【备战2023高考】生物考点全复习——第09讲《酶》复习课件（新教材新高考）

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1.说明酶催化代谢反应的实质及特征。2.活动：探究影响酶活性的因素。
考点一　酶的本质、作用及特性
考点二　探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
主要考点 必备知识
1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
2.酶的作用及本质 (1)酶的本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
绝大多数是蛋白质（合成场所在核糖体，基本单位是氨基酸），少数是 RNA（合成场所主要在细胞核，基本单位是核糖核苷酸）
注意：①几乎所有活细胞都能合成酶（除哺乳动物成熟的红细胞） ②酶可以在细胞内起作用（胞内酶：呼吸酶），也可以在细胞外起作 用（胞外酶：各种消化酶）。 ③酶只起催化作用，不起调节作用、也不提供能量。
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
引起发酵是细胞中某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用
活细胞粉碎后所得的物质作用和活的酵母细胞作用一样
证明少量RNA也具有催化作用
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。
酶能降低化学反应所需的活化能
D-A为无催化剂反应的活化能D-B为无机催化剂催化反应的活化能D-C为酶催化反应的活化能A-B为无机催化剂降低的活化能A-C为酶降低的活化能
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高
蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。
一种酶只能催化一种或一类化学反应。
在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。
与无机催化剂相比酶的催化效率更高
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。 酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 酶只能催化已存在的化学反应。
一般地，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间；植物体内的酶最适温度40~50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。
一般地，动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间；植物体内的酶最适PH在4.5－6.5之间；
注意：①低温降低酶活性，但不会破坏酶分子结构，温度适宜时，酶的催化作用可以恢复。 ②低温下酶空间结构稳定,所以酶一般在低温0－4℃条件下保存。 ③在强酸强碱下，都是破坏酶的结构。
反 应 速 度
5.酶促反应速率的影响曲线分析(1)底物浓度对酶促反应的影响
在一定底物浓度范围内（0，M），随底物浓度的增加，反应速率增加
当底物浓度增大到某一值时（M），反应速率达到最大值，不再增加
思考：再加入一定量的酶，曲线应该怎么变？
增加一定量的酶的抑制剂
底物充足的情况下，其他条件适宜，酶促反应速度与酶浓度成正比。
一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。
(2)酶浓度对酶促反应的影响
1.不可逆抑制：金属离子导致的变性
5.酶促反应速率的影响曲线分析
(3)综合因素对酶促反应的影响
注意：(1)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。(2)温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。(3)同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。
考向　酶的本质、作用与特性的综合分析1.下列关于酶的叙述，正确的是(　　)A．酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应B．在麦芽糖溶液中加入斐林试剂即可生成砖红色沉淀C．唾液淀粉酶催化淀粉水解时构象发生改变，这种改变是可逆的D．酶只有在最适温度和pH条件下才可降低化学反应的活化能
解析:绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA，RNA不能与双缩脲试剂发生紫色反应，A错误；在麦芽糖溶液中加入斐林试剂后需要水浴加热才能生成砖红色沉淀，B错误；唾液淀粉酶催化淀粉水解时构象发生改变，这种改变是可逆的，起催化作用后构象恢复，C正确；在最适温度和pH条件下，酶的催化效率更高，即降低化学反应活化能的作用更明显，但偏离最适温度和pH，只要酶活性存在也能降低化学反应的活化能，D错误。故选C。
[对点训练]1．核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，错误的是(　　)A．核酶与脂肪酶有四种相同元素B．核酶的基本单位中含有糖类C．核酶可提高化学反应所需活化能D．核酶也具有专一性和高效性
解析:本题考查核酶的组成元素、单位、结构及功能。核酶是有催化功能的单链RNA分子，RNA与脂肪酶(蛋白质)的共同元素为C、H、O、N四种，A正确；核酶的基本单位为核糖核苷酸，含有糖类，B正确；核酶作为酶可降低化学反应所需活化能，C错误；核酶作为酶同样具有专一性和高效性，D正确。
考向　酶的相关曲线分析2.如图甲表示淀粉酶的催化反应速率与温度之间的关系，图乙表示在图甲中a点对应温度时淀粉酶催化的反应速率与淀粉溶液浓度之间的关系。下列叙述正确的是(　　)
A．进行图甲所示实验时，可以用斐林试剂检测结果B．两实验的自变量均能影响淀粉酶的活性C．若升高温度到一定值，则图乙中d点有可能不变D．在高温环境中酶失活的主要原因是肽键断裂
解析:图甲表示淀粉酶催化反应速率和温度之间的关系，自变量为温度，而斐林试剂在使用时需要水浴加热，会对实验造成影响，A错误。图甲实验的自变量是温度，图乙实验的自变量是淀粉溶液浓度，淀粉溶液浓度不会影响淀粉酶的活性，B错误。图乙表示在图甲中a点对应温度时淀粉酶催化的反应速率与淀粉溶液浓度之间的关系，而图甲中有一个点(对应温度高于a点对应温度)与a点所对应的酶活性相同，故当升高温度到一定值时，图乙中的d点可能保持不变，C正确。高温使酶失活的主要原因是高温破坏了酶的空间结构，但肽键未断裂，D错误。
[对点训练]2．(2022·湖南湘潭模拟)某小组为了解某种加酶洗衣粉对蛋白质的水解作用，将完全相同的蛋白块置于等量适宜浓度的该洗衣粉溶液中，蛋白块消失所需的时间与温度的关系如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 ℃B．B、C两点催化效率相同且均低于A点的原理相同C．若改变该洗衣粉溶液的pH，则A点会向左或向右移动D．若减小该洗衣粉溶液的浓度，A、B、C三点均向上移动
解析:分析题图可知，该洗衣粉中的蛋白酶水解蛋白质的最适温度是45 ℃，由于实验没有涉及温度对该洗衣粉中脂肪酶活性的影响，无法得出该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 ℃，A错误；B、C两点催化效率相同，但低于A点的原理不同，30 ℃时蛋白酶的活性受到抑制，酶的空间结构没有发生不可逆变化，而60 ℃时蛋白酶的空间结构发生不可逆改变，B错误；在不同pH条件下，酶的最适温度不变，即改变该洗衣粉溶液的pH，A点不会向左或向右移动，C错误；减小该洗衣粉溶液的浓度，相当于减小其中的酶浓度，催化一定量的底物时，酶浓度越小，反应速率越慢，蛋白块消失所需的时间越长，故A、B、C三点均向上移动，D正确。
[对点训练]2.在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。该反应在加酶前后反应物浓度随时间的变化如图所示。下列有关分析错误的是( )
A.当反应时间达到t2时，酶完全失去活性B.适当升高反应体系的温度，t2将会右移C.t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学　反应的速率
D.受反应物浓度的限制，tl～t2酶促反应速率逐渐减慢
由于是最适条件，当反应时间达到t2时，酶没有失去活性，而是反应物已消耗完，A错误。
1.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(　　)2.酶可降低过氧化氢分解反应的活化能而无机催化剂不能。(　　)3.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。(　　)4.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。(　　)5.在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。(　　)6.酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解(　　)
1.(教材必修1·P77“探究·实践”拓展)在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。请说出这样做的目的。
答案：在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中的自变量并非只有一个，而是包括温度和催化剂两个变量，1号试管中仅放置了过氧化氢溶液，可以起到对照作用。2号试管与1号试管的区别在于温度，3号试管和4号试管与1号试管的区别在于比1号试管多了催化剂。3号试管与4号试管之间也可以起相互对照作用。加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管，可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管做对照；同理，加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。
1.(必修1 P78)活化能：_________________________________________所需要的能量。2.(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶 的作用更显著，催化效率更高。3.(必修1 P81)酶是 产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 。4.(必修1 P82)酶的专一性是指： 。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
(教材必修1·P80“拓展应用”T3延伸思考)如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
①A、B两种酶的化学本质是否相同？②B酶活性改变的原因是什么？③欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？
答案：①不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。②B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。③应用RNA水解酶处理。
探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
光照时间饮食习惯起居规律……
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。
除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
实验过程中可以变化的因素称为变量。
其中人为改变的变量称做自变量；
随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。
① 底物1 + 酶溶液② 等量底物2 + 等量相同酶溶液
① 底物 + 酶溶液1② 等量相同底物 + 等量酶溶液2
不选碘液鉴定的原因是什么？
能不能用斐林试剂鉴定？
1.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（专一性）
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）(1)实验步骤
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）
注意:4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
上述实验中只有反应条件是改变的，其余因素（如反应物的性质和浓度）都没有变化。对照实验一般要设置对照组和实验组，上述实验中的1号试管就是对照组，2号、3号和4号试管是实验组。 （对照原则）
在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。 （单一变量原则）
(1)酶活性：酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可用在一定条件下，酶所催化的化学反应的反应速率来表示。
(2)酶促反应速率：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
许多无机催化剂能在高温、强酸、强碱条件下催化化学反应。细胞中的酶起催化作用需要什么样的条件呢？
4.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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。
(2)实验步骤和结果取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。
思考：①为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
H2O2常温常压可分解，加热分解更快
②实验材料可不可以选H2O2?
思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起
思路：如何获得更加准确的最适温度？
如何找到酶的最适温度？
问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值； 最适温度一定在 之间。
问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。
5.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理(用反应式表示)
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
试管各加入2mL过氧化氢溶液
各加入2滴过氧化氢酶溶液，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性较高。
在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
考向　探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素1.为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。
下列相关叙述正确的是（ ）A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测D.方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D错误。
[对点训练]1.某研究性学习小组设计了如图1所示实验装置，测量了过氧化氢酶催化H2O2反应放出的O2含量，在最适条件下将反应室旋转180°，使滤纸片与H2O2溶液混合，每隔30 s读取并记录量筒刻度，得到如图2所示曲线①，下列说法正确的是(　　)
A．若提高实验环境温度，实验结果可用曲线②表示B．若提高H2O2溶液的pH，实验结果可用曲线③表示C．若改变滤纸片的数量，可以探究底物浓度对酶促反应速率的影响D．若改变滤纸片的数量，实验结果均如曲线①所示，说明酶具有专一性
解析　过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；蔗糖及其水解产物均不能与碘液发生显色反应，故不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液来验证酶的专一性，B错误；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成5、7、9，C错误；酶的高效性是相对于无机催化剂而言的，所以研究酶的高效性时，应使用酶和无机催化剂进行对照实验，D正确。
考向　实验的拓展和应用2.某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验研究，下列分析正确的是( )
A.若不同滤纸片上分别附有等量过氧化氢酶、　Fe3＋，则该装置可用于探究酶的专一性B.该装置可用于探究温度对过氧化氢酶活性　的影响C.酶促反应速率可用滤纸片进入烧杯液面到　浮出烧杯液面的时间(t3－t1)来表示D.该装置不能用于探究pH对酶活性的影响
解析　若选用过氧化氢酶、Fe3＋，自变量是不同的催化剂，可用来探究酶的高效性，A错误；过氧化氢在高温下分解会加快，故不能选择过氧化氢来探究温度对酶活性的影响，B错误；该装置可以用来探究pH对酶活性的影响，D错误。
考向　酶促反应速率的影响因素3.如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是( )A.影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线　的因素是pHB.甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率　的因素不相同C.乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D.丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
分析题图可知，甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；
乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。