内容正文:
第9讲 降低化学反应活化能的酶
对应学生P46
知识体系———定内容 核心素养———定能力
酶
本质
蛋白质(大量) RNA(少量)
作
用
催化
作用
机理
降低化学
反应的活
化能
专一性
只催化一种或
一类化学反应
高效性 与无机催化剂比较
作用条件较温和
温度
pH
适
宜实验
淀 粉 酶 对
淀 粉 和 蔗
糖的水解
比较 过 氧 化
氢在 不 同 条
件下分解
探 究 温 度
对 酶 活 性
的影响
探 究 pH
对 酶 活 性
的影响
生命
观念
通过比较酶与激素等物质的异同,类比
具有专一性的物质,建立辩证统一的观
点和普遍联系的观点.
科学
思维
通过分析与酶有关的曲线,培养学生利
用数形结合分析生物学问题的能力.
科学
探究
通过与酶有关的实验设计与分析,培养
学生对实验现象和结果进行解释、分析
和处理的能力.
社会
责任
通过分析酶在生产、生活中的应用实例,
让学生关注科学、技术和社会发展.
对应学生P21
考点1 酶在代谢中的作用
[必备知识复盘]
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
2H2O2
过氧化氢酶
→2H2O+O2↑,可用点燃但
无火 焰 的 卫 生 香 燃 烧 的 情 况 来 检 验 O2 的 生
成速率.
(2)实验设计与现象分析
过
氧
化
氢
在
不
同
条
件
下
的
分
解
②90℃ 高温
→
缓慢出现少量气泡,表明加热能
促进过氧化氢分解,提高反应速率
① 自然状态
→几乎不分解,起对照作用
③ 加FeCl3溶液
→
产生较多气泡,点燃但无火焰
的卫生香复燃不明显
④ 加肝脏研磨液
(内含过氧化氢酶)→
产生大量气泡,点燃但无火
焰的卫生香复燃明显
结 论
→
同无机催化剂相比,酶降低活化能
的作用更显著,催化效率更高
(3)实验变量与对照分析
(4)实验结论
①②对照,说明加热能促进过氧化氢的分解,提高
反应速率;
①④对照,说明酶具有催化作用;
③④对照,说明酶具有高效性.
2.酶的作用机理
55
①加热不能降低化学反应的活化能,但
是可以为反应提供能量.
②酶可以重复多次利用,不会立即被降解.
③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,因蛋白酶本身也
是蛋白质,不能用双缩脲试剂鉴定.
④酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个化学
反应的底物.
3.酶本质的探究历程(连线)
4.酶的本质和作用
5.酶的特性
(1)高效性
酶与无机催化剂的相同点:①都能降
低化学反应的活化能;②可加快化学反应速
率,缩短达到平衡点的时间,但不改变平衡点.
(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
在最适宜的温度和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;酶的保存宜选择低温、适宜的
pH等条件.
1.从溶酶体外溢后,大多数酶的活性会降低.
(2024江西卷,1D)(√)
2.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. (2023浙江6月选考,10C)(×)
3.酶作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物.
(2024河北卷,2A)(×)
4.溶酶体内的水解酶由核糖体合成.
(2024浙江6月选考,7A)(√)
1.(必修1P79“思考讨论”)
(1)在科学发展过程中出现争论是正常的,巴斯德
和李比希之间出现争论的原因是什么? 这一争论
对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用?
答案:巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细
胞的作用;李比希是化学家,倾向于从化学的角度
考虑问题.他们的争论促使后人把对酶的研究的
目标集中在他们争论的焦点上,使科学研究更加有
的放矢.
65
高考总复习 生物学
(2)从毕希纳的实验可以得出什么结论?
答案:毕希纳的实验说明,酵母细胞中的某些物质
能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活
酵母细胞中一样.
2.(必修1P85“科学技术社会”)溶菌酶有怎样的
作用?
答案:溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,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.
3.(情景探究)在生物化学反应中,当底物与酶的活性
位点形成互补结构时,可催化底物发生变化,如图
甲Ⅰ所示.酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性
的分子,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点,
非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结
合,从而抑制酶的活性,如图甲Ⅱ、Ⅲ所示.
图甲
图乙表示发生竞争性抑制和非竞争性抑制时,底物
浓度与起始反应速率的变化曲线图.请据图回答
下列问题.
(1)当底物与酶活性位点具有互补的结构时,酶才
能与底物结合,这说明酶的催化作用具有
.
答案:专一性
(2)图甲中非竞争性抑制剂降低酶活性的原理是
.
答案:非竞争性抑制剂与酶相应部位结合后,改变
酶的空间结构,从而降低酶活性
(3)青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相
似,故能抑制细菌合成细胞壁相关的酶的活性,其
原因是
.
答案:青霉素能与这些酶的活性位点结合(或:酶活
性位点被封闭),使细菌合成细胞壁的底物与酶活
性位点结合概率下降
(4)据图乙分析,随着底物浓度升高,抑制效力变得
越来越小的是 抑制剂,原因是
.
答案:竞争性 底物浓度越高,底物与酶活性位点
结合概率越大,竞争性抑制剂与酶活性位点结合概
率越小
[关键能力提升]
◆[提升点1] 通过酶的作用和酶的特性考查理解
能力、思维判断能力
1.(2025广东莞佛深联考)我国研究者发现水解型
内切核酶(HYER)能特异性的识别并切割RNA和
DNA,丰富了对基因进行修饰的工具,HYER用
RNA酶处理后失去活性.关于 HYER的推测错
误的是 ( )
A.能识别特定的序列
B.在核糖体上合成的
C.反应需要在适宜的条件下
D.可在细胞外发生催化反应
解析:B [因 为 HYER能 特 异 性 的 识 别 并 切 割
RNA和DNA,所以能识别特定的序列,A 正确;
HYER是一种酶,酶的本质大多数是蛋白质,蛋白
质在核糖体上合成,但是也有少数酶是RNA,题干
表明HYER用RNA酶处理后失去活性,其很可能
是RNA,所以不能确定它在核糖体上合成,B错
误;酶的催化反应需要适宜的条件,如温度、pH等,
C正确;酶在细胞内和细胞外都可以发生催化反
应,D正确.]
教材中具有“专一性”或“特异性”的物质归纳
75
第二单元 细胞的能量供应和利用
◆[提升点2] 结合酶的特性,考查科学探究的能力
2.(2025湖北黄冈模拟)为探究酶的作用和特性,某
同学通过对教材实验原理的学习,设计了下表的实
验,下列说法错误的是 ( )
组别
先加入试
管的溶液
再加入试
管的溶液
O2 产 生
速率
实验
结论
Ⅰ
H2O2 溶
液2mL
2滴肝脏
提取液
非常快
Ⅱ
H2O2 溶
液2mL
2滴FeCl3
溶液
较快
Ⅲ
H2O2 溶
液2mL
缓慢
酶具有
高效性
A.本实验中存在两种类型的对照
B.该同学得出的实验结论不够完善
C.加入肝脏提取液属于自变量,会对实验结果产生
影响
D.H2O2 的用量属于无关变量,不会对实验结果产
生影响
解析:D [据表可知,组Ⅰ和组Ⅱ由于催化剂的种
类不同(前者为生物催化剂,后者为化学催化剂)可
形成对照,可得出酶(生物催化剂)具有高效性的实
验结论,且组Ⅰ和组Ⅱ可分别与组Ⅲ(无催化剂)形
成对照,可得出酶具有催化作用,故本实验中存在
两种类型的对照,该同学得出的实验结论(酶具有
高效性)不够完善,AB正确;加入的肝脏提取液(含
有过氧化氢酶)属于生物催化剂,FeCl3 溶液属于化
学催化剂,相互对照的是催化剂的种类,均属于自
变量,自 变 量 是 会 对 实 验 结 果 产 生 影 响 的 变 量,
C正确;H2O2 的用量能影响实验的结果,是该实验
的无关变量,各组处理中无关变量需保持一致,否
则将会对实验结果产生影响,D错误.]
◆[提升点3] 结合外界因素对酶活性的影响,考查
科学思维
3.(2025八省联考四川卷,9)生菜是一种在保存和
运输过 程 中 易 发 生 褐 变 的 蔬 菜.多 酚 氧 化 酶
(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的
醌类物质,导致植物组织褐变.某团队研究生菜多
酚氧化酶在不同条件下的特性,结果如图所示.下
列叙述正确的是 ( )
A.低氧环境可促进褐变发生
B.喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
C.保存和运输生菜的最适pH值为6
D.40℃时PPO活性最高,适于生菜保存
解析:B [多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化
酚类物质形成褐色的醌类物质,因此低氧环境可抑
制褐变发生,A错误;图示可知,柠檬酸可以减弱
PPO相对活性,从而减少醌类物质的形成,即抑制
褐变发生,B正确;pH 为6时吸光度最大,而吸光
度和醌类物质含量成正相关,说明pH为6时褐变
易发生,从而不利于保存和运输生菜,C错误;温度
为40℃时吸光度最大,而吸光度和醌类物质含量
成正相关,说明温度为40℃时褐变易发生,从而不
利于生菜的保存,D错误.]
4.(2025西南大学附中、重庆育才中学联考)当活鱼
宰杀后,肉中的ATP会分步降解成肌苷酸(IMP),
IMP在酸性磷酸酶(ACP)作用下形成肌苷,在其
他酶的作用下肌苷会继续降解为次黄嘌呤和核糖,
IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤无鲜味.下图为探
究鱼肉鲜味下降原因的部分实验结果,相关叙述正
确的是 ( )
85
高考总复习 生物学
图1 pH对ACP活性的影响
图2 温度对ACP活性的影响
A.ACP活性可通过测定单位时间内IMP的生成
量表示
B.据图可知,草鱼 ACP 的最适温度下,鳝鱼的
ACP活性丧失
C.pH=60,温度为40℃条件利于宰杀后鮰鱼的保鲜
D.宰杀后若要保持鲜味,图中鳝鱼对保存条件中
的温度和pH要求最高
解析:B [IMP在酸性磷酸酶(ACP)作用下形成
肌苷,所以ACP活性可通过测定单位时间内肌苷
的生成量表示,A错误;图中草鱼 ACP的最适温度
大约在60℃,此温度下鳝鱼的 ACP失去活性,B
正确;图中显示在pH=60和温度为40℃的条件
下,鮰鱼的 ACP活性较高,不利于保持鲜味,C错
误;从图中看出,鮰鱼的 ACP活性变化对温度和
pH 的变化比较敏感,要求保存条件严格以保持鲜
味,D错误.]
解答坐标曲线题的“四步曲”
考点2 酶的相关实验探究
[必备知识复盘]
1.探究酶的专一性(即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水
解作用)
(1)实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2mL -
注入蔗糖溶液 - 2mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL
60℃水浴保温5min
新配制的斐林试剂 2mL 2mL
沸水浴煮沸1min
实验现象
有砖红色
沉淀
没有砖红
色沉淀
(2)实验结果和结论:1号试管有砖红色沉淀生成,说
明产生了还原糖,淀粉被水解,2号试管不出现砖
红色沉淀,说明蔗糖没有被水解.结论:淀粉酶只
能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有专
一性.
(3)上述实验中不能(填“能”或“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使
碘液变色.
2.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理
淀粉
碘
液
↓
蓝色
淀粉酶
→麦芽糖
碘
液
↓
无蓝色出现
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)实验步骤和结果
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.
95
第二单元 细胞的能量供应和利用
试管
编号
1 1′ 2 2′ 3 3′
实
验
步
骤
一
2mL
淀粉酶
溶液
2mL
可溶性
淀粉溶
液
2mL
淀粉酶
溶液
2mL
可溶性
淀粉溶
液
2mL
淀粉酶
溶液
2mL
可溶
性淀
粉溶
液
二
在冰水中水浴
5min
在60 ℃ 温 水
中水浴5min
在 沸 水 中 水 浴
5min
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 相 同
时间
在沸水中水浴相同
时间
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,温度过高和过
低都将影响酶的活性
①探究温度对酶活性的影响时,一定要
让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时
间,再进行混合.
②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时,检
测试剂不可用斐林试剂代替碘液.因为斐林试
剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反
应,而该实验中需严格控制温度.
③探究温度对酶活性的影响时,不宜用 H2O2 作
反应物,因为 H2O2 易分解,加热条件下其分解
会加快,氧气的产生速率增加,并不能准确反映
酶活性的变化.
3.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 的生成量,可用气
泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香燃烧的情
况)来检验其生成量的多少.
(3)步骤及现象
实验
步骤
实验操
作内容
试管1 试管2 试管3
一
注 入 等 量
过 氧 化 氢
酶溶液
2滴 2滴 2滴
二
注入等量
的不同pH
的溶液
1mL
蒸馏水
1mL5%
的盐酸
1mL5%
的NaOH
溶液
续表
三
注 入 等 量
的 体 积 分
数 为 3%
的 过 氧 化
氢溶液
2mL 2mL 2mL
四 观察现象
有大量气
泡产生
基本无气
泡产生
基本无气
泡产生
(4)结论
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏低或偏高都
会影响酶的活性.
①探究pH对酶活性的影响时,不能用斐林
试剂作指示剂,因为盐酸会和斐林试剂发生反应,使
斐林试剂失去作用.
②探究pH对酶活性的影响时,不宜采用淀粉酶催
化 淀 粉 的 反 应,因 为 用 作 鉴 定 试 剂 的 碘 液 会 和
NaOH发生化学反应,使碘与淀粉生成蓝色络合物
的机会大大减少,而且在酸性条件下淀粉也会被水
解,从而影响实验的观察效果.
1.低温条件下提取苯丙氨酸解氨酶(PAL)以避免
PAL失活. (2024浙江1月选考,17A)(√)
2.与无机催化剂相比,酶能为反应物提供能量.(×)
3.过酸、过碱或温度过高、过低,会使酶的空间结构遭
到破坏,使酶永久失活. (×)
1.(必修1P84“与社会的联系”)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?
答案:不能.因为强酸会催化淀粉水解.
2.(必修1P82“探究实践”)在探究温度对淀粉酶活
性的影响实验中能否用斐林试剂来检测? 为什么?
答案:不能,因为用斐林试剂检测时需要加热,加热
过程中酶会催化淀粉水解.
3.(情景探究)某同学将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提
取液进行以下实验.
Ⅰ.在30℃的条件下,取等量提取液分别加到4支
盛有等量过氧化氢溶液,pH分别为3、5、7、9的试
管中,结果发现每支试管都产生气体.请回答下列
问题.
(1)该实验的课题是什么?
答案:探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响.
(2)该实验中的自变量是什么?
答案:pH.
06
高考总复习 生物学
(3)各实验组均在30℃的恒定温度下进行的原因
是什么?
答案:①30℃是过氧化氢酶的相对适宜温度.
②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响
Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半,
重复实验Ⅰ.分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含
量在相同时间内的变化,绘制成如图所示曲线,请
回答下列问题.
(4)曲线a是哪个实验的结果?
答案:实验Ⅱ.
(5)曲线a和b中,过氧化氢含量的最低点基本位
于横坐标同一位置的原因是什么?
答案:同一种酶的最适pH是一定的.
[关键能力提升]
◆[提升点] 结合与酶有关的实验探究,考查科学
探究
1.(2025广西南宁高三模拟)某科研团队在热带雨
林土壤中分离获得了高效分解纤维素的细菌,为探
究影响其纤维素酶活性的条件,设计了如表所示的
实验.下列叙述错误的是 ( )
试管 底物和试剂 实验条件
1
纤维素+2mL纤维
素酶溶液
30℃水浴;pH=7
2
纤维素+2mL纤维
素酶溶液
① ;pH=3
3
纤维素+2mL纤维
素酶溶液
0℃水浴;pH=
②
A.若试管1和试管2形成对比实验,则①为30℃
水浴处理
B.实验结束时,试管1中的纤维素含量可能最低
C.试管3中纤维素酶的空间结构在低温条件下遭
到破坏
D.可增加设置其他温度和pH 的试管以完善该
实验
解析:C [若试管1和试管2形成对比实验,温度
是无关变量,应保证相同且适宜,则①为30℃水浴
处理,A正确;试管1条件最接近热带雨林的土壤,
实验 结 束 时,试 管1中 的 纤 维 素 含 量 可 能 最 低,
B正确;酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA,低温
不会破坏纤维素酶的空间结构,C错误;本实验温
度梯度和酸碱度梯度设置都比较大,所以可增加设
置其他温度和pH的试管以完善该实验,D正确.]
2.(2025广东深圳期末)现有两种淀粉酶A与B,某
生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉
酶的活性,设计如下探究实验:
1 2 3 4 5 6 7 8
Ⅰ.设置水浴
缸温度/℃
20 30 40 50 20 30 40 50
Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液10mL,分别保温5min
Ⅲ.另取8支
试 管 各 加 入
等 量 淀 粉 酶
溶液,分别保
温5min
酶A酶A酶A酶A 酶B 酶B 酶B 酶B
Ⅳ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇
匀,保温5min
实验结果:对各组淀粉剩余量进行检测,结果如图
所示.
分析回答下列问题.
(1)该实验的自变量是
.
(2)根据实验结果分析,酶B在 ℃条件时
活性较高,若要进一步探究酶B的最适温度,实验
设计的主要思路应是在 ℃之间设立较小
等温度梯度的分组实验,按上述步骤进行实验,分
析结果得出结论.
(3)本实验能不能用斐林试剂检测淀粉是否水解成
麦芽糖? ,理由是
.
(4)如图表示最适温度下反应物浓度对酶催化的化
学反应速率的影响,若从A点开始温度提高10℃,曲
线会发生变化,请画出变化后的曲线.
16
第二单元 细胞的能量供应和利用
解析:(1)根据表格可以看出本实验有两个自变量,
即温度和淀粉酶的种类.
(2)酶B在40℃条件时淀粉剩余量较少,所以酶B
在40℃条件时活性较高.要进一步探究酶B的最
适温度,实验设计的主要思路应是设计更多的温度
梯度,分别测量淀粉的分解情况,即在30~50℃之
间设立较小等温度梯度的分组实验,按步骤进行实
验,分析结果得出结论.
(3)斐林试剂检测时需水浴加热,会导致反应体系
温度发生改变,影响实验结果.
(4)如果A点时温度升高10℃,曲线上升的幅度
低于原曲线.因为图中原曲线表示在最适温度下
反应速率随反应物浓度的变化,温度高于或低于最
适温度,反应速率都会变慢.
答案:(1)温度和淀粉酶的种类 (2)40 30~50
(3)不能 斐林试剂检测时需水浴加热,会导致反
应体系温度发生改变,影响实验结果
(4)
酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”
底物为淀
粉和蔗糖
目的
验证酶的专一性
检测底物
是否分解
宜
选斐林试剂
不宜
选碘液(因其无法检
测蔗糖是否水解)
淀粉与
淀粉酶
目的
探究酶最适温度
检测底
物分解
宜
选碘液
不宜
选斐林试剂(需水浴加热,
而本实验需严控温度)
探究酶的
最适温度
不宜
选过氧化氢和过氧化氢酶作实
验材料,因为过氧化氢(H2O2)
在常温常压时就能分解,加热的
条件下分解会加快,从而影响实
验结果
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ïï
探究pH对
酶活性的
影响
宜
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后再让其与底
物接触
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
不宜
在未达到预设pH前,先让
反应物与酶接触
不宜
选淀粉作底物,因酸(如HCl)
本身可促进淀粉分解
对应学生P52
[真题研析]———浸润素养
[例] (2024浙江1月选考)红豆杉细胞内的苯丙
氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进
而促进紫杉醇的合成.低温条件下提取PAL酶
液,测定PAL的活性,测定过程如下表.
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0mL 1.0mL
② HCl溶液(6mol/L) ——— 0.2mL
③ PAL酶液 1.0mL 1.0mL
④
试管1加0.2mL H2O.2支试管置于
30℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6mol/L) 0.2mL ———
⑥
试管2加0.2mLH2O.测定2支试管中
的产物量
下列叙述错误的是 ( )
A.低温提取以避免PAL失活
B.30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
[关键信息点]
① 低温提取PAL是为了防止高温使酶失活
② 注意实验步骤的顺序及各步骤的作用
解析:B [温度过高,酶失活,因此本实验采用低温
提取,以避免PAL失活,A正确;因为试管2在②
中加入了HCl,酶已经变性失活,故不会消耗底物
苯丙氨酸,B错误;④加H2O,补齐了②试管1没有
加入的液体的体积,即补齐反应体系体积,保证无
关变量相同,C正确;pH 过低或过高酶均会失活,
⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应,D正确.]
[真题品悟]———厚积素养
[考向1] 酶的作用、特性
1.(2024海南高考)在D-甘露糖作用下,玉米细胞
的线粒体结构受损,一类蛋白酶家族被激活,这些
蛋白酶可以切割细胞骨架蛋白,并使DNA内切酶
的抑制蛋白失活.下列有关叙述错误的是 ( )
A.D-甘露糖会影响玉米细胞内ATP的合成
B.D-甘露糖会改变玉米细胞内各种具膜细胞器
的分布
C.D-甘露糖会导致玉米细胞内的DNA被酶切成
片段
D.D-甘露糖作用后,被激活的蛋白酶家族各个成
员所催化的反应底物相同
26
高考总复习 生物学
解析:D [由题意可知,在D-甘露糖作用下,玉米
细胞的线粒体结构受损,线粒体是细胞进行有氧呼
吸的主要场所,是玉米细胞内合成 ATP的场所之
一,所以D-甘露糖会影响玉米细胞内 ATP的合
成,A正确;细胞骨架能维持细胞形态、保持细胞内
部结构有序性,在D-甘露糖作用下,一类蛋白酶
家族被激活,这些蛋白酶可以切割细胞骨架蛋白,
所以D-甘露糖会改变玉米细胞内各种具膜细胞
器的分布,B正确;在D-甘露糖作用下,一类蛋白
酶家族被激活,这些蛋白酶能使DNA内切酶的抑
制蛋白失活,即DNA内切酶的活性不再被抑制,
DNA内切酶会导致玉米细胞内的DNA被酶切成
片段,C正确;酶具有专一性,所以D-甘露糖作用
后,被激活的蛋白酶家族各个成员所催化的反应底
物不一定相同,D错误.]
[考向2] 影响酶活性的因素
2.(2024江西高考)溶酶体膜稳定性下降,可导致溶
酶体中酶类物质外溢,引起机体异常,如类风湿性
关节炎等.下列有关溶酶体的说法,错误
的是
( )
A.溶酶体的稳定性依赖其双层膜结构
B.溶酶体中的蛋白酶在核糖体中合成
C.从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶
D.从溶酶体外溢后,大多数酶的活性会降低
解析:A [溶酶体不具有双层膜结构,是单层膜结
构的细胞器,其中含有多种水解酶,是细胞内的消
化车间,A错误;溶酶体内蛋白酶的本质是蛋白质,
合成场所在核糖体,B正确;溶酶体中含有多种水
解酶,因此,从溶酶体外溢出的酶主要是水解酶,
C正确;溶酶体内的pH 比胞质溶胶低,从溶酶体
外溢后,由于pH不适宜,因此,大多数酶的活性会
降低,D正确.]
[考向3] 与酶有关的实验
3.(2024广东卷)现有一种天然多糖降解酶,其肽链
由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成.
研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价
其催化活性,部分结果见表.关于各段序列的生物
学功能,下列分析错误的是 ( )
肽链
纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ — —
Ay3-Bi-CB — — ++ +++
Ay3 — — +++ ++
Bi — — — —
CB — — — —
注:—表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性
越强.
A.Ay3与 Ce5催化功能不同,但可能存在相互
影响
B.Bi无催化活性,但可判断与 Ay3的催化专一性
有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否
与CB相关
解析:B [由表可知,Ce5具有催化纤维素类底物
的活性,Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性,Ay3与
Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-
Bi-CB相比,当缺少Ce5后,就不能催化纤维素类
底物,当 Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底
物的活性增强,所以 Ay3与Ce5可能存在相互影
响,A正确;由表可知,不论是否与Bi结合,Ay3均
可以催化S1 与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无
关,B错误;由表可知,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3
-Bi-CB相比,去除Ce5后,催化褐藻酸类底物的
活性不变,说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与
Ce5无关,C正确;需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的
活性,才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是
否与CB相关,D正确.]
科学探究1:与酶相关的实验方法
对应学生P53
[素养必备]
一、酶相关实验中的“酶解法”
1.实验设计中可用酶催化底物分解,根据酶处理后的
变化,来证明酶的作用或底物的成分.
2.鉴定酶本质的“酶解法”模型
“酶解法”———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.酶必须保持正常
的空间结构才能发挥催化作用,因此,可以分别利
用蛋白酶和RNA酶处理某酶,再观察其功能是否
受影响来确定该酶的本质.设计方案如图.
待测酶液
蛋白酶
处理
↓
RNA酶处理
↓
检测所催化的反
应是否能够发生
二、酶实验设计中的“对比法”
1.对比法验证酶的高效性
(1)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.
36
第二单元 细胞的能量供应和利用
(2)设计方案
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的酶溶液
(如生物材料研磨液)
等量的无机催
化剂
现象
反应速率很快,或反应
用时短
反 应 速 率 缓
慢,或 反 应 用
时长
结论 酶具有高效性
2.对比法验证酶的专一性
(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不
同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应
能否进行得出结论.
(2)
项
目
方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材
料
同种底物(等量) 与酶相对
应的底物
另外一种
底物
试
剂
与底物相
对应的酶
另外一
种酶
同一种酶(等量)
现
象 发生反应
不发生
反应
发生反应
不发生
反应
结
论 酶具有专一性
三、探究酶最适温度或pH中的“梯度法”
1.探究酶的最适温度
(1)设计思路
在一定范围内,设计一系列温度梯度实验,其他条
件相同且适宜,可得出最适温度的大致范围,再在
此范围内减小梯度,进一步进行实验,直至得出最
适温度.
(2)设计方案
2.探究酶的最适pH
(1)设计思路
在一定范围内,设计一系列pH梯度实验,其他条
件相同且适宜,可得出最适pH的大致范围,再在
此范围内缩小梯度,进一步进行实验,直至得出最
适pH.
(2)设计方案
[素养专练]
1.(2025安徽六安高三月考)为研究物质甲对α-
淀粉酶活性的影响,某同学用物质甲溶液处理α-
淀粉酶,在最适条件下测定酶促反应速率随时间的
变化,结果如图所示.下列相关分析错误的是
( )
A.物质甲可作为激活剂增强α-淀粉酶的活性
B.若将反应温度升高10℃,通常情况下t2 和t3 均
右移
C.t1 时,两组实验中的α-淀粉酶的活性不同
D.与对照组相比,实验组中淀粉酶提高活化能的
效果可能更显著
解析:D [根据实验结果,物质甲处理后的淀粉酶
活性较强,因此其可作为激活剂增强α-淀粉酶的
活性,A正确;上述实验在最适温度下进行,若将反
应温度升高10℃,酶活性会降低,通常情况下酶促
反应速率减慢,t2 和t3 均右移,B正确;t1 时,虽然
两组实验的酶促反应速率相同,但随着反应的进
行,两组实验淀粉剩余量不同,两组实验中的α-
淀粉酶的活性不同,C正确;酶的作用机理是降低
活化能,与对照组相比,实验组中淀粉酶降低活化
能的效果可能更显著,D错误.]
2.(2025黑龙江大庆高三月考)某种酶由RNA和
蛋白质组成,可催化某前体 RNA 转化为相应产
物.不同细菌内该酶的组成不同,大肠杆菌内该酶
由 Ml-RNA和C5 蛋白质组成,枯草芽孢杆菌内
该酶由P-RNA和P蛋白组成.为探究该酶不同
组分的催化功能,研究人员用以上材料进行了相关
实验,结果如下表所示(表中“+”表示有,“-”表示
无).下列关于该实验的分析,错误的是 ( )
实验组 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
前体RNA + + + + + + + + +
P-RNA + + + - - - - - -
P蛋白 + - - + + - - - -
M1-RNA - - - + - + + - -
C5 蛋白 - + - - - + - + -
产物 + + - + - + + - -
A.依据第⑨组结果可排除前体 RNA 进行自我
催化
B.在一定条件下,单独的蛋白质组分具有催化活性
C.C5 蛋白可能改变了P-RNA的空间结构并影
响其功能
D.可用 M1-RNA研究抑制剂对该酶RNA组分
活性的影响
46
高考总复习 生物学
解析:B [第9组在仅有前体RNA底物的情况下
无产物,可排除自我催化,A正确;从⑤⑧组实验结
果来看,单独的蛋白质没有催化活性,B错误;单独
的P-RNA没有催化活性,但与P蛋白或C5 蛋白
混合后具有催化活性,功能由结构决定,C正确;从
实验结果可知只有单独的 M1-RNA具有催化活
性,因此,可用 M1-RNA研究抑制剂对RNA组
分催化功能的影响,D正确.]
3.(2025浙江强基联盟高三联考)科研小组提取两
种不同植物萌发种子中的淀粉酶.为比较两者的
活性,在3支试管中分别加入等量、等浓度的淀粉
溶液,向实验组试管中分别加入等量的不同提取
液,对照组试管加入等量蒸馏水,将3支试管放入
恒温水浴锅中,每隔一定时间(t),从试管中各取出
等量、适量溶液加入碘液,观察颜色变化.下列叙
述正确的是 ( )
A.此实验的无关变量是温度、植物种子的种类
B.某组加入碘液后溶液颜色不变蓝所需的时间短,
则该组淀粉酶活性高
C.通过对实验组与对照组颜色变化的比较,可证明
“酶具有高效性”
D.测定实验组试管中淀粉彻底水解后产物的量,
也可达成实验目的
解析:B [此实验的无关变量是温度,自变量是植
物种子的种类不同,进而淀粉酶的种类不同,A错
误;某组加入碘液后溶液颜色不变蓝所需的时间
短,说明短时间内淀粉被分解,因而该组淀粉酶活
性高,B正确;通过对实验组与对照组颜色变化的
比较,不能证明“酶具有高效性”,酶的高效性要与
无机催化剂比较,C错误;因为加入试管的淀粉总
量相等,测定实验组试管中淀粉彻底水解后产物的
量,不能达成实验目的,D错误.]
4.(2025安徽阜阳开学考试)自然界中的L酶能破
坏塑料PET中的化学键,利于PET的降解、回收
和再利用.研究人员对L酶进行改造,获得了一种
M酶.研究人员测定L酶与M酶在不同条件下的
催化活性如表所示.下列叙述不正确的是 ( )
酶的种类 L酶 M酶
温度(℃) 72 72 72 72 75
酶的相对浓度(单位) 1 1 2 3 1
PET降解率(%) 539856953951609
A.该实验的自变量有酶的种类、温度、酶的相对
浓度
B.M酶相对浓度为1时温度由72℃升高到75℃,
M酶的催化活性降低
C.M酶和L酶作用的机理都是降低了化学反应的
活化能
D.随着酶浓度的增加,M酶对PET的降解率增加
解析:D [该实验的自变量有酶的种类、温度、酶
的相对浓度,因变量是PET降解率,A正确;温度
由72℃升高到75℃时PET的降解率下降,因此
酶的催化活性降低,B正确;酶的作用机理是降低
化学反应的活化能,C正确;酶的浓度由2升高到3
时,降解率下降,D错误.]
5.(2025海南省直辖县级单位高三开学考试)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 ( )
管
号
1%焦
性没
食子
酸/mL
2%
H2O2/
mL
缓冲
液/mL
过氧
化物
酶溶
液/mL
白菜
梗提
取液/
mL
煮 沸
冷 却
后 的
白 菜
梗 提
取 液
/mL
1 2 2 2 — — .
2 2 2 — 2 — —
3 2 2 — — 2 —
4 2 2 — — — 2
A.2号管为对照组,其余都为实验组
B.1号管为对照组,其余不都是实验组
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,可明白菜梗中无氧化物酶
解析:B [实验的自变量是白菜梗提取液,其中1
号试管,2号试管和4号试管是对照组,3号试管是
实验组,A错误,B正确;实验设计必须遵循对照原
则,3号与1、2号对照,3号管、2号管显橙红色,1
号不变色,证明白菜梗中存在过氧化物酶,C错误;
3号试管和4号试管的自变量是温度,若4号管不
显橙红色,与3号对照,说明高温使过氧化物酶变
性失活,D错误.]
6.果蔬在储存和运输过程中褐变的主要原因是多酚
氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素.为探究不同温
度对两种PPO活性的影响,某同学设计了相关实
验,结果如图.下列叙述正确的是 ( )
A.本实验的自变量是温度,因变量是酚剩余量
B.据图分析,相同温度条件下酶A的活性更高
C.应在30℃~40℃之间设置多个温度梯度探究
酶B的最适温度
D.低温可以减少储存和运输过程中的果蔬褐变
56
第二单元 细胞的能量供应和利用
解析:D [由题意可知,本实验的自变量是温度和
酶的种类,因变量是酚剩余量,A错误;相同温度条
件下酶A对应酚的剩余量较多,说明其活性更低,
B错 误;酶 活 性 在 40 ℃ 时 相 对 较 高,应 在
30℃~50℃之间设置多个温度梯度探究酶B的
最适温度,C错误;低温条件下,多酚氧化酶活性相
对较低,可以减少储存和运输过程中的果蔬褐变,
D正确.]
7.(2025广东梅州高三开学考试)研究人员以酪蛋
白为原料,探究不同温度及酶与底物的比例对酶促
反应速率的影响.他们将几组经过预处理的酪蛋
白溶液装在烧杯内,设计温度分别为56℃、58℃、
60℃、62℃及酶与底物的比例分别为4%、5%、
6%、7%,各组置于适宜的pH 条件下并加入酪蛋
白酶,水解相同的时间后测定酪氨酸的含量.下列
叙述错误的是 ( )
A.本实验设计过程中采用的是对比实验
B.各组所加入酪蛋白酶的用量为无关变量
C.酪蛋白酶可降低酪蛋白水解反应所需的活化能
D.酪氨酸的含量越高,说明酶促反应速率越大
解析:B [探究不同温度及酶与底物的比例对酶促
反应速率的影响时,各组都属于实验组,即该实验
属于对比实验,A正确;根据实验目的探究酶与底
物的比例对酶促反应的影响和检测结果可知,酪蛋
白酶的用量是自变量,B错误;酶可以降低化学反
应所需的活化能,所以酪蛋白酶可降低酪蛋白水解
反应所需的活化能,C正确;酪氨酸越多说明酪蛋
白分解的越多,说明酶促反应速率越快,D正确.]
8.(2025“皖南八校”高三第一次联考)酶作为生物
催化剂,是细胞代谢必不可少的.回答下列问题.
(1)酶的催化效率比无机催化剂更高,是因为酶
更显著,正是由于酶的催化作
用,细胞代谢才能在温和条件下快速地进行.细胞
中各类化学反应能有序进行的原因有
(答出两点).
(2)已知直链淀粉遇碘变蓝,玉米淀粉一般来说属
于直链淀粉,但高温(70~90℃)会破坏直链淀粉
的结构.下表为使用唾液淀粉酶探究温度对酶活
性影响的实验步骤.
步骤
组别 1 2 3 4 5 6
第一步
3%玉米淀
粉2mL
+ + + - - -
唾液 淀 粉
酶1mL
- - - + + +
第二步
不同 温 度
处理5min
冰水
中
37℃
沸水
浴
冰水
中
37℃
沸水
浴
第三步 酶促反应
1与4、2与5、3与6在室温下混
合pH=7条件下反应2min
第四步 检测 滴加碘液,观察颜色变化
①上述实验过程有两处不合理的地方,请指出:
a. ;
b. .
②该实验的无关变量有 (答出两点).
(3)若进一步探究不同温度下酶活性大小的差异,
需对其进行 ,分别在不同的温度下
(在0℃~100℃之间每隔10℃设置一系列温度
梯度)测同一种酶的活性,根据所得到的数据绘制
酶活性受温度影响的曲线图.
解析:(1)酶的催化效率比无机催化剂更高,是因为
酶降低活化能的作用更显著.细胞中各类化学反
应能有序进行的原因有:一是酶的催化作用具有专
一性,一种酶只能催化一种或一类化学反应;二是
酶在细胞内的分布是有序的,使得细胞内多种化学
反应互不干扰.
(2)①a第三步应在相应温度下混合并保温,再滴
加碘液检测,而不是在室温下混合后直接检测,因
为反应过程中的温度会影响实验结果,b实验中3、
6组温度设置不合理,高温会破坏直链淀粉结构.
②本实验是使用唾液淀粉酶探究温度对酶活性影
响,所以该实验的无关变量有溶液的pH、淀粉的浓
度、淀粉酶的用量、实验步骤的先后次序等.
(3)若进一步探究不同温度下酶活性大小的差异,
需对其进行定量分析(或定量实验),分别在不同的
温度下(在0℃~100℃之间每隔10℃设置一系
列温度梯度)测同一种酶的活性,以获得更精确的
数据,绘制酶活性受温度影响的曲线图(见答案).
答案:(1)降低活化能的作用 酶有专一性;酶在细
胞内的分布是有序的
(2)①第三步应在相应温度下混合并保温 实验中
3、6组温度设置不合理,高温会破坏直链淀粉结构
②溶液的pH、淀粉的浓度、淀粉酶的用量、实验
步骤的先后次序等
(3)定量分析(或定量实验)
66
高考总复习 生物学