高三生物一轮复习课件降低化学反应活化能的酶

降低化学反应活化能的酶

第11课时第三单元

细胞的能量供应和利用考点一二三酶的本质和作用酶的特性及相关实验影响酶促反应速率的因素促进对照少量过氧化氢

考点一

酶的作用和本质课P.77细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。

实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解

(1)过程及结果1.酶的催化作用Fe3+是无机催化剂新鲜肝脏中含有过氧化氢酶(2)分析结果与得出结论更高

加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率催化作用更显著酶的催化效率具有高效性(3)实验过程的变量及对照分析实验对象温度和催化剂H2O2分解速率气泡产生的多少课P.78保持相同且适宜实验结果反应物浓度和反应时间对照实验

除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验；对照实验一般要设置对照组和实验组。Y=a+x【描述】生物材料：大小、生理状况、年龄、性别等相同；实验试剂：用量、浓度、使用方法等相同；实验条件保温、光照或黑暗、搅拌、振荡等相同。对照组：实验结果已知或未作人为处理的组别。实验组：实验结果未知（需验证或探究）的组别。空白对照：例如，生长素是否促进生长是与未加生长素的组对照，未加生长素是空白对照；自身对照：例如，10mL培养液中酵母菌种群数量的变化，时间是自变量，没有对照组；（大本P.48对照实验类型）对比实验2.酶的催化作用机理(1)活化能：分子从常态转变为

的活跃状态所需要的能量称为活化能。(2)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。(3)意义：使细胞代谢能在

条件下快速有序地进行。容易发生化学反应酶降低的活化能温和酶更显著地降低化学反应的活化能酶催化化学反应所需的活化能？注意：加热的方法不是降低活化能，而是提供活化能。课P.783.酶本质的探究历程(连线)酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA选必3P.18【教材隐性知识】源于必修1P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母细胞引起的，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母细胞中的某些化学物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。

将酵母细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。4.酶的本质和作用活细胞蛋白质RNA核糖核苷酸核糖体(降低化学反应的活化能）【教材隐性知识】源于必修1P80“拓展应用”：设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。酶活细胞产生的具有生物催化作用的有机物（课P.81）2.已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2。某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如表所示。下列相关叙述错误的是项目第1组第2组第3组乙醛脱氢酶1mL1mL1mL加入试剂种类蛋白酶1mLRNA水解酶1mL？乙醛1mL1mL1mL保温适宜温度保温5min碳酸氢钠溶液2mL2mL2mLA.第3组为对照组，“？”可为加入蒸馏水1mLB.若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡C.若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNAD.本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用√【及时反馈】大本P.48评2无CO2无乙酸【易错提示】有关酶的本质和作用项目错误说法正确理解产生场所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)化学本质蛋白质有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA)作用场所只在细胞内起催化作用在细胞内、细胞外都能发挥作用温度影响低温和高温均使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只起催化作用来源有的可来源于食物等酶只在生物体内合成激素判：产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素(

)√教材中的酶及其作用（常考点）

1.消化酶：是一类水解酶。有的由消化腺分泌到下消化道中,属于胞外酶，有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。

2.溶酶体酶：一类酸性水解酶，参与细胞内消化。溶酶体膜破坏，释放大量水解酶时，对细胞结构有破坏。如硅肺。P一49、533.溶菌酶：破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。P选一684.脲酶：分解尿素的酶，专一性强。是第一个被分离提纯的酶。广泛分布于植物的种子中，但以大豆、刀豆中含量丰富。也存在于动物血液和尿中。某些微生物也能分泌脲酶。P一795.过氧化氢酶：过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。P一77纤维素酶：将纤维素水解为葡萄糖果胶酶:将果胶水解可用于制备植物原生质体胰蛋白酶、胶原蛋白酶:动物细胞培养6.酪氨酸酶：催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降。P一124P二717.细胞工程中的酶P选三388.基因工程中的酶P选三71、77①DNA复制：以DNA为模板的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逆转录：以RNA为模板的DNA聚合酶(即逆转录酶)③转录：以DNA为模板的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。）④RNA复制：以RNA为模板的RNA聚合酶(即RNA复制酶)⑤端粒酶：端粒酶在干细胞和生殖细胞中有活性,在体细胞中没有活性。在肿瘤中

被重新激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。中心法则相关酶P一124P二69P二69P二65(1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(

)提示酶的作用机理是降低化学反应的活化能。(2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(

)××提示酶不能为化学反应提供能量。(3)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(

)×提示

酶分子在催化反应完成后仍可再发挥催化作用，而不是立即被降解。(4)酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用(

)(5)胃蛋白酶发挥作用时伴随着ADP的生成(

)提示

胃蛋白酶可以分解蛋白质，蛋白质的水解不消耗ATP，不会伴随着ADP的生成。(6)酶是在核糖体上合成的生物大分子(

)××提示绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，RNA不在核糖体上合成。√1.酶具有高效性(1)原因：与

相比，酶降低活化能的作用

，催化效率更高。(2)意义：使细胞代谢快速进行。无机催化剂更显著

考点二

酶的特性及相关实验(3)曲线分析酶对应曲线

，无机催化剂对应曲线

，未加催化剂对应曲线

。(填字母)ABC结论：①A、B相比说明酶具有高效性②A、C相比说明酶具有催化作用③催化剂只缩短到达平衡点的时间，不改变化学反应的平衡点实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（1）实验原理①淀粉和蔗糖都是_________，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是_______。②__________能鉴定溶液中有无还原糖。③淀粉酶能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解。非还原糖还原糖斐林试剂（2）实验目的

探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。课P.81活动：请同学们依照“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”的实验原理和实验目的确定方法大本P.48典例突破1、2。

探究锌肥施用量对番茄果实产量的影响(或探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围)典例突破1实验目的：_______________________________________________________________________。

胰岛素具有降血糖作用；体内胰岛素含量过高时，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状；此症状可以通过注射葡萄糖来缓解。典例突破2实验的原理：(3)实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。这说明酶具有__________。(2)实验步骤淀粉酶的最适温度专一性思考1：实验步骤设计的一般程序是什么？自变量不同处理取材、分组、编号无关变量相同处理观察、检测、统计、比较思考2：根据上述实验步骤试说一下实验思路？完成典例突破4将淀粉和蔗糖溶液在600C条件下分别用淀粉酶处理，一段时间后用斐林试剂检测两者被分解情况。实验对象---自变量---因变量大本P.49有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

将上述经干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。典例突破4(2019·全国Ⅰ，29节选)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。大本P.49

实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。

正常植株干旱处理ABA含量增高，气孔关闭。ABA缺失突变体干旱处理时气孔不能关闭。证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。证明ABA突变体干旱条件下气孔开度不发生改变2.酶具有专一性(1)定义：每一种酶只能催化

化学反应。(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。(3)两种学说及相关曲线分析①两种学说a.锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。一种或一类b.诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物的结合。问：无机催化剂有专一性吗？②相关曲线及分析

加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。【拓展延伸】验证酶专一性实验的其他方案同酶不同底同底不同酶3.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示，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产生过多的产物a√大本P.45酶是一种，氨基酸种类和数目相同从图中可知，酶1只催化两种底物合成产物a的反应，具有专一性。酶1与产物b结合使酶1无活性，防止细胞产生过多的产物a。（反馈抑制）A+B酶1a+C

酶2b抑制ABC

教材中具有“专一性”的物质总结（常考点）

1.酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置切割两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键2.载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。3.激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。4.抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。5.神经递质：由突触前膜释放，作用于突触后膜，产生抑制或兴奋6.tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。3.酶的作用条件较温和(1)酶所催化的化学反应一般是在比较

的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性

。(2)

等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。

条件下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温条件下保存。温和最高高温、过酸、过碱低温酶活性：酶催化特定化学反应的能力表示方法：可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。单位时间反应物的消耗量或产物的生产量课P.82(1)探究温度对酶活性的影响探究温度和PH对酶活性的影响思考：①实验时，步骤四、五能否颠倒？提示

不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。②为何不选斐林试剂鉴定？提示实验要严格控制不同温度，斐林试剂需加热。③实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？提示不能。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快。④在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用

(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，酶活性的观测指标是___________________。蛋白块相同时间内蛋白块体积的变化☆酶和底物先分别在对应温度（或pH）下保温后再混合低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存）高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(高温变性)（1）酶的活性最高，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。（2）在低于最适温度的范围内,酶的活性随着温度的升高而升高。（3）当超过最适温度，酶的活性随着温度的升高而降低，甚至失活。失活抑制温度对酶活性的影响(2)探究pH对酶活性的影响提示酸性条件下淀粉会分解。先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物。思考4：先往试管加入酶溶液还是底物?思考3：为什么实验材料选过氧化氢和肝脏研磨液，而不选淀粉和淀粉酶？大本P.45pH对酶活性的影响（1）酶的活性最强，催化效率最高的pH称为酶的最适pH。（2）在低于最适pH的范围内,酶的活性随着pH的升高而升高。（3）当超过最适pH，酶的活性随着温度的升高而降低，甚至失活。

强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性)失活失活①设计思路探究酶的最适温度或最适pH(梯度法)设计一系列不同温度(pH)递度的实验组,对比实验结果得出结论底物剩余量或产物的生成量②设计方案

模型

同底同酶不同温度（PH）梯度处理，

同温度（PH）相混。总结某课外活动小组探究pH对淀粉酶活性影响时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创设酸性条件，盐酸能催化淀粉水解),下列有关叙述正确的是()

A.将淀粉与淀粉酶溶液混合后再调节各组混合液的pHB.pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同C.pH为13的试管调到pH为7后继续反应，淀粉含量将明显下降D.根据上述实验结果无法推测出淀粉酶的最适pH为7及时反馈实验中需要将淀粉与淀粉酶溶液分别调节pH，然后再将pH相等的淀粉和淀粉酶混合pH为3的酶活性小于pH为9的酶活性pH为13时由于酶已经失活，则淀粉含量将不会明显下降小本P.381酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析：注意：酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。接触面积

考点三

影响酶促反应速率的因素酶促反应速率小酶活性一定小吗?1.温度和pH据图可知，不同pH条件下，酶的最适温度

；不同温度条件下，酶的最适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

考点三

影响酶促反应速率的因素2.酶浓度(1)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

。(2)ab段限制因素是

；bc段限制因素是

。正相关酶浓度底物浓度3.底物浓度(酶浓度一定)(1)ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率

(酶没有完全与底物结合)。(2)bc段：当底物浓度增大到某一值(M)时，反应速率达到

，不再

(酶完全与底物结合)。(3)ab段限制因素是

；bc段限制因素是

。增加最大值增加底物浓度酶浓度(4)思考：若该反应体系酶的量增多，曲线该如何改变(在图中表示出来)?提示如图所示请思考在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。(1)在①的基础上，增加酶浓度，请绘制曲线②。(2)在①的基础上，增加反应物浓度，请绘制曲线③。

拓展酶的竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂竞争性抑制剂非竞争性抑制剂

拓展1酶的竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂由于竞争性抑制剂与底物竞争，因此，抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。

酶活性除了受温度，pH影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果，图1为抑制剂类型，图2为相同的酶溶液分别在无抑制剂、添加抑制剂A、添加抑制剂B的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列叙述错误的是（）A．酶活性可以通过检测单位数量的酶在单位时间内底物消耗量获得B．抑制剂A与底物竞争酶的活性位点，推测该抑制剂和底物具有类似结构C．抑制剂B能改变酶的结构，使酶失去催化活性，该抑制剂作用效果对应图2中乙曲线D．抑制剂A的作用机理与高温抑制酶的活性相同及时反馈

竞争性抑制剂，说明该抑制剂和底物具有类似结构。抑制剂B能改变酶的结构，为非竞争性抑制剂高温会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，而抑制剂A和底物争夺酶的同一活性部位，使酶和底物的结合机会减少，但不会破坏酶的空间结构。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-淀粉酶的激活剂选择性必修3P77

拓展2酶的激活剂6.(2022·全国乙，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。实验组①②③④⑤底物＋＋＋＋＋RNA组分＋＋－＋－蛋白质组分＋－＋－＋低浓度Mg2＋＋＋＋－－高浓度Mg2＋－－－＋＋产物＋－－＋－根据实验结果可以得出的结论是A.酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具

有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓

度升高而升高C.在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具

有催化活性D.在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分

具有催化活性√大本P.47由①组可知，酶P在低浓度Mg2＋条件下也有产物的生成，说明并非一定要在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性，A不符合题意；由第③组和第⑤组对比可知，只有蛋白质组分的酶存在时，在低浓度Mg2＋和高浓度Mg2＋的条件下，均无产物的生成，说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性，B不符合题意；由第④组和第⑤组对比可知，在高浓度Mg2＋条件下，第④组有产物的生成，第⑤组没有产物的生成，说明RNA组分具有催化活性，蛋白质组分没有催化活性，C符合题意，D