降低化学反应活化能的酶2022年高考生物大一轮复习精讲课件

第三单元细胞的能量供应和运用第一讲降低化学反应活化能的酶解读课标能力层级素养目标1.通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立起辩证统一和普遍联系的观念；理解能力生命观念2.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；信息获取能力科学思维3.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，及对实验方案的评价能力；实验探究能力科学探究4.通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展综合运用能力社会责任酶的作用与本质探究酶的高效性探究酶的专一性影响酶促反应的曲线分析知识点一酶的作用与本质意义：细胞

的基础实质：细胞内各种

的总称产所：

内细胞化学反应生命活动1.1细胞代谢1.2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酶的作用与本质1.3酶本质的探索[连一连]酶的作用与本质1.4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本质一般来说，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)发挥作用大多数是蛋白质，少数是RNA合成原料：氨基酸或核糖核苷酸酶的作用与本质项目内容解释功能种类按存在部位分按功能分1.4酶的本质(1)酶的产生部位、本质、功能及分类催化反应前后质量和化学性质不变胞内酶：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酶的作用与本质(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。酶的作用与本质(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。酶的作用与本质知识点二探究酶的高效性酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解2.1实验过程2.2实验过程中的理论分析2.3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。酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解知识点三探究酶的专一性3.1概念：每一种酶只能催化一种或一类化学反应底物和试剂加入淀粉酶淀粉和斐林试剂(水浴加热)产生砖红色沉淀蔗糖和斐林试剂(水浴加热)无砖红色沉淀产生结论淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化蔗糖分解酶的专一性

知识延伸

3.2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？ACBCAB向上移动酶的专一性3.3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。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。酶的专一性实验步骤：实验结果：1号管中出现砖红色沉淀，2号试管无颜色变化。酶的专一性(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。(2)实验中要将试管的下半部浸到60℃的温水中，因为淀粉酶在适宜的温度条件下催化能力最强。(3)在实验中，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)，取唾液时一定要先多次漱口，以免食物残渣进入唾液中。(4)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。酶的专一性

注意事项3.4探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理蓝色碘液(――→)淀粉淀粉酶(――→)麦芽糖碘液(――→)不出现蓝色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。酶的专一性(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酶的专一性注意：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。3.5探究pH对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理(反应式)：2H2O2过氧化氢酶(――→)2H2O＋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。酶的专一性(2)实验步骤注意：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。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酶的专一性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。酶的专一性

方法透析②设计方案项目实验组对照组材料试剂现象结论等量的同一种底物与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的无机催化剂反应速率很快，或反应用时短反应速率缓慢，或反应用时长酶具有高效性酶的专一性(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酶的专一性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)酶的专一性知识点四影响酶促反应的曲线分析曲线曲线含义特殊点的意义4.1与酶相关的单一曲线模型解读在一定温度范围内，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(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影响酶促反应的曲线分析曲线曲线含义特殊点的意义

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(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影响酶促反应的曲线分析(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。影响酶促反应的曲线分析4.2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影响酶促反应的曲线分析曲线曲线分析(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)说明酶具有专一性影响酶促反应的曲线分析曲线曲线分析反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度影响酶促反应的曲线分析 “三看法”分析酶促反应曲线影响酶促反应的曲线分析

解题技巧【2021年广州一模】2．酶对细胞代谢起着非常重要的作用。下列有关酶的叙述，正确的是（）A．细胞核和细胞质中都可能有DNA聚合酶B．光合作用的光反应阶段不需要酶的参与C．人体细胞产生的蛋白酶的最适pH均相同D．过氧化氢酶为H2O2的快速分解提供活化能【答案】A【2021年深圳一模】13.已知甲酶属于简单蛋白，乙酶属于结合蛋白。甲酶的催化活性仅取决于酶蛋白本身的结构；乙酶由酶蛋白和辅助因子（锰、铁等离子）或辅酶（有机小分子或金属有机化合物）共同组成。下列有关叙述正确的是（）A.含铁的血红蛋白属于甲酶B.铁离子不会影响酶蛋白的空间结构C.用双缩脲试剂可鉴别甲酶和乙酶D.甲、乙酶催化作用的部位可能不同【答案】D（2020·浙江卷）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是（）反应小室应保持在适宜水温的托盘中B.加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致C.将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液D.比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围(2019年江苏卷)为探究玉米子粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具：玉米子粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：(1)为了检测玉米子粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入______________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(