第3单元 第1讲 降低活化能的酶(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考生物学一轮总复习（通用版Ⅰ）

第三单|元细胞的能量供应和利用 第1讲　降低活化能的酶 【学习目标】　1.说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质；　 2.阐明酶的高效性、专一性和作用条件的温和性； 3．通过酶的特性和影响酶活性因素的相关探究实验，掌握实验设计的基本思路及实验分析方法。 　建构知识体系 主题研习(一)　酶的本质和作用(基础·自学型) (一) 酶的本质 1．酶的本质和功能 本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸等 合成场所 核糖体、细胞核等 来源 一般来说， 活细胞(哺乳动物成熟红细胞等除外)都能产生酶 功能 催化作用是酶的唯一功能 2．酶本质的探索历程(连线) (二) 酶在细胞代谢中的作用 1．细胞代谢和活化能 细胞 代谢 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢 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称为活化能 2．酶的作用机理分析 (1)模型图示 (2)模型分析 ①无酶催化的反应曲线是乙，有酶催化的反应曲线是甲。 ②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶降低的活化能。 ③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将向上移动。 ④酶的作用原理是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 [微点判断] (1)(2023·广东卷)具催化功能 RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(√) (2)(2021·全国甲卷)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(×) (3)酶在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(×) (4)酶可降低过氧化氢分解反应的活化能，而无机催化剂不能。(×) (5)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。(√) (6)产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。(√) 题点(一)　酶的本质 1．(2024·合肥模拟)核酶是有催化作用的单链RNA，多进行自体催化，原生动物四膜虫rRNA前体的内含子序列中具有核糖核酸酶等5种酶的活性。它的发现意义重大，不但纠正了人们认为酶都是蛋白质的传统观念，而且对探索生命的起源很有启发意义。下列相关叙述正确的是(　 ) A．核酶的基本组成单位是脱氧核苷酸 B．核酶只能在细胞内起催化作用 C．大多数核酶具有多种酶的功能 D．在生命起源过程中RNA可能先于蛋白质和DNA产生 解析：选D　核酶是RNA，基本组成单位是核糖核苷酸，A错误；核酶和蛋白酶一样，既可以在细胞内起催化作用，也可以在细胞外起催化作用，B错误；由题干信息不能得出大多数核酶具有多种酶的功能，一般来说，酶具有专一性，C错误；RNA不仅可以充当遗传物质，还可以行使催化功能，即RNA同时具有DNA和蛋白质的功能，故在生命起源过程中RNA可能先于蛋白质和DNA产生，D正确。 2．下列有关生物体内酶和激素的叙述，正确的是(　 ) A．酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的 B．某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的 C．两者都是细胞结构的组成成分，都不能提供能量 D．一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种细胞 解析：选B　核糖体是合成蛋白质的场所，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，其中RNA不在核糖体上合成；有些激素也不是蛋白质类，如性激素，也不在核糖体上合成，A错误。激素不直接参与代谢，某些激素可以通过影响酶的活性来调节细胞代谢，B正确。激素不是细胞结构的组成成分，某些酶也不是细胞结构的组成成分，C错误。并不是每一种激素都只作用于一种细胞，如甲状腺激素的靶细胞几乎是全身组织细胞；一种酶可以催化一种或者一类化学反应，D错误。 题点(二)　酶的作用原理 3.(2024·安庆模拟)如图表示某化学反应在使用无机催化剂和酶催化条件下的能量变化过程。下列相关分析正确的是(　 ) A．曲线②表明催化化学反应的效率较低 B．上述实验验证了酶的催化具有专一性的特点 C．曲线①表示在酶催化条件下的能量变化 D．a与b的差值说明酶降低活化能的作用更显著 解析：选D　曲线②表示有酶催化条件下的能量变化，与使用无机催化剂(曲线①)相比，酶降低活化能的作用更显著，催化化学反应的效率更高，A、C错误，D正确；题述实验验证了酶的催化具有高效性的特点，B错误。 1．对比分析酶与动物激素的“一同三不同” 一同 都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性 三不同 产生部位 几乎所有活细胞都产生酶，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；激素的化学本质为多肽和蛋白质、类固醇、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 2.鉴定酶本质的实验原理和方法 (1)试剂鉴定法 实验原理 实验方案 双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应 (2)酶解鉴定法 ①实验原理 注意：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，原因是蛋白酶本身也可与双缩脲试剂发生反应 ②实例分析 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图所示： 观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，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，则乙酶的化学本质为蛋白质。 主题研习(二)　酶的特性及影响酶活性的因素(深化·提能型) 一理解酶的特性 1．高效性 模型图示 分析 与无机催化剂相比，酶降低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” 模型图示 分析 图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被酶催化分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质 (2)曲线模型 模型图示 分析 只有酶A可催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性 3．酶的作用条件较温和 模型图示 分析 (1)在最适温度和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 1．比较过氧化氢在不同条件下的分解——验证酶的高效性 (1)实验过程 (2)变量分析 2．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性 (1)实验原理 ①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖，还原糖能与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。 ②在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂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。 (2)实验步骤 序号 操作步骤 1号试管 2号试管 1 注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 注入质量分数为3%的蔗糖溶液 — 2 mL 3 注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 4 轻轻振荡，保温5 min 60 ℃ 60 ℃ 5 加斐林试剂，轻轻振荡 2 mL 2 mL 6 水浴加热 煮沸并保持1 min 7 观察溶液颜色 砖红色沉淀 蓝色 (3)实验结论：酶具有专一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。 [微提醒]　不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为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遇碘液变色。 3．探究温度和pH对酶活性的影响 (1)探究温度对酶活性的影响 试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′ 实验步骤 一 1 mL淀粉 酶溶液 2 mL 淀粉溶液 1 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉 溶液 1 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉 溶液 二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约5 min 三 将试管1与1′内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将试管2与2′内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将试管3与3′内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 实验现象 蓝色 无明显现象 蓝色 实验结论 淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性 (2)探究pH对酶活性的影响 试管编号 试管1 试管2 试管3 实验步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液 二 1 mL蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液 三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液 实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 实验结论 pH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围 4.“梯度法”探究酶的最适温度和pH (1)探究酶的最适温度 (2)探究酶的最适pH [思考探究] 1．同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？ 提示：保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。 2．能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？为什么？ 提示：不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在高温时会自动分解，影响对实验结果的分析。 3．在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？为什么？ 提示：不能。因为斐林试剂与还原糖只有在水浴加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。 4．在探究pH对酶活性的影响的实验中能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？ 提示：不能。因为淀粉在酸性条件下会发生水解反应，影响对实验结果的分析。 5．探究温度(或pH)对酶活性影响的实验设计思路与探究酶的最适温度(或pH)有什么不同？ 提示：二者的实验设计思路基本相同，只是前者无需设置一系列温度(或pH)梯度，设置几组温度(或pH)做自变量即可，其他操作过程基本相同。 [典例]　(2021·海南高考)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正确；据图可知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，B正确；由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率(曲线变平缓)时所需时间不同，其中70 ℃时该酶达到最大催化反应速率所需时间最短，C正确；相同温度下，不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同，如达到最大催化反应速率(曲线变平缓)之后不同反应时间的催化反应速率相同，D错误。 [答案]　D |认|知|生|成| 借助模型建构法分析影响酶促反应的因素 (1)反应物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、图2) ①图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。 ②图2：在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 ③反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。 (2)温度和pH与酶促反应速率的关系(图3) ①温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。 ②反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。 (3)反应时间与酶促反应速率的关系(图4、图5、图6) ①图4、图5、图6的时间t0、t1和t2是一致的。 ②随着反应的进行，反应物的量因被消耗而减少，生成物的量因积累而增多。 ③t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量减少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物不再增加，此时反应速率为0。 题点(一)　与酶高效性和专一性有关的实验分析 1．(2023·浙江6月选考)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。 组别 甲中溶液 (0.2 mL) 乙中溶液 (2 mL) 不同时间测定的相对压强/kPa 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1 下列叙述错误的是(　 ) A．H2O2分解生成O2导致压强改变 B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C．250 s时 Ⅰ 组和Ⅲ组反应已结束而 Ⅱ 组仍在进行 D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性 解析：选C　H2O2分解生成O2导致Y型试管内压强增加，A正确；从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；250 s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，导致200 s～250 s压强才没有变化，C错误；组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。 2．(2024·广州二模)下表为某兴趣小组设计的实验及实验结果，该实验结果可以证明(　 ) 试管 淀粉溶液 2 mL 蒸馏水 2 mL 淀粉酶 蛋白酶 碘液 双缩脲 试剂 结果 1 √ √ √ 变蓝 2 √ √ √ 不变蓝 3 √ √ √ 变紫色 4 √ √ √ 变紫色 A.酶具有高效性 B．酶发挥催化作用需要温和的条件 C．酶具有专一性 D．多数酶是蛋白质，少数酶是RNA 解析：选C　本实验没有设置无机催化剂组别，不能证明酶具有高效性，A不符合题意；本实验没有设置其他实验条件(不同温度或不同pH等)作对比，不能证明酶发挥催化作用需要温和的条件，B不符合题意；根据1、2号试管实验结果可知，淀粉能被淀粉酶水解，不能被蛋白酶水解，说明酶具有专一性，C符合题意；蛋白质能与双缩脲试剂反应产生紫色，故可推测3、4号试管中的酶是蛋白质，但不能得出多数酶是蛋白质，少数酶是RNA的结论，D不符合题意。 题点(二)　探究影响酶活性的因素相关实验分析 3．(2022·重庆高考)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(　 ) pH 相对活性 酶 3 5 7 9 11 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6 L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1 A．在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3 B．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：选D　在37 ℃时，M的最适pH为5～9，L的最适pH为5左右，A不合理。酶一般在低温条件下保存，在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B不合理。在95 ℃时酶可能变性失活，因此从37 ℃上升至95 ℃，两种酶可能都已经失活，C不合理。在37 ℃、pH为3～11时，M的相对活性一般比L高(pH为5时，两种酶的活性相同)，因此该条件下M更适于制作肉类嫩化剂，D合理。 题点(三)　影响酶促反应因素的曲线分析 4．酶抑制剂能降低酶的活性，主要有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两大类。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。图1表示在不同的底物浓度下，两种酶抑制剂对某种消化酶的反应速率的影响；图2为最适温度下酶促反应曲线，Km表示最大反应速率(vmax)一半时的底物浓度。下列分析错误的是(　 ) A．图1中抑制剂Ⅰ为竞争性抑制剂，抑制剂Ⅱ为非竞争性抑制剂 B．底物浓度不变时，增大酶浓度会影响酶抑制剂Ⅰ的抑制作用 C．加入非竞争性抑制剂会使vmax降低，加入竞争性抑制剂会使Km值升高 D．Km值越大，酶与底物亲和力越低，Km值越小，酶与底物亲和力越高 解析：选A　非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失，导致最大酶促反应速率减小，所以图1中抑制剂Ⅰ为非竞争性抑制剂，抑制剂Ⅱ为竞争性抑制剂，A错误。底物浓度不变时，增大酶浓度会影响酶抑制剂Ⅰ(非竞争性抑制剂)的抑制作用，B正确。非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失，反应物不能与活性部位结合，故加入非竞争性抑制剂会使vmax降低；竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位，从而降低底物与酶结合的机会，使反应速率降低，故加入竞争性抑制剂会使Km值升高，C正确。Km表示反应速率为1/2vmax时的底物浓度，酶与底物亲和力越高，酶促反应速率越大，则Km越小，反之Km值越大，酶与底物的亲和力越低，D正确。 [反思·收获]　“四看法”分析酶促反应曲线 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P82“探究·实践”发展演变)已知酸或碱能水解多糖和蛋白质，碘液在碱性条件下会发生歧化反应，请判断下列利用相关材料、试剂开展的实验，实验目的能够达成的是(　 ) A．利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响 B．利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性 C．利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响 D．利用蛋清液、蛋白酶、双缩脲试剂探究pH对酶活性的影响 解析：选C　根据题意可知，酸或碱能水解多糖，所以在一定的酸碱度下，没有淀粉酶，淀粉也会水解，从而影响实验结果，A错误；蔗糖酶可以催化蔗糖水解产生葡萄糖和果糖，麦芽糖是由2分子葡萄糖组成的，而葡萄糖、果糖和麦芽糖都是还原糖，与斐林试剂在水浴加热的条件下反应呈现砖红色沉淀，因此不能判断麦芽糖是否发生水解，故而不能利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性，B错误；淀粉酶可以催化淀粉的水解，而淀粉遇碘液变蓝，可以检测淀粉是否被淀粉酶催化水解，可以利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响，C正确；根据题意可知，酸或碱能水解蛋白质，所以在一定的酸碱度下，没有蛋白酶，蛋白质也会水解，从而影响实验结果，D错误。 2．(必修1 P82“探究·实践”发展演变)为探究α­淀粉酶的失活温度，兴趣小组开展了下列探究实验，下列叙述正确的是(　 ) 试管 编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 4 4′ 5 5′ 淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL α­淀粉酶 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 保温温度 80 ℃ 85 ℃ 90 ℃ 95 ℃ 100 ℃ 保温时间 15 min 15 min 15 min 15 min 15 min 反应时间 将每种温度下的两支试管中的溶液混合均匀，再次在所设定的温度下保温15 min 碘液 往每组试管中滴加2滴碘液 现象 不变蓝 深蓝 深蓝 深蓝 深蓝 A.实验结果的检测试剂不能替换成斐林试剂 B．每支试管内的反应溶液需要设置相同的pH C．实验表明酶的催化作用具有高效性和专一性 D．加热至85 ℃是为酶的作用提供活化能来加快反应速率 解析：选B　α­淀粉酶可将淀粉水解产生还原糖，还原糖可与斐林试剂反应，若α­淀粉酶失活，则无法分解淀粉，而淀粉不与斐林试剂发生反应，则可根据是否出现砖红色沉淀判断α­淀粉酶是否失活，A错误；实验的自变量是温度，反应溶液的pH为无关变量，因而反应溶液的pH必须设置为相同且适宜，B正确；由题表可知，本实验没有设置无机催化剂组作为对照，也没有设置其他底物或酶，故不能证明酶的高效性和专一性，C错误；加热至85 ℃是测定该温度下酶是否失活，不是为酶的作用提供活化能，D错误。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P79“思考·讨论”类材拓展)设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入等量的双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。 4．(必修1 P84“正文内容”关键提炼)举例说明细胞中的各类化学反应有序进行，与酶在细胞中的分布有关：在植物叶肉细胞中，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸作用可以在细胞内不同的区室同时进行，互不干扰。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·宜昌模拟)物质M能被酶N催化分解，Pb2＋能与酶N牢固结合而使酶失活。某研究小组做了如下两组物质M的分解实验： 实验一：在最适pH和温度条件下探究一定范围内酶N的浓度对酶促反应速率的影响； 实验二：各组均加入等量微量Pb2＋，其他条件与实验一相同，测定酶促反应速率。 下列有关说法错误的是(　 ) A．实验一和实验二中的物质M都应保持过量的状态 B．Pb2＋是通过与物质M竞争相同结合位点使酶失活 C．若略微升高实验一的反应温度，酶促反应速率会接近实验二反应速率 D．实验一和实验二的自变量和因变量都相同 解析：选B　实验一和实验二都是测定一定条件下酶的浓度对酶促反应速率的影响，为观察不同酶促反应速率，两组实验中的物质M都应保持过量的状态，A正确；Pb2＋能与酶N牢固结合而使酶失活，无法推知Pb2＋与N的结合位点是否与M和N的结合位点相同，也可能是通过与其他位点结合导致酶空间结构变化而失活，B错误；实验二的酶促反应速率低于实验一，实验一是在最适温度下进行的，若略微升高实验一的反应温度，酶活性降低，则酶促反应速率会接近实验二反应速率，C正确；实验一和实验二的自变量都是酶N的浓度，因变量都是酶促反应速率，D正确。 2．(2024·惠州期末)磷元素缺乏的环境会刺激酵母菌分泌酸性磷酸酶(P酶)。为探究A蛋白和P酶分泌的关系，科学家检测了两种酵母菌在不同条件下P酶分泌的相对量，结果如下图。电镜观察发现37 ℃下培养2小时后，与野生型相比，A基因缺失突变体细胞质中分泌泡大量积累。下列说法正确的是(　 ) A．P酶需要内质网、高尔基体加工，而细胞骨架蛋白一般不需要两种细胞器的加工 B．培养液中应加入适量磷酸盐以刺激酵母菌分泌P酶 C．与37 ℃相比，24 ℃条件下A蛋白促进P酶分泌的效果更显著 D．A蛋白的功能可能是抑制含P酶的分泌泡与细胞膜的融合 解析：选A　P酶属于分泌蛋白，需要内质网、高尔基体加工，细胞骨架蛋白属于胞内蛋白，一般不需要内质网、高尔基体加工，A正确；磷元素缺乏的环境会刺激酵母菌分泌酸性磷酸酶，B错误；由图可知，转入37 ℃培养时，野生型P酶分泌的相对量增加，而突变体P酶分泌的相对量减少，因此37 ℃条件下A蛋白促进P酶分泌的效果更显著，C错误；由题可知，A基因缺失突变体细胞质中分泌泡大量积累，则A蛋白的功能可能是促进含P酶的分泌泡与细胞膜的融合，导致P酶分泌的相对量增加，D错误。 [课时跟踪检测] 　一、选择题 1．(2024年1月·江西高考适应性演练)细胞代谢离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，错误的是(　 ) A．低温和高温抑制酶活性的原因不同，高温可能导致酶变性 B．一般情况下，酶在反应前后的化学性质和含量不变 C．酶在催化反应的过程中不改变化学反应的活化能 D．pH会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性 解析：选C　低温和高温抑制酶活性的原因不同，低温抑制酶的活性，而高温使酶发生空间结构的改变，可能导致酶变性，A正确；酶是生物催化剂，不参与化学反应，只是起催化作用，在反应前后的化学性质和含量不变，B正确；酶作用的原理是降低化学反应的活化能，C错误；pH过高或过低都会改变酶的空间结构，进而降低酶的活性，D正确。 2．(2024·日照模拟)有关探究温度或pH对酶活性影响的实验，下列叙述正确的是(　 ) A．探究酶的最适温度实验中需要设计空白对照 B．探究pH对酶活性的影响时，底物的量应保持充足 C．探究酶的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组 D．探究酶的最适温度时，进行预实验可以减小实验误差 解析：选B　探究酶的最适温度实验中设置一系列温度梯度进行比较，不需要设计空白对照，A错误；在一定范围内，随着底物浓度的升高，酶促反应速率会加快，因此探究pH对酶活性的影响时，底物的量应该足够多，B正确；探究酶的最适pH时，应设置一系列pH梯度，C错误；探究酶的最适温度时，设置预实验，可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，但不能减小实验误差，D错误。 3．酶是能催化生化反应的有机物，其活性会受到多种环境因素的影响。下列叙述正确的是(　 ) A．具有生物催化作用的RNA统称为核酶，具有生物催化作用的蛋白质统称为蛋白酶 B．随着温度升高酶变性的速率加快，因此随着温度的升高酶促反应速率也会逐渐降低 C．抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位，从而阻碍酶与底物的结合，则通过增加底物浓度也不会减弱该抑制作用 D．抑制剂乙通过与酶的非催化活性部位结合从而改变了酶的构型，则反应体系中增加酶量有助于提高酶促反应速率 解析：选D　蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称，具有生物催化作用的蛋白质不能都称为蛋白酶，A错误；在未达到酶的最适温度前，酶的活性随温度的升高而升高，超过酶的最适温度，酶本身会随温度升高而发生热变性，温度越高酶变性速率越快，直到失去活性，B错误；抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位，从而阻碍酶与底物的结合，则通过增加底物浓度会增大底物与酶的催化活性部位结合的概率，从而减弱抑制剂甲的抑制作用，C错误；抑制剂乙通过与酶的非催化活性部位结合从而改变了酶的构型，使酶不能与底物结合，导致酶促反应速率降低，则反应体系中增加酶量有助于提高酶促反应速率，D正确。 4．在探究pH对淀粉酶催化淀粉水解反应速率的影响时，某研究小组绘制了如图所示的曲线图， 其中曲线甲表示pH对淀粉分解速率的影响，曲线乙表示酶促反应速率与pH的关系。据图分析，酶促反应速率取决于(　 ) A．pH对酶结构的影响 B．pH对反应物的影响 C．pH对反应物及酶结构的共同影响 D．pH和温度的共同影响 解析：选C　由图示可知，曲线甲表示pH可影响反应物淀粉的分解速率，曲线乙表示pH可通过影响酶活性影响酶促反应速率，因此综合甲、乙曲线信息，说明酶促反应速率取决于pH对反应物及酶结构的共同影响。 5．某小组为研究温度对酶A活性的影响进行了相关实验，处理相同时间后所得结果如图所示。下列相关分析错误的是(　 ) A．该实验中，温度为自变量 B．20 ℃时反应速率慢的原因是酶的空间结构被破坏 C．该实验不能选择过氧化氢为底物 D．若增设70 ℃组，其底物剩余量可能高于60 ℃组的 解析：选B　本实验是研究温度对酶A活性的影响，自变量为温度，A正确；低温条件下酶的空间结构不被破坏，20 ℃时反应速率慢的原因是酶的活性较低，B错误；由于不同温度下过氧化氢自身分解速率不同，会影响实验结果，因此该实验不能选择过氧化氢为底物，C正确；该系列实验中，酶的最适温度不能确定，70 ℃时酶的活性可能低于60 ℃时，因此若增设70 ℃组，其底物剩余量可能高于60 ℃组的，D正确。 6．科学家提取到的第一份纯酶结晶是脲酶，与没有催化剂相比，适宜条件下，脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍。幽门螺杆菌是一种与胃部疾病密切相关的细菌，常寄生于胃黏膜组织中，通过分泌脲酶水解尿素产生氨。下列相关叙述错误的是(　 ) A．脲酶只能够催化尿素分解，说明脲酶具有专一性 B．幽门螺杆菌核糖体合成脲酶所需ATP来自细胞质 C．与没有催化剂相比，脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍，说明脲酶具有高效性 D．幽门螺杆菌产生的氨可以抵抗胃酸的杀灭作用，同时也会导致人“口气”重 解析：选C　脲酶只能够催化尿素分解，说明脲酶具有专一性，A正确；幽门螺杆菌是原核生物，只有核糖体一种细胞器，没有线粒体，故其呼吸作用发生在细胞质基质，即ATP直接来自细胞质基质，B正确；与没有催化剂相比，适宜条件下，脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍，说明脲酶具有催化功能，若要证明脲酶具有高效性，需与无机催化剂相比，C错误；幽门螺杆菌产生的氨可以中和胃酸而抵抗胃酸的杀灭作用，同时也会从口腔挥发出氨气的味道，导致人“口气”重，D正确。 7．为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是(　 ) 方案 催化剂 底物 pH 温度 ① 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温 ② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜 ③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度 ④ 过氧化氢酶、 氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温 A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类 B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测 C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测 D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多 解析：选B　在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉水解为还原糖，不能将蔗糖水解为还原糖，利用斐林试剂可检测底物是否被水解，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸或过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，使酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D错误。 8．(2024·漳州期末)某研究小组在过氧化氢溶液中加入一定量的过氧化氢酶，收集产生的氧气，每隔30秒进行一次测定，结果如图。下列叙述合理的是(　 ) A．过氧化氢酶为过氧化氢的分解提供了所需的活化能 B．氧气产生速率随时间变化逐渐减慢是由于酶的活性降低 C．适当增加酶的初始加入量不会改变产生的氧气总量 D．低温条件下氧气产生速率低是由于酶的空间结构被破坏 解析：选C　过氧化氢酶降低过氧化氢水解所需的活化能，催化过氧化氢水解，A错误；氧气产生速率随时间变化逐渐减慢是由于底物含量不足，B错误；酶催化化学反应只改变反应速率，不改变反应程度，反应产生的氧气总量由底物决定，适当增加酶的初始加入量不会改变产生的氧气总量，C正确；低温条件不改变酶的空间结构，但会抑制酶的活性，因此低温条件下氧气产生速率低是由于酶的活性被抑制，D错误。 9．(2024·东莞期末)植物受到低温胁迫，过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低，导致活性氧积累，膜透性增加。有学者对盆栽龙眼分别喷施赤霉素(GA3)和油菜素内酯(BR)，低温条件培养一段时间，测定酶活性(相对值)，结果如下表。下列叙述错误的是(　 ) 实验操作 过氧化物酶活性 超氧化物歧化酶活性 蒸馏水 8 348 GA3　208 μM 3 285 BR　0.5 μM 20 486 BR　1.0 μM 26 441 A.低温处理时间、温度及龙眼树龄均属于该实验的无关变量 B．一定量的GA3可影响细胞代谢，增加细胞内的活性氧含量 C．一定量BR可通过提高相关酶活性降低低温对膜透性的影响 D．通过本实验可确定提高SOD活性和POD活性的BR最适剂量 解析：选D　本实验中的低温处理时间、温度及龙眼树龄均属于该实验的无关变量，无关变量的处理应该保持相同且适宜，A正确；结合实验结果可推测，一定量的GA3处理会导致过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低，进而影响细胞代谢，进一步增加细胞内的活性氧含量，B正确；结合实验结果可推测，一定量BR可通过提高相关酶活性，降低活性氧积累，进而降低膜通透性，因而可以降低低温对膜透性的影响，C正确；通过本实验不能确定提高SOD活性和POD活性的BR最适剂量，因为本实验中对BR剂量的使用设计的组别太少，同时设置的浓度梯度较大，D错误。 二、非选择题 10．(2024·广州一模)涤纶是一种常用作包装材料和纺织用品的高分子化合物。提高涤纶的生物降解效率，回收水解产物对苯二甲酸(PTA)，能有效减少涤纶对环境的污染。科研工作者以能降解涤纶的ICCG(一种角质酶)为研究对象开展相关实验。在一定数量的三角瓶中加入适量的涤纶和磷酸缓冲液、一定浓度的ICCG溶液，设置6个温度组别，在适宜条件下反应8 h，根据PTA的浓度来判断ICCG的活性大小，结果如图。回答下列问题。 (1)ICCG能催化涤纶水解却不能催化橡胶水解，这体现了酶具有 ________性。 (2)为探究ICCG水解涤纶的适宜温度，科研工作者先在40～90 ℃进行 ________，再选取60～80 ℃进行实验。反应体系中加入磷酸缓冲液的目的是 _______________________。 (3)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性，原因是 ______________ ______________________________________________________________________。 (4)为进一步研究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响，完善以下实验步骤。实验试剂：一定浓度的ICCG溶液、三种不同浓度的铜离子溶液、涤纶、磷酸缓冲液等。 步骤一：向等量的三种浓度的铜离子溶液中分别滴加 _______________________，随后在 ______ ℃下处理30 min获得孵育液。 步骤二：各组在三角瓶中加入适量的涤纶、磷酸缓冲液，再分别加入等量的上述三组孵育液，在适宜条件下反应8 h，检测并比较 __________。 答案：(1)专一　(2)预实验　维持反应体系中pH的相对稳定　(3)ICCG本质是蛋白质，重金属可使蛋白质变性　(4)等量一定浓度的ICCG溶液　72　PTA的浓度 11．生物体内的生化反应几乎都离不开酶的催化作用，酶在提高反应速率的同时需要温和的作用条件。 (1)酶促反应中，酶的催化效率可用 ________________________________________表示。 (2)设置若干酶促反应实验组，每组设置特定温度。当酶浓度及其他实验条件一定时，该蛋白酶的催化效率(酶促反应速率)与温度的关系如图所示，则t1上升到t3、t5下降至t3这两个温度变化过程中，该蛋白酶活性的变化________(填“一样”或“不一样”)，原因是 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)可逆型抑制剂通过和酶形成复合物降低酶活性，但这种复合物可通过透析或超过滤等方法分离开来，分离后的酶活性不变，仍然可以催化反应。不可逆型抑制剂通常以比较牢固的共价键与酶蛋白中的基团结合，使酶活性降低，且酶活性降低后不能恢复。不可逆型抑制剂与酶结合后不分离，因此不能通过透析或超过滤等物理方法除去抑制剂。物质P会对酶A的活性产生抑制作用，为了探究物质P的抑制剂类型，某实验小组进行了相关实验，请将实验补充完整并讨论实验结果。 ①实验设置：试管一中加入酶A和底物；试管二中加入酶A和物质P，放置一段时间后加入底物；试管三中加入酶A和物质P，______________________________；分别检测三支试管中酶A的活性。 ②实验结果：若 ________________________________________________________，则物质P为不可逆型抑制剂。 解析：(1)酶促反应中，酶对化学反应的催化效率可用单位时间内反应底物的消耗量或产物的生成量表示。(2)低温状态下，酶的活性被抑制，但空间结构未被破坏，当温度上升，酶的活性可升高；在高温状态下，酶因空间结构被破坏而失活，温度下降，酶的活性不能恢复，因此t1(低温)上升到t3和t5(高温)下降到t3这两个温度变化过程中，该蛋白酶活性的变化不一样。(3)若物质P为不可逆型抑制剂，则酶A和物质P不可分离，若物质P为可逆型抑制剂，则酶A和物质P可通过透析或超过滤等物理方法分离，因此试管三的实验设置为加入酶A和物质P，放置与试管二相同时间后进行透析或超过滤，再加入底物。试管一为对照组，若酶A和物质P可分离，则酶A的活性为试管一＝试管三>试管二；若酶A和物质P不可分离，则酶A的活性为试管一＞试管三＝试管二。 答案：(1)单位时间内反应底物的消耗量或产物的生成量　(2)不一样　t1时该蛋白酶活性受到抑制，但空间结构未被破坏，当温度由t1上升到t3时，酶的活性会上升；t5时该蛋白酶的空间结构被破坏，活性丧失，当温度由t5下降至t3时，酶的活性不能恢复　(3)①放置与试管二相同时间后进行透析或超过滤，再加入底物　②试管二中酶A的活性与试管三中的相同，且两者的酶活性均低于试管一中的 学科网（北京）股份有限公司 $$