（新人教版）新高考生物一轮复习精讲课件13 降低化学反应活化能的酶（含答案）

这是一份（新人教版）新高考生物一轮复习精讲课件13 降低化学反应活化能的酶（含答案），共60页。PPT课件主要包含了教学过程，概念图，课堂练习巩固，酶作用机理，酶的发现史，酶的特性，酶的影响因素，酶的应用，酶本质的探索历程，3胞外酶与胞内酶等内容，欢迎下载使用。
Teaching Prcess
2.课堂教 学内容
(1)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA(核酶)
(2)酶是活细胞产生的具有催化活性的有机物。
核糖体的rRNA就是催化肽键形成的酶（P二65）
一.降低化学反应活化能的酶
教材隐性知识：源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
提示：将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。
②正确理解有关酶的本质和作用
例1：(高考题重组)关于人体内酶和激素的叙述，错误的是( )A．酶和激素的化学本质都是蛋白质B．酶和激素都与物质和能量代谢有关C．能产生激素的细胞不一定能产生酶D．能产生酶的细胞不一定能产生激素E．激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，酶反应前后不改变F．激素产生后一般作用于其他细胞G．激素和酶都具有高效性，非细胞条件下也能发挥作用
注意：内分泌腺细胞能进行新陈代谢，当然也能产生酶．所以，能产生激素的细胞一定能产生酶。
A.设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或RNA的鉴定方法。
甲酶：核酶，化学本质为RNA
乙酶：化学本质为蛋白质
酶本质的探究，采取减法原理
用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。
例2：猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示，在35 ℃水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂，下列对实验现象的预测正确的是（ ）
A.甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失B.甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失C.甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
D.甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失E. 只需实验②就可以证明分泌液中含有蛋白酶
A.消化酶：是一类水解酶。有的由消化腺分泌到下消化道中,属于胞外酶，有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。
淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、肽 酶、等。
⑤[归纳拓展]关注常考的酶及其作用
可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋白质水解等。
一类酸性水解酶，参与细胞内消化。溶酶体膜破坏，释放大量水解酶时，对细胞结构有破坏。如硅肺。
C.溶菌酶：破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。
参与非特异性免疫，噬菌体在侵染大肠杆菌时会释放溶菌酶。
D.脲酶：分解尿素的酶，专一性强。是第一个被分离提纯的酶。广泛分布于植物的种子中，但以大豆、刀豆中含量丰富。也存在于动物血液和尿中。某些微生物也能分泌脲酶。
E.过氧化氢酶：过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。
F.酪氨酸酶：催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶
白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因
老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降。
白癜风主要是由于血液中存在酪氨酸酶抗体或酪氨酸合 成障碍等，导致皮肤局部黑色素生成减少，出现 白斑。
DNA复制：以DNA为模板的DNA聚合酶（催化单个脱氧核苷酸聚合到 DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。）
逆转录：以RNA为模板的DNA聚合酶(即逆转录酶)
转录：以DNA为模板的RNA聚合酶（催化单个核糖核苷酸聚合到RNA 片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。）
RNA复制：以RNA为模板的RNA聚合酶(即RNA复制酶)
端粒酶：一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成由于DNA而缺 失的染色体末端的DNA，具有逆转录酶活性。端粒酶在干细胞 和生殖细胞中有活性，在体细胞中没有活性。在肿瘤中被重新 激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。
H.纤维素酶、果胶酶：主要用于破坏植物细胞壁。
用于制备植物细胞的原生质体。
限制酶 DNA连接酶 Taq酶
例3.端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是（ ）A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
活化能是指分子从 转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的 。酶与无机催化剂降低化学反应活化能的作用比较，如图所示：①没有催化剂催化的反应是曲线__。②无机催化剂催化的反应是曲线__。③有酶催化的反应是曲线___。
作用机理：降低化学反应的活化能
④从三条曲线上看，发生反应所需的活化能：曲线a > 曲线b > 曲线c。⑤无论是否有催化剂催化，反应的最终结果是____ 。 
思考：加热能提升化学反应速度，其作用机理与酶相同吗？
不同。加热能提高反应物分子的能量，不能降低活化能。
(a)没有酶催化的反应曲线是______。(b)有酶催化的反应曲线是______。(c)AC段的含义是__________________。(d)AB段的含义是________________。(e)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将如何移动？______________。
在无催化剂条件下，反应所需要的活化能
与无机催化剂相比: A.酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的作用更显著。
与无机催化剂相比: B.不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间
与无机催化剂相比: C.酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
例4：(教材改编题)下图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述正确的是(　　)
A.ab段表示在酶的作用下,物质A生成物质P过程所降低的活化能B.若将酶改为无机催化剂催化该反应,则a的高度将降低C.若仅增加反应物A的量,则图中曲线的原有形状均发生改变D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,a的高度将降低
(2)实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。
2H2O + O2 ↑
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液
质量分数为3%的FeCl3溶液
新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)
FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。
教材隐性知识：（人教版必修1 P78图拓展）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？酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？
提示　共同点：①只能催化自然条件下能发生的化学反应；②化学反应前后酶的数量和性质均不变；③加快化学反应的速率（降低化学反应的活化能），缩短达到化学平衡的时间，但不能改变化学反应的方向和化学平衡；催化（降低化学反应的活化能）是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源（或组成）物质。
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
与常态相比，人为增加某种影响因素。
第2组、第3组、第4组就是利用了加法原理。
科学方法：（新教材P一78）控制变量
与常态相比，人为去除某种影响因素。
例1：艾佛里肺炎球菌转化实验
第一组：R型活菌+S型菌的细胞提取物→混合培养
第二组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+蛋白酶→混合培养
第三组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+RNA酶→混合培养
第四组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+酯酶→混合培养
第五组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+DNA酶→混合培养
第二~五组就是利用了减法原理。
例2.研究甲状腺激素的功能
第1组：健康的动物不做处理(空白对照)
第2组：健康的动物饲喂一定量的甲状腺激素(加法原理)
第3组：将健康的动物甲状腺摘除(减法原理)
例5：过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　)A.1号管为对照组,其余不都是实验组B.2号管为对照组,其余都为实验组C.若3号管显橙红色,无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D.若4号管不显橙红色,可证明白菜梗中无过氧化物酶
2.酶的特性及影响因素曲线的分析
与无机催化剂相比，酶的催化效率高，是无机催化剂的107~1013倍
保证了细胞内化学反应的顺利进行
保证了细胞内能量供应稳定
与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能
在相同条件下，比较FeCl3和过氧化氢酶对过氧化氢的分解速率。如图中的3和4。
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。曲线分析：酶只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的 。酶_______(“能”或“不能”)改变最终生成物的量。
设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。
⑥“对比法”验证酶的高效性
①内容：一种酶只能催化一种或一类反应。
②意义：保证了细胞内化学反应有序进行
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
④表示酶专一性的曲线曲线分析：加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有 。
⑤“对比法”验证酶的专一性
用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。
思考∶能否用碘液对实验结果进行检测?
不能，碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解 酶具有专一性。
A.酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置切割两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键B.载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。C.激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。D.抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。E.神经递质：由突触前膜释放，作用于突触后膜，产生抑制或兴奋F.tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
⑥扩展：具有“专一性”的物质
甲曲线分析：A.在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用 ，超过这一范围，酶的催化作用逐渐 。B.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，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
(1)特性3：酶的作用条件较温和
①影响酶活性因素的相关曲线
乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化________(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度。
建议：淀粉酶探究温度对酶活性的影响
建议：H2O2探究pH对酶活性的影响
C.实验步骤（温度对酶活性的影响）
D.实验结论：_______________________。
思考：在酶的最适温度探究实验中，材料不能用H2O2溶液，高温下H2O2分解加快。 若选取淀粉和淀粉酶，则不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂需加热，而温度是自变量。
例3.测定ɑ-淀粉酶活性，结果50℃时酶的活性最高，0℃、100℃时酶活性很低。在进一步的实验中，为证明0℃、100℃对酶活性的影响是不同的，将 重新置于50℃水浴保温5分钟，再分别与 充分混合，反应5分钟后测定酶活性。
原置于0℃、100℃下的凝胶珠（等质量的固定化酶凝胶珠）
等体积50℃预热的淀粉酶溶液
C.实验步骤（pH对酶活性的影响）
改进实验过程(探究pH对酶活性的影响)
a.将3片含酶的滤纸片贴在反应小室的一侧内壁上
b.向反应小室中加入pH=5.0的缓冲液和3%的过氧化氢溶液各2mL
c.将反应小室平放入水槽，并连接量筒，使量筒内充满水。
d.将反应小室旋转180°，每隔30s读取量筒中水平米面刻度一次，共记录四次
e.冲洗反应小室，在pH为6.0、7.0、8.0下重复上述实验。
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度 ；不同温度条件下，酶最适pH ，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
温度和pH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 ，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率 。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
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 。
例6:下图表示在最适温度和最适pH条件下，反应物浓度等与酶促反应速率的关系。不正确的是(　　)
A．形成曲线c的原因可能是乙点时酶量增加或适当升温所致B．限制曲线b的AB段反应速度的主要因素为反应物浓度C．曲线a可表示酶量减少后的底物浓度和反应速率关系D．若适当升高温度条件下重复该实验，图中A点位置将下降
例7:（高考题重组）关于酶的叙述，错误的是(　　)A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同、代谢不同D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物E．水的跨膜运输、CO2的固定都需要酶的参与F．酶催化效率高是因为其降低化学反应活化能的作用显著G. 用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是RNA。
例8：用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，错误的是（ ）
A.该酶的最适催化温度不确定B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C.由图4实验结果可知酶具有高效性D.由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂
例9：（高考题重组）判断：1.〖当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果.（ ）〗2.〖随着温度的降低，酶促反应的活化能下降.（ ）〗3.〖对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化.（ ）〗4.〖同一个体各种体细胞酶的种类相同，数量不同，代谢不同.（ ）〗5.〖利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性.（ ）〗6.〖激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢.（ ）〗7.〖代谢终产物可反馈调节酶的活性进而调节代谢速率.（ ）〗8.〖利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响.（ ）〗9.〖利用胃蛋白酶、蛋清和pH值为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响.（ ）〗
总结：（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　不能，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，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。
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___________________________。
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？
相同时间内蛋白块体积的变化
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。
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，不能选用斐林试剂的原因是？
（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？
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。
3.拓展:影响酶活性的抑制剂和激活剂（了解）
①竞争性抑制剂：抑制剂与底物竞争酶。
A.第一类竞争性抑制剂：
如图，抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。
B.第二类竞争性抑制剂：
如图，抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，从而使酶的活性中心结构改变，阻止了酶与底物结合。如果酶与活性中心结合，使抑制剂结合部位的空间结构发生改变，从而阻止抑制与酶结合。
网上关于抑制剂的几乎所有题目，都把这种情况认为是非竞争性抑制剂。一定要去伪存真。
由于竞争性抑制剂与底物竞争酶，因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减小抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。
②非竞争性抑制剂：抑制剂与底物不存在竞争关系。
如图，抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合，但是不会使酶活性中心的结构改变，因此，不影响酶与底物的结合，这样就形成了底物-酶-抑制剂的三元复合物，
但是底物不会被酶催化为产物，从而达到抑制的作用。
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
提高酶活性的物质，称为酶的激活剂。
有些酶在有激活剂存在时才有活性或性较高。
大部分激活剂是无机盐离子，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-、I-等。
如：Cl- 是α-淀粉酶的激活剂
4.酶的应用（酶为生活添姿彩，P一85,）
溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
蛋白酶——血渍、奶渍 脂肪酶——油渍淀粉酶、纤维素酶
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶
胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。
普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。
教材隐性知识：(1)源于必修1 P84“相关信息”：已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH约为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
提示：　不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
(2)源于必修1 P85“科学·技术·社会”：溶菌酶能够溶解细菌的_______，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
例10.温度会影响酶促反应速率，其作用机理可用下图坐标曲线表示。其中a表示底物分子具有的能量，b表示温度对酶空间结构的影响，c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是( )A.随着温度的升高，底物分子具有的活化能增加B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共　同作用的结果D.酶适于低温保存，原因是底物分子的能量低
例11.(2021·湖北，2)很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）A.麦芽含有淀粉酶，不含　麦芽糖B.麦芽糖由葡萄糖和果糖　结合而成C.55～60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
填空默写：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