生物人教版高中必修一（2019年新编）5-1 降低化学反应活化能的酶（教案）

第1节降低化学反应活化能的酶知识清单知识清单一、酶在细胞代谢中的作用1．细胞代谢(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。(2)细胞代谢的条件：需酶的催化。(3)意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验(1)实验原理2H2O2eq\o(→,\s\up14(水浴加热),\s\do12(或FeCl3溶液或过氧化氢酶))2H2O＋O2(2)实验过程和现象试管编号试剂处理现象12mLH2O2溶液常温几乎无气泡产生22mLH2O2溶液90℃水浴加热有较少气泡32mLH2O2溶液3.5%FeCl3溶液2滴有较多气泡42mLH2O2溶液新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(4)实验中变量的控制①自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。如本实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液等。②因变量：因自变量改变而变化的变量。如本实验中H2O2分解速率。③无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，如肝脏的新鲜程度等。(5)对照实验除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照实验一般要设置对照组和实验组。3．酶的作用原理(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)原理：酶降低活化能的作用更显著。(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。二、酶的本质及特性1．酶的本质eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(产生场所：活细胞,生理作用：催化作用,化学本质：蛋白质或RNA))2．酶的特性[连线]提示：①－b②－c③－a3．温度和pH对酶活性的影响(1)低温时，酶活性很低，但酶的空间结构稳定。(2)最适温度或pH，酶的活性最高。(3)高温、过酸或过碱时，酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活。考点突破考点突破考点01酶的作用机理与本质【典型例题】下列有关酶的说法正确的一项是（

）A．酶的基本单位都是氨基酸B．酶能显著降低化学反应的活化能C．酶只有在细胞中才能发挥催化作用D．酶在任何条件下都能提高化学反应的速率【答案】B【解析】A、酶是蛋白质或RNA，因此组成酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；B、酶催化作用机理是能显著降低化学反应的活化能，B正确；C、只有条件适宜，酶在细胞内和细胞外均能发挥作用，C错误；D、酶必须在适宜的条件下才能提高化学反应的速率，D错误。故选B。【易错分析】酶的作用原理分析①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。③表示酶降低的活化能是AB段。考点02酶的特性及相关实验分析【典型例题】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。下列有关酶及相关探究实验的叙述，正确的是（

）A．由于酶具有专一性，故一种酶只能与一种底物结合B．放能反应要释放出能量，但催化放能反应的酶仍能降低反应所需的活化能C．探究酶的最适pH时，只需设置酸性、中性和碱性三组实验D．探究酶的最适温度时，宜选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料【答案】B【解析】A、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的特性，故一种酶能与一种或一类底物结合，A错误；B、细胞中吸能反应往往需要消耗ATP，放能反应往往产生ATP，酶作用机理为降低化学反应活化能，B正确；C、探究酶催化作用的最适pH时，应设置一系列具一定pH梯度的条件进行实验，C错误；D、探究酶的最适温度时，不宜选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料，过氧化氢加热易分解，影响实验的结果，D错误。故选B。【易错分析】酶活性探究实验中实验材料、试剂的选取及变量控制:(1)正确选取试剂:在探究温度对酶活性的影响实验中,选用淀粉和淀粉酶时,宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,原因是使用斐林试剂需水浴加热,该实验需严格控制温度。(2)合理选取材料:①在探究温度对酶活性的影响实验中,不宜选用过氧化氢和过氧化氢酶,原因是过氧化氢在常温常压时就能分解,在加热条件下分解会加快。②在探究pH对酶活性的影响实验中,不宜选用淀粉和淀粉酶,原因是淀粉在酸性条件下分解会加快。(3)科学控制变量:在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度的干扰),且将酶溶液调至实验要求的pH后,再让反应物与酶接触。考点03酶的相关曲线分析【典型例题】如图分别表示温度、pH与酶活性的关系。下列叙述错误的是（

）A．酶活性随温度的升高而增强B．曲线B、C说明不同的酶有不同的最适pHC．人体内胃蛋白酶的活性与曲线B相似D．曲线A上的b点所对应的温度表示该酶的最适温度【答案】A【解析】A、在达到最适温度前，酶的活性随温度的升高而增强，在最适温度下，酶的活性最强，超过最适温度，随温度的升高酶的活性下降，高温会使酶失活，A错误；B、识图分析可知，曲线B、C对应的酶的最适pH分别为2.0和9.0左右，反映出了不同的酶有不同最适的pH，B正确；C、人体内胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，呈酸性，与B曲线相似，C正确；D、曲线A是酶的活性与温度的关系曲线，b点对应的温度是酶的最适温度，D正确。故选A。【方法规律】“三步法”分析酶促反应曲线第一步识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。第二步明点(特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。第三步析线:“析线厘关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。分层提分分层提分题组A基础过关练1.下图表示酶的作用机理，相关叙述错误的是（

）A．E1表示酶所降低的化学反应的活化能B．E2表示酶促反应过程中所需的活化能C．若将酶换为无机催化剂，则E2数值将增大D．利用加热的方法能使E数值减小【答案】D【解析】A、E表示无酶反应时需要的活化能，E2表示有酶时需要的活化能，因此E1表示酶所降低的化学反应的活化能，A正确；B、加入酶会降低化学反应所需要的活化能，因此E2表示酶促反应过程中所需的活化能，B正确；C、无机催化剂降低活化能的能力小于酶，因此若将酶换为无机催化剂，则E2数值将增大，但小于E的数值，C正确；D、加热可为化学反应提供能量，不能降低化学反应的活化能，因此利用加热的方法不能使E数值减小，D错误。故选D。2．取四支试管，分别加入2mL体积分数为3%的H2O2溶液，然后按下表操作，并在相同时间内观察、记录实验结果。本实验不能得出的结论是（

）组别1234试剂-2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴质量分数为20%的肝脏研磨液条件现象常温基本无气泡90℃水浴少量气泡常温较多气泡常温大量气泡A．酶具有专一性 B．酶具有高效性C．酶能降低化学反应的活化能 D．酶具有催化作用【答案】A【解析】A、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类反应，本实验不能体现酶的专一性，A错误；B、对比3、4可体现酶具有高效性，B正确；C、对比1、2、4可体现酶能降低活化能，C正确；D、对比1、3、4可体现酶具有催化作用，D正确。故选A。3．下列对酶高效性的描述，正确的是（

）A．酶能为生化反应大量提供活化能B．酶作为反应物促进反应反应进行C．酶能明显降低化学反应的活化能D．酶的催化能力与无机催化剂相同【答案】C【解析】A、酶不能为生化反应大量提供活化能，能降低化学反应的活化能，A错误；B、酶只起催化作用，不能直接作为反应物促进化学反应的进行，B错误；C、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，能明显降低化学反应的活化能，C正确；D、酶具有高效性，酶的催化能力和无机催化剂不相同，D错误。故选C。4．下列关于酶的叙述中正确的一项是（

）①酶是活细胞产生的；②酶都有消化功能；③酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶；④酶能够降低化学反应活化能，具有特异性、高效性；⑤酶促反应与外界条件无关；⑥淀粉酶能促进淀粉水解。A．①②③ B．①②④⑤ C．①④⑥ D．①②④⑥【答案】C【解析】①所有的活细胞都能产生酶，①正确；②酶具有催化功能，②错误；③酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，而且蛋白质也不一定是酶，如载体、受体等，③错误；④酶能够降低化学反应活化能，使反应更容易发生，酶具有专一性（特异性）和高效性，④正确；⑤酶作用的发挥需要适宜的温度和pH，与外界条件有关，⑤错误；⑥根据酶的专一性，淀粉酶能催化淀粉水解，⑥正确。故选C。5．科研人员在不同的温度条件下测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成曲线图。以下示意图符合酶活性受温度影响的是（

）A． B．C． D．【答案】A【解析】最适温度下，酶的活性最高，温度偏高偏低酶的活性降低，高温使酶变性失活，低温抑制酶的活性，但酶的空间结构稳定。符合曲线A，A正确，BCD错误。故选A。6．某生物兴趣小组利用纤维素酶探究pH对酶活性的影响。下列相关叙述错误的是（

）A．纤维素酶活性最高时的pH不适合该酶的保存B．pH偏高或偏低，纤维素酶活性都会明显降低C．过酸环境会使纤维素酶的空间结构遭到破坏D．纤维素酶活性相同时，溶液中的pH可能不同【答案】A【解析】ABC、在最适pH条件下，酶的活性最高，pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，而过酸或过碱环境，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，因此保存酶时，需要在最适pH、低温下进行保存，A错误，BC正确；D、在最适pH的两侧，虽然pH不同，酶的空间结构不同，但酶的活性可能相同，所以纤维素酶活性相同时，溶液中的pH可能不同，D正确。故选A。7．图1表示某有机物加入某种消化酶后，置于0~80°℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图；图2表示该酶与pH的关系。回答下列问题：（1）图1中温度在40~80℃范围有机物分解量不再增加，原因是____。根据图1能否确定40℃是该消化酶的最适温度，并说明原因：___。不同温度条件下，该酶的最适pH____（填会或不会）发生改变。（2）酶制剂适于在_____下保存，原因是___（3）根据图2判断，若将反应物置于pH为6的环境中处理，在图3中画出有机物分解量情况的曲线图。____（4）根据图1和图2可知，酶比较娇气，这体现了酶具有的特点是____【答案】

温度过高，酶的空间结构被破坏，使酶永久失活

不能，温度梯度范围太大

不会

低温

（0~4℃)0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高

酶的作用条件较温和【解析】（1）图1中温度在40~80℃范围有机物分解量不再增加，原因是40℃起，温度过高，酶的空间结构被破坏，使酶永久失活。根据图1不能确定40℃是该消化酶的最适温度，因为隔20℃设置一个梯度，梯度范围太大。不同温度条件下，酶的最适pH相同。（2）由于低温可以保持酶结构不被破坏，并且抑制酶活性，防止储存期间酶制剂发生反应而失效，所以酶制剂适于在低温（0~4℃）条件下保存。（3）若将反应物置于pH为6的环境中处理，酶已经失活，有机物分解量不变，曲线图如下：（4）根据图1和图2可知，酶比较娇气，这体现了酶具有的特点是酶的作用条件较温和。题组B能力提升练8.下列环境因素的改变会使唾液淀粉酶的活性逐渐增大的是（

）A．温度由0℃上升到37℃ B．温度由100℃降低到37℃C．pH由2上升到7 D．pH由12降低到7【答案】A【解析】A、低温可以降低酶的活性，温度升高，活性会逐渐恢复，所以从0℃上升到37℃，酶的活性会升高，A正确；BCD、高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活，所以温度由100℃降低到37℃，PH由2上升到7和PH由12降低到7都不会使酶的活性升高，BCD错误。故选A。9．图中曲线I、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下（最适温度、pH）生成物质P所需的能量变化过程。下列相关叙述正确的是（

）A．加热能够为反应物提供所需的活化能B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的变化趋势均发生改变D．改变酶促条件后，则a-b的值减小【答案】D【解析】A、加热不能为反应物提供所需的活化能，A错误；B、无机催化剂降低的活化能比酶更低，若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动，B错误；C、反应物浓度对降低活化能无影响，如果增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不会发生改变，C错误；D、如果曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，将化学反应活化能的效果最显著，改变酶促条件后，酶降低化学反应活化能的效果减弱，达到活化状态需要的能量增加，b在纵轴上将向上移动，则a-b的值减小，D正确。故选D。10．下图表示温度对甲、乙两种酶活性的影响。相关叙述正确的是因（

）A．甲酶比乙酶更耐高温 B．10℃~20℃之间，乙酶的空间结构遭到破坏C．储存甲酶的最适温度是30℃ D．甲、乙两种酶的本质可能是蛋白质【答案】D【解析】A、由图可知，甲酶最适温度在30℃左右，乙酶最适温度在50℃左右，说明乙酶更耐高温，A错误；B、低于最适温度不会破坏酶的空间结构，B错误；C、酶应该低温储存，不是最适温度储存，C错误；D、酶的本质大多是蛋白质，少数是RNA，甲、乙两种酶的本质可能是蛋白质，D正确。故选D。11．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH至2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间，容器内剩余的物质是（

）A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水【答案】A【解析】A、乳清蛋白和唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽，唾液淀粉酶会失去活性淀粉不水解，因此容器内剩余的物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽、水，A正确；B、唾液淀粉酶的本质是蛋白质，会被被胃蛋白酶水解成多肽，当PH调至2.0后，唾液淀粉酶会失去活性，淀粉不水解，B错误；C、容器内剩余的物质不应有唾液淀粉酶，应含有淀粉，C错误；D、容器内剩余的物质不应有唾液淀粉酶，应该含有多肽，D错误。故选A。12．细胞代谢离不开酶。下列有关酶的化学本质、作用及特性的叙述，正确的是（

）A．合成酶的场所是核糖体，原料是氨基酸 B．催化反应中，酶和无机催化剂的作用机理相同C．低温、高温、强酸、强碱均会使酶变性失活 D．酶在细胞内合成，且只能在细胞内发挥作用【答案】B【解析】A、绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，RNA不是在核糖体上合成的，合成酶的原料是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；B、催化反应中，酶和无机催化剂的作用机理相同，都是降低化学反应的活化能，B正确；C、低温不会使酶变性失活，只会抑制酶的活性，C错误；D、酶在细胞内合成，但可以在细胞外发挥作用，如消化酶，D错误。故选B。13．下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是（

）A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性C．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率【答案】B【解析】A、低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误；B、酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确；C、酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误；D、淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。故选B。14．解读下面与酶有关的曲线，回答下列问题。(1)酶的作用机理可以用甲图中________段来表示。如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将________（填“上移”或“下移”）。(2)乙图中160min时，生成物的量不再增加的原因是_______________。(3)联系所学内容，分析丙图曲线：①对于曲线abc，若x轴表示pH，则曲线上b点的生物学意义是_________________。②对于曲线abd，若x轴表示反应物浓度，则y轴可表示________________。曲线bd不再增加的原因是__________________________。(4)若该酶是胃蛋白酶，其作用的底物是________。若胃蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速率将不变，原因是________________________。【答案】(1)ab

上移(2)底物已被完全消耗掉(3)在最适pH条件下，酶的催化效率最高

酶促反应速率

酶浓度的限制(4)

蛋白质

胃蛋白酶的最适pH在2左右，pH为10时胃蛋白酶已经失活，即使再降低pH，酶活性也不会恢复【解析】(1)酶促反应的原理是降低化学反应的活化能，甲图中可以用ab段来表示酶降低的活化能，酶的催化效率比无机催化剂高，将酶换成无机催化剂以后，b在纵轴上将向上移动。(2)由于酶只能加快反应速率，不能改变生成物的量，乙图中160min时，生成物的量不再增加的原因是底物已经消耗完。(3)①对于曲线abc，x轴表示pH，y轴可以表示酶的催化效率，表示的是酶促反应与pH之间的关系；b点表示该酶的最适pH条件下的该酶的催化效率最高。②对于曲线abd，若x轴表示反应物浓度，在酶浓度一定的条件下，一定范围内，酶促反应速率与反应物浓度成正相关，bd表示反应物浓度达到一定值时，受酶浓度限制，酶促反应速率不再增加。(4)胃蛋白酶的作用底物是蛋白质，可以将蛋白质水解；由于胃蛋白酶的最适pH在2左右，pH为10时胃蛋白酶已经失活，即使再降低pH，酶活性也不会恢复。题组C培优拔尖练15．下表是“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”的实验设计及结果，有关说法正确的是（

）试管编号①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液＋＋＋---2mL3%蔗糖溶液---＋＋＋1mL2%的新鲜淀粉酶溶液＋＋＋＋＋＋反应温度（℃）4060804060802mL斐林试剂＋＋＋＋＋＋砖红色深浅＋＋＋＋＋＋---注：“＋”表示有；“-”表示无；“＋”的多少表示颜色的深浅。A．蔗糖被水解成了非还原糖 B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖C．淀粉酶活性在40℃比60℃高 D．可用碘液代替斐林试剂进行实验【答案】B【解析】A、酶的作用具有专一性，淀粉酶能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，因此底物是蔗糖的无砖红色沉淀，A错误；B、淀粉酶能催化淀粉水解成还原糖，B正确；C、由表格中的信息可知，在60℃反应条件下，砖红色沉淀多，淀粉酶活性在60℃比40℃高，C错误；D、淀粉能与碘液反应形成蓝色，与淀粉的水解产物不发生反应，但碘液不能和蔗糖发生颜色反应，蔗糖是否水解无法检验，所以不能用碘液代替斐林试剂进行鉴定，D错误。故选B。16．如图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响，以下说法正确的是（

）A．a点温度升高10℃，反应速率将会上升B．b点时，向反应混合物中加入少量同样的酶，反应速率将会上升C．c点时，底物已经全部消耗完D．同一曲线上a、c两点的主要限制因素是相同的【答案】B【解析】A、根据题意可知，该曲线是在最适温度下测定的，若a点时温度升高10℃，酶活性下降，反应速率将会上升，A错误；B、限制酶bc段酶促反应速率的主要因素是酶的浓度，若b点时加入少量酶，会使反应速率加快，B正确；C、c点时，限制因素是酶的浓度，而非底物消耗完，C错误；D、分析曲线图：限制a点酶促反应速率的主要因素是反应物浓度，限制c段酶促反应速率的主要因素是酶的浓度，D错误。故选B。17．某同学设置了甲、乙、丙三组蛋白酶的酶解实验，经过不同反应时间检测酪蛋白的浓度，得到下图的结果。下列分析正确的是（

）A．该蛋白酶的最适温度为45℃B．适当升高温度，甲组的反应速率加快C．t2时刻，丙组蛋白酶的活力相对最高D．t3时刻，甲组和乙组的酶活力相同【答案】B【解析】A、实验组数量太少，再加上三个实验组的温度梯度太大，因此不能得出该酶的最适温度是45℃，A错误；B、据图可知，45℃酶的活性高于20℃时，因此适当升高温度，甲组反应速率加快，B正确；C、根据丙组，t2时反应物的浓度基本不变，说明酶已失活，C错误；D、酶活力不受底物浓度的限制，在t3时刻乙组的酶活力仍高于甲组，D错误。故选B。18．下图表示在最适温度和pH条件下，H2O2酶催化H2O2分解产生的O2量随反应时间变化的曲线。相关叙述正确的是（

）A．降低温度，a点右移，b点下移B．升高pH，a点右移，b点上移C．过碱或温度过高时，b点为0D．H2O2量增加时，b点上移【答案】D【解析】A、图中是在最适温度和pH下反应，若温度降低，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但温度降低不会改变化学反应的平衡点，所以a点右移，b点不移，A错误；B、升高pH值，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但升高pH不会改变化学反应的平衡点，所以a点右移，b点不移，B错误；C、过碱或温度过高条件破坏酶的空间结构使酶失活，不能催化H2O2水解，但H2O2在常温下也能分解，所以b点不为0，C错误；D、H2O2量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即b点上移，D正确。故选D。19．某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是（

）A．在t1时，该酶催化反应速率随温度的升高而增大B．在t2时，50℃时该酶的活性相对较高C．在不同的温度下，该酶的空间结构可能不同D．在40℃时，化学反应所需要的活化能最少【答案】D【解析】A、据图可知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，即反应速率与温度的