第1講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶2024年高考生物大一輪復(fù)習(xí)精講課件   

第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

考點(diǎn)由高考知核心知識點(diǎn)預(yù)測降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（2023廣東）酶的本質(zhì)（2023浙江）酶的特性（2023湖南）酶的特性（2023浙江）酶的本質(zhì)（2022浙江）酶的特性（2022廣東）酶的特性（2022重慶）酶的特性（2022全國）酶的本質(zhì)（2022湖南）酶的本質(zhì)（2021浙江）酶的特性實驗（2021海南）酶的特性酶的特性及相關(guān)的變量分析（選擇題）12酶的作用與本質(zhì)酶的特性1酶的作用與本質(zhì)1857192620世紀(jì)80年代巴斯德糖類變酒精必須有酵母活細(xì)胞的參與李比希糖類變酒精必須有酵母菌細(xì)胞死亡，并釋放其中物質(zhì)薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶，證明脲酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，作用是分解尿素。畢希納從酵母細(xì)胞質(zhì)提取發(fā)酵物質(zhì)釀酒切赫和奧爾特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能酶本質(zhì)的探索（1）酶本質(zhì)的探索1酶的作用與本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少部分是RNA氨基酸或核糖核苷酸核糖體或細(xì)胞核等可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外(或體外)發(fā)揮作用一般活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶具有催化作用(降低化學(xué)反應(yīng)的活化能）(哺乳動物成熟的紅細(xì)胞除外)（2）酶的本質(zhì)及作用1酶的作用與本質(zhì)（3）酶的作用機(jī)理分析(如下圖)無催化劑時化學(xué)反應(yīng)所需要的能量：E4–E0有無機(jī)催化劑時化學(xué)反應(yīng)所需要的能量：有酶催化時化學(xué)反應(yīng)所需要的能量：E3–E0E2–E0作用本質(zhì)：降低化學(xué)反應(yīng)活化能1酶的作用與本質(zhì)作用本質(zhì)：降低化學(xué)反應(yīng)活化能2酶的特性實驗一：比較過氧化氫在不同條件下的分解步驟相同處理向4支試管中分別加入2mL___________溶液(1)實驗過程。過氧化氫對照組實驗組(空白對照)2酶的特性步驟不同處理不處理放在90℃左右的水浴中加熱滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝臟研磨液現(xiàn)象氣泡基本無____較多______帶火星衛(wèi)生香無復(fù)燃____復(fù)燃復(fù)燃性較強(qiáng)__________實驗一：比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實驗過程。少很多有復(fù)燃性很強(qiáng)自變量因變量無關(guān)變量：實驗室的溫度、加入的過氧化氫的量等。2酶的特性(2)實驗結(jié)論：酶具有______作用，同無機(jī)催化劑相比，催化效率更___。催化高酶具有高效性。①與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶和無機(jī)催化劑一樣，只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時間，不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。2酶的特性實驗二：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用（1）實驗原理。①淀粉和蔗糖都是_________，葡萄糖、果糖、麥芽糖都是_______。②__________能鑒定溶液中有無還原糖。③淀粉酶能催化淀粉水解為還原糖，不能催化蔗糖水解。非還原糖還原糖斐林試劑（2）實驗?zāi)康奶骄康矸勖甘欠裰荒艽呋囟ǖ幕瘜W(xué)反應(yīng)。2酶的特性(2)實驗步驟。序號操作步驟試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2mL—2注入蔗糖溶液—__mL3注入新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL4振蕩混勻，將試管的下半部浸到60℃左右的熱水中，保溫5min5取出試管，各加入2mL________，振蕩搖勻6將兩支試管的下半部放進(jìn)盛有熱水的大燒杯中，煮沸1min，觀察顏色變化________________實驗二：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用2斐林試劑磚紅色沉淀淡藍(lán)色2酶的特性2酶的特性(3)實驗結(jié)論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。這說明酶具有__________。專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。鎖鑰模型誘導(dǎo)契合模型專一性2酶的特性①加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對此反應(yīng)無催化作用。②加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快，說明酶A對此反應(yīng)有催化作用。專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。2酶的特性酶的專一性的實驗探究方法——對比法①設(shè)計思路：常見的方案有兩種，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。②設(shè)計方案項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料同種底物(等量)與酶相對應(yīng)的底物另外一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性酶具有專一性2酶的特性(1實驗原理(2)鑒定原理：反應(yīng)原理：淀粉＋淀粉酶＋碘液→出不出現(xiàn)藍(lán)色探究1溫度對酶活性的影響溫度影響酶的活性，從而影響淀粉水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性。2酶的特性(3)實驗步驟。序號實驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31加入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同的溫度條件冰塊(5min)37℃溫水(5min)沸水(5min)3加入等量的新鮮唾液淀粉酶溶液1mL(5min)1mL(5min)1mL(5min)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5觀察實驗現(xiàn)象________________________

藍(lán)色無藍(lán)色出現(xiàn)藍(lán)色2酶的特性（4）實驗結(jié)論：溫度過高、過低都會影響酶的活性，適宜溫度下酶的活性最高。注意：在上述實驗操作中，不能先加入等量淀粉酶再分別控制溫度。因為酶具有高效性，先加入酶后，酶在常溫下可以發(fā)揮催化作用，影響實驗結(jié)果。2酶的特性在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。甲點(diǎn)對應(yīng)的溫度是該酶的最適溫度。溫度對酶活性的影響酶失活活性位點(diǎn)底物2酶的特性探究2pH對酶活性的影響(1)實驗原理②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，可用帶火星的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗產(chǎn)生O2的多少。①反應(yīng)原理(反應(yīng)式)：2H2O22H2O＋O2。過氧化氫酶2酶的特性

（2）實驗過程2酶的特性步驟實驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL鹽酸1mLNaOH3注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4觀察現(xiàn)象衛(wèi)生香復(fù)燃衛(wèi)生香不復(fù)燃衛(wèi)生香不復(fù)燃

（2）實驗過程2酶的特性(3)實驗結(jié)論：pH能影響酶的活性。注意：上述實驗步驟中，不能把調(diào)節(jié)pH和注入等量的H2O2溶液這兩個步驟調(diào)換，因為酶與底物一接觸，就會發(fā)生催化作用，使H2O2分解，影響實驗結(jié)果。2酶的特性pH對酶活性的影響在一定pH范圍內(nèi)，隨pH的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。乙點(diǎn)對應(yīng)的溫度是該酶的最適pH。A點(diǎn)B點(diǎn)2酶的特性底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響①圖甲：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率先隨底物濃度增加而加快，當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量的限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。②圖乙：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。2酶的特性影響因素制約酶活性的機(jī)理(1)溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率的。(2)高溫、過酸、過堿——可破壞酶分子的空間結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致酶永久性失活(不可逆轉(zhuǎn))。低溫——僅抑制酶活性，并不破壞酶分子的空間結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度適當(dāng)升高時活性可恢復(fù)。(3)底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積來影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性。(4)酶活性還受某些激活劑或抑制劑的影響，前者可提升酶活性，后者則降低酶活性。細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝離不開酶。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶的本質(zhì)：酶的作用：作用本質(zhì)：降低化學(xué)反應(yīng)活化能無催化劑時化學(xué)反應(yīng)所需要的能量（活化能）：E4（絕對值）；E4–E0（相對值）有無機(jī)催化劑時化學(xué)反應(yīng)所需要的能量：有酶催化時化學(xué)反應(yīng)所需要的能量：化學(xué)反應(yīng)所釋放（或吸收）的能量：有酶催化時化學(xué)反應(yīng)所降低的所需能量的值（降低的活化能）：E3（絕對值）；E3–E0（相對值）E2（絕對值）；E2–E0（相對值）E1–E0E4–E2酶的特性：高效性：專一性：作用條件較溫和：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107~1013倍；高效性原因：與無機(jī)催化劑相比，降低活化能的效果更顯著。每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。影響酶活性的因素：過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。在0℃左右時，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會升高。因此，酶制劑適宜在低溫下保存。溫度的影響：pH的影響：底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響：實驗中的變量：實驗設(shè)計的原則：控制變量的原則（單一變量原則）；對照原則；平行重復(fù)原則；科學(xué)性原則；自變量：因變量：無關(guān)變量：實驗過程中的變化因素稱為變量人為控制的對實驗對象進(jìn)行處理的因素叫作自變量（通常是要研究的因素）。因自變量改變而變化的變量叫作因變量除自變量外，實驗過程中還存在一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素，叫作無關(guān)變量。（不同組別的無關(guān)變量要相同）對照實驗：除作為自變量的因素外，其余因素（無關(guān)變量）都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實驗叫作對照實驗。對照組：實驗結(jié)果已知或未作人為處理的組別。實驗組：實驗結(jié)果未知的組別?？瞻讓φ眨豪?，生長素是否促進(jìn)生長是與未加生長素的組別對照，未加生長素的就是空白對照；自身對照：例如，10mL培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，時間是自變量，沒有對照組；對比實驗：設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。（實驗組的結(jié)果都是事先未知的）【答案】C（2023·廣東卷）中國制茶工藝源遠(yuǎn)流長。紅茶制作包括萎凋、揉捻、發(fā)酵、高溫干燥等工序，其間多酚氧化酶催化茶多酚生成適量茶黃素是紅茶風(fēng)味形成的關(guān)鍵。下列敘述錯誤的是（

）A．揉捻能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)使多酚氧化酶與茶多酚接觸B．發(fā)酵時保持適宜的溫度以維持多酚氧化酶的活性C．發(fā)酵時有機(jī)酸含量增加不會影響多酚氧化酶活性D．高溫滅活多酚氧化酶以防止過度氧化影響茶品質(zhì)【答案】B（2023·浙江卷）某同學(xué)研究某因素對酶活性的影響，實驗處理及結(jié)果如下：己糖激酶溶液置于45℃水浴12min，酶活性喪失50%；己糖激酶溶液中加入過量底物后置于45℃水浴12min，酶活性僅喪失3%。該同學(xué)研究的因素是（

）A．溫度

B．底物

C．反應(yīng)時間

D．酶量【答案】C（2023·湖南卷）食品保存有干制、腌制、低溫保存和高溫處理等多種方法。下列敘述錯誤的是（

）A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生長和繁殖，食品保存時間延長B．腌制通過添加食鹽、糖等制造高滲環(huán)境，從而抑制微生物的生長和繁殖C．低溫保存可抑制微生物的生命活動，溫度越低對食品保存越有利D．高溫處理可殺死食品中絕大部分微生物，并可破壞食品中的酶類【答案】B（2023·天津卷）癌細(xì)胞來源的某種酶較正常細(xì)胞來源的同種酶活性較低，原因不可能是（

）A．該酶基因突變

B．該酶基因啟動子甲基化C．該酶中一個氨基酸發(fā)生變化

D．該酶在翻譯過程中肽鏈加工方式變化【答案】C（2023·浙江卷）為探究酶的催化效率，某同學(xué)采用如圖所示裝置進(jìn)行實驗，實驗分組、處理及結(jié)果如下表所示。組別甲中溶液（0.2mL）乙中溶液（2mL）不同時間測定的相對壓強(qiáng)（kPa）0s50s100s150s200s250sI肝臟提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0IIFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9III蒸餾水H2O2溶液00000.10.1下列敘述錯誤的是（）A．H2O2分解生成O2導(dǎo)致壓強(qiáng)改變B．從甲中溶液與乙中溶液混合時開始計時C．250s時I組和Ⅲ組反應(yīng)已結(jié)束而Ⅱ組仍在進(jìn)行D．實驗結(jié)果說明酶的催化作用具有高效性【答案】D（2022·重慶卷）植物蛋白酶M和L能使肉類蛋白質(zhì)部分水解，可用于制作肉類嫩化劑。某實驗小組測定并計算了兩種酶在37℃、不同pH下的相對活性，結(jié)果見如表。下列敘述最合理的是（

）pH酶相對活性357911M0.71.01.01.00.6L0.51.00.50.20.1A．在37℃時，兩種酶的最適pH均為3B．在37℃長時間放置后，兩種酶的活性不變C．從37℃上升至95℃，兩種酶在pH為5時仍有較高活性D．在37℃、pH為3~11時，M更適于制作肉類嫩化劑【答案】B（2022·湖南卷）洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解（自溶）失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯誤的是（）A．堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B．加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的C．添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D．添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染【答案】C（2022·全國卷）某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成，可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件。某同學(xué)進(jìn)行了下列5組實驗（表中“+”表示有，“－”表示無）。實驗組①②③④⑤底物+++++RNA組分++－+－蛋白質(zhì)組分+－+－+低濃度Mg2++++－－高濃度Mg2+－－－++產(chǎn)物+－－+－根據(jù)實驗結(jié)果可以得出的結(jié)論是（）A．酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性B．蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高C．在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性D．在高濃度Mg2+條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性【答案】B（2022浙江卷）10.下列關(guān)于研究淀粉酶的催化作用及特性實驗的敘述，正確的是（）A.低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成，導(dǎo)致酶變性失活B.稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，是因為酶的作用具高效性C.淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用，酶活性隨pH升高而不斷升高D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，會加快淀粉的水解速率（2022廣東卷）13.某同學(xué)對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結(jié)果見下表。下列分析錯誤的是（

）【答案】C組別pHCaCl2溫度（℃）降解率（%）①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030注：+/-分別表示有/無添加，反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白A.該酶的催化活性依賴于CaCl2B.結(jié)合①、②組的相關(guān)變量分析，自變量為溫度C.該酶催化反應(yīng)的最適溫度70℃，最適pH9D.尚需補(bǔ)充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應(yīng)物【答案】D（2021·海南卷）某種酶的催化反應(yīng)速率隨溫度和時間變化的趨勢如圖所示。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述錯誤的是（

）A．該酶可耐受一定的高溫B．在t1時，該酶催化反應(yīng)速率隨溫度升高而增大C．不同溫度下，該酶達(dá)到最大催化反應(yīng)速率時所需時間不同D．相同溫度下，在不同反應(yīng)時間該酶的催化反應(yīng)速率不同【答案】B（2021浙江卷）16.下列關(guān)于酶的特性及其影響因素相關(guān)實驗的敘述，正確的是（）A.“酶的催化效率”實驗中，若以熟馬鈴薯塊莖代替生馬鈴薯塊莖，實驗結(jié)果相同B.“探究pH對過氧化氧酶的影響”實驗中，分別加入不同pH的緩沖液后再加入底物C.“探究酶的專一性”實驗中，設(shè)置1、2號試管的目的是檢驗酶液中是否混有還原糖D.設(shè)溫度對蛋白酶活性影響的實驗方案時，可選擇本尼迪特試劑檢測反應(yīng)產(chǎn)物（2023·深圳一模）某研究小組對“探究溫度對唾液淀粉酶活性的影響”的實驗進(jìn)行再探究，實驗結(jié)果如下表所示。下列敘述正確的是（

）序號實驗步驟甲組乙組丙組丁組戊組13%淀粉/mL222222唾液/mL111113在相應(yīng)溫度條件下預(yù)保溫5min后混合2-4℃水浴2-4℃水浴37℃水浴96℃水浴96℃水浴4在37℃恒溫水浴保溫/min45000455加入1mL斐林試劑后，在96℃水浴中保溫數(shù)分鐘磚紅色沉淀(較少)藍(lán)色磚紅色沉淀藍(lán)色藍(lán)色A．甲組說明37℃恒溫水浴保溫可以完全解除冰水對酶的抑制B．丙組磚紅色沉淀多于甲組是因為37℃下提供更多活化能C．增加與丙組條件相同但不加唾液的一組可驗證的高效性D．本實驗結(jié)果證明可以使用斐林試劑做上述實驗的檢測試劑【答案】D【答案】B（2023·湛江一模）紡織廠常用枯草芽孢桿菌生產(chǎn)的α淀粉酶除去織物中的淀粉。為探究α-淀粉酶的最適溫度，