高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第1讲降低化学反应活化能的酶课件

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思想分析生物学问题的思维习惯科学探究通过与酶有关的实验设计与分析，培养学生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，关注科技发展目录1自主学习·巩固基础2重难探究·素养达标3实验平台·专讲专练4典题演练·破解高考知识点一酶的作用与本质［自主学习］1.酶的本质和作用(1)酶的基本概念图示：蛋白质RNA核糖核苷酸核糖体内外活细胞催化(2)酶本质的探索［连一连］。

(3)比较过氧化氢在不同条件下的分解。①实验过程：小、少、慢大、多、快②变量分析：

无机催化剂(FeCl3)和过氧化氢酶

产生气泡数目多少(快慢)温度新鲜程度对酶在细胞代谢中作用的理解(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(3)酶只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的位置。(4)在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。［自主检测］1.思考判断(1)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性。(

)(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(

)(3)酶提供了反应过程所必需的活化能。(

)(4)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。(

)××××2.深挖教材酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？【答案】提示：共同点为①化学反应前后其数量和性质不变；②加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点；③二者都能降低化学反应的活化能。催化(降低化学反应的活化能)是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源(或组成)物质知识点二酶的特性［自主学习］酶的特性及作用原理［连一连］［自主检测］1.思考判断(1)酶活性的发挥离不开其特定的结构。(

)(2)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(

)(3)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(

)(4)酶只能在细胞内发挥作用。(

)(5)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(

)√××××2.热图导析

如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化？______________________________________________________________________________________。(2)分析T2后B增加缓慢的原因：____________________________________________________________________________________________。

(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？

________________________________________________________。

提示：该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大

提示：T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降

提示：T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢酶的本质和特性

［深度讲解］1.酶的作用机理分析——降低化学反应的活化能(1)加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。(2)酶可以重复多次利用，不会被立即降解。(3)酶在细胞内、外，生物体内、外都可以发挥作用。2.酶的特性(1)高效性：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。①物理模型——“锁和钥匙学说”：图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质影响因素制约酶活性的机理(1)高温、过酸、过碱——可破坏酶分子空间结构而导致酶永久性失活(不可逆转)。(2)低温——仅抑制酶活性，并不破坏酶分子空间结构，当温度适当升高时活性尚可恢复。(3)酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响，前者可提升酶活性，后者则降低酶活性。3.关注常考的五类酶及其作用(1)DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。(2)RNA聚合酶：催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。(3)解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。(4)(5)各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解、蛋白酶催化蛋白质水解等。［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(

)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.③⑤⑥

B.②③⑥

C.③⑥

D.⑥D

【解析】①酶大部分是蛋白质、少量是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；②酶的作用原理是降低化学反应的活化能，②错误；③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，但酶不能催化脂肪等物质的分解，因此酶具有专一性，③错误；④细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性有关，④错误；⑤酶是由活细胞产生的，⑤错误；⑥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。故选D。(二)考查酶的作用特性的相关实验(素养目标：科学探究)2.为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是(

)方案催化剂底物pH温度①胃蛋白酶、胰蛋白酶蛋白块中性室温②淀粉酶淀粉、蔗糖适宜适宜③蛋白酶蛋白质适宜不同温度④过氧化氢酶、氯化铁溶液过氧化氢强酸性室温A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测D.方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多B

【解析】在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D错误。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曲线曲线含义

在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱

在一定pH范围内，随pH的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱曲线曲线含义

在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率将不再增加

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特殊点的意义(1)甲曲线上最高点的意义是在此点对应的温度下酶的活性最强，该点对应的温度是该酶的最适温度。曲线的终点表示该酶在达到一定温度时完全变性失活(2)甲曲线的起点与横轴无交点，但很接近，原因是低温抑制酶活性(3)乙曲线的起点、终点表示酶在过酸、过碱的条件下均变性失活(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

曲线曲线分析

注：图中曲线a、b、c分别表示加入酶、未加催化剂和加入无机催化剂时，生成物浓度随时间变化的情况(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高(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)酶只能催化已存在的化学反应(4)酶不能改变最终生成物的物质的量曲线曲线分析

(1)加入酶A，反应速率较无酶条件下的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应(2)在该反应物中加入酶B，反应速率与无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用(3)综合(1)(2)说明酶具有专一性

反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度(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.(2023年北京海淀一模)下图表示最适温度下反应物浓度对酶催化反应速率的影响。下列叙述正确的是(

)A.最适温度下，酶提高化学反应活化能的效果最好B.a点时温度升高10℃，曲线上升幅度会增大C.b点时向体系中加入少量同种酶，反应速率加快D.c点时，限制酶促反应速率的因素是反应物浓度C

【解析】最适温度下，酶的活性最高，此时酶降低化学反应所需要的活化能效果最好，A错误；结合题干“下图表示最适温度下反应物浓度对酶催化反应速率的影响”，此时酶的温度已达最适温度，若在此基础上温度升高10

℃，曲线上升幅度会降低，B错误；限制bc段酶促反应速率的主要因素是酶的浓度，故b点时向体系中加入少量同种酶，反应速率会加快，C正确；c点时，限制酶促反应速率的因素是酶的浓度，D错误。(二)考查多个因素对酶活性和反应速率的影响(素养目标：科学探究)2.为验证影响酶活性的因素，实验小组取若干支试管，加入等量的过氧化氢溶液和过氧化氢酶溶液，在最适温度条件下测得O2释放量的变化如图中实线所示。重复实验时，在a、b、c、d四点，改变反应条件，测得O2释放量的变化如图中虚线所示。不考虑过氧化氢自身分解的情况。下列相关分析错误的是(

)A.a点时，可能是加入了重金属B.b点时，可能是加入了过氧化氢酶C.c点时，可能是适当地降低了温度D.d点时，可能是加入了过氧化氢酶D

【解析】a点后，O2释放量不再增加，可能是酶失活导致的，重金属能引起蛋白质变性失活，A正确；b点后，O2的最大释放量不变，但是速率增大，可能是增加了酶量所致，B正确；题图是在最适温度条件下测得，c点后，反应速率降低，可能是降低了反应温度，导致酶的活性降低，C正确；d点后，O2的最大释放量变大，可能是加入了过氧化氢溶液(底物)所致，D错误。“三看法”分析酶促反应曲线

探究

酶的高效性、专一性及影响酶

活性的因素

［实验理论］1.探究酶的专一性(1)实验原理。(2)实验步骤。

序号项目试管121注入可溶性淀粉2mL—2注入蔗糖溶液—2mL3注入新鲜淀粉酶溶液2mL2mL460℃保温5min5min5滴加斐林试剂2mL，振荡2mL，振荡6水浴加热1min1min7观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解注意：①本实验检测底物是否分解的试剂只能用斐林试剂，不能用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。②实验成功的关键是蔗糖的纯度和新鲜程度。这是因为蔗糖是非还原糖，如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，或蔗糖放置久了被细菌分解成单糖，则与斐林试剂水浴加热时能产生砖红色沉淀。为确保实验的成功，实验前应检验一下蔗糖的纯度，并且蔗糖溶液必须要现配现用，以避免细菌的污染。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，从而影响淀粉水解，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)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。3.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理。①反应原理(反应式)：2H2O22H2O+O2。②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验产生O2的多少。(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。(2)设计方案。

酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”

［诊断小练］(一)酶的相关实验原理1.(2023年四川南充阆中中学二模)在利用植物性原料制作畜禽饲料时，常添加一些酶制剂来提高饲料的营养价值，为提高饲料保存过程中酶制剂的稳定性，做了相关实验，结果如下。MgSO4对储存过程中酶活性的影响每克酶蛋白加入MgSO4/g00.310.611.19保存8周后酶活性损失/%52372615下列描述正确的是(

)A.保存温度、保存时间、加入MgSO4的量属于该实验的无关变量B.由该实验可知添加的MgSO4越多，越有利于酶活性的保持C.根据酶的作用原理推断，在饲料中加入纤维素酶，不可使饲料中的能量更多地流向畜禽D.实验开始前，应先测定酶的初始活性D

【解析】本实验探究的是MgSO4对储存过程中酶活性的影响，则保存温度、保存时间、酶的种类均属于该实验的无关变量，加入MgSO4的量属于自变量，A错误；据表中数据可知，实验浓度范围内，MgSO4浓度越高酶活性损失越少，但没有更高浓度的实验数据，不能确定添加的MgSO4越多，越有利于酶活性的保持，B错误；在饲料中加入纤维素酶，纤维素被分解，动物可更好地吸收，使饲料中的能量更多地流向畜禽，C错误；为了得到准确的结果应该在实验开始前测定酶的初始活性，以与实验开始后的数据对比，形成自身前后对照，D正确。(二)酶实验的设计、操作和结果分析2.(2023年广东梅州统考二模)酶分子具有相应底物的活性中心，用于结合并催化底物反应。在37℃、适宜pH等条件下，用NaCl和CuSO4溶液，研究Cu2+、Cl-对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，得到实验结果如图所示，已知Na+和

几乎不影响该反应。下列相关分析正确的是(

)A.实验中自变量是无机盐溶液的种类B.Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长C.实验说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心D.若将温度提高至60℃，则三条曲线的最高点均上移B

【解析】根据图示分析可知，无机盐溶液的种类和淀粉溶液浓度是自变量，A错误；Q点和P点的淀粉水解速率相同，但Q点对应的淀粉溶液浓度更大，所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长，B正确；淀粉水解速率保持相对稳定时，也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时，甲组>乙组>丙组，说明Cu2+没有使唾液淀粉酶失活，但降低了酶的活性，说明其是酶的抑制剂，但不能说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心，也有可能是改变了酶的空间结构导致其活性降低，C错误；该实验是在37

℃条件下完成的，唾液淀粉酶的最适温度也是37

℃左右，因此若将温度提高至60

℃，酶活性降低，则三条曲线的最高点均下移，D错误。1.(2023年广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(

)A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质C

【解析】红茶制作过程中揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。2.(2022年广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。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。

C

A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②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】分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90

℃、70

℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70

℃，