.酶不能改变最终生成物的量。 ①定义：每一种酶只能催化 化学反应。 ②意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 ③曲线分析(如图) 一种或一类 一 5、酶的特性 酶的作用、本质及特性 ——(2)酶具有专一性 ④模型解读：酶与底物在空间距离上彼此接近时，酶受底物分子的诱导，其构象发生 有利于底物结合的变化，从而互补契合进行反应，形成酶—底物复合体。 一 5、酶的特性 酶的作用、本质及特性 Ⅰ.A表示酶，B表示能被A催化的底物，C、D物质表示不能 被A催化的物质→酶具有 。 Ⅱ.酶和被催化的反应物分子均具有特定的结构。 ——(2)酶具有专一性 专一性 一 5、酶的特性 酶的作用、本质及特性 温和 最高 ——(3)酶的作用条件较温和 ①酶所催化的化学反应一般是在比较 的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性 。 一 5、酶的特性 酶的作用、本质及特性 等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。 条件下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 温度过高、过酸、过碱 失活 失活 失活 有活性 ——(3)酶的作用条件较温和 低温 自我诊断 (1)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用可通过观察颜色判断实验结果(2025·陕晋宁青，5)(　　) (2)红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性(2023·广东，1)(　　) √ × 有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性。 自我诊断 (3)探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理(2024·江苏，3)(　　) × 酶与底物应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。 一、探究酶的专一性 形成·解题能力 方案：酶相同、底物不同 Ⅰ.底物1＋酶溶液 Ⅱ.底物2＋酶溶液 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 1号试管中加入2mL可溶性淀粉溶液 2号试管中加入2mL蔗糖溶液 三 加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min 四 取出试管，各加入2mL斐林试剂(边加入边轻轻振荡)→试管下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热约2min 实验现象 砖红色沉淀 无变化 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 等量 等量相同 一、探究酶的专一性 形成·解题能力 方案：酶相同、底物不同 Ⅰ.底物1＋酶溶液 Ⅱ.底物2＋酶溶液 等量 等量相同 思考：1.使用斐林试剂可检测酶促反应是否发生，原因是淀粉和蔗糖都不是 ，但淀粉和蔗糖的水解产物都是 。 2. (填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为_______________ _____________________________________________________________________________________。 还原糖 还原糖 不能 水解产物均不与碘液发生颜色反应，若选用碘液作为检测试剂，则无法检测蔗糖是否被水解 蔗糖和蔗糖的 二、探究温度和pH对酶活性的影响 形成·解题能力 1.探究温度对酶活性的影响 实验步骤 一 6支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 二 可溶性淀粉溶液 2mL － 2mL － 2mL － 三 淀粉酶溶液 － 1mL － 1mL － 1mL 四 分别在不同条件下放置5min 0℃保温 60℃保温 100℃保温 五 混合 在各自的温度下反应约5min 六 加碘液 分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 现象 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 (1)实验时，步骤四、五能否颠倒？ (2)为何不选斐林试剂鉴定？ 二、探究温度和pH对酶活性的影响 形成·解题能力 1.探究温度对酶活性的影响 思考： (1)实验时，步骤四、五能否颠倒？ 不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。 (2)为何不选斐林试剂鉴定？ 本实验需要保证反应温度自始至终在设定的温度下进行，使用斐林试剂需要水浴加热，从而改变反应温度，对实验结果会产生影响。 二、探究温度和pH对酶活性的影响 形成·解题能力 1.探究温度对酶活性的影响 不能。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快，并不能准确反映酶活性的变化。 思考： (3)实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ (4)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用 (填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，酶活性的观测指标是_______________________。 蛋白块 相同时间内蛋白块体积的变化 二、探究温度和pH对酶活性的影响 形成·解题能力 2.探究pH对酶活性的影响 实验步骤 一 1号试管 2号试管 3号试管 二 各加入肝脏研磨液2滴 三 加蒸馏水1mL 等量的5%HCl 等量的5%NaOH 四 各加入3%的过氧化氢2mL 五 反应约5min，记录气泡产生情况 实验现象 较多气泡 几乎无气泡 几乎无气泡 结论 过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高 为什么实验材料选过氧化氢和肝脏研磨液，而不选淀粉和淀粉酶？ 酸性条件下淀粉会分解。 强化·迁移应用 1．(2025·黑吉辽蒙，1)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述，正确的是(　　) A．基本单位是脱氧核苷酸 B．在细胞内或细胞外均可发挥作用 C．当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应 D．为维持较高活性，适宜在70 ℃～75 ℃下保存 √ 本质是蛋白质，基本单位为氨基酸。 缺少引物和缓冲液 酶适宜在低温下保存 考向一　酶的作用和本质 强化·迁移应用 2.(2025·河北，2)下列过程涉及酶催化作用的是 A.Fe3＋催化H2O2的分解 B.O2通过自由扩散进入细胞 C.PCR过程中DNA双链的解旋 D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除 √ 植物体细胞杂交前细胞壁的去除，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解,涉及酶的催化作用。 考向一　酶的作用和本质 高中教材中常见的酶 (1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。 (2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。 (3)基因工程工具酶 归纳总结 27 高中教材中常见的酶 (4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。 (5)核酸水解酶 (6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。 (7)细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁)； 胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养)。 归纳总结 28 强化·迁移应用 考向二　酶的特性及探究实验 A.丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液 B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 3.(2025·江苏，8)为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是 √ 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液 ② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ？ ③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热 强化·迁移应用 4.(2022·广东，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是 组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%) ① 9 ＋ 90 38 ② 9 ＋ 70 88 ③ 9 － 70 0 ④ 7 ＋ 70 58 ⑤ 5 ＋ 40 30 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。 A.该酶的催化活性依赖于CaCl2 B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C.该酶催化反应的最适温度为70℃，最适pH为9 D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 温度梯度、pH梯度较大 考向二　酶的特性及探究实验 √ 目 录 一 酶的作用、本质及特性 二 影响酶促反应的因素分析 二 影响酶促反应的因素分析 酶活性、酶促反应速率及影响因素的分析 酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 注意 酶促反应速率 酶活性 温度 pH 金属离子 影响 影响 底物浓度 酶浓度等 影响底物与酶的接触机会 酶催化特定化学反应的能力 酶对化学反应的催化效率 二 影响酶促反应的因素分析 1、酶浓度 (1)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呈正相关。 (2)ab段限制因素是 ；bc段限制因素是 。 酶浓度 底物浓度 二 影响酶促反应的因素分析 2、底物浓度(酶浓度一定) (1)ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率 (酶没有完全 与底物结合)。 (2)bc段：当底物浓度增大到某一值(M)时，反应速率达到 ，不再 (酶完全与底物结合)。 (3)ab段限制因素是 ； bc段限制因素是___________________。 增加 最大值 增加 底物浓度 酶浓度(或酶活性) 二 影响酶促反应的因素分析 2、底物浓度(酶浓度一定) (4)思考：若该反应体系酶的量增多，曲线该如何改变(在图中表示出来)? 增大底物与酶的接触，增大酶促反应速率 二 细影响酶促反应的因素分析 3、抑制剂的作用原理 酶 抑制剂 底物 酶 抑制剂 底物 竞争性抑制剂：与底物竞争酶的活性位点 增加底物可恢复 原理：抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制剂与酶结合。 二 细影响酶促反应的因素分析 3、抑制剂的作用原理 非竞争性抑制剂 原理：和酶的活性位点以外的位点结合，改变酶的构型，使酶不能与底物结合 对照组 酶 底物 抑制剂 酶 底物 不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。 竞争性抑制剂 非竞争性抑制剂 影响酶促反应的曲线 形成·解题能力 请思考在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。 (1)在①的基础上，增加酶浓度，请绘制曲线②。 增大底物与酶的接触，增大酶促反应速率 ② 影响酶促反应的曲线 形成·解题能力 请思考在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。 (2)在①的基础上，增加反应物浓度，请绘制曲线③。 增大底物与酶的接触，增大酶促反应速率 ③ 强化·迁移应用 考向三　影响酶促反应的因素分析 5.(2025·浙江1月选考，10)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。 组别 1 2 3 4 5 温度/℃ 27 37 47 57 67 滤液变澄清时间/min 16 9 4 6 50min未澄清 强化·迁移应用 考向三　影响酶促反应的因素分析 据表分析，下列叙述正确的是 A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关 B.组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快 C.若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4～6min D.若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min √ 组别 1 2 3 4 5 温度/℃ 27 37 47 57 67 滤液变澄清时间/min 16 9 4 6 50min未澄清 强化·迁移应用 考向三　影响酶促反应的因素分析 6.某同学将浸过肝脏研磨液的相同大小的3个滤纸片贴在反应小室的一侧内壁上，再加入10mL3%的H2O2溶液，将小室塞紧(图甲)。实验时，将反应小室置于水槽中并旋转180°，使H2O2溶液接触滤纸片，同时用量筒收集产生的气体(图乙)。下列叙述正确的是 A.该实验可以说明酶具有高效性 B.该装置可以用于探究温度对酶促反应 速率的影响 C.可增加肝脏研磨液的浓度和体积使收 集的气体量增多 D.滤纸片数量改为6片可以探究酶浓度对H2O2分解速率的影响 √ 课堂小结 抑制剂 激活剂 $