5.1 降低化学反应活化能的酶 第1课时 酶的作用和本质（提升讲义）生物人教版2019必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶（第一课时） （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 酶在细胞代谢中的作用 1．细胞代谢 （1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 （2）主要场所：__________。 （3）意义：是____________的基础。 2．比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）实验原理：FeCl3溶液中的Fe3+是一种______催化剂，它可以使过氧化氢分解为__________________和____________，新鲜的肝脏中含有的__________具有相同的作用，但催化效率不同。(提醒：每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍) （2）实验过程示意图： 项目 对照组 实验组 ① ② ③ ④ 材料 等量的同一种底物（H2O2） 试剂 --- 90℃水浴加热 等量的__________ 与底物相对应的酶溶液 现象 无气泡产生 气泡产生速度慢 气泡产生速度较慢 气泡产生速度较快 卫生香不复燃 卫生香复燃 卫生香复燃性很强 卫生香复燃性很强 结论 酶具有______ （3）实验分析： ①1与2对照：加热能促进________的分解，提高反应速率。（为反应提供______） ②1与3对照：FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（______作用） ③1与4对照：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。（______作用） ④3与4对照：过氧化氢酶比FeCl3的催化效率______。 （4）实验结论：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______于无机催化的催化效率。 3．酶在细胞代谢中的作用 （1）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______。 （2）Fe3＋和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子________，而是______过氧化氢分解反应的______。 （3）正是由于酶的______作用，细胞代谢才能在______条件下快速有序地进行。 [例1]酶是生物催化剂，细胞内的化学反应离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，正确的是（ ） A．在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，不影响淀粉水解 B．酶是活细胞产生的生物催化剂，都在细胞内发挥作用 C．酶可通过降低化学反应活化能提高化学反应速率 D．高温主要通过改变酶中氨基酸的组成导致酶变性失活 [例2]如图曲线I、Ⅱ分别表示物质M在无催化剂和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是（ ） A．ad段表示无催化剂时，反应所需要的活化能 B．ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能 C．若换用无机催化剂，b点将向上移动 D．加热、加压不能使物质M更容易从常态转变为活跃状态 [例3]酶的活性受某些物质的影响，有些物质能使酶的活性增加，称为酶的激活剂，有些物质能使酶的活性降低，称为酶的抑制剂。物质A和B对某种酶活性影响的变化曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ） A．该实验的自变量是添加物质的种类及是否添加酶 B．据图可推测，物质A是酶的抑制剂，物质B是酶的激活剂 C．改变底物浓度并不能改变酶的催化活性 D．加入物质A提高了该酶促反应体系中产物的量 必会知识二 酶的本质 1．酶本质的探索过程 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌______参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞______并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为______ 萨姆纳 从刀豆种子中提取出______，证明______的化学本质为______，作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数______也具有生物催化功能 2．酶的化学本质 化学本质 绝大多数是______ 少数是______ 合成原料 ______ __________ 合成场所 ______ 主要是细胞核（真核生物） 来源 一般来说，______都能产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外 【易错提醒】 （1）酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 （2）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。 （3）酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。　　 [例1]已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2.某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如下表所示。下列相关叙述错误的是（ ） 第1组 第2组 第3组 乙醛脱氢酶 1mL 1mL 1mL 加入试剂种类 蛋白酶1mL RNA水解酶1mL ？ 乙醛 1mL 1mL 1mL 保温 适宜温度保温5min 碳酸氢钠溶液 2mL 2mL 2mL A．若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNA B．第3组为对照组，“？”为加入蒸馏水1mL C．若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡 D．本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用 [例2]科研团队从某种微生物细胞中分离得到了一种酶X，为了探究温度对该酶活性的影响，进行了相关实验，实验进行10分钟后结果如图1所示。图2为酶X在40℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列相关分析错误的是（ ） A．酶X是由该微生物活细胞产生的具有催化作用的有机物 B．由图1可知，该种微生物更适宜在较高的温度环境中生存 C．图1中20℃时底物剩余量多是因为低温破坏了酶的空间结构，导致酶活性降低 D．图2实验中，在t2时限制反应速率的主要因素是底物浓度 难点知识一 酶高效性曲线分析 1．酶具有高效性 （1）原因：与__________相比，酶降低活化能的作用______，催化效率更高。 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）意义：使细胞代谢快速进行。 2．酶高效性曲线分析： （1）曲线1： 酶对应曲线______，无机催化剂对应曲线______，未加催化剂对应曲线______填字母)。 （2）曲线2： ①______段表示无酶催化时反应进行所需要的活化能。 ②______段表示有酶催化时反应进行所需要的活化能。 ③______段表示酶降低的活化能。 命题角度1 活化能的理解 ATP和酶在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关细胞中的酶和ATP的说法，错误的是（ ） A．在适宜的条件下，ATP和酶都能在细胞外发挥作用 B．酶催化ATP水解时，能够降低ATP水解所需要的活化能 C．ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量较少 D．蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，水解产物参与RNA的合成 命题角度2 酶高效性曲线分析 反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。如图为一定量的蔗糖水解反应能量变化的示意图，已知H＋能催化蔗糖水解。下列分析不正确的是（ ） A．E1和E2表示活化能，X表示果糖和葡萄糖 B．H＋降低的化学反应活化能的值等于E1 C．蔗糖酶使（E2－E1）的值增大，但反应结束后X不会增多 D．升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率 二氢叶酸合成酶能催化对氨基苯甲酸转化成二氢叶酸。磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，都能结合二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，不同条件下的反应速率和对氨基苯甲酸浓度关系如图所示。下列叙述正确的是（ ） A．二氢叶酸合成酶能显著降低二氢叶酸活化所需能量 B．曲线Ⅱ表示无磺胺类药物时二氢叶酸合成速率 C．对氨基苯甲酸浓度偏高时，磺胺类药物效果减弱 D．二氢叶酸合成酶能结合磺胺类药物说明其没有专一性 难点知识二 实验设计遵循的原则和基本方法 1．实验设计遵循的原则： （1）科学性原则 ①选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。 ②实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。 （2）单一变量原则和等量原则 二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性即实验组和对照组相比只能有一个变量，而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。 （3）平行重复原则 为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。 （4）对照原则（为使实验结果更有可信度，需设置对照组） ①空白对照：即对照组不做任何变量处理。如探究胰岛素的生理作用实验中，对小鼠进行饥饿处理后，注射胰岛素的为实验组，注射等量生理盐水的为对照组。 ②自身对照：即对照组和实验组在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组，如观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，质壁分离状态与自然状态形成对照。 ③条件对照：即给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所定的。如探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照组为饲喂等量生理盐水，可以再增加一组对照组，饲喂甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。 ④相互对照：即不单独设对照组，而是几个实验组之间相互进行对照。如探究温度、pH对酶活性影响的实验中，各组既是实验组，又是其他组的对照组。 2．实验设计的基本方法： 实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。 （1）实验目的 ①验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。 ②探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。 （2）实验假设 假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。 （3）实验原理 实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。 （4）实验思路 思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。 （5）实验步骤 步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序： （6）实验结果和结论 实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法： ①通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。 ②由果找因，分析实验结果（因变量）与实验控制的单一因素（自变量）之间的逻辑关系，得出正确结论。 ③在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论（总）”。 ④在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。 命题角度1 实验设计遵循的原则和基本方法 如图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。下列叙述错误的是（ ） A．图1中bc段酶促反应速率到达最大值 B．图1可以得出酶具有高效性 C．图2中bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量（浓度）有限 D．图3可以得出pH越小或越大，酶活性越低 某实验小组分别用百香果研磨液、FeCl3溶液、清水浸泡过的滤纸圆片，呈一字整齐贴于广口瓶内部上侧，水平放置。向广口瓶内加入一定量3%H2O2溶液，并确保液体无法接触到滤纸片，用插有导管的瓶塞塞紧瓶口。再取一定体积量筒，装满水，倒置悬挂于铁架台上，下端浸入盛满水的水槽中，组装连接装置，如图1所示。将广口瓶旋转180度，使附有百香果研磨液的滤纸圆片与H2O2溶液接触，反应开始进行。每隔30s读取并记录一次量筒中液面刻度，直至不再有气泡产生为止，其余两组也作相同处理，结果如图2，回答下列问题。 (1)本实验的探究目的是 ，若要探究温度对H2O2酶活性的影响，是否可行，为什么？ 。 (2)如图1所示为实验小组设计的“排水集气法”装置，可用于记录特定时段内量筒内液面下降的数据，进而计算 速率，以定量比较酶与无机催化剂的催化效率的高低。 (3)分析数据，实验结果说明 。 (4)推测百香果研磨液与FeCl3溶液组最终排水量 ，原因是 。 难点知识三 酶的本质 1．关于酶本质的探索历程： 2．验证酶的化学本质： （1）颜色反应法：蛋白质类酶可用__________________鉴定，反应后呈______。 （2）酶解法：甲、乙两种酶用同一种______处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。 3．高中阶段常见酶及其作用 酶的名称 酶的作用 淀粉酶 催化淀粉水解为______ 麦芽糖酶 催化麦芽糖水解为______ 蛋白酶 催化蛋白质水解为______ 脂肪酶 催化脂肪水解为______和______ DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸 DNA聚合酶 催化DNA复制产生子代______ RNA聚合酶 催化DNA转录产生______ 纤维素酶 分解纤维素 果胶酶 分解果胶 逆转录酶 催化RNA形成DNA单链 DNA连接酶 将两个DNA片段的______末端或______末端连接起来 限制酶 识别DNA中特定的核苷酸序列并使__________断裂 酪氨酸酶 催化酪氨酸合成______ 解旋酶 催化DNA复制过程中DNA碱基间______的断裂 命题角度1 关于酶本质的探索历程 下列关于生物科学发展史的叙述正确的是（ ） A．斯帕兰扎尼通过“肉块消失”实验证明了胃蛋白酶的存在 B．在酶本质的探索中，萨姆纳用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出脲酶并证明其是蛋白质 C．毕希纳从细胞质获得了含有酶的提取液，并鉴定酶的化学本质是RNA D．罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗-亮-暗的三层结构，提出生物膜的流动镶嵌模型 命题角度2 验证酶的化学本质 核酶是具有催化功能的小分子RNA，可切割RNA序列，而RNA酶是可催化RNA水解的一种蛋白质。下列叙述正确的是（ ） A．核酶和RNA酶的基本单位都是核糖核苷酸 B．RNA酶可以与双缩脲试剂反应生成紫色物质 C．核酶可被蛋白酶水解而导致空间结构被破坏 D．核酶能为切割RNA提供所需能量，RNA酶不能 1．图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法正确的是（ ） A．绝大多数酶是蛋白质，通过为反应体系提供能量而起催化作用 B．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、过酸对酶活性抑制的机理相同 C．底物浓度相对值小于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度 D．曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果 2．细胞中复合体X由RNA和蛋白质组成，具有生物催化活性。下列4个实验中，能独立推出“在复合体X中，只有RNA组分有催化活性，蛋白质组分无催化活性”这一结论的是（ ） ①复合体X经蛋白水解酶处理后，仍有催化活性 ②复合体X经核糖核酸酶处理后，丧失催化活性 ③从复合体X中分离的蛋白质组分，没有催化活性 ④通过体外转录得到复合体X中的RNA，具有催化活性 A．①、③ B．②、③ C．②、④ D．③、④ 3．胃蛋白酶是由胃部细胞分泌至胃液中的消化酶，下列叙述错误的是（ ） A．胃蛋白酶的基本单位是氨基酸 B．高尔基体参与胃蛋白酶的加工过程 C．胃蛋白酶可以催化淀粉酶的水解 D．胃蛋白酶应在中性pH、低温条件下保存 4．细胞中L酶上的两个位点(位点1 和位点2)可以与ATP 和亮氨酸结合，进而催化tRNA 与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，分别在加入[3H]ATP和[3H]亮氨酸的两种条件下进行实验后，检测L酶的放射性强度，结果如图。下列正确的是（ ） A．L酶可为tRNA与亮氨酸结合提供能量 B．突变体细胞L1中L酶不能与亮氨酸结合 C．ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合 D．ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合 5．酶对细胞代谢起着非常重要的作用。关于酶本质的探索，下列相关说法错误的是（ ） A．巴斯德提出酿酒时糖类变为酒精需要有活细胞参与 B．李比希认为酵母菌中某物质在酵母菌死亡裂解后才能引起发酵的观点不正确 C．毕希纳从细胞中获得了含有酶的提取液并对酶进行鉴定 D．萨姆纳提取出脲酶结晶证明脲酶的化学本质是蛋白质 6．如图三条曲线分别表示温度、pH和底物浓度对蛋白酶酶促反应速率的影响。下列叙述正确的是（ ） A．酶促反应速率可以用单位时间内与酶结合的底物数量来表示 B．b～c反应速率不再增加是因为酶的数量有限 C．d～e酶的空间结构逐渐形成，e～f酶的空间结构逐渐遭到破坏 D．人的唾液淀粉酶的最适pH低于胃蛋白酶 7．某科研小组设计实验探究不同浓度的Mn2+、Ca2+、Mg2+三种无机盐离子对淀粉酶活性的影响，得到如图曲线所示结果[注：不加离子的淀粉酶活性作为对照组，对照组的酶活性设定为100%，实验组的相对酶活性=（添加无机离子组的酶活性/对照组酶活性）×100%]。据曲线图推测，下列相关叙述正确的是（ ） A．本实验的自变量为离子种类，因变量为相对酶活性 B．由实验结果可知，Mn2+、Ca2+、Mg2+可能都改变了酶的空间结构 C．Mn2+和Ca2+在实验浓度范围内对淀粉酶活性都表现为抑制作用 D．Mg2+对淀粉酶活性的影响始终表现为促进作用 8．某同学研究某因素对酶促反应速率的影响，实验处理及结果如下∶己糖激酶溶液置于45℃水浴12min，酶促反应速率降低50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45℃水浴12min，酶促反应速率仅降低3%。该同学研究的因素是（ ） A．温度 B．底物 C．反应时间 D．酶量 9．木瓜蛋白酶具有较宽的底物特异性，它能够作用于蛋白质中L-精氨酸、L-赖氨酸、甘氨酸和L-瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键。科研人员为了探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响，进行了相关实验，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ） A．实验中存在两个自变量，未遵循单一变量原则 B．木瓜蛋白酶催化蛋白质水解，所得产物是氨基酸 C．实验结果表明，KCl对木瓜蛋白酶活性的影响较小 D．木瓜蛋白酶活性越高，为水解反应提供的活化能越多 10．白芸豆提取物可影响α-淀粉酶活性，进而影响人体对糖类的吸收。在酶量一定且环境适宜的条件下，科研人员检测了白芸豆提取物对α-淀粉酶酶促反应速率的影响，结果如图所示。下列错误的是（ ） A．曲线中的酶促反应速率可通过测量单位时间产物的生成量来体现 B．据图分析，与对照组比较，白芸豆提取物对α-淀粉酶活性具有促进作用 C．α-淀粉酶活性会受到温度、pH影响，因此实验过程中需要保持环境相同且适宜 D．植物体内产生α-淀粉酶的细胞一定是活细胞 11．如图1表示某类酶作用的模型，图2表示酶催化作用中能量变化过程。请据图回答： (1)酶是活细胞产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 。图1模型中代表酶的是 （填字母），该模型能解释酶的特性是具有 。 (2)图2曲线表示物质A生成物质P的化学反应，若用无机催化剂替换酶催化该反应，则b在纵轴上将 （填“不动”或“上移”或“下移”），这体现了酶的 性，理由是 。 12．某小组同学为探究不同条件下过氧化氢的分解情况进行了如下实验，表格中展示不同组处理情况。 组号 体积分数为3%的 过氧化氢溶液 实验处理 现象 1 2mL 不处理 几乎无气泡 2 2mL 加2滴FeCl3溶液 气泡较多 3 2mL 加2滴新鲜猪肝研磨液 大量气泡 4 2mL 加2滴煮熟的猪肝研磨液 a 5 2mL 加2滴蒸馏水 b 回答下列问题。 (1)新鲜猪肝研磨液中含过氧化氢酶，其化学本质是 ，上述第2组和第3组对比，可说明与无机催化剂相比酶具有 的特性。 (2)第3组和第4组对比可探究的问题是 ，预测现象a是 。 (3)第5组可以作为第2、3组的 。若要探究温度对酶活性的影响， （填“能”或“不能”）以过氧化氢作为实验材料进行探究，原因是 。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶（第一课时） （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 酶在细胞代谢中的作用 1．细胞代谢 （1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 （2）主要场所：细胞质基质。 （3）意义：是细胞生命活动的基础。 2．比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）实验原理：FeCl3溶液中的Fe3+是一种无机催化剂，它可以使过氧化氢分解为H2O和O2，新鲜的肝脏中含有的过氧化氢酶具有相同的作用，但催化效率不同。(提醒：每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍) （2）实验过程示意图： 项目 对照组 实验组 ① ② ③ ④ 材料 等量的同一种底物（H2O2） 试剂 --- 90℃水浴加热 等量的无机催化剂 与底物相对应的酶溶液 现象 无气泡产生 气泡产生速度慢 气泡产生速度较慢 气泡产生速度较快 卫生香不复燃 卫生香复燃 卫生香复燃性很强 卫生香复燃性很强 结论 酶具有高效性 （3）实验分析： ①1与2对照：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） ②1与3对照：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） ③1与4对照：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） ④3与4对照：过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。 （4）实验结论：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。 3．酶在细胞代谢中的作用 （1）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）Fe3＋和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。 （3）正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。 [例1]酶是生物催化剂，细胞内的化学反应离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，正确的是（ ） A．在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，不影响淀粉水解 B．酶是活细胞产生的生物催化剂，都在细胞内发挥作用 C．酶可通过降低化学反应活化能提高化学反应速率 D．高温主要通过改变酶中氨基酸的组成导致酶变性失活 【答案】C 【详解】A、淀粉酶是蛋白质，加入蛋白酶会水解淀粉酶，导致淀粉水解受阻，A错误； B、酶是活细胞产生的生物催化剂，不都在细胞内发挥作用，如消化酶在消化道内发挥作用，B错误； C、酶通过降低化学反应的活化能提高反应速率，这是酶的作用原理，C正确； D、高温破坏酶的空间结构使其失活，不会改变细胞蛋白质中氨基酸组成，D错误。 故选C。 [例2]如图曲线I、Ⅱ分别表示物质M在无催化剂和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是（ ） A．ad段表示无催化剂时，反应所需要的活化能 B．ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能 C．若换用无机催化剂，b点将向上移动 D．加热、加压不能使物质M更容易从常态转变为活跃状态 【答案】C 【详解】A、ac段表示在无催化剂的条件下化学反应需要的活化能，A、B错误； C、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，故换用无机催化剂，b点将向上移动，C正确； D、加热、加压通常能使反应物分子获得能量，促进反应的进行，D错误。 故选C。 [例3]酶的活性受某些物质的影响，有些物质能使酶的活性增加，称为酶的激活剂，有些物质能使酶的活性降低，称为酶的抑制剂。物质A和B对某种酶活性影响的变化曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ） A．该实验的自变量是添加物质的种类及是否添加酶 B．据图可推测，物质A是酶的抑制剂，物质B是酶的激活剂 C．改变底物浓度并不能改变酶的催化活性 D．加入物质A提高了该酶促反应体系中产物的量 【答案】C 【详解】A、根据图示信息可知，该实验的自变量应为底物浓度和添加的物质类型，不包括酶，A错误； B、物质A使反应速率上升→激活剂，物质B使反应速率下降→抑制剂，B错误； C、酶的催化活性与温度、pH条件有关，与底物的浓度无关，C正确； D、产物的量由底物决定，激活剂A只能改变酶的活性，改变反应速率，D错误。 故选C。 必会知识二 酶的本质 1．酶本质的探索过程 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌活细胞参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 2．酶的化学本质 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 主要是细胞核（真核生物） 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外 【易错提醒】 （1）酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 （2）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。 （3）酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。　　 [例1]已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2.某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如下表所示。下列相关叙述错误的是（ ） 第1组 第2组 第3组 乙醛脱氢酶 1mL 1mL 1mL 加入试剂种类 蛋白酶1mL RNA水解酶1mL ？ 乙醛 1mL 1mL 1mL 保温 适宜温度保温5min 碳酸氢钠溶液 2mL 2mL 2mL A．若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNA B．第3组为对照组，“？”为加入蒸馏水1mL C．若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡 D．本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用 【答案】A 【详解】A、若第1组（蛋白酶处理）能产生气泡，说明乙醛脱氢酶未被蛋白酶破坏，其化学本质不是蛋白质，但无法直接证明是RNA，还需结合第2组（RNA水解酶处理）的结果。若第2组不产气泡，才能说明酶是RNA。仅凭第1组结果无法单独证明，A错误； B、第3组为对照组，需保持酶活性，应加入等量蒸馏水1mL以排除试剂体积对实验的干扰，B正确； C、若酶本质是蛋白质，第2组（RNA水解酶处理）不会破坏其活性，第3组（未处理）正常反应，两组均能催化乙醛分解生成乙酸，与碳酸氢钠反应产生CO₂，C正确； D、本实验在体外进行，需保证酶在细胞外仍具有催化活性，D正确。 故选A。 [例2]科研团队从某种微生物细胞中分离得到了一种酶X，为了探究温度对该酶活性的影响，进行了相关实验，实验进行10分钟后结果如图1所示。图2为酶X在40℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列相关分析错误的是（ ） A．酶X是由该微生物活细胞产生的具有催化作用的有机物 B．由图1可知，该种微生物更适宜在较高的温度环境中生存 C．图1中20℃时底物剩余量多是因为低温破坏了酶的空间结构，导致酶活性降低 D．图2实验中，在t2时限制反应速率的主要因素是底物浓度 【答案】C 【详解】A、酶X是由该微生物活细胞产生的具有催化作用的有机物，A正确； B、由图1可知，该种微生物在一定范围内随温度升高酶活性更高，更容易在较高的温度环境中生存，B正确； C、低温不会破坏酶的空间结构，C错误； D、由图2可知实验中t2之后生成物的量不再增加，是因为底物消耗殆尽，反应结束，此时限制反应速率的主要因素是底物浓度，D正确。 故选C。 难点知识一 酶高效性曲线分析 1．酶具有高效性 （1）原因：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。 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）意义：使细胞代谢快速进行。 2．酶高效性曲线分析： （1）曲线1： 酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C(填字母)。 （2）曲线2： ①AC段表示无酶催化时反应进行所需要的活化能。 ②BC段表示有酶催化时反应进行所需要的活化能。 ③AB段表示酶降低的活化能。 命题角度1 活化能的理解 ATP和酶在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关细胞中的酶和ATP的说法，错误的是（ ） A．在适宜的条件下，ATP和酶都能在细胞外发挥作用 B．酶催化ATP水解时，能够降低ATP水解所需要的活化能 C．ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量较少 D．蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，水解产物参与RNA的合成 【答案】D 【详解】A、在适宜的条件下，ATP和酶都能在细胞外发挥作用，A正确； B、酶催化机理是降低ATP水解所需要的活化能，B正确； C、ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量较少，可以通过ATP与ADP相互转化保证供能，C正确； D、蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，形成的产物之一是ADP，ADP还需要再脱掉一个磷酸基团才能参与RNA的合成，D错误。 故选D。 命题角度2 酶高效性曲线分析 反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。如图为一定量的蔗糖水解反应能量变化的示意图，已知H＋能催化蔗糖水解。下列分析不正确的是（ ） A．E1和E2表示活化能，X表示果糖和葡萄糖 B．H＋降低的化学反应活化能的值等于E1 C．蔗糖酶使（E2－E1）的值增大，但反应结束后X不会增多 D．升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率 【答案】B 【详解】A、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，E1和E2表示活化能，蔗糖是二糖，能够被分解为果糖和葡萄糖，故X表示果糖和葡萄糖，A正确； B、据图可知，E2和E1分别表示在没有催化剂和加入H+后从常态转变为活跃态需要的能量，故H+降低的反应活化能值等于E2-E1，B错误； C、蔗糖酶具有高效性，降低的活化能（E2－E1）的值更大，但由于底物的量有限，所以X产物的量最终不变，C正确； D、酶促反应存在最适温度，升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率，D正确。 故选B。 二氢叶酸合成酶能催化对氨基苯甲酸转化成二氢叶酸。磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，都能结合二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，不同条件下的反应速率和对氨基苯甲酸浓度关系如图所示。下列叙述正确的是（ ） A．二氢叶酸合成酶能显著降低二氢叶酸活化所需能量 B．曲线Ⅱ表示无磺胺类药物时二氢叶酸合成速率 C．对氨基苯甲酸浓度偏高时，磺胺类药物效果减弱 D．二氢叶酸合成酶能结合磺胺类药物说明其没有专一性 【答案】C 【详解】A、酶的作用机制是显著降低化学反应的活化能，二氢叶酸合成酶能催化对氨基苯甲酸转化成二氢叶酸的合成，作用底物是对氨基苯甲酸，所以能显著降低对氨基苯甲酸活化所需能量，A错误； B、磺胺类药物能抑制二氢叶酸的合成，说明曲线Ⅱ是有磺胺类药物时二氢叶酸合成速率，曲线Ⅰ是无磺胺类药物时二氢叶酸合成速率，B错误； C、磺胺类药物与对氨基苯甲酸竞争性结合二氢叶酸合成酶的活性中心，当对氨基苯甲酸浓度偏高时，磺胺类药物与二氢叶酸合成酶的结合减少，即磺胺类药物效果减弱，C正确； D、二氢叶酸合成酶能结合磺胺类药物，是因为磺胺类药物的结构与二氢叶酸合成酶的底物对氨基苯甲酸结构相似，酶具有专一性，D错误。 故选C。 难点知识二 实验设计遵循的原则和基本方法 1．实验设计遵循的原则： （1）科学性原则 ①选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。 ②实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。 （2）单一变量原则和等量原则 二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性即实验组和对照组相比只能有一个变量，而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。 （3）平行重复原则 为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。 （4）对照原则（为使实验结果更有可信度，需设置对照组） ①空白对照：即对照组不做任何变量处理。如探究胰岛素的生理作用实验中，对小鼠进行饥饿处理后，注射胰岛素的为实验组，注射等量生理盐水的为对照组。 ②自身对照：即对照组和实验组在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组，如观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，质壁分离状态与自然状态形成对照。 ③条件对照：即给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所定的。如探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照组为饲喂等量生理盐水，可以再增加一组对照组，饲喂甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。 ④相互对照：即不单独设对照组，而是几个实验组之间相互进行对照。如探究温度、pH对酶活性影响的实验中，各组既是实验组，又是其他组的对照组。 2．实验设计的基本方法： 实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。 （1）实验目的 ①验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。 ②探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。 （2）实验假设 假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。 （3）实验原理 实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。 （4）实验思路 思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。 （5）实验步骤 步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序： （6）实验结果和结论 实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法： ①通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。 ②由果找因，分析实验结果（因变量）与实验控制的单一因素（自变量）之间的逻辑关系，得出正确结论。 ③在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论（总）”。 ④在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。 命题角度1 实验设计遵循的原则和基本方法 如图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。下列叙述错误的是（ ） A．图1中bc段酶促反应速率到达最大值 B．图1可以得出酶具有高效性 C．图2中bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量（浓度）有限 D．图3可以得出pH越小或越大，酶活性越低 【答案】A 【详解】A、图1中，bc段随着时间推移，O2产生量不再增加，是因为反应物H2O2被消耗殆尽，而非酶促反应速率到达最大值，A错误； B、图1中，过氧化氢酶催化H2O2分解的速率比Fe3+快，说明酶具有高效性，B正确； C、图2中，ab段随着H2O2浓度增加，O2产生速率加快，bc段O2产生速率不再随H2O2浓度增加而加快，原因可能是过氧化氢酶数量（浓度）有限，C正确； D、图3中，溶液中H2O2量在pH过小或过大时都较多，说明pH过小或过大，酶活性越低，D正确。 故选A。 某实验小组分别用百香果研磨液、FeCl3溶液、清水浸泡过的滤纸圆片，呈一字整齐贴于广口瓶内部上侧，水平放置。向广口瓶内加入一定量3%H2O2溶液，并确保液体无法接触到滤纸片，用插有导管的瓶塞塞紧瓶口。再取一定体积量筒，装满水，倒置悬挂于铁架台上，下端浸入盛满水的水槽中，组装连接装置，如图1所示。将广口瓶旋转180度，使附有百香果研磨液的滤纸圆片与H2O2溶液接触，反应开始进行。每隔30s读取并记录一次量筒中液面刻度，直至不再有气泡产生为止，其余两组也作相同处理，结果如图2，回答下列问题。 (1)本实验的探究目的是 ，若要探究温度对H2O2酶活性的影响，是否可行，为什么？ 。 (2)如图1所示为实验小组设计的“排水集气法”装置，可用于记录特定时段内量筒内液面下降的数据，进而计算 速率，以定量比较酶与无机催化剂的催化效率的高低。 (3)分析数据，实验结果说明 。 (4)推测百香果研磨液与FeCl3溶液组最终排水量 ，原因是 。 【答案】(1) 探究酶的高效性和催化作用 不可行，因为温度会影响H2O2的分解 (2)O2产生的 (3)相较于无机催化剂，生物催化剂(酶)的催化效率更高 (4) 相等 不论无机催化剂还是酶，都不改变平衡点 【分析】酶的化学本质不同于无机催化剂。一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数的酶是蛋白质。 【详解】（1）本实验中，实验变量是百香果研磨液（含过氧化氢酶）、FeCl3溶液（无机催化剂）、清水（空白对照），含过氧化氢酶组和FeCl3溶液对比可探究酶具有高效性，含过氧化氢酶组和清水组对比可探究酶具有催化性，所以探究目的是探究酶的高效性和催化作用，因为温度会影响过氧化氢的分解，在探究温度对H2O2酶活性的影响时，温度这一变量会干扰实验结果，无法单纯体现酶活性受温度的影响，所以不可行。 （2）图1的“排水集气法”装置，通过记录特定时段内量筒内液面下降的数据，由于排出水的体积等于O2产生的体积，进而计算O2产生的速率，可用于计算过氧化氢分解速率，以此定量比较酶与无机催化剂的催化效率高低。 （3）分析图2数据，百香果研磨液组排水量比FeCl3溶液组多，FeCl3溶液组又比清水组多，这说明相较于无机催化剂，生物催化剂(酶)的催化效率更高。 （4）因为两组实验中过氧化氢的量是相等的，根据化学反应的计量关系，最终产生的氧气量相等，因为不论无机催化剂还是酶，都不改变平衡点。 难点知识三 酶的本质 1．关于酶本质的探索历程： 2．验证酶的化学本质： （1）颜色反应法：蛋白质类酶可用双缩脲试剂鉴定，反应后呈紫色。 （2）酶解法：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。 3．高中阶段常见酶及其作用 酶的名称 酶的作用 淀粉酶 催化淀粉水解为麦芽糖 麦芽糖酶 催化麦芽糖水解为葡萄糖 蛋白酶 催化蛋白质水解为多肽 脂肪酶 催化脂肪水解为脂肪酸和甘油 DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸 DNA聚合酶 催化DNA复制产生子代DNA RNA聚合酶 催化DNA转录产生RNA 纤维素酶 分解纤维素 果胶酶 分解果胶 逆转录酶 催化RNA形成DNA单链 DNA连接酶 将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来 限制酶 识别DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯键断裂 酪氨酸酶 催化酪氨酸合成黑色素 解旋酶 催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂 命题角度1 关于酶本质的探索历程 下列关于生物科学发展史的叙述正确的是（ ） A．斯帕兰扎尼通过“肉块消失”实验证明了胃蛋白酶的存在 B．在酶本质的探索中，萨姆纳用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出脲酶并证明其是蛋白质 C．毕希纳从细胞质获得了含有酶的提取液，并鉴定酶的化学本质是RNA D．罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗-亮-暗的三层结构，提出生物膜的流动镶嵌模型 【答案】B 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。 【详解】A、斯帕兰扎尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间后，他将小笼从鹰腹中取出，发现小笼内的肉块消失了。于是，他推断胃中一定含有某种物质，能够消化肉块。他把这种物质称为胃消化液。但是并没有证明是胃蛋白酶，A错误； B、在酶本质的探索历程中，美国科学家萨姆纳经过大量的实验研究，成功用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出了脲酶，并且通过多种实验证明了脲酶是一种蛋白质，B正确； C、毕希纳从酵母细胞中获得了含有酶的提取液，并用这种提取液成功地进行了酒精发酵，他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶，但是提取液中还含有许多其他物质，并没有对酶的化学本质进行鉴定，C错误； D、罗伯特森利用电镜观察细胞膜，在暗一亮一暗的三层结构上提出蛋白质一脂质一蛋白质的静态模型，D错误。 故选B。 命题角度2 验证酶的化学本质 核酶是具有催化功能的小分子RNA，可切割RNA序列，而RNA酶是可催化RNA水解的一种蛋白质。下列叙述正确的是（ ） A．核酶和RNA酶的基本单位都是核糖核苷酸 B．RNA酶可以与双缩脲试剂反应生成紫色物质 C．核酶可被蛋白酶水解而导致空间结构被破坏 D．核酶能为切割RNA提供所需能量，RNA酶不能 【答案】B 【分析】酶的本质大部分蛋白质，少部分RNA，通过降低反应活化能提高反应速率，其活性受温度与PH的影响。蛋白质单体为氨基酸，RNA单体为核糖核苷酸。 【详解】A、核酶是一种小分子RNA，组成核酶的基本单位是核糖核苷酸，RNA酶化学本质是蛋白质，基本单位是氨基酸，A错误； B、RNA酶的化学本质是蛋白质，可以与双缩脲试剂反应生成紫色物质，B正确； C、根据酶的专一性可知，核酶化学本质是RNA，不能被蛋白酶水解，C错误； D、核酶作为生物催化剂，能降低化学反应的活化能，但不能为化学反应提供能量，D错误。 故选B。 1．图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法正确的是（ ） A．绝大多数酶是蛋白质，通过为反应体系提供能量而起催化作用 B．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、过酸对酶活性抑制的机理相同 C．底物浓度相对值小于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度 D．曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果 【答案】B 【详解】A、酶的作用是降低反应活化能，而非提供能量，A错误； B、非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、过酸对酶活性影响的机理相同，都是改变酶的空间结构，B正确； C、底物浓度相对值小于15时，曲线甲反应速率随底物浓度增加而上升，限制因素是底物浓度，而非酶浓度，C错误； D、图②中，曲线乙最终反应速率和曲线甲相同，所以曲线乙是添加竞争性抑制剂条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，曲线丙最终反应速率低于曲线甲，所以曲线丙是添加非竞争性抑制剂条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，D错误。 故选B。 2．细胞中复合体X由RNA和蛋白质组成，具有生物催化活性。下列4个实验中，能独立推出“在复合体X中，只有RNA组分有催化活性，蛋白质组分无催化活性”这一结论的是（ ） ①复合体X经蛋白水解酶处理后，仍有催化活性 ②复合体X经核糖核酸酶处理后，丧失催化活性 ③从复合体X中分离的蛋白质组分，没有催化活性 ④通过体外转录得到复合体X中的RNA，具有催化活性 A．①、③ B．②、③ C．②、④ D．③、④ 【答案】D 【详解】A、①说明蛋白质被水解后仍有活性，暗示RNA可能起催化作用，但无法单独证明蛋白质无活性；③显示分离的蛋白质无活性，但未直接验证RNA的独立活性。两者结合可间接支持结论，但未直接证明只有RNA有催化能力，A不符合题意； B、②说明RNA被破坏后活性丧失，表明RNA是必要成分；③显示蛋白质单独无活性。但未排除复合体中蛋白质可能辅助RNA活性的情况，无法独立证明结论，B不符合题意； C、②说明RNA是必要成分；④直接证明RNA单独具有催化活性。但未明确排除蛋白质的潜在作用（如复合体中可能需蛋白质辅助），C不符合题意； D、③证明分离的蛋白质无活性，直接排除蛋白质的催化作用；④通过体外转录RNA并验证其活性，直接证明RNA独立具有催化能力。两者结合可独立推出“仅RNA有催化活性”，D符合题意。 故选D。 3．胃蛋白酶是由胃部细胞分泌至胃液中的消化酶，下列叙述错误的是（ ） A．胃蛋白酶的基本单位是氨基酸 B．高尔基体参与胃蛋白酶的加工过程 C．胃蛋白酶可以催化淀粉酶的水解 D．胃蛋白酶应在中性pH、低温条件下保存 【答案】D 【分析】胃蛋白酶属于分泌蛋白。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。酶的特点是酶具有高效性、专一性、作用条件较温和。 【详解】A、胃蛋白酶的本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，A正确； B、胃蛋白酶为分泌蛋白，其加工需经内质网和高尔基体，B正确； C、淀粉酶是蛋白质，胃蛋白酶在胃液酸性环境中可催化其水解，C正确； D、胃蛋白酶的最适pH为强酸性（约1.5），保存时若置于中性pH会导致其空间结构破坏，正确的保存条件应为低温和酸性环境，而非中性pH，D错误。 故选D。 4．细胞中L酶上的两个位点(位点1 和位点2)可以与ATP 和亮氨酸结合，进而催化tRNA 与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，分别在加入[3H]ATP和[3H]亮氨酸的两种条件下进行实验后，检测L酶的放射性强度，结果如图。下列正确的是（ ） A．L酶可为tRNA与亮氨酸结合提供能量 B．突变体细胞L1中L酶不能与亮氨酸结合 C．ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合 D．ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合 【答案】D 【分析】酶是由生物活细胞产生的、对作用底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或者核糖核酸（RNA）。酶发挥作用时需要与底物结合。 【详解】A、酶不能为化学反应提供能量，A错误； BC、根据左图，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明位点1突变不影响L酶与ATP的结合，推测ATP与L酶的位点2结合，根据右图，突变体L1的放射性低于野生型，说明位点1突变影响亮氨酸与L酶的结合，推测亮氨酸与L酶的位点1结合，故突变体细胞L1中L酶能与亮氨酸结合，但结合较弱，如右图中显示L1仅为50%左右，ATP与亮氨酸分别与L酶的位点2和位点1结合，BC错误； D、亮氨酸与L酶的位点1结合，ATP与L酶的位点2结合，根据右图，突变L2细胞检测到的放射性极低，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。 故选D。 5．酶对细胞代谢起着非常重要的作用。关于酶本质的探索，下列相关说法错误的是（ ） A．巴斯德提出酿酒时糖类变为酒精需要有活细胞参与 B．李比希认为酵母菌中某物质在酵母菌死亡裂解后才能引起发酵的观点不正确 C．毕希纳从细胞中获得了含有酶的提取液并对酶进行鉴定 D．萨姆纳提取出脲酶结晶证明脲酶的化学本质是蛋白质 【答案】C 【详解】巴斯德通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，糖类变酒精需要有活细胞参与，A正确；李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，且这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，这一观点是错误的，引起发酵的物质在活的酵母菌中也可以发挥作用，B正确；毕希纳虽然从细胞中获得了含有酶的提取液，但是提取液中还含有许多其他物质，无法直接对酶进行鉴定，C错误；萨姆纳在刀豆种子中提取出脲酶结晶，并证明脲酶的化学本质是蛋白质，D正确。 6．如图三条曲线分别表示温度、pH和底物浓度对蛋白酶酶促反应速率的影响。下列叙述正确的是（ ） A．酶促反应速率可以用单位时间内与酶结合的底物数量来表示 B．b～c反应速率不再增加是因为酶的数量有限 C．d～e酶的空间结构逐渐形成，e～f酶的空间结构逐渐遭到破坏 D．人的唾液淀粉酶的最适pH低于胃蛋白酶 【答案】B 【详解】A、酶促反应速率的衡量指标是“单位时间内底物消耗量或产物生成量”，而非“与 酶结合的底物数量”（结合的底物未必发生催化反应），A错误； B、分析图可知，甲曲线代表底物浓度对蛋白酶酶促反应速率的影响，在一定范围内，随着底物浓度的增大，反应速率加快，b～c段速率不再增加是因酶的数量有限，B正确； C、对比乙、丙曲线左侧起点可以判断出乙曲线代表温度对反应速率的影响，d～e段升温时酶活性升高，是因为低温下被抑制的活性恢复，此时酶的空间结构在低温下未被破坏；e～f段酶活性下降是因高温破坏酶的空间结构，C错误； D、人的唾液淀粉酶最适pH约6.8，胃蛋白酶最适pH约1.5，因此唾液淀粉酶的最适pH高于胃蛋白酶，D错误。 故选B。 7．某科研小组设计实验探究不同浓度的Mn2+、Ca2+、Mg2+三种无机盐离子对淀粉酶活性的影响，得到如图曲线所示结果[注：不加离子的淀粉酶活性作为对照组，对照组的酶活性设定为100%，实验组的相对酶活性=（添加无机离子组的酶活性/对照组酶活性）×100%]。据曲线图推测，下列相关叙述正确的是（ ） A．本实验的自变量为离子种类，因变量为相对酶活性 B．由实验结果可知，Mn2+、Ca2+、Mg2+可能都改变了酶的空间结构 C．Mn2+和Ca2+在实验浓度范围内对淀粉酶活性都表现为抑制作用 D．Mg2+对淀粉酶活性的影响始终表现为促进作用 【答案】B 【详解】A、本实验的自变量为离子种类和离子浓度，因变量为相对酶活性，A错误； B、由实验结果可知，不同浓度的Mn2+、Ca2+、Mg2+都影响了酶活性，可能都改变了酶的空间结构，B正确； C、Ca2+在一定浓度范围内，对酶活性有促进作用，C错误； D、在实验浓度范围内，Mg2+对淀粉酶活性的影响表现为促进作用，但超出实验浓度范围的无法判断，D错误。 故选B。 8．某同学研究某因素对酶促反应速率的影响，实验处理及结果如下∶己糖激酶溶液置于45℃水浴12min，酶促反应速率降低50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45℃水浴12min，酶促反应速率仅降低3%。该同学研究的因素是（ ） A．温度 B．底物 C．反应时间 D．酶量 【答案】B 【详解】A、由题干可知，两组实验的温度都为45℃，所以研究的因素不是温度，A错误； B、由题干分析，己糖激酶溶液置于45℃水浴12min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45℃水浴12min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物，所以研究的因素是底物，B正确； C、由题干可知，两组实验的反应时间均为12min，所以研究的因素不是反应时间，C错误； D、由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。 故选B。 9．木瓜蛋白酶具有较宽的底物特异性，它能够作用于蛋白质中L-精氨酸、L-赖氨酸、甘氨酸和L-瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键。科研人员为了探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响，进行了相关实验，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ） A．实验中存在两个自变量，未遵循单一变量原则 B．木瓜蛋白酶催化蛋白质水解，所得产物是氨基酸 C．实验结果表明，KCl对木瓜蛋白酶活性的影响较小 D．木瓜蛋白酶活性越高，为水解反应提供的活化能越多 【答案】C 【详解】A、实验中存在两个自变量，分别是无机盐的种类和无机盐浓度；当无机盐的浓度一定时，甲、乙、丙组构成的对照实验可用于探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响；当无机盐的种类一定时，每一组均可用于探究无机盐的浓度对木瓜蛋白酶活性的影响。可见，该实验遵循了单一变量原则，A错误； B、木瓜蛋白酶只能作用于蛋白质中L-精氨酸、L-赖氨酸、甘氨酸和L-瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键，不能将蛋白质彻底水解，因此所得产物中还有短肽，B错误； C、由图可知，随着无机盐浓度的增加，丙组酶活性变化最小，说明KCl对木瓜蛋白酶活性的影响最小，C正确； D、酶只能降低化学反应的活化能，木瓜蛋白酶的活性越高，降低水解反应所需要的活化能越多，D错误。 故选C。 10．白芸豆提取物可影响α-淀粉酶活性，进而影响人体对糖类的吸收。在酶量一定且环境适宜的条件下，科研人员检测了白芸豆提取物对α-淀粉酶酶促反应速率的影响，结果如图所示。下列错误的是（ ） A．曲线中的酶促反应速率可通过测量单位时间产物的生成量来体现 B．据图分析，与对照组比较，白芸豆提取物对α-淀粉酶活性具有促进作用 C．α-淀粉酶活性会受到温度、pH影响，因此实验过程中需要保持环境相同且适宜 D．植物体内产生α-淀粉酶的细胞一定是活细胞 【答案】B 【详解】A、酶促反应速率可以单位时间内产物的生成量表示，A正确； B、与对照组比较，加入白芸豆提取物后，酶促反应速率降低，所以白芸豆提取物对α-淀粉酶活性具有抑制作用，B错误； C、实验是研究白芸豆提取物可影响α-淀粉酶活性，温度、pH属于无关变量，需要保持相同且适宜，C正确； D、酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，所以植物体内产生α-淀粉酶的细胞一定是活细胞，D正确。 故选B。 11．如图1表示某类酶作用的模型，图2表示酶催化作用中能量变化过程。请据图回答： (1)酶是活细胞产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 。图1模型中代表酶的是 （填字母），该模型能解释酶的特性是具有 。 (2)图2曲线表示物质A生成物质P的化学反应，若用无机催化剂替换酶催化该反应，则b在纵轴上将 （填“不动”或“上移”或“下移”），这体现了酶的 性，理由是 。 【答案】(1) 催化 蛋白质 A 专一性 (2) 上移 高效 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 【分析】图1表示某类酶作用的模型，分析图1可知，A反应前后不变，B分解为C和D，所以A表示酶，B表示底物，C和D表示生成物。图2表示酶催化作用中能量变化过程，酶可以降低反应的活化能。 【详解】（1）酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。酶作为化学反应中的催化剂，反应前后性质不改变，故图1模型中A代表酶。由图1模型可以看出，酶催化反应时需先和底物结合在一起，而且两者的结构相吻合，该模型能解释酶的专一性。 （2）图2曲线表示物质A生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。a表示无酶催化时反应所需的活化能，b表示有酶催化时反应所需的活化能，因为与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高，所以如果用无机催化剂替换酶催化该反应，b在纵轴上将上移，这体现了酶的高效性。 12．某小组同学为探究不同条件下过氧化氢的分解情况进行了如下实验，表格中展示不同组处理情况。 组号 体积分数为3%的 过氧化氢溶液 实验处理 现象 1 2mL 不处理 几乎无气泡 2 2mL 加2滴FeCl3溶液 气泡较多 3 2mL 加2滴新鲜猪肝研磨液 大量气泡 4 2mL 加2滴煮熟的猪肝研磨液 a 5 2mL 加2滴蒸馏水 b 回答下列问题。 (1)新鲜猪肝研磨液中含过氧化氢酶，其化学本质是 ，上述第2组和第3组对比，可说明与无机催化剂相比酶具有 的特性。 (2)第3组和第4组对比可探究的问题是 ，预测现象a是 。 (3)第5组可以作为第2、3组的 。若要探究温度对酶活性的影响， （填“能”或“不能”）以过氧化氢作为实验材料进行探究，原因是 。 【答案】(1) 蛋白质 高效性（或酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著） (2) 高温是否会影响酶的活性 几乎无气泡 (3) 对照组 不能 加热会导致过氧化氢分解 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。 2、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性。 3、自变量是想研究且可人为改变的变量称为自变量，对照实验中的自变量要唯一； 因变量是随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。无关变量是在实验中，除了自变量外，实验过程中存在一些可变因素，能对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，对照实验中的无关变量应保持适宜且相同。 【详解】（1）过氧化氢酶的化学本质是蛋白质。比较2和3试管，2试管加入的FeCl3溶液是无机催化剂，3试管加入的是酶，会看到3试管中产生气泡更快，说明与无机催化剂相比，酶具有高效性。 （2）第3组加2滴新鲜猪肝研磨液，第4组加2滴煮熟的猪肝研磨液，唯一的差别是温度的变化，所以第3组和第4组对比可探究高温是否会影响酶的活性，由于高温会使酶失活，不能催化过氧化氢的分解，所以预测现象a几乎无气泡。 （3）第5组加入的是蒸馏水，可以作为第2、3组的对照组，探究催化剂的作用。由于加热会导致过氧化氢分解，所以不能用过氧化氢作为实验材料探究温度对酶活性的影响。 2 学科网（北京）股份有限公司 $