第7讲 酶-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第7讲　酶 一、酶的本质、作用及特性 知识回顾 1．酶的本质 2.酶的作用原理 ①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。 ③表示酶降低的活化能是AB段。 3.酶的特性 (1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。 (2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (3)作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。 重点突破 1．酶高效性的曲线分析 (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 (2)酶和无机催化剂一样，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平衡点。 2．酶专一性的曲线分析 (1)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。 (2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。 3．影响酶活性因素的相关曲线分析 (1)甲曲线分析 在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。 (2)乙曲线分析 纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析 (1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。 (2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 (3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。 考向预测 考向一　酶的本质、作用与特性的综合分析 1．下列有关酶的叙述正确的是(　　) A．酶的催化效率比无机催化剂的高是因为酶能降低反应的活化能 B．酶都是在核糖体上合成的 C．在最适温度和最适pH的条件下，酶对细胞代谢的调节作用最强 D．酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应 2．科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(牛细胞中的一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述不正确的是(　　) A．胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关 B．这个实验说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能 C．用强酸、强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变 D．巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性 考向二　酶的相关曲线分析 3．在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。该反应在加酶前后反应物浓度随时间的变化如图所示。下列有关分析错误的是(　　)。 A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性 B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移 C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率 D．受反应物浓度的限制，tl～t2酶促反应速率逐渐减慢 4．用某种酶进行实验，其实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是(　 ）。 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－是该酶的激活剂 二、　探究影响酶活性的因素 知识回顾 1． 实验原理 (1) 探究温度对酶活性的影响 1 反应原理 ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)探究pH对酶活性的影响 ①反应原理(用反应式表示)： 2H2O2 (过氧化氢酶→)2H2O＋O2。 ②鉴定原理： pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。 2．实验步骤和结果 (1)探究温度对酶活性的影响：取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实 验 步 骤 一 2mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2mL 淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性 淀粉溶液 二 在冰水中水浴5min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min 三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀 四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴数分钟 在沸水中水浴数分钟 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性 (2)探究pH对酶活性的影响 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察实验现象 有大量气泡产生 无明显气泡产生 无明显气泡产生 5 将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方) 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱 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，加热的条件下分解会加快，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也会加快，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，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。 考向一　影响酶活性的因素的基础实验分析 5．下列有关酶的实验设计思路，正确的是(　　) A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 C．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响 D．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性 6．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 考向二　实验的拓展和应用 7．某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验研究，下列分析正确的是(　　) A．若不同滤纸片上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，则该装置可用于探究酶的专一性 B．该装置可用于探究温度对过氧化氢酶活性的影响 C．酶促反应速率可用滤纸片进入烧杯液面到浮出烧杯液面的时间(t3－t1)来表示 D．该装置不能用于探究pH对酶活性的影响 8．酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图，如图所示。请回答下列问题： (1)该实验的自变量是_______________________，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有_______________________________________(答出两项即可)。 (2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂_____(填类型)的作用逐渐减弱甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂能降低酶促反应速率的原因是？ (3)某同学认为该实验小组的实验过程应是： a．将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份； b．在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合； c．在①中加入一定量的蒸馏水，②中加入等量的抑制剂Ⅰ，③中加入等量的抑制剂Ⅱ； d．定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。 你认为该实验操作是否正确？________，如果不正确，请进行改正：______________________。 课堂演练 一、选择题 1．下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A．病毒都不含酶，所以酶只存在于细胞中 B．豌豆的圆粒与皱粒的差异在于能否合成淀粉酶 C．与光合作用相关的酶只存在于类囊体薄膜和叶绿体基质中 D．处于有丝分裂间期的根尖分生区细胞中有DNA聚合酶和RNA聚合酶 2．细胞代谢能在常温常压下迅速有序地进行，其中酶起着重要作用。下列叙述错误的是(　　) A．酶是所有活细胞都含有的具有催化作用的有机物 B．H2O2分解实验中，加热、Fe3＋、酶降低活化能的效果依次增强 C．有些酶需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输 D．人体的各种酶发挥作用所需的最适条件是不完全相同的 3．下图是酶催化特性的“酶－底物复合反应”模型，图中数字表示反应过程，字母表示相关物质。下列对此图的解释正确的是(　　) A．X是酶，该图表示缩合反应 B．Y可表示酶，过程②体现酶的多样性 C．复合物Z是酶发挥高效性的关键 D．①、②可以表示葡萄糖水解过程 4．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可“安心”分解酒精分子。下列推测合理的是(　　) A．用于分解酒精的酶可能是脂质 B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物 C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用 D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏 5．苏氨酸在苏氨酸脱氨酶等酶的作用下，通过5步反应合成异亮氨酸。当细胞中异亮氨酸浓度足够高时，其与苏氨酸脱氨酶结合，抑制酶活性；当异亮氨酸的浓度下降到一定程度时，异亮氨酸脱离苏氨酸脱氨酶，使苏氨酸脱氨酶重新表现出活性，从而重新合成异亮氨酸，反应过程如下图所示。以下推测合理的是(　　) A．异亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量 B．细胞通过正反馈调节机制控制异亮氨酸的浓度 C．苏氨酸脱氨酶空间结构发生改变后可恢复正常 D．异亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反应 6．抗体酶又称催化性抗体，是一种具有催化功能的抗体分子。在其可变区赋予酶的特性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化功能巧妙结合的产物。下列有关该酶的叙述，正确的是(　　) A．该酶可以为其所催化的化学反应提供活化能 B．该酶彻底水解后的产物是氨基酸 C．探究该酶最适温度时，需将酶与底物先混合，然后置于一系列温度梯度条件下 D．高温和低温均会使抗体酶失去活性 7．某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示，下列相关叙述正确的是(　　) A．该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量 B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高 C．乙醇和铁离子对纤维素酶活性有相互促进作用 D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类 二、非选择题 8．某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。请回答下列问题： (1)测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度的稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为_________。 (3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。 9．为探究影响酶活性的因素，某同学设计了一个实验方案，见下表： 试管 底物和试剂 实验条件 1 1 cm3瘦肉块＋4 mL 蒸 馏 水 37 ℃水浴；pH＝1.5 2 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 37 ℃水浴；pH＝8 3 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 ①；pH＝1.5 4 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 0 ℃水浴；pH＝1.5 (1)请完成实验设计：①应为______________。 (2)3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是_______，请为该组实验拟定一个课题名称：__________________________________。 (3)本实验的因变量可以通过观察____________________________来确定。 (4)在2、3号试管所研究的问题中，温度属于________变量。 (5)在2、3号试管所研究的问题中，________号为对照组。 学科网（北京）股份有限公司 $$