备战2025届新高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第10讲降低化学反应活化能的酶课件

这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第10讲降低化学反应活化能的酶课件，共60页。PPT课件主要包含了素养目标，促进过氧化氢，燃烧猛烈，活化能，②变量分析，产生气泡数目多少，酶降低，酶的本质和功能，蛋白质，RNA等内容，欢迎下载使用。
考点一　酶的本质、作用和特性
1.酶在细胞代谢中的作用(1)比较过氧化氢在不同条件下的分解①实验过程
高温、无机催化剂(FeCl3溶液)和过氧化氢酶
(2)分析酶的作用原理曲线
2.酶本质的探索历程[连线]
4.酶的特性(1)高效性
(2)专一性①曲线分析
(3)作用条件较温和
在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高;　　　　　　　　　　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,但空间结构稳定。 
链高考·前挂后连(1)酶活性的发挥离不开其特定的结构。(　　)(2)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(　　)(3)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(　　)(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。[2021·全国甲卷](　　)(5)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。[2020·海南卷](　　)
对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
练思维·考教衔接1.[根据2014福建卷、2011全国卷情境设计]甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如下图所示。
(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同?说出理由。
(2)乙酶活性改变的机理是什么?其活性能否恢复?
提示 不相同。观察曲线图可知,甲酶的活性始终保持不变,表明甲酶不会被该种蛋白酶降解,则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA;乙酶能被蛋白酶破坏,活性降低,则乙酶为蛋白质。
提示 乙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,这种活性的改变不可逆转,无法恢复。
2.已知细胞中酶A可催化某种物质的分解,图中的实线甲代表酶A在一定温度与一定pH条件下,进行催化作用所得到的反应速率与底物浓度的关系。请回答下列问题。(1)在该温度与该pH条件下,要提升最大反应速率,可釆取的措施是　　　　　　　　。若在酶与底物的反应系统中加入某化学物质,使反应曲线向右移动如虚线乙所示。所加化学物质对此反应速率的作用是　 。 (2)改变　　　　　　　　　可以使图中实线甲向左移动至细线丙。 
减缓反应速度或使反应速率变慢
3.[根据2021湖北卷情境设计]酶活性除了受温度和pH的影响外,一些抑制剂也会降低酶的催化效果。下图表示抑制酶活性的两个模型。模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点,从而降低酶对底物的催化效应;模型B中的抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,能改变酶的结构,使酶不能与底物结合,从而使酶失去催化活性。请回答下列问题。
(1)高温改变酶活性类似于模型　　　　。 (2)研究发现精氨酸能降低酶B的活性。为探究精氨酸降低酶B活性的作用方式属于模型A还是模型B,采取的实验思路大致是在酶量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入　　　　　,同时不断提高　　　　　　　　,观察　　　　　　　　　　　　　　　。如果酶促反应速率　　　　　　(填“能恢复”或“不能恢复”),则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型A;如果酶促反应速率　　　　　　　　(填“能恢复”或“不能恢复”),则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型B。 
(3)在下图中画出存在非竞争性抑制剂时的反应速率变化曲线。
考向一 结合酶的本质、作用,考查科学思维1.(2024·山东联考)下列关于酶的叙述,正确的是(　　)A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶B.酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C.酶的本质为蛋白质或RNAD.酶是由有分泌功能的细胞产生的,并且能调节生物体的生命活动
解析 细胞中DNA主要分布在细胞核,线粒体和叶绿体中也存在少量的DNA,DNA复制(合成)需要酶的参与,故核外也有参与DNA合成的酶,A项错误;酶能够降低化学反应的活化能,不能为反应物供能,B项错误;酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,C项正确,D项错误。
2.如图表示某反应进行时,有酶参与和无酶参与时的能量变化,下列相关叙述错误的是(　　)A.此反应为吸能反应B.曲线Ⅱ表示有酶参与时的能量变化C.E2为反应前后能量的变化D.酶参与反应时,其降低的活化能为E4
解析 生成物乙的能量比反应物甲的能量高,因此此反应为吸能反应,A项正确;曲线Ⅱ表示有酶催化条件下的能量变化,其降低的活化能为E4,B、D两项正确;反应前后能量的变化为E3,C项错误。
考向二 围绕酶的特性及影响酶促反应速率的因素,考查科学思维3.(2024·广东广州统考)褐变往往导致果蔬的色泽加深、风味改变和营养物质流失,多酚氧化酶(PPO)是引起褐变的关键酶。科研人员以OD值为指标,研究了不同pH下,两种梨PPO活性变化的对比情况,实验结果如下图所示,下列说法正确的是(　　)A.本实验的自变量是pH,因变量是OD值B.多酚氧化酶(PPO)为褐变反应提供活化能C.实验结果说明,两种梨中PPO的活性、最适pH均不同D.实验过程中应将酶和底物混合后再用不同的pH处理
解析 本实验的自变量为pH和梨的品种,因变量为OD值,A项错误;酶能降低化学反应的活化能,但不能提供能量,B项错误;由题图可知,香水梨和皇冠梨中PPO的活性、最适pH均不同,C项正确;该实验应该将酶和底物先放在不同的pH条件下一段时间,再将相同pH下的酶和底物混合,D项错误。
4.(2024·广东揭阳联考)科研工作者以健康美洲鳗幼鱼为实验材料,以酪蛋白作为酶促反应的反应物,取胃、肠和肝胰脏组织制备匀浆并离心,将上清液作为待测酶液,分别测定不同温度和pH下的三种不同来源的蛋白酶活性,结果如图1、图2所示。
下列叙述错误的是(　　)A.蛋白酶能催化酪蛋白水解,但不能催化脂肪和淀粉水解B.在各自最适pH下,来自肝胰脏的蛋白酶催化能力最低C.若保存不同来源的蛋白酶应置于低温和最适pH条件下D.本实验结果不能作为美洲鳗饲料配制和合理投食的依据
解析 酶具有专一性,蛋白酶只能催化蛋白质水解,不能催化脂肪和淀粉水解,A项正确;分析图2可知,在各自最适pH下,来自肝胰脏的蛋白酶催化能力最低,B项正确;低温和最适pH条件下保存酶,能保持其空间结构稳定,C项正确;本实验所用的酶来自健康美洲鳗幼鱼,从图1和图2能分析出各部位蛋白酶活性的最适温度和pH,故本实验结果能作为美洲鳗饲料配制和合理投食的依据,D项错误。
考向三 借助影响酶活性的机理,考查新情境下问题分析能力5.(2023·山东枣庄模拟)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心又恢复到原构象。下列相关说法正确的是(　　)A.酶与底物形成络合物时,提供了底物转化成产物所需的活化能B.这一模型可以解释淀粉酶可以催化二糖水解成两分子单糖的过程C.ATP水解释放的磷酸基团使某些酶磷酸化导致其空间结构改变D.酶活性中心的构象发生变化的过程伴随着肽键的断裂
解析 酶催化化学反应的机理是降低化学反应的活化能,而非提供活化能, A项错误;酶具有专一性,淀粉酶只能催化淀粉水解,淀粉属于多糖而非二糖, B项错误;ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团与酶结合,使酶磷酸化,从而使酶结构发生变化,C项正确;据图可知,酶活性中心的构象发生变化后,在一定条件下还可复原,说明该过程肽键并未断裂,否则酶形变后将无法恢复,D项错误。
考点二　实验:探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
1.淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验原理:淀粉和蔗糖都是　　　　　糖。它们在酶的催化作用下都能水解成　　　　　　,还原糖能与　　　　　　　　反应,生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶,再用　　　　　　　　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。 
(3)实验结论:酶具有　　　　　　,淀粉酶只能催化　　　　水解,而不能催化　　　　水解。 
2.探究温度对酶活性的影响(1)原理:温度影响淀粉酶的活性,进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝,可以根据　　　　　　　　　　　　　　　判断酶的活性。 
是否出现蓝色及蓝色的深浅
(2)实验步骤、现象及结论取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。
3.探究pH对酶活性的影响
(3)结论:酶的催化作用需要　　　　　　　,　　　　　　　　　　都会影响酶的活性。 
链高考·前挂后连(1)低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活。[2022·浙江卷](　　)(2)当温度为任一固定值时,酶的用量都会影响实验结果。(　　)(3)在探究过氧化氢酶最适pH的实验中,需要在同一温度下进行。(　　)(4)淀粉酶与淀粉常温下混合后,快速置于预设温度环境中可减小实验误差。(　　)(5)“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中,设置不同的pH组别以构成相互对照。(　　)
练思维·考教衔接酶的相关实验要点分析(1)实验材料选择时的注意事项①在探究温度对酶活性的影响实验中,能否选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料?
提示 ①不能,因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解,加热的条件下其分解会加快,从而影响实验结果,所以不能选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料。
②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?
③在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中,宜选用　　　　　　(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物,同时探究酶活性的观测指标是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
提示 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。
相同时间内蛋白块体积的变化
(2)实验步骤和结果检测的注意事项①在探究温度对酶活性的影响实验中,底物和酶溶液应在何时进行混合?
②在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的　　　　　　　　(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。 ③若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,为什么不选用斐林试剂?
提示 先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合,保证反应从一开始就是预设的温度。
提示 因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
考向 探究酶的特性及影响因素1.(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
下列分析错误的是(　　)A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②组的相关变量分析,自变量为温度C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析 分析②③组可知,没有添加CaCl2时,降解率为0,可推测该酶的催化活性依赖于CaCl2,A项正确;①②组除温度不同外其他条件相同,则导致①②组降解率不同的自变量为温度,B项正确;由于本实验设置的温度和pH梯度过大,因此不能确定最适温度和最适pH,C项错误;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,无法证明该酶是否能水解其他反应物,若需证明,则需另外补充实验,D项正确。
2.(2024·东北师大附中月考)为研究淀粉酶的特性,某同学设计了如下实验,下列相关叙述错误的是(　　)甲组:1%淀粉溶液+稀释200倍的新鲜唾液乙组:2%蔗糖溶液+稀释200倍的新鲜唾液丙组:1%淀粉溶液+蒸馏水A.该实验的目的是研究酶的专一性B.可用碘液检测底物是否完全水解C.各组加入的溶液体积相等属于对无关变量的控制D.为了增强实验的严谨性,应再增加一组实验做对照
解析 分析题意,甲组与丙组的自变量是淀粉酶的有无,可验证酶的催化作用,甲组和乙组的自变量是底物的种类,可研究酶的专一性,A项正确;碘液可与淀粉反应呈蓝色,本实验中乙组蔗糖无论是否分解都不能与碘液反应,故不能用碘液检测底物是否完全分解,B项错误;甲组与丙组的自变量是淀粉酶的有无,甲组和乙组的自变量是底物的种类,实验设计应遵循单一变量原则,各组加入的溶液体积相等属于对无关变量的控制,C项正确;实验设计应遵循对照与单一变量原则,为了增强实验的严谨性,应增加一组“2%蔗糖溶液+蒸馏水”,与乙组进行对照,D项正确。
角度1 酶的本质、作用和特性1.(2022·重庆卷)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最合理的是(　　)
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为3B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
解析 根据表格数据可知,在37 ℃时,M的适宜pH为5~9,而N的适宜pH为5左右,A项不合理;酶适宜在低温条件下保存,在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性会发生改变,B项不合理;酶发挥作用需要适宜的温度,高温会导致酶变性失活,因此从37 ℃上升至95 ℃,两种酶可能都已经失活,C项不合理;在37 ℃、pH为3~11时,M比N的相对活性高,因此M更适于制作肉类嫩化剂,D项合理。
2.(2022·浙江卷)用果胶酶处理草莓,可以得到比较澄清的草莓汁;而利用稀盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱。果胶酶和盐酸催化果胶水解的不同点在于(　　)A.两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同B.两者催化果胶水解得到的单糖不同C.两者催化果胶主链水解断裂的化学键不同D.酶催化需要最适温度,盐酸水解果胶不需要最适温度
解析 用果胶酶处理草莓,可以得到比较澄清的草莓汁,而利用稀盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱,说明两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同,A项符合题意;盐酸属于无机催化剂,与果胶酶催化果胶主链水解断裂的化学键、催化果胶水解得到的单糖是相同的,B、C两项不符合题意;酶和盐酸催化化学反应,反应的过程中温度达到最适的话,可以让反应更加充分,但可能酶的效果比盐酸更好,D项不符合题意。
3.(2021·海南卷)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是(　　)A.该酶可耐受一定的高温B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
解析 据图可知,该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性,故该酶可以耐受一定的高温,A项正确;据图可知,在t1时,酶促反应速率随温度升高而增大,即反应速率与温度的关系为40 ℃