高三一轮复习课件【备课精研+高效课堂】 降低化学反应活化能的酶

第7讲降低化学反应活化能的酶第三单元细胞的能量供应和利用课标要求素养目标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

1.从结构和功能观说明酶的本质、作用和特性，认同酶在细胞代谢中的重要作用(生命观念)。2.能用曲线模型解释、分析酶等重要概念(科学思维)。3.通过实验设计与实验结果分析，探究酶的特性(科学探究)第7讲降低化学反应活化能的酶巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳萨姆纳发酵只与活的酵母细胞有关发酵只与死的酵母细胞分解出的物质有关酵母细胞破碎所得的物质作用和活酵母细胞作用一样酶是蛋白质切赫、奥特曼少数RNA也具有生物催化功能1.酶本质的探索历程一、酶的作用及本质2.酶的定义化学本质绝大多数是______少数是______合成原料__________________合成场所核糖体细胞核(真核细胞)来源活细胞（哺乳动物成熟的红细胞外）都能产生酶作用场所细胞内外或生物体内外均可生理功能具有生物__________作用本质蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸催化作用降低化学反应的活化能只在细胞内起催化作用酶具有调节、催化等多种功能错误描述：具有分泌功能的细胞酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。某种酶+蛋白酶加入酶的底物底物没有被催化→该酶是蛋白质底物被催化→该酶是RNA酶解法例题：某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。3.鉴定酶本质的实验原理和方法某种酶+双缩脲试剂紫色→该酶是蛋白质不变化→该酶是RNA染色法项目酶激素来源及作用场所活细胞产生；细胞内或细胞外发挥作用专门的内分泌腺或特定部位细胞产生，一般细胞外发挥作用化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、固醇类生物功能催化作用调节作用作用机制催化，在化学前后，质量和性质不变调节，作为信号分子在发挥完作用后被灭活

共性在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少4.酶和激素的比较产生激素的细胞一定能产生酶，但产生酶的细胞不一定能产生激素。考向一围绕酶的本质、作用和特性，考查生命观念[典型例题1]

(2021·八省联考·湖北卷)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是(

)A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解D2．(2021·苏州模拟)下列有关生物体内酶和激素的叙述，正确的是()A．酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的B．某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的C．两者都是细胞的结构组成成分，都不能提供能量D．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B解析：核糖体是合成蛋白质的场所，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，其中RNA不在核糖体上合成，激素有些也不是蛋白质类，如性激素，也不在核糖体上合成，A错误；激素不直接参与代谢，某些激素可以通过影响酶的活性来调节细胞代谢，B正确；激素不是细胞结构的组成成分，某些酶也不是细胞结构的组成成分，C错误；并不是每一种激素都只作用于一种细胞，如甲状腺激素的靶细胞几乎是全身组织细胞，一种酶可以催化一种或者一类化学反应，D错误。步骤1234一二

三观察实验结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3溶液肝脏研磨液2滴2滴几乎无少量较多大量不复燃不复燃复燃快速复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香二、探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素1.探究酶的高效性

（比较过氧化氢在不同条件下的分解）(1)比较过氧化氢在不同条件下的分解①变量分析

自变量：

因变量：无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量随着自变量的变化而变化的变量人为改变的变量

变量：实验中可以变化的因素Y=a+f(x)自变量因变量无关变量（不同条件X）对照原则：实验组和对照组单一变量原则：实验设计时只有一个自变量等量原则：无关变量保持一致且适宜（结果Y）（相同条件a）自变量因变量科学方法控制变量和设计对照实验步骤试管编号变量1234一二

三观察实验结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3溶液肝脏研磨液2滴2滴几乎无少量较多大量不复燃不复燃复燃快速复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件无关变量H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香自变量相同适宜对照组实验组因变量观测指标【拓展应用】P801.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_______。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号试管做对照；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。（2）分析酶的作用机理曲线Ⅰ.曲线

表示无酶催化，此时反应进行所需要的活化能是

段。Ⅱ.曲线

表示有酶催化，此时反应进行所需要的活化能是

段。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将

移动。②作用机理：

。酶降低的活化能酶催化过程所需的活化能无酶催化过程下，所需的活化能MNacbc向上降低化学反应的活化能（3）归纳：酶的特性之高效性图中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有

，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有

。高效性催化作用考向二围绕酶活性的因素，考查科学思维[典型例题2]

(2020·北京卷)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图所示。第1组曲线是在pH＝7.0、20℃条件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了(

)A．悬液中酶的浓度

B．H2O2溶液的浓度C．反应体系的温度

D．反应体系的pHB“对比法”（1）实验思路温馨提示：用同种酶、不同底物来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。2.探究酶的专一性底物相同、酶不同酶相同、底物不同（2）实验设计步骤项目12341加淀粉溶液2加蔗糖溶液3加淀粉酶4加蔗糖酶5保温各自在60℃下保温5min6加斐林试剂7沸水浴加热8观察颜色探究淀粉酶的专一性探究蔗糖酶的专一性（2）实验设计步骤项目12341加淀粉溶液2mL2mL2加蔗糖溶液2mL2mL3加淀粉酶1mL1mL4加蔗糖酶1mL1mL5保温各自在60℃下保温5min6加斐林试剂各加入2mL斐林试剂7沸水浴加热8观察颜色沸水浴1min实验结论有砖红色沉淀无砖红色沉淀无砖红色沉淀有砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解

酶具有专一性。一种酶只能催化一种或一类化学反应使细胞代谢能够有条不紊的进行还有哪些物质具有特异性或专一性？激素tRNA转运蛋白抗体受体神经递质细胞因子（或无酶）（3）归纳：酶的特性之专一性酶专一性C、DB建议：淀粉酶探究温度对酶活性的影响建议：H2O2探究pH对酶活性的影响3.探究温度/pH对酶活性的影响实验思路（1）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

，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。淀粉的水解③实验过程思考：①为何不选斐林试剂鉴定？实验要严格控制温度，斐林试剂需加热H2O2常温常压可分解，加热分解更快②实验材料可不可以选H2O2?试管步骤123456淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL不同温度下处理5min0℃60℃100℃将同一温度下的两种物质混合后保温5min，其它条件相同且适宜滴加碘液1滴1滴1滴结果(现象)变蓝不变蓝变蓝结论：酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性。若要探究木瓜蛋白酶的最适温度，实验的基本思路是

设置一系列温度梯度，其他条件相同且适宜，分别测定木瓜蛋白酶对蛋白质的分解速率(1)实验原理①反应原理(用反应式表示)②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用____________________的情况来检验O2的生成速率。带火星的卫生香燃烧（2）探究pH对酶活性的影响试管编号试管1试管2试管3实验步骤一2滴过氧化氢酶溶液二1mL蒸馏水1mL0.01mol/L的盐酸溶液1mL0.01mol/L的NaOH溶液三2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液实验现象有大量气泡产生________________________实验结论无气泡产生无气泡产生pH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围③实验过程核心诠释

1.实验材料选择时的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，能否选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料？提示不能，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果，所以不能选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料。(3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，宜选用

(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，同时探究酶活性的观测指标是____________________。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？蛋白块相同时间内蛋白块体积的变化提示不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的

(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂的原因是？2.实验步骤和结果检测的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应在何时进行混合？最适温度提示

先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。提示

因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。3.酶的作用条件温和①低温降低酶活性，但不会破坏酶分子结构，温度适宜时，酶的催化作用可以恢复。②低温下酶空间结构稳定,所以酶一般在低温条件下保存。③在高温、强酸、强碱下，会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。思考：测定ɑ-淀粉酶活性，结果50℃时酶的活性最高，0℃、100℃时酶活性很低。在进一步的实验中，如何证明0℃、100℃对酶活性的影响是不同的？1．加热、无机催化剂和酶加快化学反应速率的区别是什么？答案：加热只是为反应提供能量，并不降低活化能。无机催化剂和酶都能降低反应所需的活化能，只是酶降解活化能的作用更显著。2．新鲜采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味的原因是__________________________________________________________。加热会破坏将可溶性糖(甜)转化为淀粉(不甜)的酶3．胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质是由于酶的专一性，这种说法对吗？若不对，理由是什么？答案：胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质是由于酶发挥作用需要温和的条件，HCO能中和胃酸，使胃细胞表面黏液层的pH接近7.0，从而使胃蛋白酶失活。考向围绕酶的相关实验，考查科学思维[典型例题]

(2021·佛山一模)下列关于酶实验的叙述，正确的是(

)A．探究pH对酶活性影响实验，将底物与酶混合后再调节pHB．探究温度对蛋白酶活性影响实验，可以用双缩脲试剂检测结果C．探究酶的高效性实验，实验组加适量酶液，对照组加等量蒸馏水D．探究淀粉酶的专一性实验，用淀粉和蔗糖做底物，不能用碘液检测D1．(2021·茂名一模)有研究小组探究不同pH对两种螺的肝脏纤维素酶活性的影响，其他条件保持最适，其实验结果如图所示，下列有关叙述正确的是()A．本实验中两种螺纤维素酶活性之间的差异仅由不同pH所造成B．甲螺纤维素酶为纤维素水解提供的活化能比乙螺的高C．若升高实验温度10℃，两种螺纤维素酶的最适pH会明显下降D．甲螺消化和利用纤维素的能力比乙螺高，在竞争上可能具有一定优势D【课时跟踪训练711题】下图甲是兴趣小组利用两种微生物分泌的纤维素酶进行相关研究结果，图乙为50℃时酶B催化纤维素分解随时间变化曲线。请据图回答下列问题：(1)据图甲可知，本实验研究的课题是_____________________________________。(2)酶的化学本质是_______________________________。分析图甲可知，酶A和酶B中________受高温条件的影响更大。高温条件下，酶容易失活，其原因是高温使酶_______________________________。探究温度对酶活性的影响空间结构被破坏而失活大多数酶是蛋白质，少数是RNA酶A(3)若改用等量的酶A进行图乙对应的实验，请在图乙中画出底浓度随时间变化的大致曲线。(4)在生物学发展过程中，巴斯德提出酒精发酵是酵母菌细胞活动的结果，即酒精发酵离不开活细胞，而李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某种物质。请你设计实验证明李比希的观点是否正确，写出实验设计思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。将酵母菌研磨后获得不含酵母细胞的提取液，将等量的提取液、酵母菌培养液和蒸馏水分别加入适量的葡萄糖溶液中，在相同且适宜的条件下培养，观察是否会产生酒精☆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。三、酶促反应速率的影响曲线分析酶浓度[E]反应速率底物充足1.酶浓度在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。a底物有限bcN酶浓度反应速率0ab：在一定的酶浓度范围内（0-N），随酶浓度的增加，反应速率增加b：当酶浓度增大到某一值时（N），反应速率达到最大值，不再增加酶浓度较低，底物没有完全被酶结合底物完全被酶结合ab限制因素：bc限制因素：酶浓度底物浓度2.底物浓度abcM酶浓度一定底物浓度[S]反应速率Oab：在一定底物浓度范围内（0，M），随底物浓度的增加，反应速率增加b：当底物浓度增大到某一值时（M），反应速率达到最大值，不再增加酶没有完全被底物结合酶完全被底物结合bc限制因素：酶浓度ab限制因素：底物浓度思考：再加入一定量的酶，曲线应该怎么变？3.温度和pH注：不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min,可较好地保持甜味。其原因是高温破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性拓展应用2P85下图表