高三生物一轮复习【知识精讲精研】3.1+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高中生物一轮复习

第三单元01酶的作用和本质02酶的高效性和专一性03探究影响酶活性的条件04实验技能专题01酶的作用和本质01酶的作用和本质斯帕兰札尼的实验说明：食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质但我不知道是什么物质01酶的作用和本质1835年，德国科学家施旺发现：胃腺分泌物中有一种物质，将它与

混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是

。细胞的生活需要

和

。能量的

、

和

都必须通过化学反应实现

，统称为细胞代谢。盐酸胃蛋白酶物质能量释放储存利用细胞中每时每刻都进行着许多化学反应常见的化学反应条件有哪些？01酶的作用和本质资料1：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白，会加速人体衰老。2H2O22H2O+O2↑1.过氧化氢在体外分解需要什么条件？加热加催化剂（如Fecl3)2.细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？过氧化氢酶01酶的作用和本质实验：过氧化氢在不同条件下的分解1.实验设计01酶的作用和本质步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴反应条件实验：过氧化氢在不同条件下的分解01酶的作用和本质实验：过氧化氢在不同条件下的分解01酶的作用和本质实验：过氧化氢在不同条件下的分解步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件01酶的作用和本质实验：过氧化氢在不同条件下的分解步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件自变量因变量无关变量对照组实验组等量性原则等量性原则单一变量原则变量01酶的作用和本质空白对照在未真正做实验之前，结果就已知的那组就是对照组；而结果未知的那组是实验组。空白对照指不做任何实验的对照组或不给对照组以任何处理因素。注意：不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素，或者说相对于实验组而言，除实验变量外，别的处理与实验组完全相同。1.有人设计实验探究有机肥是否能提高土壤肥力并优于化肥。实验分为两组，一组农田施有机肥，一组农田施化肥。该实验设计缺少__________________________________________。随堂练习In-classpractice既不施用有机肥也不施用化肥的对照田实验：过氧化氢在不同条件下的分解01酶的作用和本质实验：过氧化氢在不同条件下的分解自身对照

实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。自身对照指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照。自身对照方法简便，关键是看清实验处理前后现象变化的差异。第一次对照：质壁分离状态与自然状态形成对照；第二次对照：复原后状态与质壁分离状态形成对照01酶的作用和本质活化能反应历程活跃状态分子的平均能量常态分子的平均能量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01酶的作用和本质01酶的作用和本质酶催化的实质加热Fe3+过氧化氢酶为过氧化氢分子提供能量降低化学反应的活化能显著降低化学反应的活化能01酶的作用和本质酶的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①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。③表示酶降低的活化能是

段。ACBCAB01酶的作用和本质跟一般催化剂相同，化学反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。酶只是改变反应速率，不改变化学反应平衡。时间O2量无催化剂加Fe3+加过氧化氢酶建构“在加过氧化氢酶、Fe3+条件下过氧化氢分解产生的氧气量与时间关系”的数学模型典题演练•破解高考1．为使反应物A→产物P，采取了酶催化(最适温度和pH)和无机催化剂催化两种催化方法，其能量变化过程用图甲中两条曲线表示；图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析不合理的是

(

)A．距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因B．适当升高温度，酶催化的曲线Ⅱ对应的距离a将下降C．图乙中②可代表蔗糖，那么③④可代表葡萄糖和果糖D．图乙中若①代表胰蛋白酶，当pH稍低于最适值时，③④的生成速率下降B01酶的作用和本质巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。巴斯德李比希毕希纳发现了起催化作用的物质——酶01酶的作用和本质萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。萨姆纳之后科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。切赫、奥尔特曼发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。项目内容解释产生部位_______内产生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作用场所可在细胞内、细胞外、生物体外发挥作用可在生物体外发挥作用，但不能来自体外，只能由细胞合成酶的本质大多数酶是

，少数是______合成原料是

，合成场所是

(真核生物)酶的功能生物催化剂酶只起

功能，且反应前后酶的_____和

不变作用机理降低化学反应的______酶不能提供能量5.酶的本质和作用活细胞蛋白质RNA氨基酸或核糖核苷酸催化数量活化能化学性质细胞核或核糖体01酶的作用和本质某种酶+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RNAA.酶解法甲酶：核酶，化学本质为RNA乙酶：化学本质为蛋白质酶本质的探究，采取减法原理用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。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)。（2）鉴定酶本质的实验原理和方法01酶的作用和本质例题：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)。鉴定酶本质的实验原理和方法B.试剂检测法从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应，RNA与吡罗红染液作用显红色的原理。01酶的作用和本质1．大肠杆菌中发现的RNasep是一种由蛋白质和RNA组成的复合体(一种酶)，某实验小组提取核心组件M1(可在一定盐离子环境下体外单独催化RNA加工过程)，经蛋白酶处理后的M1仍然具有催化功能，而经RNA水解酶处理后的M1不再具备催化功能。下列说法正确的是

(

)A．可用双缩脲试剂检测核心组件成分M1B．M1能为tRNA的体外加工过程提供活化能C．M1的功能丧失后会中断基因表达中的转录过程D．M1也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点D01酶的作用和本质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固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质生物功能催化作用调节作用作用机制酶的作用催化，在化学反应前后，质量和性质不变激素的作用调节，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(3)酶和激素的比较典题演练•破解高考2.(高考题重组)关于人体内酶和激素的叙述，错误的是()A．酶和激素的化学本质都是蛋白质B．酶和激素都与物质和能量代谢有关C．能产生激素的细胞不一定能产生酶D．能产生酶的细胞不一定能产生激素E．激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，酶反应前后不改变F．激素产生后一般作用于其他细胞G．激素和酶都具有高效性，非细胞条件下也能发挥作用A注意：内分泌腺细胞能进行新陈代谢，当然也能产生酶．所以，能产生激素的细胞一定能产生酶。CG典题演练•破解高考3．(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典题演练•破解高考4．(2021·大连模拟)氨基酸本身的化学性质十分稳定，无催化活性。但当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时就变得极其活泼，具有了催化剂的功能。中科院院士、清华大学教授赵玉芬已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸，并将其称为“微型酶”，为模拟酶的研究和合成开辟了一个崭新的途径和领域。下列有关叙述正确的是()A．“微型酶”只含有C、H、O、N四种元素B．“微型酶”的合成场所为核糖体C．“微型酶”可与双缩脲试剂反应呈紫色D．“微型酶”能降低化学反应的活化能D02酶的特性创设新的情境应用酶的知识，分析某种加酶洗衣粉使用说明中的内容是否有效并说明理由。附：使用方法说明1.不能用于羊毛与丝织品的洗涤。2.用温水溶液浸泡，但不能超过50℃。3.注意保质期。4.对特别脏的衣物或水质较硬的地区，可以减少浸泡用水量并适当延长浸泡时间。作用条件温和（pH、温度）作用（高效性和专一性）及本质保存影响酶促反应速率的因素：酶浓度、底物浓度；温度和pH02酶的特性说明1.不能用于羊毛与丝织品的洗涤。(1)高效性分析：①酶比无机催化剂的催化效率更高；②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。③酶不能改变最终生成物的量。①含义解读：每一种酶只能催化_____________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。一种或一类(2)专一性02酶的特性说明1.不能用于羊毛与丝织品的洗涤。③模型解读酶专一性C、DB02酶的特性小组合作实验材料淀粉溶液量筒、试管、滴管、酒精灯、烧杯、斐林试剂、碘液蔗糖溶液淀粉酶思考：如何检测反应现象？斐林试剂蔗糖酶碘液设计实验探究酶的专一性02酶的特性淀粉溶液淀粉溶液实验步骤一二三实验现象实验结论加入淀粉酶2滴2号试管中加入2mL淀粉溶液加入碘液1号试管中加入2mL淀粉溶液变蓝不变蓝淀粉酶只能被淀粉酶催化，不能被蔗糖酶催化加入蔗糖酶2滴02酶的特性淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象实验结论加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液无变化砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。4.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述不正确的是A.酶1与产物b结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列C.酶1有两种底物且能与

产物b结合，因此酶1

不具有专一性D.酶1与产物b的相互作

用可以防止细胞生产

过多的产物a√02酶的特性说明1.用温水溶液浸泡，但不能超过50℃。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，在最适温度条件下，酶的活性最高。1.pH对酶活性的影响a.不同的酶最适

不同,在最适pH下,酶的活性最高；高于或低于最适pH，酶的活性都会降低,甚至失活。

b.过酸、过碱的条件下,都会使酶的

遭到破坏而失去活性。

2.温度对酶活性的影响a.不同种酶的

不同，高于或低于

，酶的活性都会降低。

b.

温会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性；

温会使酶的活性降低，但在适宜的温度下，酶的活性可以恢复。

pH空间结构最适温度最适温度高低02酶的特性说明2.用温水溶液浸泡，但不能超过50℃。1.探究pH对酶活性的影响(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02酶的特性说明2.用温水溶液浸泡，但不能超过50℃。1.探究pH对酶活性的影响(2)实验步骤和结果序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH3注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液2mL2mL2mL4观察实验现象有大量气泡产生_______________________________5将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱无明显气泡产生无明显气泡产生02酶的特性说明2.用温水溶液浸泡，但不能超过50℃。1.探究pH对酶活性的影响画出PH影响酶活性的曲线在探究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。最适温度唾液淀粉酶在胃中失效是因为唾液淀粉酶的最适pH为中性（pH=6）,胃液的pH为酸性（pH=1.5），过酸导致酶失活；胰岛素的化学本质是蛋白质，因此不能口服只能注射，否则会在消化道中被蛋白酶水解。最适pHV/mmolS-102酶的特性说明2.用温水溶液浸泡，但不能超过50℃。2.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02酶的特性淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象结论1号试管2号试管3号试管加入淀粉酶(保温在不同温度下）2滴振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持0℃冰水中反应约5min加热至100℃，反应约5min加热至60℃，反应约5min各加入两滴碘液振荡无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色02酶的特性v/mmol.s-1温度0酶活性受温度影响示意图在最适温度的两侧，反应速率都比较_____;较高的温度容易使酶的___________遭到破坏而失去__________。最适温度每种酶都有自己的最适温度低活性动物：35°~45°植物：45°~50°抑制失活02酶的特性说明3.注意保质期典题演练•破解高考6.温度会影响酶促反应速率，其作用机理可用下图坐标曲线表示。其中a表示底物分子具有的能量，b表示温度对酶空间结构的影响，c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是()A.随着温度的升高，底物分子具有的活化能增加B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共

同作用的结果D.酶适于低温保存，原因是底物分子的能量低C典题演练•破解高考7．某学习小组通过实验探究在不同pH和温度下，一定浓度的底物X与相关酶的催化反应，在相同的时间内得到如图所示的曲线。据图分析，下列叙述正确的是

(

)A．T1温度时，底物X与酶的pH从14降到8，底物的剩余量不变B．随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高C．当pH为8时，影响酶促反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度D．当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对酶促反应速率的影响A02酶的特性说明4.对特别脏的衣物或水质较硬的地区，可减少浸泡用水量并适当延长浸泡时间02酶的特性据图可知，不同pH条件下，酶最适温度

；不同温度条件下，酶最适pH

，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。不变也不变温度和pH对酶促反应速率的影响02酶的特性①底物浓度对酶促反应速率的影响底物浓度酶浓度和酶活性底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响02酶的特性底物浓度和酶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成正比02酶的特性酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线酶反应物02酶的特性拓展:影响酶活性的抑制剂和激活剂（1）抑制剂A.竞争性抑制剂：抑制剂与底物竞争酶。第一类竞争性抑制剂抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。第二类非竞争性抑制剂抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，从而使酶的活性中心结构改变，阻止了酶与底物结合。如果酶与活性中心结合，使抑制剂结合部位的空间结构发生改变，从而阻止抑制与酶结合。02酶的特性（1）抑制剂B.非竞争性抑制剂：抑制剂与底物不存在竞争关系。如图，抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，但是不会使酶活性中心的结构改变，因此，不影响酶与底物的结合，这样就形成了底物-酶-抑制剂的三元复合物，但是底物不会被酶催化为产物，从而达到抑制的作用。由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。02酶的特性：提高酶活性的物质，称为酶的激活剂。有些酶在有激活剂存在时才有活性或性较高。大部分激活剂是无机盐离子，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-、I-等。如：Cl-

是α-淀粉酶的激活剂②激活剂选择性必修3P77拓展:影响酶活性的抑制剂和激活剂多酚氧化酶(PPO)催化的酶促反应是储运过程中引起果蔬褐变和品质劣变的主因，果蔬运输过程中加入适量的柠檬酸能延长保鲜时间。抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制，图甲为两种抑制剂的作用机理模型，图乙为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，柠檬酸对PPO活性的影响为曲线c对应情况。拓展

提升科学思维(1)竞争性抑制剂引起酶活性降低的原因是什么？提示竞争性抑制剂的分子结构与底物的非常相近，可以与底物竞争酶活性部位来影响催化效果。(2)非竞争性抑制剂引起酶活性降低的原因是什么？提示非竞争性抑制剂与酶结合后，诱导酶的空间结构发生改变，使酶失去活性。(3)据图乙分析柠檬酸属于哪种酶抑制剂？其与高温等因素对酶的影响是否相似？提示非竞争性抑制剂；相似。如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是A.影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线

的因素是pHB.甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率

的因素不相同C.乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D.丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点C下图为最适温度下酶促反应曲线，Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是A.适当升高温度，Vmax和Km均会增大B.加入非竞争性抑制剂，Vmax降低C.加入竞争性抑制剂，Km值降低D.Km值越大，酶与底物亲和力越高B5.如图曲线反映了温度或pH对A、B、C三种酶活性的影响。下列相关叙述正确的是A.酶B和酶C的最适温度相似，但最适pH一定不同B.图甲中a点和c点，酶A的活性相同，空间结构也相同C.图乙中d点，酶B和酶C

的空间结构都有一定程

度的破坏D.酶A、酶B和酶C都可能

存在于人体的内环境中√突破

强化关键能力6.为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。下列分析正确的是A.实验结果表明该酶的最适温度是40℃B.实验过程中pH的变化不会对该实验产

生影响C.20℃条件下，t3时温度提高10℃，产

物浓度会增加D.60℃条件下，t2时增加底物的量不会改变产物浓度√8.反应体系中存在的失活剂(重金属离子等)、酶的激活剂、酶的抑制剂等因素均可影响酶促反应的速率。上述不同条件下酶促反应速率(v)与酶浓度的关系如图所示。下列叙述合理的是

(

)A．曲线①表示的反应体系中含有激活剂，激活剂降低了反应活化能B．曲线②表示正常反应的曲线，该酶促反应过程中酶活性逐渐增大C．曲线③表示的反应体系中含有抑制剂，抑制剂与底物特异性结合D．曲线④表示的反应体系中含有失活剂，失活剂使部分酶彻底失活D5．某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到如图所示的实验结果，请回答相关问题：(1)酶活性是指________________，该实验的自变量是________，以____________________作为检测因变量的指标。酶催化特定化学反应的能力pH1h后淀粉剩余量(2)如图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行__________(填“对照”“对比”或“重复”)实验，得到与此图无显著差异的结果。查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。因此推测，该实验中淀粉可能是在________和__________的作用下分解的。pH为3条件下的酶活性__________(填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性，原因是___________________________________________________________________。(3)在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著，判断依据是_______________________________________________________。重复淀粉酶盐酸小于pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉水解干扰实验结果1h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量四