2027届高考生物人教版一轮复习课件+第9讲+降低化学反应活化能的酶

第9讲

降低化学反应活化能的酶(1)概念：细胞中每时每刻都进行着

，统称为细胞代谢。(2)细胞代谢的中心（主要场所）：

；细胞代谢的控制中心：

。(3)代谢类型：许多化学反应细胞质基质细胞核细胞代谢①同化作用（合成代谢）：②异化作用（分解代谢）：(4)特点：细胞代谢离不开

。酶需氧型、厌氧型和兼性厌氧型自养型和异养型——能否利用无机物制造有机物体外化学反应的条件：（1）高温（2）高压（3）强酸（4）强碱（5）催化剂细胞内也会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？（1）常温（2）常压（3）pH接近中性正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行关于酶本质的探索p79发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳萨姆纳其他科学家切赫和奥特曼发酵与死细胞中的物质有关发酵与活细胞有关死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵：酿酶脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质

少数酶是RNA切赫奥特曼酶是由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。化学本质

绝大多数_______

少数是_____合成原料合成场所来源作用部位生理功能作用原理蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体主要是细胞核活细胞细胞内外、生物体外催化作用（无调节功能，激素具有调节功能）降低化学反应的活化能(哺乳动物成熟的红细胞除外)酶的本质和作用1.概念：2.酶的作用机理：活化能：分子从常态转变为

的活跃状态所需要的能量。容易发生化学反应加热：酶：更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态图中①表示：图中②表示：图中④表示：

时化学反应所需的活化能。

催化时化学反应所需的活化能。

催化时化学反应所需的活化能。图中③表示：图中⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能更显著地降低化学反应的活化能无催化剂无机催化剂酶2.酶的作用机理：无酶催化时，反应所需活化能有酶催化时，反应所需活化能酶降低的活化能思考：依据酶作用原理，针对下图在t时加酶后反应曲线应由Ⅰ变为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中的哪一条？Ⅲ（1）酶只改变化学反应速率，反应前后本身不被消耗（2）酶能降低活化能，使反应速率加快（3）酶可以缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应方向和平衡点Ⅲ(特例：酶被蛋白酶水解)酶的本质实验验证思考：给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗？思维拓展：设计实验，探究某种酶的化学本质（蛋白质还是RNA）1.鉴定酶的本质是否是RNA酶的本质实验验证2.鉴定酶的本质是否是蛋白质待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应待测酶液实验组稀释的鸡蛋清对照组实验组呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质（1）实验组（2）对照组关注常考的酶及其作用

是一类水解酶，可对应催化相关大分子的水解。淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、肽酶等。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。破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。参与非特异性免疫，噬菌体在侵染大肠杆菌时会释放溶菌酶。1.消化酶3.溶菌酶关注常考的酶及其作用4.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。CO(NH2)2+H2O脲酶CO2+2NH35.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。2H2O2过氧化氢酶2H2O+O2关注常考的酶及其作用6.酪氨酸酶（1）白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因；（2）老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降；（3）白癜风主要是由于血液中存在酪氨酸酶抗体或酪氨酸合成

障碍等，导致皮肤局部黑色素生成减少，出现白斑。7.纤维素酶、果胶酶纤维素葡萄糖纤维素酶果胶半乳糖醛酸果胶酶用于制备植物细胞的原生质体。限制酶、DNA连接酶、Taq酶8.基因工程中的酶主要用于破坏植物细胞壁。催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶。关注常考的酶及其作用9.中心法则中的酶（1）DNA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。）（4）RNA复制：以RNA为模板的RNA复制酶9.中心法则中的酶（5）端粒酶：一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成由于DNA而缺失的染色体末端的DNA，具有逆转录酶活性。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。

（6）核酸水解酶DNA酶DNA水解RNA水解RNA酶〈可用于遗传物质化学本质探究（如艾弗里实验中用到的DNA酶）酶和激素的比较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1.高效性2.专一性3.作用条件较温和酶的催化效率是无机催化剂的107

～1013倍。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。有适宜的温度、有适宜的pH。酶的特性未加催化剂加无机催化剂加酶酶只缩短达到化学平衡的时间，不改变平衡点AC对比，说明酶具有高效性。（

）酶的特性1酶具有高效性与

相比，酶

的作用更显著，催化效率更高。无机催化剂(2)意义：酶的催化效率是无机催化剂的107

～1013倍。改变平衡点：改变反应物的含量。降低活化能使细胞代谢快速进行。易错：酶的高效性必须和无机催化剂相比（A和B）

A、C比较只能得出酶具有催化作用×酶的相关实验探究——高效性(1)实验目的：

探究H2O2在不同条件下的分解不同处理条件→加热、加入无机催化剂、加入酶H2O2的分解速率pH、时间、底物浓度…(2)实验原理：

变量处理

自变量处理：因变量检测：无关变量：90℃水浴加热、Fe3Cl、新鲜肝脏研磨液气泡的多少卫生香是否复燃保持相同且适宜自变量：因变量：无关变量：变量分析（3）实验材料Ⅰ.新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液；Ⅱ.新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；Ⅲ.质量分数为3.5%的FeCl3溶液；Ⅳ.各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。本实验为什么要用新鲜的肝脏？如果不是新鲜的肝脏，肝脏中的过氧化氢会被腐生菌分解而减少。制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。实验为什么把肝脏制备成研磨液？酶的相关实验探究——高效性

酶的相关实验探究——高效性步骤试管编号

变量1234一

H2O2

浓度3%3%3%3%剂量2ml2ml2ml2ml二反应条件常温加热FeCl3肝脏研磨液现象气泡产生量卫生香复燃情况实验结论不明显无变化少量不亮较多发亮大量复燃无关变量自变量因变量对照实验对照组实验组1、2号对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率1、4号对照，说明酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可以加快化学反应速率3、4号对照，说明酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高2酶具有专一性①脲酶——只能催化尿素分解。②过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。③二肽酶——可以催化所有的二肽分解①内容：②意义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。一类肽酶：多肽→氨基酸蛋白酶：蛋白质→多肽一种H2O2酶：H2O2脲酶：尿素保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。无机催化剂催化的化学反应的范围比较广。比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。不能酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？酶的特性③原因：酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。酶产物酶-底物复合物图中A表示

，B表示

，E、F表示

，

C、D表示

。酶被A催化的底物B被分解后的产物不能被A催化的物质2酶具有专一性①锁钥学说酶的特性③原因：酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。酶产物酶-底物复合物图中A表示

，B表示

，E、F表示

，

C、D表示

。酶被A催化的底物B被分解后的产物不能被A催化的物质2酶具有专一性①锁钥学说（1）实验目的：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（2）实验原理：Ⅱ.淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，

但不能催化蔗糖水解。Ⅰ.淀粉、蔗糖均为非还原糖，

不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。淀粉（非还原性）麦芽糖（还原性）淀粉酶蔗糖（非还原性）？？？？？淀粉酶酶的相关实验探究——专一性方案一同种酶+不同底物①淀粉酶+淀粉方案二同种底物+不同酶①淀粉+淀粉酶②淀粉酶

+蔗糖②淀粉

+蔗糖酶（3）实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用试管编号12注入可溶性淀粉溶液2mL－注入蔗糖溶解－2mL注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL沸水浴煮沸1min

实验现象有砖红色沉淀无砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。即酶具有专一性。斐林试剂显色条件淀粉酶的最适温度为60℃结论习题巩固

不能。

因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。1.能否用碘液对实验结果进行检测？2.已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？有必要。可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。具有专一性的五类物质归纳总结(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性内切核酸酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切割位点上切割DNA分子。(2)转运蛋白：某些物质通过细胞膜时需要转运蛋白协助，不同物质所需转运蛋白一般不同。(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)tRNA：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。→在最适温度和pH下，酶活性最高失活失活低温抑制酶活性失活

1、低温：不破坏酶的空间结构，只是降低酶的活性。（可恢复）

2、温度过高：会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。（不可逆）

过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。（不可逆）3酶的作用条件较温和思考：温度较低时，酶活性低的原因？酶分子的热运动较慢，与底物碰撞的机会减少思考：酶的保存宜选择

、

等条件。

酶的特性低温适宜的pH1.实验材料及器具：

淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。无蓝色出现碘液淀粉酶碘液淀粉蓝色麦芽糖实验：探究温度对酶活性的影响质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂2.实验原理：淀粉、淀粉酶①实验材料：②检测试剂：碘液实验：探究温度对酶活性的影响1、不选用H2O2作为反应底物的原因？H2O2不稳定，受热易分解，无法判断H2O2的分解是温度引起还是酶。2、不选用斐林试剂进行鉴定的原因?

斐林试剂检测需要水浴加热，温度是干扰条件。3、实验材料先处理温度，还是先混合？先处理温度，再混合原因：必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果注意：实验：探究温度对酶活性的影响操作1号试管2号试管3号试管4号试管5号试管6号试管0℃0℃50℃50℃100℃100℃加淀粉2mL—2mL—2mL—加淀粉酶—2mL—2mL—2mL保温在各自温度下保温5min混合将2号加入1号中将4号加入3号中将6号加入5号中保温在各自温度下保温5min加碘液2滴2滴2滴观察颜色变蓝不变蓝变蓝酶的催化作用需要适宜的温度，温度过低或过高都会影响酶的活性。缩小温度梯度，重复进行上述实验，进一步探究淀粉酶的最适温度结论实验：探究PH对酶活性的影响1.实验材料：3%的可溶性淀粉溶液，2%的淀粉酶溶液3%的H2O2溶液，2%的新鲜肝脏研磨液（含H2O2酶）斐林试剂、碘液、2.实验原理：

过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。3.实验设计思路：先调pH再混合实验：探究PH对酶活性的影响(1)本实验的自变量是什么？如何控制自变量？自变量：PH。通过分别加入等量的HCl、蒸馏水和NaOH来控制。注意：(2)选择H2O2酶还是淀粉酶作为实验材料？H2O2酶，因为在酸性条件下，酸会水解淀粉。(3)本实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？(4)能否在加入肝脏研磨液后，直接加入过氧化氢溶液，再调节pH?不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到检测结果。H2O2酶的活性。可以通过观察单位时间内气泡的多少或者卫生香复燃的情况来判断H2O2的分解速率。(5)能否用斐林试剂作指示剂不能。因为盐酸会和斐林试剂发生反应实验步骤一取三支试管，编号1、2、3。

二三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应三1号试管中加入1mL蒸馏水2号试管中加入等量1mL盐酸溶液3号试管中加入等量1mLNaOH溶液四三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应实验现象

产生少量气泡产生少量气泡酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。产生大量气泡结论实验：探究PH对酶活性的影响影响酶促反应速率的因素酶促反应：由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。酶促反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。影响酶促反应速率的因素：酶的活性酶的浓度底物浓度pH温度抑制剂激活剂酶促反应速率1、温度和pH对酶促反应速率的影响乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化________(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度。不影响影响酶促反应速率的因素自变量：

温度、PH2、底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响底物浓度酶浓度和酶活性成正相关影响酶促反应速率的因素大部分激活剂是无机盐离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-、I-等。3、影响酶促反应速率的调节剂①激活剂：提高酶活性的物质，称为酶的激活剂。选择性必修3P77影响酶促反应速率的因素如胃蛋白酶原进入胃腔后，在HCl作用下，从酶原分子中脱去一个小分子肽段后，转变成有活性的胃蛋白酶。不表现有催化活性的酶原在一定条件下，使分子结构发生改变，形成酶的活性中心，无活性的酶原转化成有活性的酶称酶原的激活。可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用非竞争抑制剂与活性位点以外的位点结合，改变酶的结构并降低反应速率。3、影响酶促反应速率的调节剂——抑制剂A.竞争性抑制剂：抑制剂与底物竞争酶。B.非竞争性抑制剂：抑制剂与底物不存在竞争关系。在无法去除竞争性抑制剂的情况下，如何提高酶促反应速率？2.果胶酶：溶解细胞壁中的果胶3.加酶洗衣粉：去污力更强4.含酶牙膏：分解细菌，清新口气5.多酶片：治疗消化不良1.溶解细菌的细胞壁：

抗菌消炎酶的应用1、变量是什么？包括哪几种类型？如何区别？变量：自变量：因变量：与研究目标无关，但却影响研究结果的变量。需控制无关变量相同且适宜实验过程中可以变化的因素研究者主动操纵的的变量，通常为横坐标x随着自变量的变化而变化的量，通常为纵坐标y无关变量：对照实验：实验专题：控制变量和设计对照实验对照实验的目的是排除

的干扰，从而确定

与

的关系。除作为自变量的因素外，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无关变量自变量因变量自变量的处理方法例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。②“换”：①“加”或“减”：判断：所有生物实验都是对照实验()如观察类实验(观察叶绿体和胞质环流等)×实验专题：控制变量和设计对照实验2、实验设计的原则实验专题：控制变量和设计对照实验(1)单一变量原则：如