2026高考一輪復(fù)習(xí)專題08降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶213酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)酶的特性影響酶促反應(yīng)速率的因素

酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)考點(diǎn)1考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)1、細(xì)胞代謝（1）概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。（2）主要場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（3）條件：細(xì)胞代謝離不開酶（4）意義：①細(xì)胞中能量的釋放、儲(chǔ)存和利用的途徑；②是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德發(fā)酵與活酵母細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用李比希畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)（釀酶）能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納1926年用丙酮作溶劑從刀豆種子中提取出了脲酶，并證明了脲酶是是蛋白質(zhì)切赫、奧爾特曼20世紀(jì)80年代，少數(shù)RNA也具有生物催化功能巴斯德之前考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)酶本質(zhì)的探索歷程2、酶本質(zhì)的探索歷程考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)3、酶的作用和本質(zhì)

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。注意：①哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞不能產(chǎn)生酶；②酶只起催化作用，不起調(diào)節(jié)作用、也不提供能量。化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)_______少數(shù)是_____合成原料合成場(chǎng)所來源作用場(chǎng)所生理功能作用原理蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核降低化學(xué)反應(yīng)的活化能生物催化作用一般活細(xì)胞都能產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)外、生物體外4、酶本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)思路實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液+雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)對(duì)照組：已知蛋白液+雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組待測(cè)酶液稀釋的雞蛋清考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)5、驗(yàn)證酶作用的實(shí)驗(yàn)——比較過氧化氫在不同條件下的分解

H2O2是強(qiáng)氧化劑，會(huì)加速細(xì)胞衰老，可損傷DNA，具有致癌風(fēng)險(xiǎn)。新鮮肝臟中含有較多過氧化氫酶。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：2H2O2

2H2O＋O2②加熱，加速分解；③加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的FeCl3，反應(yīng)速率增加；④加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的肝臟研磨液，反應(yīng)速率增加；反應(yīng)條件充分研磨有助于過氧化氫酶從細(xì)胞中釋放出來并與過氧化氫充分接觸，加速分解。新鮮肝臟中的酶能保持其原有的活性考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)5、驗(yàn)證酶作用的實(shí)驗(yàn)——比較過氧化氫在不同條件下的分解

H2O2是強(qiáng)氧化劑，會(huì)加速細(xì)胞衰老，可損傷DNA，具有致癌風(fēng)險(xiǎn)。新鮮肝臟中含有較多過氧化氫酶。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：2H2O2

2H2O＋O2②加熱，反應(yīng)速率增加；③加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的FeCl3，反應(yīng)速率增加；④加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的肝臟研磨液，反應(yīng)速率增加；較多氣泡衛(wèi)生香變亮

90℃左右的水浴中加熱2滴FeCl3溶液少量氣泡衛(wèi)生香不復(fù)燃反應(yīng)條件2滴肝臟研磨液大量氣泡衛(wèi)生香復(fù)燃考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)①自然狀態(tài)②加熱

③加FeCl3

④加肝臟研磨液較多氣泡衛(wèi)生香變亮2滴FeCl3溶液

90℃左右的水浴中加熱少量氣泡衛(wèi)生香不復(fù)燃2滴肝臟研磨液大量氣泡衛(wèi)生香復(fù)燃比較實(shí)驗(yàn)①③說明，比較實(shí)驗(yàn)①④說明，比較實(shí)驗(yàn)③④說明，酶具有催化作用；同無機(jī)催化劑相比，酶催化效率更高。判斷H2O2分解速率快慢的依據(jù)：O2的產(chǎn)生量觀測(cè)指標(biāo):①點(diǎn)燃的衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度;②單位時(shí)間內(nèi)氣泡產(chǎn)生的多少無機(jī)催化劑具有催化作用；②③④最終產(chǎn)生的O2量一樣多變量分析：自變量因變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)條件(加熱、加氯化鐵溶液、加肝臟研磨液)過氧化氫分解速率（單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少）加入H2O2的量；實(shí)驗(yàn)室的溫度；FeCl3和肝臟研磨液的新鮮程度1號(hào)試管2、3、4號(hào)試管考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)一、控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)1、變量：實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素。①自變量：②因變量：③無關(guān)變量：人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素。因自變量改變而變化的變量。除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素。調(diào)節(jié)自變量、控制無關(guān)變量、觀察因變量2、對(duì)照實(shí)驗(yàn)

除作為自變量的因素外，其余因素(無關(guān)變量)都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。

一般認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)組是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑨槍?duì)研究對(duì)象而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，來得出結(jié)論的；對(duì)照組則是為了排除其他無關(guān)因素或非研究因素的干擾或同時(shí)證明實(shí)驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)方法正確與否而進(jìn)行的操作。常用的對(duì)照類型分為空白對(duì)照、條件對(duì)照、相互對(duì)照和自身對(duì)照。不是所有生物實(shí)驗(yàn)都是對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如觀察類實(shí)驗(yàn)(觀察葉綠體等)(1)空白對(duì)照：(2)條件對(duì)照：不給予實(shí)驗(yàn)因素處理的對(duì)象組。例：加入蒸餾水、加入生理鹽水、什么都不加，其關(guān)鍵是確保單一變量。指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理不是實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹兴赶虻膶?shí)驗(yàn)變量，而是相反作用的處理，或具有相同結(jié)果的處理，從而突出實(shí)驗(yàn)變量的作用結(jié)果或從中推導(dǎo)其作用原理，這種處理是作為對(duì)照意義的。例：探究甲狀腺激素的生理作用實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組為飼喂甲狀腺激素，空白對(duì)照為一飼喂等量生理鹽水，可以再增加一組對(duì)照組，飼喂甲狀腺激素抑制劑，即條件對(duì)照，這樣可以增加實(shí)驗(yàn)的說服力。（3）相互對(duì)照：（4）自身對(duì)照：P92即對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象上進(jìn)行，不再設(shè)置新的對(duì)照組。例：實(shí)驗(yàn)操作前后的狀態(tài)和現(xiàn)象。不另設(shè)對(duì)照組，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照。3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一般原則(1)對(duì)照原則：在實(shí)驗(yàn)中，一般需要設(shè)置對(duì)照組。通過設(shè)置對(duì)照組，既能排除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，又能增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。(2)單一變量原則：實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組只能有自變量這一種處理因素不同。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的結(jié)果差異只能是由這個(gè)單一變量導(dǎo)致的，從而證明實(shí)驗(yàn)組變量的作用。(3)平行重復(fù)原則：在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以消除偶然誤差。可以通過在一組實(shí)驗(yàn)中同時(shí)處理多個(gè)材料，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求平均值，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。3、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的一般原則(4)科學(xué)性原則：實(shí)驗(yàn)方案嚴(yán)謹(jǐn)，選材合適恰當(dāng)，實(shí)驗(yàn)步驟科學(xué)規(guī)范。(5)等量適宜原則：其他可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的無關(guān)變量在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中應(yīng)完全相同，且處于最適宜的狀態(tài)，以消除無關(guān)變量干擾。(6)隨機(jī)性原則：被研究的樣本是從總體或群體中隨機(jī)抽取的。這樣做可以消除或減少系統(tǒng)誤差，使顯著性測(cè)驗(yàn)有意義；平衡各種條件，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差。典例：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究X是否屬于植物生長(zhǎng)所必需的無機(jī)鹽，某同學(xué)的構(gòu)思大致如下：本實(shí)驗(yàn)中采用甲組、乙組之間的空白對(duì)照，以及乙組中實(shí)驗(yàn)前（無X）與實(shí)驗(yàn)后（有X）之間的自身對(duì)照。兩次對(duì)照中屬于對(duì)照組的依次是（），屬于實(shí)驗(yàn)組的依次是（）A．甲組、乙組實(shí)驗(yàn)前B．甲組、乙組實(shí)驗(yàn)后C．乙組、乙組實(shí)驗(yàn)前D．乙組、乙組實(shí)驗(yàn)后DA6、酶的作用機(jī)理分析（1）酶促反應(yīng)過程

酶底物（反應(yīng)物）酶-底物復(fù)合物酶產(chǎn)物產(chǎn)物（2）作用機(jī)理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)化學(xué)反應(yīng)前后數(shù)量、性質(zhì)不變；在催化過程中會(huì)發(fā)生改變。分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。常態(tài)活躍狀態(tài)活化能acd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)活化能bc

。cd

。ab

。ac______________________________________。②①酶降低的活化能無催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能無催化劑無機(jī)催化劑③酶酶催化時(shí)，反應(yīng)的活化能bacd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物A）終態(tài)（產(chǎn)物P）活躍狀態(tài)①②③d無機(jī)催化劑催化時(shí)，反應(yīng)的活化能考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)bacd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③d①加熱不能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，但是可以為反應(yīng)提供能量。②酶可以重復(fù)多次利用，不會(huì)立即被降解。③檢驗(yàn)蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)的水解時(shí)應(yīng)選用蛋白塊，通過觀察其消失情況得出結(jié)論，因蛋白酶本身也是蛋白質(zhì)，不能用雙縮腺試劑鑒定。④酶既可以作為催化劑，又可以作為另一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的底物。考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)酶的特性考點(diǎn)2考點(diǎn)2酶的特性1、酶的高效性（1）含義：與無機(jī)催化劑相比，酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著，酶的催化效率更高。（適宜條件下）（2）意義：使細(xì)胞代謝能在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。高效性1、酶的高效性（3）曲線分析：①催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。即酶不能增加產(chǎn)物的生成量。考點(diǎn)2酶的特性（4）酶與無機(jī)催化劑比較：不同點(diǎn)：①酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107～1013倍。②無機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣。但一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。③無機(jī)催化劑能在高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)。但酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。相同點(diǎn)：①都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能；②可加快化學(xué)反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)；

③化學(xué)反應(yīng)前后其的數(shù)量和性質(zhì)不變。考點(diǎn)2酶的特性2、酶的專一性（1）含義：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。例：二肽酶可以催化所有的二肽水解。（2）鎖鑰模型：圖中A表示酶，B表示被酶催化的底物，C和D表示催化后的產(chǎn)物DCABAB考點(diǎn)2酶的特性2、酶的專一性（3）曲線分析酶A只能催化底物A參與的反應(yīng)，說明酶具有專一性。（4）意義：使細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行。考點(diǎn)2酶的特性【實(shí)驗(yàn)】淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用1、實(shí)驗(yàn)原理①淀粉、蔗糖均為非還原糖，不能與斐林試劑共熱產(chǎn)生磚紅色沉淀。②淀粉酶可以催化淀粉水解為還原糖，但不能催化蔗糖水解。2、選材用斐林試劑檢測(cè)產(chǎn)物。不能用碘液檢測(cè)底物。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路底物相同，酶不同：如淀粉、蔗糖酶、淀粉酶酶相同，底物不同：如淀粉、蔗糖、淀粉酶考點(diǎn)2酶的特性4、實(shí)驗(yàn)分析①自變量：反應(yīng)物的不同。②無關(guān)變量：溶液的量、溫度等。③因變量：溶液是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶260℃保溫5min3分別加2ml斐林試劑

4煮沸1min,使其停止反應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無顏色變化結(jié)論酶具有專一性考點(diǎn)2酶的特性只能用斐林試劑不能用碘液淀粉酶的最適溫度為60℃，酶活性最高淀粉完全分解+碘液→無現(xiàn)象蔗糖分解/不分解+碘液→無現(xiàn)象3、酶的作用條件較溫和（1）溫度對(duì)酶活性的影響(如圖1)：ab段表示:b點(diǎn)時(shí):bc段表示:a點(diǎn)時(shí):c點(diǎn)時(shí):隨溫度升高，酶活性逐漸增強(qiáng)；酶活性最高，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度為最適溫度；隨溫度升高，酶活性逐漸減弱。低溫時(shí)，酶活性受抑制，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。高溫時(shí)，酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。考點(diǎn)2酶的特性低溫保存高溫變性若兩支試管反應(yīng)速率相同，則他們所處的環(huán)境溫度不一定相同。3、酶的作用條件較溫和（2）pH對(duì)酶活性的影響(如圖2)：de段表示:e點(diǎn)時(shí):ef段表示:d點(diǎn)和f點(diǎn)時(shí):隨pH升高，酶活性逐漸增強(qiáng)；酶活性最高，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的pH為最適pH；隨pH升高，酶活性逐漸減弱。酶活性喪失，其原因是過酸、過堿使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。考點(diǎn)2酶的特性3、酶的作用條件較溫和（3）影響酶活性的條件過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會(huì)升高。酶制劑適宜在低溫下保存。考點(diǎn)2酶的特性3、酶的作用條件較溫和（4）溫度和pH共同作用對(duì)酶活性的影響①反應(yīng)溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。②反應(yīng)溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。考點(diǎn)2酶的特性【實(shí)驗(yàn)】影響酶活性的條件1、探究不同溫度對(duì)酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解。淀粉遇碘變藍(lán)，根據(jù)不同溫度下相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)后的溶液是否出現(xiàn)藍(lán)色以及藍(lán)色的深淺可以判斷淀粉被水解的量，從而判斷不同溫度下酶的活性。考點(diǎn)2酶的特性(2)實(shí)驗(yàn)材料及檢測(cè)試劑的選擇在探究溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)中，不宜選用H2O2溶液。原因：H2O2不穩(wěn)定常溫會(huì)分解，加熱也能促進(jìn)分解，溫度越高，H2O2分解越快。在探究溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)中，選取淀粉和淀粉酶，一般用碘液檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不宜選用斐林試劑檢驗(yàn)。原因：斐林試劑需在水浴加熱條件下才會(huì)發(fā)生特定的顏色反應(yīng)，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。考點(diǎn)2酶的特性(3)實(shí)驗(yàn)過程：(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

酶的催化作用需要在適宜的溫度下進(jìn)行，溫度過高或過低都會(huì)影響酶的活性。試管步驟11′22′33′淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL不同溫度下處理5min0℃60℃100℃將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果(現(xiàn)象)變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)考點(diǎn)2酶的特性先處理溫度再混合，保證反應(yīng)從一開始就是預(yù)設(shè)溫度。如何找到酶的最適溫度？思路：等梯度溫度下將肉塊和蛋白酶放到一起思路：如何獲得更加準(zhǔn)確的最適溫度？溫度15℃25℃35℃45℃55℃65℃肉塊消失時(shí)間3h2h0.8h0.8h1.8h4h溫度35℃37℃39℃41℃43℃45℃肉塊消失時(shí)間0.8h0.7h0.4h0.6h0.7h0.8h問題：此為

實(shí)驗(yàn)，能確定酶最適溫度的

值；最適溫度一定在

之間。問題：此為

實(shí)驗(yàn)，能確定酶最適溫度是39℃嗎？

。預(yù)大致35℃~45℃正式不能最適溫度一定在

之間。37℃~41℃【實(shí)驗(yàn)】影響酶活性的條件2、探究pH對(duì)酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理

過氧化氫可在過氧化氫酶的作用下分解產(chǎn)生氧氣和水，根據(jù)不同pH下氣泡產(chǎn)生的快慢可判斷過氧化氫酶的活性。(2)實(shí)驗(yàn)材料

在探究pH影響酶活性的實(shí)驗(yàn)中，不宜選用淀粉酶催化淀粉的反應(yīng)，原因是碘液會(huì)和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且淀粉在酸性條件下會(huì)水解。考點(diǎn)2酶的特性(3)實(shí)驗(yàn)過程(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶發(fā)揮催化作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會(huì)影響酶的活性。實(shí)驗(yàn)步驟加H2O2取三支試管，編號(hào)1、2、3都加入2mLH2O2溶液，振蕩

控制pH條件1號(hào)試管中加入1mL蒸餾水2號(hào)試管中加入等量1mL鹽酸溶液3號(hào)試管中加入等量1mLNaOH溶液加酶三支試管都加入2滴新鮮肝臟研磨液，振蕩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生大量氣泡先調(diào)節(jié)PH，再將酶與反應(yīng)物混合。考點(diǎn)2酶的特性影響酶促反應(yīng)速率的因素考點(diǎn)31、

酶促反應(yīng)由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)屬于酶促