新高考生物人教版一轮复习课件第3单元第1讲降低化学反应活化能的酶

第1讲降低化学反应活化能的酶课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求1．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2．实验：探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素生命观念通过比较酶与激素等物质的异同，建立起辩证统一和普遍联系的观念科学思维通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的思维习惯课标考情——知考向核心素养——提考能近年考情2020全国卷Ⅱ(29)(37)、2020全国卷Ⅲ(37)科学探究通过与酶有关的实验设计与分析，培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力社会责任通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科技发展趋势分析1．考查方式：选择题和非选择题2．广东命题趋势：结合曲线考查酶在生命活动的作用，也可考查与酶相关的实验设计与分析自主学习·巩固基础知识点一酶的作用与本质[自主学习]细胞化学反应生命活动2．酶的作用机理(1)活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的__________所需要的能量。(2)酶催化作用的原理是____________________________。(3)同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是______________________________。常态活跃状态降低化学反应的活化能酶降低活化能的

作用更显著

3．酶本质的探索[连一连]【答案】①－E

②－A

③－C

④－D

⑤－B思考判断(1)酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸。 (

)(2)酶提供了反应过程所必需的活化能。 (

)(3)随着温度降低，酶促反应的活化能下降。 (

)(4)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用。 (

)(5)酶活性的发挥离不开其特定的结构。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√[自主检测]知识点二酶的特性酶的特性及作用原理[连一连]

【答案】①－c

②－a

③－b[自主学习]下列关于酶催化特性的叙述，正确的是 (

)A．低温降低分子运动速率，抑制酶的活性B．高温激发酶的活性，提高酶促反应速率C．增大底物的浓度，酶促反应速率可以持续上升D．增加酶的物质量，酶促反应的产物量随之增加【答案】A[自主检测]【解析】低温降低分子运动速率，从而抑制酶的活性；温度过高使酶失活，会降低酶促反应速率；增大底物的浓度，酶促反应速率还受酶浓度等的影响；酶只能改变化学反应速率，而不改变化学反应方向和平衡点。重难探究·素养达标酶的本质和特性[深度讲解]1．酶的本质(1)酶的产生部位、本质、功能及分类。项目内容解释产生部位一般来说，活细胞都能产生酶活细胞(哺乳动物成熟红细胞等除外)一定能产生，可在细胞内、细胞外(或体外)发挥作用项目内容解释本质大多数是蛋白质，少数是RNA合成原料：氨基酸或核糖核苷酸功能催化反应前后质量和化学性质不变种类按存在部位分胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶按功能分水解酶：在物质水解时起催化作用合成酶：在物质合成时起催化作用(2)酶化学本质的实验验证。实验变量：自变量为待测酶液和标准蛋白质样液或RNA样液，因变量为是否有紫色反应或红色反应。(3)酶的催化作用实验验证。对照组：反应物＋清水→反应物不被分解。实验组：反应物＋等量的相应酶溶液→反应物被分解。实验变量：自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解。2．酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程中的理论分析。

(2)酶具有高效性的机理是其能够显著降低化学反应的活化能，缩短反应达到平衡点的时间，并使细胞代谢在温和的条件下快速进行。3．酶的专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

物理模型：锁和钥匙学说注：图中A表示酶，D表示被A催化的底物，E、F表示D的分解产物，B、C表示不能被A催化的物质。

酶的作用原理图解(1)图中表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是哪一段？(2)图中表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是哪一段？(3)图中表示酶降低的活化能的是哪一段？(4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向什么方向移动？【答案】(1)提示：AC

(2)提示：BC

(3)提示：AB

(4)提示：向上移动[考向预测](一)考查酶的本质、作用及特性(素养目标：生命观念)1．下列关于酶的叙述正确的是

(

)A．酶适于低温下保存，因为低温时虽然酶的活性很低，但酶的空间结构稳定B．Fe3＋和酶促使过氧化氢分解，是因为它们降低了化学反应的活化能，同时给过氧化氢提供能量C．酶是由内分泌腺细胞合成的、具有催化作用的有机物D．酶与激素一样使用后立即被灭活，所以活细胞中需要源源不断地合成酶【答案】A

【解析】低温下酶的活性被抑制，而空间结构稳定，不会变性失活，因此酶适于低温下保存，A正确；Fe3＋和酶均促使过氧化氢分解，是因为它们均能降低化学反应的活化能，但不能给过氧化氢的分解提供能量，B错误；酶是由活细胞产生的、具有催化作用的有机物，C错误；酶在化学反应后不被灭活，不需源源不断地合成，D错误。(二)考查酶的作用特性的相关实验(素养目标：科学探究)2．(2020年山东师大附中月考)乳糖酶可催化乳糖水解。有两项与此相关的实验，实验中无关变量相同且适宜，实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是 (

)实验一(质量分数为10%的乳糖)酶的质量分数01%2%3%4%相对反应速率02550100200实验二(质量分数为2%的乳糖酶)乳糖的质量分数05%10%15%20%相对反应速率025506565A．实验一若继续增加酶浓度，相对反应速率会一直增大B．实验一若继续增加乳糖浓度，相对反应速率将降低C．实验二若继续增加乳糖浓度，相对反应速率不再增大D．实验二若将反应温度提高5℃，相对反应速率将增大【答案】C

影响酶促反应的曲线分析[深度讲解]1．与酶相关的单一曲线模型解读(1)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。(2)过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。(3)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。2．与酶相关的复合曲线模型解读[考向预测](一)考查单一因素对酶活性和反应速率的影响(素养目标：科学探究)1．(2021年湖南、江西十四校联考)某科研小组将新鲜的萝卜磨碎、过滤制得提取液，以等体积等浓度的H2O2作为底物，对提取液中过氧化氢酶的活性进行了相关研究，得到如图所示的实验结果。下列分析错误的是 (

)【解析】氧气的产生总量是由反应底物的量决定的，与提取液的种类无关，A错误；已知实验二是在最适温度下测定相同时间内H2O2的剩余量，则在相同pH下两条曲线的差异可能是由于酶的数量不同导致的，B正确；过氧化氢酶应该保存在低温和适宜pH(7)条件下，C正确；酶的作用机理是可以降低化学反应的活化能，所以与加Fe3＋相比，单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多，D正确。A．在0～t1时，甲、丙两组均可能使用了药物a处理B．在t1时，丙组可能适当提高了反应温度C．在t1后，甲、乙两组中的淀粉酶活性均小于丙组D．在t1后，甲组可能因使用药物b而导致曲线不再上升【答案】C

【解析】在0～t1时，随着时间的推移甲、乙、丙三组组产物浓度逐步上升，且变化曲线一致，题中显示其中乙组使用了少量药物a处理，据此可推出甲、丙两组均可能使用了药物a处理，A正确；在t1时，丙组可能适当提高了反应温度，从而使酶的活性升高，反应速率加快，B正确；在t1后，甲组中应该加入了药物b导致酶失活出现了图示的曲线，因此甲组淀粉酶活性小于丙组；丙组可能是适当提高温度使酶活性升高，也可能是增加了底物浓度使得曲线表现出产物浓度上升，显然丙组的酶活性未必高于乙组，C错误；在t1后，甲组曲线显示随着时间的推移产物浓度不再上升，因此可能因使用药物b导致酶失活引起的，D正确。

“三看法”分析酶促反应曲线实验平台·专讲专练[实验理论]1．探究酶的专一性实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。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。探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素实验目的：探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。实验材料：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液；质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；斐林试剂、热水；试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴。实验步骤：取两支洁净的试管，编上号，然后向1号注入2mL可溶性淀粉溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。向2号注入2mL蔗糖溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液↓轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min↓取出试管，各加入2mL斐林试剂(边加入斐林试剂，边轻轻振荡这两支试管，以便使试管内的物质混合均匀将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸并保持1min↓1号管中出现砖红色沉淀，2号试管无颜色变化↓注意事项：(1)做好本实验的关键是蔗糖的纯度和新鲜程度。这是因为蔗糖是非还原性糖，如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，或蔗糖放置久了受细菌作用分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀。为了确保实验的成功，实验之前应检验一下纯度。质量分数为3%的蔗糖溶液要现配现用(以免被细菌污染变质)。(2)制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低。(2)实验步骤。步骤实验操作内容试管1试管2试管31加等量可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同温度条件37℃温水(5min)沸水(5min)冰块(5min)3加等量新鲜淀粉酶溶液1mL1mL1mL4加等量碘液1滴1滴1滴5观察实验现象不出现蓝色或呈现碘液的颜色蓝色蓝色注意：在上述实验操作中，不能先加入等量淀粉酶再分别控制温度。因为酶具有高效性，先加入酶后，酶在常温下可以发挥催化作用，影响实验结果。(3)实验结论：温度影响酶的活性。(2)实验步骤。步骤实验操作内容试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH3注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4观察现象卫生香复燃卫生香不复燃卫生香不复燃注意：上述实验步骤中，不能把调节pH和注入等量的H2O2溶液这两个步骤调换，因为酶与底物一接触，就会发生催化作用，使H2O2分解，影响实验结果。(3)实验结论：pH能影响酶的活性。[方法透析]1．用“对比实验法”探究或验证酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素(1)验证酶的高效性。①设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，实验变量为不同类型的催化剂，因变量为底物的反应速率，进行比较。②设计方案。项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的无机催化剂现象反应速率很快，或反应用时短反应速率缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性(2)酶的专一性的实验探究方法——对比法。①设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。②设计方案。项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性2．用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或pH)(1)设计思路：设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组所对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。(2)设计方案。组别编号12…n实验材料等量的同种底物和酶温度(或pH)t1(或a1)t2(或a2)…tn(或an)衡量指标相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少实验结论生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)

酶相关实验设计1．实验变量的确定(1)自变量与因变量：自变量是实验中由实验者控制的因素或条件，因变量是实验中随实验变量变化而变化的量。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。(2)无关变量与因变量：无关变量是实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量所引起的变化和结果会对因变量起干扰作用，但不呈因果关系，因此，必须控制无关变量以减少实验误差。2．酶相关实验设计易错归纳注：(1)探究酶的高效性时，应设置“无机催化剂”作对照组。(2)验证酶的专一性，既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖)，也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。(3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时，要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者相遇，且不宜用H2O2和过氧化氢酶探究酶活性受温度影响。[诊断小练]1．某同学进行了下列有关酶的实验：甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？下列叙述正确的是 (

)A．丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”B．三组实验都应该在37℃条件下进行C．该同学的实验目的是验证酶的专一性D．可用碘液代替斐林试剂进行检测【答案】C

【解析】因为蔗糖被蔗糖酶催化水解生成葡萄糖和果糖，两者均有还原性，加入斐林试剂出现砖红色沉淀；加入斐林试剂必须水浴加热至50℃～65℃；唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖，蔗糖酶才能水解蔗糖，故该实验能验证酶的专一性；如用碘液代替斐林试剂，则三个组都不会出现蓝色，无法检测。2．(2020年山东青岛调研)为探究影响酶活性的因素，某同学利用过氧化氢酶进行了下列三项实验。请回答相关问题：(1)在pH为7的条件下，取四支盛有等量过氧化氢溶液的试管，分别保温在0℃、30℃、60℃、90℃的恒温水浴锅中，再滴加2滴对应温度的肝脏研磨液探究温度对过氧化氢酶活性的影响。该实验能获得正确结论吗？____________，理由是____________________________。(2)在温度为37℃的条件下，取等量肝脏研磨液分别加入四支盛有等量过氧化氢溶液的试管中，再滴加盐酸或氢氧化钠溶液改变各试管pH分别为3、5、7、9，以探究pH对过氧化氢酶活性的影响。该实验能获得正确结论吗？____________，理由是________________________。(3)利用新鲜的莴苣、菠菜、白菜叶片，进行如下实验：Ⅰ．取5g新鲜莴苣叶片剪碎放入研钵，加入少量石英砂进行快速、充分研磨。Ⅱ．向研磨液中加入50mL蒸馏水并搅拌，再用纱布过滤，得到酶提取液。Ⅲ．将酶提取液分别用pH为4、5、6、7、8、9、10的7种缓冲液稀释2倍，低温保存。Ⅳ．用注射器吸取5mL体积分数为3%的过氧化氢，将注射器中的气体排出，然后吸入5mL酶提取液，将针口处密封。V．室温下记录实验数据。另取新鲜的菠菜、白菜叶片重复上述操作步骤。实验结果如下图：①该实验的自变量为____________。②步骤Ⅲ中稀释酶提取液降低了反应体系中的酶浓度，使____________减缓，有利于记录实验数据。③该同学想进一步研究其他因素对过氧化氢酶活性的影响，最好选择____________叶片作为生物材料，并用pH为____________的缓冲液稀释酶提取液。【答案】(1)不能高温下过氧化氢会大量分解(2)不能控制pH之前H2O2已在酶的催化下分解(3)①pH、植物种类②酶促反应速率(或氧气生成速率)

③莴苣7【解析】(1)探究温度对酶活性的影响，不能选择过氧化氢，因为温度会影响过氧化氢的分解。(2)题述实验不能探究pH对过氧化氢酶活性的影响，因为控制pH之前H2O2已在酶的催化下分解。(3)①据图示可知，随溶液pH和植物种类的变化，氧气生成速率不同，故该实验的自变量为pH、植物种类，因变量为氧气生成速率。②步骤Ⅲ中稀释酶提取液降低了反应体系中的酶浓度，使酶促反应速率降低，氧气生成速率减缓，有利于记录实验数据。③由于莴苣叶实验效果最显著，故若该同学想进一步研究其他因素对过氧化氢酶活性的影响，最好选择莴苣叶片作为生物材料，并选用最适pH，故选择pH为7的缓冲液稀释酶提取液。典题演练·破解高考1．(2017年全国新课标Ⅱ卷)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是 (

)A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37℃【答案】C

【解析】线粒体、叶绿体中也含DNA，DNA复制时也会有DNA合成酶参与，此外即使是在细胞核中使用的与DNA合成有关的酶也是在细胞质的核糖体上合成的，A错误；在保证温度、pH等条件适宜的情况下，酶在生物体外仍可发挥作用，B错误；胃蛋白酶的本质是蛋白质，所以利用盐析可以使其沉淀，C正确；酶应在低温条件下保存，低温可以使酶分子结构更稳定，D错误。2．(2017年天津卷)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是 (

)A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能B．该体系中酶促反应速率先快后慢C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D．适当降低反应温度，T2值增大【答案】C

【解析】T1时加入酶C，A物质