2025届高考生物一轮总复习必修1第三单元细胞的能量供应和利用第8讲降低化学反应活化能的酶课件

这是一份2025届高考生物一轮总复习必修1第三单元细胞的能量供应和利用第8讲降低化学反应活化能的酶课件，共60页。PPT课件主要包含了酶的作用和本质，蛋白质，RNA，核糖核苷酸，核糖体，活细胞，酶的作用机理分析，提供能量，酶的特性，高效性等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】　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.活动：探究影响酶活性的条件。
考点一　酶的本质、作用和特性 1．酶本质的探索历程[连一连]
[易错提醒]　哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶。
(1)无催化剂催化的反应曲线是______(填序号)。(2)有酶催化的反应曲线是______(填序号)。(3)表示无酶催化时反应的活化能的是______段。(4)表示有酶催化时反应的活化能的是______段。
(5)酶降低的活化能是________段。(6)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______________移动。用加热的方法不能降低反应的活化能，但会________。
[易错提醒]　温度、pH是通过影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率的；底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积，进而影响酶促反应速率的，并不影响酶活性。
[教材命题点思考]1．酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？______________________________________________________________________________________________________________________提示：①化学反应前后二者的数量和性质都不变；②都能加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点；③都能降低化学反应的活化能。
2．研究发现，溶酶体内pH在5.0左右，含有多种酸性水解酶，这些酶合成的场所为__________，若这些水解酶少量进入细胞质基质不会引起细胞损伤，其原因是______________________________________。提示：核糖体　细胞质基质与溶酶体内的pH不同，导致酶活性降低或失活
[模型命题点思考]3．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。酶A活性不变，能抵抗蛋白酶的降解，则其化学本质不是蛋白质而是RNA；酶B能被蛋白酶破坏，活性降低，则其化学本质为蛋白质。
(2)图1中酶B活性改变的原因是什么？___________________________________________________________提示：酶B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)若图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：用RNA水解酶处理。
(4)若图2中适当降低反应温度，分析T2如何变化。___________________________________________________________提示：图2为最适温度下的物质浓度变化，若适当降低反应温度，则达到反应平衡的时间会延长，T2会增大。
1．酶的特性(1)高效性：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。①物理模型——“锁钥学说”。
图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
酶A只能催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性。
(3)酶的作用条件较温和。
①在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。②过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
2．酶促反应速率的影响曲线分析(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线。
(2)温度和pH对酶促反应速率的影响。
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响。①底物浓度对酶促反应速率的影响。
②酶浓度对酶促反应速率的影响。
考向1　酶的本质、作用和特性1．(2023·广东选择考)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析：揉捻即将茶叶揉成条状，适度揉出茶汁，这个过程会破坏细胞的结构，有利于茶叶中的多酚氧化酶与茶多酚接触，A项正确；温度会影响酶的活性，发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性，B项正确；发酵液的酸碱性会影响酶的活性，发酵时有机酸含量增加会使发酵液的pH降低，进而影响多酚氧化酶的活性，C项错误；为防止过度氧化影响茶品质，可通过高温使多酚氧化酶变性失活，D项正确。
2．(2024·茂名高三期中)在生命活动中，酶、激素、神经递质、抗体、tRNA等都有一定的专一性。下列叙述正确的是(　　)A．RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂B．性激素的合成需要mRNA和核糖体的参与C．细胞因子、溶菌酶都是免疫活性物质，均在第二道防线中发挥作用D．神经递质通过载体进入突触后神经元时发生了“化学信号→电信号”的转变
解析：RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂，A项正确；性激素的化学本质是固醇，其合成不需要mRNA和核糖体参与，B项错误；细胞因子、溶菌酶都是免疫活性物质，溶菌酶可以在第一道和第二道防线中发挥作用，细胞因子在第三道防线中发挥作用，C项错误；神经递质通过与突触后膜上的特异性受体结合，使突触后神经元发生“化学信号→电信号”的转变，D项错误。
考向2　影响酶活性的因素3．下图是某生物兴趣小组用淀粉和淀粉酶探究酶活性影响因素时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创造酸性条件，盐酸能催化淀粉水解)。下列有关叙述错误的是(　　)
A．实验中温度、淀粉用量、淀粉酶的浓度等为无关变量B．pH为1时淀粉酶可能已经失活，淀粉发生分解是盐酸起催化作用C．pH为3和9时淀粉剩余量相同，说明两种条件下淀粉酶的酶活性相同D．实验中用适量的H2O2和过氧化氢酶代替淀粉和淀粉酶作实验材料更为科学
解析：分析题图可知，pH为3和9时淀粉剩余量基本相等，而由于淀粉在酸性条件下易分解，因此pH为3时的酶活性小于pH为9时的酶活性，C项错误。
4．(2024·汕头高三期末)下图abc与abd为不同类型的酶促反应实验曲线，下列有关曲线的判断错误的是(　　)
A．若曲线abc为温度影响酶活性的曲线，c点时酶空间结构发生改变，所含有的肽键数比b点时少B．若曲线abc为pH影响酶活性的曲线，则b点时酶的最适温度和a点时酶的最适温度相同C．若x为底物浓度，y可表示反应速率，则曲线abd中bd段不再增加可能是受酶浓度的限制D．若曲线abd为某一化学反应产物的产量随时间变化的曲线，bd段不再增加的原因可能是底物已消耗完
解析：若曲线abc为温度影响酶活性的曲线，c点时酶空间结构发生改变，是因为高温破坏了酶的空间结构，但不会破坏肽键，A项错误；pH不影响酶的最适温度，若曲线abc为pH影响酶活性的曲线，则b点时酶的最适温度和a点时酶的最适温度相同，B项正确；若x为底物浓度，y可表示反应速率，则曲线abd中bd段不再增加可能是受酶浓度的限制，C项正确；若曲线abd为某一化学反应产物的产量随时间变化的曲线，bd段产物不再增加的原因可能是底物已消耗完，D项正确。
考点二　探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素 1．酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验方案。①
无机催化剂(FeCl3)和过氧化氢酶
产生气泡数目多少(快慢)或卫生香燃烧的程度
2．酶专一性的实验验证(1)设计方案。
3．探究酶的最适温度或pH——梯度法(1)设计方案
(2)操作示例。①探究酶的最适温度。
4．注意事项(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，不能选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。②在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉分解会加快，从而影响实验结果。
(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。②在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(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，不能选用斐林试剂，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。
[教材命题点思考]1．在pH为7的条件下，取四支盛有等量过氧化氢溶液的试管，分别保温在0 ℃、30 ℃、60 ℃、90 ℃的恒温水浴锅中，再滴加2滴肝脏研磨液，以探究温度对过氧化氢酶活性的影响。该实验能得出正确结论吗？________________________________________________________，原因是_____________________________________________。提示：不能　高温下过氧化氢会大量分解
2．在温度为37 ℃的条件下，取等量肝脏研磨液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液的试管中，再滴加盐酸或氢氧化钠使各试管pH分别为3、5、7、9，以探究pH对过氧化氢酶活性的影响。该实验能得出正确结论吗？_________，原因是____________________________。提示：不能　调节各试管的pH之前过氧化氢已在酶的催化下分解
3．如果开始时三组底物浓度相同，在时间t2时，向60 ℃组的反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，60 ℃组的产物总量_________，原因是_______________________________。
提示：不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
考向1　酶的特性验证实验1．(2022·浙江6月选考)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是(　　)A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性C．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
解析：低温不改变淀粉酶的氨基酸组成和空间结构，不会导致酶变性失活，低温只是抑制了酶的活性，温度恢复正常时酶活性恢复，A项错误；酶具有高效性，稀释100万倍的淀粉酶仍具有催化能力，B项正确；酶发挥催化作用需要适宜的pH，在一定pH范围内，酶活性随pH升高而不断升高，过酸、过碱都会使酶失活，C项错误；若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，淀粉酶(本质为蛋白质)会被蛋白酶水解，淀粉的水解速率会降低甚至停止，D项错误。
2．(2024·茂名高三检测)研究小组为验证酶的特性进行了相关实验，部分实验操作如下表所示。下列叙述错误的是(　　)
A.步骤3是向5支试管中加入等量的缓冲液B．试管2和4无法验证唾液淀粉酶具有专一性C．试管3和4可以证明蔗糖酶具有专一性D．该实验无法验证唾液淀粉酶具有高效性
解析：本实验以蔗糖、淀粉作底物，用蔗糖酶和唾液淀粉酶两种酶来验证酶的专一性，因此步骤3需要用斐林试剂来检验是否有可溶性还原糖产生，A项错误；向试管2和4中均加入淀粉，并分别加入了唾液(含唾液淀粉酶)和蔗糖酶，不能体现唾液淀粉酶的专一性，试管1和2进行对照能证明唾液淀粉酶具有专一性，试管3和4进行对照，能证明蔗糖酶具有专一性，B项、C项正确；该实验没有与无机催化剂作对比，无法证明唾液淀粉酶具有高效性，D项正确。
考向2　影响酶活性的因素的探究实验3．(2022·广东选择考)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。下列分析错误的是(　　)
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
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：降解率越大说明酶的活性越高，题表中②组酶活性最高，此时pH为9、添加CaCl2，温度为70 ℃，③组没有添加CaCl2，pH为9、温度为70 ℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A项正确；分析①②组可知，除温度外，pH相同且都添加CaCl2，说明①②组的自变量为温度，B项正确；②组酶活性最高，此时pH为9、温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C项错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D项正确。
4．(2024·江门高三一模)某兴趣小组利用含过氧化氢酶的新鲜红薯片进行实验：学生向两组试管中加入H2O2溶液，再向组别二的试管中加入新鲜红薯片，一段时间后，测量并统计两组试管的氧气增加量平均值。该实验在不同温度条件下的实验结果见下表。下列相关分析正确的是(　　)
A.组别一和组别二加入的H2O2溶液的量是不同的B．组别二在加入红薯片后再把温度调整到预设温度C．组别一的结果说明加热能降低化学反应的活化能D．过氧化氢酶在60 ℃时的活性比在30 ℃时的活性低
解析：本实验中，H2O2溶液的量是无关变量，实验中应保证无关变量相同且适宜，所以组别一和组别二加入的H2O2溶液的量是相同的，A项错误；为了保证实验结果是在预设温度下的结果，应先调整到预设温度再加入红薯片，B项错误；加热不能降低化学反应的活化能，但可为反应提供能量，C项错误；60 ℃时组别二比组别一的氧气量多1.2 cm3·g－1，30 ℃时组别二比组别一的氧气量多1.64 cm3·g－1，说明过氧化氢酶在60 ℃时的活性比在30 ℃时的活性低，D项正确。
A．实验中自变量是无机盐溶液的种类B．Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长C．实验说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心D．若将温度提高至60 ℃，则三条曲线的最高点均上移
解析：据题图分析可知，无机盐溶液的种类和淀粉溶液浓度是自变量，A项错误；Q点和P点的淀粉水解速率相同，但Q点对应的淀粉溶液浓度更大，所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点的长，B项正确；
据题图分析可知，淀粉水解速率保持相对稳定时，也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时，甲组＞乙组＞丙组，说明Cu2＋没有使唾液淀粉酶失活，但降低了酶的活性，说明其是酶的抑制剂，但不能说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心，也可能是Cu2＋改变了酶的空间结构导致其活性降低，C项错误；由题意可知，该实验是在37 ℃条件下完成的，唾液淀粉酶的最适温度也在37 ℃左右，因此若将温度提高至60 ℃，酶活性降低，则三条曲线的最高点均下移，D项错误。
高考真题体验1．(2022·湖南选择考)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
解析：由题干可知，碱性蛋白酶部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活，A项正确；由题图可知，碱性蛋白酶经加热后呈现部分解折叠的状态，降温后可以恢复到天然状态，B项错误；添加酶稳定剂有利于保持酶结构稳定，进而提高加酶洗涤剂的去污效果，C项正确；酶具有高效性，去污能力强，添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染，D项正确。
2．(2021·浙江1月选考)某企业宣称研发出一种新型解酒药，该企业的营销人员以非常“专业”的说辞推介其产品。下列关于解酒机理的说辞，合理的是 (　　)A．提高肝细胞内质网上酶的活性，加快酒精的分解B．提高胃细胞中线粒体的活性，促进胃蛋白酶对酒精的消化C．提高肠道细胞中溶酶体的活性，增加消化酶的分泌以快速消化酒精D．提高血细胞中高尔基体的活性，加快酒精转运使血液中酒精含量快速下降
解析：肝脏具有解酒精的功能，其内质网上含有氧化酒精的酶，因此提高肝细胞内质网上酶的活性可以加快酒精的分解，A项合理；酶具有专一性，胃蛋白酶只能催化蛋白质水解，不能对酒精进行消化，B项不合理；溶酶体存在于细胞中，内含多种水解酶，溶酶体中的酶一般只能在溶酶体内起作用(需适宜的pH等条件)，其分泌出来会破坏细胞结构，同时，溶酶体也不参与分泌蛋白的合成和转运，C项不合理；高尔基体属于真核细胞中的物质转运系统，能够对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和运输，且酒精以自由扩散的方式进入细胞，不需要借助高尔基体转运，D项不合理。
3．(2020·北京等级考)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如下图所示。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了(　　)A．悬液中酶的浓度 B．H2O2溶液的浓度C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
解析：分析题图可知，随反应时间增加，生成O2总量的相对值不断增加，到达一定时间以后，两组实验中产生的O2总量不再增加(即反应结束)，但第2组反应结束时产生的O2总量明显高于第1组，说明第2组中底物浓度较高，B项符合题意；改变反应体系的pH、温度、酶浓度可以改变反应速率，但不能提高产物的量，A项、C项、D项不符合题意。
4．(2021·湖北选择考)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水、酶A溶液、甲物质溶液、乙物质溶液、透析袋(人工合成半透膜)、试管、烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路。取_________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量___________________________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
蒸馏水、甲物质溶液、乙物质溶液
(2)实验预期结果与结论。若出现结果①：_________________________________________________________________________________________________________________。结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：_________________________________________________。结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
(与加入蒸馏水的对照组相比，加入甲、乙物质的实验组酶的活性降低，)透析处理后加入甲、乙物质的实验组酶的活性均恢复　
透析处理后加入甲、乙物质的实验组酶的活性均不能恢复