2024届高考 一轮复习　人教版 降低化学反应活化能的酶 学案 （山东、湖南、辽宁版）

第1讲降低化学反应活化能的酶考点一酶的本质和作用1.酶的本质（1）连线酶本质的探索历程（2）归纳酶的本质2.酶在细胞代谢中的作用（1）酶具有催化作用的机理：降低化学反应的活化能。（2）分析酶的作用原理曲线①无酶催化的反应曲线是乙，有酶催化的反应曲线是甲。②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶降低的活化能。③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将向上移动。④酶的作用原理是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。1.细胞代谢发生在细胞中，是每时每刻都进行着的许多化学反应的统称。（必修1P76正文）（√）2.脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳，萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶，并证明脲酶是蛋白质。（必修1P79～80思考·讨论）（√）3.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。（必修1P85拓展应用1）（×）1.（必修1P79思考·讨论拓展）设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入等量的双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。2.（必修1P80拓展应用3延伸思考）如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：（1）A、B两种酶的化学本质是否相同？为什么？提示：不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。（2）B酶活性改变的原因是什么？提示：B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。（3）欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？提示：应用RNA酶处理。1.对比分析酶与动物激素的“一同三不同”相同都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性不同产生部位几乎所有活细胞都产生酶，而只有内分泌细胞才能产生激素化学本质酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质为多肽和蛋白质、类固醇、氨基酸衍生物等作用机制酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子，在发挥完作用后被灭活2.鉴定酶本质的实验原理和方法（1）试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。（2）酶解鉴定法 围绕酶的本质，考查生命观念1.下列关于酶的叙述正确的是（）①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物A.③⑤⑥B.②③⑥C.③⑥ D.⑥解析：D酶大部分是蛋白质、少数是RNA，蛋白质类的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色，RNA类的酶不能，①错误；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，②错误；酶的专一性是指酶能催化一种或一类化学反应，③错误；细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关，④错误；几乎所有活细胞均能产生酶，⑤错误；酶催化相应的化学反应时属于催化剂，酶被分解时作为反应的底物，⑥正确。 借助酶的作用，考查理解能力2.激酶一般是指催化高能供体分子（如ATP）上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，底物分子通过磷酸基团的转移获得能量而被激活，所以很多激酶需要从ATP中转移磷酸基团。最大的激酶族群是蛋白激酶，蛋白激酶作用于特定的蛋白质，并改变其活性。下列相关叙述错误的是（）A.蛋白激酶与其底物分子的组成元素基本相同B.蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应C.底物分子被磷酸化后可能变得更容易发生反应D.蛋白激酶可以通过磷酸化为化学反应提供能量解析：D蛋白激酶与其底物（酶）组成元素基本相同，都是C、H、O、N等，A正确；分析题意可知，激酶可以催化高能供体分子（如ATP）上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，该过程ATP等高能供体分子会水解释放能量，故蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应，B正确；底物分子被磷酸化后结构会发生改变，可能变得更容易发生反应，C正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，D错误。3.如图曲线表示某化学反应在使用无机催化剂和酶催化条件下的能量变化过程。下列相关分析错误的是（）A.曲线①表示在无机催化剂条件下的能量变化B.比较反应前后能量变化，可确定该反应为放能反应C.a与b的差值为酶催化该反应所降低的活化能D.此过程解释了酶的催化具有高效性的原因解析：C曲线①表示在无机催化剂条件下的能量变化，曲线②表示有酶催化条件下的能量变化，A正确；由曲线图可知，反应物的能量大于生成物的能量，因此为放能反应，B正确；a与b的差值为酶与无机催化剂相比降低的活化能的差值，C错误；此过程揭示了酶的催化作用具有高效性的原因是：与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的效果更显著，D正确。考点二酶的特性及影响酶促反应速率的因素1.酶的特性（1）高效性①含义解读：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。②作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。（2）专一性①含义解读：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。②曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。③模型解读（3）作用条件较温和曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。2.酶促反应速率的影响曲线分析（1）酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线（2）温度和pH对酶促反应速率的影响据图可知，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）。（3）底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响①底物浓度对酶促反应速率的影响②酶浓度对酶促反应速率的影响1.每一种酶只能催化一种化学反应。（必修1P82正文）（×）2.酶的活性越高，酶促反应速率一定越快。（必修1P84图5－2、图5－3）（×）3.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。（必修1P84正文）（√）1.（必修1P82探究·实践）为什么唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活？提示：唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。2.（必修1P84正文）高温、过酸、过碱等条件下，酶失活后即使给予适宜的条件，活性仍不能够恢复正常，为什么？提示：高温、过酸、过碱等条件都会导致酶空间结构被破坏，使酶永久失活。3.（必修1P84相关信息）人发烧时不想吃东西，为什么？提示：体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。4.（必修1P84正文）举例说明细胞中的各类化学反应有序进行，与酶在细胞中的分布有关。提示：在植物叶肉细胞中，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可以在细胞内不同的区室同时进行，互不干扰。 围绕酶的特性，考查理解能力1.如图以蔗糖酶为例，表示酶分子的作用过程，下列有关说法正确的是（）A.蔗糖酶在此化学反应的过程中分子结构不发生改变B.②过程中酶和底物的结合，体现了酶具有专一性C.要保存该蔗糖酶应在其最适温度下保存D.蔗糖分解成葡萄糖和果糖时，蔗糖酶为反应提供了能量解析：B分析题图并结合所学知识可知，酶在催化过程中会发生结构的改变，但是反应完成后可以恢复，A错误；②过程中酶和底物的结合，体现了酶具有专一性，B正确；低温会抑制酶的活性，因此该蔗糖酶应在低温条件下保存，C错误；蔗糖酶在催化蔗糖分解时，能降低化学反应所需的活化能，但不能为化学反应提供能量，D错误。 借助影响酶促反应的因素，考查科学思维能力2.从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为了探究该酶的最适温度进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列分析不正确的是（）A.由图甲可知，该种微生物适合在较高的温度环境中生存B.增加每组实验的组数，可使得到的最适温度范围更精准C.图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高D.图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变解析：B由图甲可知，5个温度条件下，60℃淀粉酶A的活性最高，该种微生物适合在较高的温度环境中生存，A正确；增加图甲各温度的实验组数，只能减小偶然因素带来的误差，增加温度范围，缩小温度梯度，才可使得到的最适温度范围更精准，B错误；图甲数据只有温度20℃到60℃5个温度条件下数值，虽然这五个值中60℃催化效率最高，但未能得到温度超过60℃后单位时间内淀粉剩余量的相对值，所以并不能确定60℃是否为最适温度，图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高，C正确；底物浓度不影响酶活性，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变，D正确。3.如图为乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果，除自变量和图中条件外，其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是（）A.若增大实验1的酶浓度，相对反应速率增大B.若继续增大实验2的酶浓度，相对反应速率不能继续增大C.若继续增大实验1的乳糖浓度，相对反应速率将维持最大值基本不变D.若降低两个实验的反应温度，相对反应速率都将降低解析：B实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶的浓度有限，若增大实验1的酶浓度，相对反应速率增大，A正确；若继续增大实验2的酶浓度，相对反应速率可能不再增大，也可能继续增大，因为乳糖浓度有限，B错误；实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶的浓度有限，若继续增大实验1的乳糖浓度，相对反应速率将不变，C正确；根据题意，两个实验都处于最适条件（最适温度和最适pH），所以若降低两个实验的反应温度，酶的活性下降，相对反应速率都将降低，D正确。“四看法”分析酶促反应曲线考点三探究酶的特性和影响酶活性的条件1.比较过氧化氢在不同条件下的分解2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（1）实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在水浴加热条件下，还原糖能与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。（2）实验设计序号操作步骤1号试管2号试管1注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液2mL－2注入质量分数为3%的蔗糖溶液－2mL3注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液2mL2mL4轻轻振荡，保温5min60℃60℃5加斐林试剂，轻轻振荡2mL2mL6水浴加热放入50～65℃温水中约2min7观察溶液颜色砖红色沉淀蓝色（3）实验结论：酶具有专一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。3.探究温度和pH对酶活性的影响（1）实验原理①探究温度对酶活性的影响反应原理：蓝色淀粉麦芽糖无蓝色出现鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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。②探究pH对酶活性的影响反应原理：2H2O22H2O＋O2。鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。（2）实验步骤和结果①探究温度对酶活性的影响试管编号试管1试管1'试管2试管2'试管3试管3'实验步骤一1mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液1mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液1mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二放入0℃冰水中约5min放入60℃热水中约5min放入100℃热水中约5min三将1与1'试管内的液体混合后继续在0℃冰水内放置10min将2与2'试管内的液体混合后继续在60℃热水内放置10min将3与3'试管内的液体混合后继续在100℃热水内放置10min四取出试管各加入两滴碘液，振荡试管编号试管1试管1'试管2试管2'试管3试管3'实验现象蓝色无明显现象蓝色实验结论淀粉酶在60℃时催化淀粉水解，在100℃和0℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性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1mL物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸溶液1mL物质的量浓度为0.01mol/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无气泡产生无气泡产生实验结论pH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围1.同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？提示：保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。2.能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？为什么？提示：不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而加热能促进过氧化氢分解，影响对实验结果的分析。3.在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？为什么？提示：不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。4.在探究pH对酶活性的影响的实验中能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？提示：不能。因为淀粉在酸性条件下会发生水解反应，影响对实验结果的分析。 围绕教材基础实验，考查实验探究与分析能力1.（2022·浙江6月选考）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，是因为酶的作用具有高效性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解析：B低温不会使酶失活，只是抑制酶的活性，A错误；稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具有高效性，B正确；酶的活性在最适pH下最大，不是随pH升高而不断升高，C错误；在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，蛋白酶会催化淀粉酶水解，使酶失活，D错误。2.在“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验中，有学习小组对实验进行了改进，改进后的装置如图所示。下列叙述正确的是（）A.装置中①为H2O2溶液，②为过氧化氢酶，两者也可以对调B.待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后，再注入H2O2溶液C.探究过氧化氢酶的最适pH，可将磷酸缓冲液pH分别调至2、4、6、7、8、9D.在水浴条件下，还可以用该装置来探究温度对过氧化氢酶活性的影响解析：B“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中，应在加入酶之后先分别加入不同pH的缓冲液，调节酶所处的pH为预设pH，然后再加入底物，因此①和②不能对调，A错误，B正确；探究过氧化氢酶的最适pH，应设置一系列等浓度梯度的磷酸缓冲液pH，C错误；“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”实验中，不可选择过氧化氢作为实验材料，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，D错误。试总结酶实验中的“宜”与“不宜”（1）若选择淀粉酶探究酶的最适温度，检验试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需加热，而该实验中需严格控制温度。（2）探究pH对酶活性的影响实验“不宜”选用淀粉酶，因为加HCl调节pH时，盐酸中的H＋能够催化淀粉的水解。 以酶的特性和影响因素为素材，考查实验设计与评价能力3.（2022·广东高考）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pHCaCl2温度（℃）降解率（%）①9＋9038②9＋7088③9－700④7＋7058⑤5＋4030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CaCl2B.结合①、②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9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物解析：C分析表格可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时pH为9，添加CaCl2，温度为70℃，③组没有添加CaCl2，pH为9，温度为70℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①、②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①、②组的自变量为温度，B正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。4.已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色等步骤，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：步骤操作试管组别123451.分组淀粉、淀粉酶溶液各2mL2.温度处理等将淀粉、淀粉酶溶液各保温处理3min0℃20℃40℃60℃80℃①0℃20℃40℃60℃80℃续表步骤操作试管组别123453.颜色反应0min取反应液于多孔反应板4滴滴加盐酸终止反应1滴滴加②1滴4.重复颜色反应每隔1min重复步骤3，直到与碘液颜色相近时停止实验，并记录此时的时间t（