2025版高考生物一轮总复习教案必修1第三单元细胞的能量供应和利用第一讲酶和ATP考点一酶的本质作用和特性

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考点一 酶的本质、作用和特性
必备知识·夯实基础
知|识|巩|固
1．酶的作用和本质
(1)酶的本质的探索历程
答案：①—e ②—a ③—c ④—d ⑤—b
(2)酶的本质与作用
(3)作用机理
①活化能：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。
②作用机理：降低化学反应的活化能。
③如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是Y、X。
Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是无酶催化条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。
Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。
①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。
②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程
(2)变量分析
3．酶的特性
(1)酶具有高效性
含义：与无机催化剂相比，酶具有高效性。
意义：使细胞代谢快速进行。
(2)酶具有专一性
含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。
(3)酶的作用条件较温和
酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只是使酶的活性降低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
思|维|辨|析
易错整合，判断正误。
(1)酶提供了反应过程所必需的活化能。( × )
(2)酶活性最高时的温度适合酶的保存。( × )
(3)酶只能在细胞内发挥作用。( × )
(4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( × )
延|伸|探|究
图1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，图2表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。
1．图1中A、B两种酶的化学本质是否相同？
提示：不相同。A酶活性不变，能抵抗蛋白酶的降解，则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，则化学本质为蛋白质。
2．图1中B酶活性改变的原因是什么？
提示：B酶被降解的过程中其分子结构发生改变，从而使其活性丧失。
3．图1中欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？
提示：应选用RNA水解酶处理。
4．图2中适当降低反应温度，分析T2值如何变化？
提示：该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
剖析难点·考点突破
重|难|精|讲
1．高中教材中常见的酶
(1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。
(2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。
(3)基因工程的工具酶
(4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。
(5)核酸水解酶
(6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。
(7)细胞工程的工具酶：纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁)；胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养)。
2．与酶有关的曲线分析
酶的特性
(1)图1中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。
(2)图2中两曲线比较说明酶具有(催化作用和)专一性。
3．影响酶促反应的因素
(1)温度和pH
①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图：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成正比。
4．对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
5.鉴定酶本质的实验原理和方法
(1)试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。
(2)酶解鉴定法
精|准|命|题
考向一 围绕酶的本质，考查生命观念
》例1 (2024·山西太原调研)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是( D )
A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质
B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成
C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关
D．淀粉酶和盐酸通过升高化学反应的活化能催化淀粉水解
解析：淀粉酶是生物催化剂，盐酸是无机催化剂，都可以降低化学反应的活化能来催化淀粉水解，D错误。
〔变式训练1〕 (2024·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是( A )
A．升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率，二者作用机理相同
B．高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活
C．唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物
D．唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色
解析：升高温度的原理是提供能量，加酶的原理是降低化学反应所需的活化能，作用机理不同，A错误；高温、强酸、强碱都会导致蛋白质的空间结构改变而使其失活，唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，B正确；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物，C正确；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，蛋白质能够与双缩脲试剂反应显紫色，D正确。
考向二 影响酶活性的因素
》例2 (2024·重庆市抽测)某同学探究温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系，绘制出如下曲线图。有关叙述正确的是( C )
A．图1中AB段与BC段酶促反应速率的限制因素相同
B．图2中D点与F点酶的空间结构都被部分破坏且不能恢复
C．图3中把G点时对应的相关因素调至最适，酶促反应速率不能同步升高
D．图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、pH、温度
解析： 分析题图可知，图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、温度、pH，D错误；图1中限制AB段酶促反应速率的因素是底物浓度，限制BC段酶促反应速率的因素是酶的量等其他因素，A错误；图2中D点时酶活性受抑制，但其空间结构未被破坏，B错误。
“三看法”分析酶促反应曲线
〔变式训练2〕 (2024·广州模拟)酶既具有与底物(或与底物结构类似的抑制剂)结合的活性部位，也具有与抑制剂结合的变构部位。当底物与酶活性位点形成互补结合时，可催化底物发生化学反应。当非竞争性抑制剂与酶结合后，酶的空间结构改变，酶活性丧失。酶与底物及其抑制剂的作用原理如图①②③所示，在不同条件下底物浓度与反应速率的关系如图④所示。图①～③与图④曲线对应正确的是( A )
A．①—Ⅰ、②—Ⅱ、③—Ⅲ
B．①—Ⅱ、②—Ⅰ、③—Ⅲ
C．①—Ⅲ、②—Ⅱ、③—Ⅰ
D．①—Ⅰ、②—Ⅲ、③—Ⅱ
解析：图①无抑制剂，酶正常催化化学反应，①对应图④中的Ⅰ；图②有竞争性抑制剂，底物与抑制剂竞争酶的活性位点，化学反应速率变慢，可以通过提高底物浓度来解除抑制，②对应图④中的Ⅱ；图③有非竞争性抑制剂，抑制剂与酶变构部位结合后，酶与底物不能结合，不能通过增加底物浓度来解除抑制，③对应图④中的Ⅲ，B、C、D三项错误，A项正确。课标要求
核心素养
1．说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
2．解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1．理解酶的本质及鉴定方法。(生命观念)
2．掌握温度和pH影响酶活性的原理及相关探究实验。(科学思维、科学探究)
3．理解ATP和ADP的相互转化，举例说明ATP在生命活动中的应用。(生命观念、科学思维)
化学本质
绝大多数是
蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核
(真核细胞)
来源
一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体内、外均可
生理功能
催化作用
相同
都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性
不同
产生
部位
几乎所有活细胞都能产生酶；而只有内分泌细胞才能产生激素
化学
本质
酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；而激素的化学本质为多肽和蛋白质、固醇、氨基酸衍生物等
作用
机制
酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子，在发挥完作用后被灭活