2024-2025学年高一生物学必修1（人教版）上课课件 第5章- 第1节 降低化学反应活化能的酶

第节1降低化学反应活化能的酶第5

章高中生物学必修11.通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，伟大的科学家也会有认识上的局限性。3.进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。学习目标重点酶的作用、本质和特性。难点1.酶降低化学反应活化能的原理。2.控制变量的科学方法。重点难点一细胞代谢细胞代谢的主要场所是[1]

，其实质是各种[2]

的总称，意义是细胞[3]

的基础。二关于酶本质的探究发现发酵与活的酵母细胞有关的科学家是[4]

，认为引起发酵的是酵母细胞死亡并裂解后释放的某些物质的科学家是[5]

，发现酵母细胞中的某些物质能在酵母细胞破碎后继续起催化作用的科学家是[6]

，发现酶是蛋白质的科学家是[7]

。课前预习细胞质化学反应生命活动巴斯德李比希毕希纳萨姆纳酶的特性酶的本质：具有[8]

的有机物，其中绝大多数是[9]

，少数是[10]

。酶的作用原理是[11]

，从而使细胞代谢能在[12]

的条件下快速进行。酶的作用特性有[13]

，即酶的催化效率比[14]

高得多；[15]

，能催化一种或[16]

化学反应；作用条件比较[17]

，在最适宜的[18]

条件下，酶的活性最高，过酸、过碱或温度过高，会使酶的[19]

遭到破坏，使酶的[20]

，不再恢复活性。酶与无机催化剂一样，都能缩短反应达到平衡的时间，但不改变反应的[21]

。

催化蛋白质RNA降低化学反应的活化能温和高效性无机催化剂专一性一类温和温度和pH

空间结构活性丧失方向和平衡点判断题1.脲酶能在丙酮中结晶析出，溶于水后分解尿素（）2.低温下，酶的活性丧失（）3.酶是活细胞产生的，在细胞内外都能起作用（） 4.酶的催化作用完成后，就失去活性（）深度思考思考1怎样理解酶催化一类化学反应？思考2唾液淀粉酶进入胃后，其活性是否丧失？为什么？ √×√×提示：丧失。唾液淀粉酶适宜的pH是6.8左右，胃液的pH是2左右，因此唾液淀粉酶进入胃中失去活性，并被胃蛋白酶水解。提示：酶催化一类化学反应也体现了酶的专一性。如蛋白酶分解所有的蛋白质，属于分解一类化学物质。内容精解一

酶的作用和本质酶的本质酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的作用原理酶在细胞代谢中的作用酶具有催化作用，使细胞代谢能在温和的条件下快速进行。

酶能降低化学反应的活化能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称为活化能。2.酶的作用机理酶在生化反应中起着催化剂的作用，其作用机理是降低化学反应的活化能（如图），使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。（1）底物S处于常态，在反应的瞬间，底物中有一部分分子具有比常态更高的能量即处于活化态，这时就能形成新物质，即处于活化态的分子越多，反应速率就越快。（2）在酶催化反应过程中，只需较少的能量就可以使底物进入活化态，与非催化反应过程相比，处于活化态的分子数量大大增加，从而加快了反应速率。【特别提示】（1）酶、无机催化剂可以降低反应的活化能，而不是提供活化能，用加热的方法是提供化学能。（2）酶与无机催化剂一样，都能改变化学反应的速率，但本身不被消耗；都能缩短反应达到平衡的时间，但不改变反应的方向和平衡点。（3）虽然酶是活细胞产生的有机物，但是它可以在细胞外发挥作用，如消化道内的唾液淀粉酶等消化酶。

例1

难度★★☆典型★★☆下列关于酶的叙述，正确的是（）A.酶只有在生物体内才能起催化作用B.酶都有促进消化的作用C.调节新陈代谢的物质不是酶D.所有酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应【解析】酶虽然是由活细胞产生的，但它的催化作用不一定只能发生在生物体内，只要条件适宜，酶在体内、体外都可起催化作用，A项错误。酶的催化作用表现在多方面，有的酶促进物质合成，有的酶促进物质分解，只有消化酶才能促进消化，B项错误。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等，酶对代谢过程的化学反应起催化作用，C项正确。少数酶是RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，D项错误。【答案】C

例2

难度★★☆典型★★☆图中①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能，正确的图解是（） 【解析】酶的作用是降低化学反应的活化能，从而使化学反应能够高效快速地进行，但反应过程仍然需要能量，只是有酶时所需能量少，没有酶时所需能量多。【答案】C 二实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验原理水浴加热、FeCl3

溶液中的Fe3+

以及肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可促进H2O2

分解为H2O和O2。实验设计

实验结论常温常压下，Fe3+

和过氧化氢酶都能催化H2O2

的分解，但过氧化氢酶的催化效率更高，酶具有高效性的特点。实验中的相关变量

【特别提示】试管中冒出的气泡的快慢不是因变量。H2O2

的分解速率是因变量，但不能直接观察到这一变量，通过检测产生气泡的多少可推测出H2O2

分解速率的快慢。 对照实验概念：除了要探究的因素外，其余因素都保持不变的实验。原则：除了要探究的变量外，其他变量都应当始终保持相同且适宜。【特别提示】

实验设计要遵循单一变量原则和等量对照原则。单一变量即实验中只有一个自变量。等量对照是指在其他无关变量相同且适宜的情况下，设置对照组和实验组作比较。上述实验中可形成多组对照实验，如试管1与试管4作对照，可说明酶具有催化作用，试管3与试管4作对照，可说明酶的催化效率更高。

例

难度★★★典型★★★在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，各组的处理如下表所示。对该实验的有关分析，不正确的是（）A.上表所示实验处理研究了温度和催化剂两个自变量B.试管2中没有加入任何试剂，应为空白对照组C.试管4和试管1形成对照，可说明酶具有催化作用D.若研究酶的高效性，选用的实验组合是试管3和试管4【解析】根据表格中的信息可知，试管1和试管2的变量为温度，试管3和试管4的变量为催化剂的种类，两者均为自变量，其他因素如底物浓度、pH等为无关变量，A项正确。试管2中虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1不同，因此也是实验组，B项错误。试管1和试管4的不同点为是否添加了酶，由此可以说明酶具有催化作用，C项正确。试管3和试管4的不同点为加入的是酶还是无机催化剂，由此可以说明酶具有高效性，D项正确。【答案】B

三酶的特性高效性与无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率，如图所示：1.a与b曲线比较，说明酶的高效性。2.a与c曲线比较，说明酶具有催化作用。3.酶只能缩短达到化学反应平衡所需的时间，不能改变反应的平衡点（即底物量一定的条件下，不会改变产物的最终生成量）。

专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应，需用同一种酶催化不同的底物或同种底物用多种酶催化来验证。如图所示。1.A是酶，B、C、D是底物。2.酶A只能和底物B结合，将底物B分解为E和F，体现了酶的专一性。3.酶和底物就像“锁和钥匙”一样，酶专一性识别底物后才能发挥作用。4.反应前后，酶的结构和性质不变。作用条件较温和酶所催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。酶的催化作用需要适宜的温度和pH，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子的空间结构遭到破坏，从而引起酶活性的改变。如图所示。1.低温时酶的空间结构没有被破坏，酶活性降低但不会失活，一定范围内，随着温度升高，酶的活性会提高。高温时酶的空间结构被破坏，酶的活性丧失，且不可恢复。2.强酸、强碱条件下，酶的空间结构被破坏，酶的活性丧失，且不可恢复。

【特别提示】（1）怎样描述温度对酶活性的影响？提示：在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高；当超过最适温度时，随温度的升高，酶的活性逐渐降低。（2）怎样描述pH对酶活性的影响？在最适pH时，酶的活性最高，高于或低于最适pH时，酶的活性逐渐降低。 例1 难度★★☆典型★★☆研究发现酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究人员以蛋清为实验材料进行了如下实验：下列相关说法正确的是（）A.蛋清中的蛋白质分子比蛋白块a中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解B.将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此pH条件下的催化效果C.①②③过程中，蛋白质的空间结构不变D.处理相同时间，蛋白块b明显小于蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性【解析】蛋白块a是经过加热后形成的，空间结构已经被破坏，因此更容易被蛋白酶水解，A项错误；测定蛋白酶在某pH下的催化效果，需要先将蛋白酶和相应盐酸混合一段时间，B项错误；蛋白质在高温、强酸或酶的催化下，空间结构都会被破坏，C项错误；酶的高效性是相对无机催化剂而言的，处理相同时间，由蛋白酶催化形成的蛋白块b明显小于由盐酸催化产生的蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性，D项正确。【答案】D

四探究：影响酶活性的条件课题1探究温度对酶活性的影响实验原理温度影响酶（如淀粉酶）的活性，进而影响化学反应的速度（如淀粉水解）。淀粉遇碘变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。实验步骤、现象及结论取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。 【特别提示】（1）本实验不宜使用斐林试剂检验有无葡萄糖的生成，因为斐林试剂与还原糖的反应需要加热条件，而本实验必须严格控制温度。（2）实验中一定要将盛有淀粉酶和淀粉溶液的两支试管分别保温后再混合。若先混合再放到相应的温度环境中，混合后在达到相应温度之前会发生反应，影响实验结果。（3）本实验不适合用H2O2

作为底物，因为H2O2

遇热会加速分解，无法确认实验现象的出现是不是温度对酶活性影响的结果。课题2：探究pH对酶活性的影响实验原理实验步骤

实验结论不同pH条件下，过氧化氢酶的活性不同。特别注意1.实验步骤中第二、三步一定不能颠倒，否则会导致实验失败。2.本实验中也可将过氧化氢酶溶液和H2O2

溶液分别调至同一pH再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。3.本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉的水解反应，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下会发生水解。以上两个实验的变量分析【知识拓展】（1）每种酶都有自己的最适温度和最适pH，超过或低于最适温度或最适pH，酶的活性都会降低。（2）过酸、过碱和高温都会降低酶的活性，甚至使酶失活。低温只会降低酶的活性，但不破坏酶的结构，因此可低温保存酶制剂。 例1难度★★★典型★★☆下列是有关某种淀粉酶的实验，其处理方式及结果如下表及下图所示。根据结果判断，下列叙述正确的是（） A.此种淀粉酶在作用40min后便会失去活性B.在60℃的环境中此种淀粉酶已失去活性C.此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比偏碱性环境中的高D.物质甲对试管Ⅲ中淀粉酶活性的促进作用大于试管Ⅱ【解析】由图中试管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相应处理及其淀粉含量的变化情况可知：试管Ⅱ与试管Ⅰ仅有温度不同，那么试管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是温度过高导致酶变性失活；试管Ⅱ（pH=8）、试管Ⅲ（pH=7）内的淀粉含量都减少了，但是试管Ⅱ的淀粉减少得更快，说明此淀粉酶在偏碱性环境中的催化效率比在中性环境中的高。【答案】B 深度拓展一

对酶的多角度辨析项目错误说法正确理解产生场所只有具有分泌功能的细胞才能产生活细胞（不考虑哺乳动物成熟的红细胞等）都能产生化学本质蛋白质有机物（绝大多数酶为蛋白质，少数酶为RNA）作用场所只在细胞内起催化作用可在细胞内、细胞外、体外发挥作用温度影响低温和高温均会使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种作用酶只具有催化作用来源有的可来源于食物等酶只在生物体内合成二与酶有关的曲线解读方法酶高效性的曲线（如图甲）与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学反应平衡点所需的时间，不会改变化学反应的平衡点。酶只能催化已存在的化学反应，且不改变反应的方向。酶专一性的曲线（如图乙）在底物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能够催化底物A参加的反应。在底物A中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加的反应。影响酶活性的曲线（如图）在一定条件下，酶活性最高时的温度（或pH）称为该酶的最适温度（或pH）。在一定温度（或pH）范围内，随着温度（或pH）的升高，酶的活性增强；当超过最适温度（或pH）后，酶活性会随温度（或pH）的升高而减弱，甚至失活。酶和底物的浓度与反应速率的关系曲线反应速率与酶浓度的关系：在底物充足，其他条件均适宜的情况下，反应速率与酶浓度成正比（如图甲）。反应速率与底物浓度的关系：在酶量一定的条件下，在一定范围内，反应速率会随着底物浓度的增加而增大，但当底物浓度达到一定值后，由于受酶数量或酶活性的限制，反应速率不再增大（如图乙）。反应时间对酶促反应速率的影响（如图）甲、乙两图中的时间t0、t1

和t2

是一致的。随着反应的进行，底物因被消耗而减少，产物因被生成而增多。

例

难度★★★

典型★★★下图中图甲表示某底物剩余量随pH及温度的变化情况，图乙表示在最适温度和pH下，淀粉酶分解淀粉产生的产物量随时间的变化曲线。下列叙述正确的是（）A.图甲可以说明在一定范围内随着pH的升高，酶的活性先降低后升高B.图乙中虚线表示增加酶浓度后，其他条件不变时，产物量与反应时间关系的变化情况，若该反应过程中pH下降，则b点下移，a点左移C.图乙中若该反应过程中温度适当降低，则b点不移动，a点右移D.图甲可以说明随着温度的升高，酶的活性逐渐降低；图乙中a点后曲线变成水平，表明底物已被消耗尽【解析】图甲可以说明在一定范围内随着pH的升高，酶的活性先升高后降低，A项错误；图乙中若pH或温度下降，则酶的活性降低，图乙中的b点不移动，a点右移，B项错误、C项正确；由图甲可知，温度从30℃升高到35℃后，酶的活性升高，D项错误。【答案】C走向高考一

影响酶活性的因素例1［2016·全国Ⅱ高考］难度★★☆典型★★★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），结果如图所示。回答下列问题：（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是

组。（2）在时间t1

之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会

。（3）如果在时间t2

时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量

，原因是

。（4）生物体内酶的化学本质是

，其特性有

（答出两点即可）。【解析】（1）曲线图显示：在反应刚开始的一段时间内，温度条件为40℃时产物浓度增加最快，最先到达平衡点，说明在此温度条件下酶活性最高，而B组控制的温度是40℃。（2）A组控制的温度是20℃。在时间t1

之前，若A组温度提高10℃，由（1）可知该酶活性增强，则A组酶催化反应的速度会加快。（3）对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2

时，C组的酶在60℃条件下已经失活，所以在时间t2

时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3

时，C组产物的总量不变。（4）绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。【答案】（1）B（2）加快（3）不变60℃条件下，t2

时酶已失活，即使增加底物，产物总量也不会增加（4）蛋白质或RNA高效性和专一性（其他合理答案也可）例2［2021·海南卷］某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如下图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是（）该酶可耐受一定的高温B.在t1

时，该酶催化反应速率随温度升高而增大C.不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同D.相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同【解析】据图可知，该酶在70℃条件下仍具有一定的活性，说明该酶可以耐受一定的高温，A项正确。据图可知，在t1

时，酶促反应速率随温度升高而增大，即该酶的催化反应速率与温度的关系为40℃<50℃<60℃<70℃，B项正确。由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率（曲线变平缓）时所需时间不同，其中70℃达到该温度下的最大催化反应速率时间最短，C项正确。相同温度下，不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同，如达到最大催化反应速率（曲线平缓）之后的反应速率相同，D项错误。【答案】D二酶的化学本质例3［2017·全国Ⅱ高考］

难度★★☆典型★★★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℃【解析】DNA的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此三者中都有参与DNA合成的酶，A项错误。只要给予适宜的温度、pH等条件，活细胞产生的酶在生物体外仍有催化活性，B项错误。盐析使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响其活性，而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此可用盐析的方法从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶，C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37℃，低温环境下，酶的空间结构稳定，酶及酶制剂适合在低温条件下保存，D项错误。【答案】C例4［2017·天津卷］

难度★★☆典型★★★将A、B两种物质混合，T1

时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是（）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.若适当降低反应温度，则T2

值增大【解析】T1

时加入酶C后，A的浓度逐渐降低，B的浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确。由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢（减慢的原因是反应物减少）