5.1 降低化学反应活化能的酶 第2课时 酶的特性（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（第二课时） （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 酶具有高效性 1．定义： 同__________相比，酶降低__________________，因而催化效率更高。催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 2．意义：使细胞代谢快速进行。 3．探究酶的高效性 （1）设计思路：通过比较不同类型______（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率，得出结论。 （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 等量的__________ 现象 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，或反应用时长 结论 酶具有______ 4．曲线分析： 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率______。 注意：酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 [例1]如图表示在某细胞代谢中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线。下列说法不正确的是（    ） A．酶降低的活化能为E1，曲线能体现酶的高效性 B．E2表示有酶催化所需要的活化能 C．该化学反应是放能反应，与ATP合成相联系 D．酶的活性越强，E1越大 [例2]图表示不同浓度反应物A分别在酶A和酶B作用下的反应速率。该结果体现了酶的（    ） A．高效性 B．普遍性 C．稳定性 D．专一性 [例3]某研究性学习小组按下表进行了实验操作发现试管2比试管1产生的气泡明显多，实验说明（    ） 操作顺序 实验操作 试管1 试管2 ①     加入3%的H2O2溶液 2ml 2ml ②     滴加3.5%的FeCl3溶液 2滴 — 滴加20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶） — 2滴 A．酶的高效性 B．酶的作用需要适宜的温度 C．酶的专一性 D．酶的作用需要适宜的 pH 必会知识二 酶具有专一性 1．定义：每一种酶只能催化__________化学反应。 2．意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 3．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（验证酶的专一性） 设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案，底物______但酶不同或底物不同但酶______，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 项目 方案一 实验组 对照组 材料 ______相同(等量) 试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 现象 发生反应 不发生反应 结论 酶具有______ 项目 方案二 实验组 对照组 材料 与酶相对应的底物 另外一种底物 试剂 ______酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 结论 酶具有______ 4．实验步骤（方案二）： 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 （1）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：____________________________________________________________。 （2）上述实验中______（填“能”或“不能”）用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为____________________________________________________________________。 5．酶的专一性曲线分析： 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率______，而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显______，进而说明酶具有______。 [例1]选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和蔗糖酶来探究酶的专一性。下列叙述正确的是（    ） A．各组试管反应温度、pH条件只需相同即可 B．可设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组 C．若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应，可能是淀粉溶液混有蔗糖 D．反应结束后向各试管中加入KI-I2试剂进行检测 [例2]某同学为探究酶的专一性，进行了相关实验，过程如下表所示。 组别 1 2 3 4 5 6 1%淀粉溶液 3mL - 3mL - 3mL - 2%蔗糖 - 3mL - 3mL - 3mL 新鲜唾液 - 1mL 1mL - - 蔗糖酶溶液 - - - - 1mL 1mL 本尼迪特（斐林）试剂 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 沸水浴 2min 2min 2min 2min 2min 2min 下列叙述正确的是（    ） A．该实验的自变量为酶的种类 B．该实验对照组为1、2，实验组为3、4、5、6 C．该实验可用碘液代替本尼迪特（斐林）试剂作为指示剂 D．若4、5两组出现红黄色（砖红色）沉淀，原因可能为酶成分不纯 [例3]图1表示酶的催化机理，图2表示用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶后，两种酶的活性与处理时间的关系，据此分析下列叙述错误的是（　　） A．图1可以解释酶的专一性，其中A是酶，反应前后化学性质和数量不变 B．假如图1中的B为蔗糖，可用碘-碘化钾作为指示剂来反映蔗糖有无被水解 C．在化学反应中，酶还可以作为另一反应的底物 D．图2中甲酶化学本质是RNA，其基本组成单位为核糖核苷酸 必会知识三 酶的作用条件较温和 1．探究度对酶活性的影响 （1）实验原理 （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。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL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 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______中水浴数分钟 在______温水中水浴相同时间 在______中水浴相同时间 五 取出试管，分别滴加2滴______，摇匀，观察现象 实验现象 呈______ __________ 呈______ 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 【易错提醒】 （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。 2．探究pH对酶活性的影响 （1）反应原理(用反应式表示)：2H2O22H2O＋O2↑ （2）鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响____________的生成量，可用______的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)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 注入不同pH的溶液 1mL蒸馏水 1mL盐酸 1mL NaOH溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 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__________，______________都会影响酶的活性。 【易错提醒】 （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。 3．酶的作用条件较温和曲线分析： （1）许多无机催化剂能在______________________条件下催化化学反应。 （2）__________________都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在________的条件下进行的。在______的温度和pH条件下，酶的活性______。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显______。 （3）过酸、过碱或温度过高，会使酶的________遭到破坏，使酶________。在0℃左右时，酶的活性______，但酶的空间结构______，在适宜的温度下酶的活性会______。因此，酶制剂适宜在______下保存。 [例1]宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶（ACP）作用下降解又会导致鱼肉鲜味下降。在探究影响不同鱼类鲜味下降的因素系列实验中，得到如图所示结果。下列有关叙述正确的是（　　） A．本实验的自变量是pH和温度，因变量是ACP的相对活性 B．pH低于3.8、温度超过60℃，对鳝鱼肌肉ACP活性影响的机理基本相同 C．不同鱼ACP的最适温度和最适pH有差异，根本原因是ACP结构不同 D．鮰鱼在pH5.8、温度37℃条件下，ACP活性最高，鱼肉鲜味程度最高 [例2]科研人员为探究温度对生淀粉糖化酶活力和热稳定性（酶在不同温度条件下保持其结构和功能稳定性的能力）的影响，开展了相关实验，结果如图所示。下列相关分析正确的是（　　） A．10℃条件下，酶的活力较低说明低温会破坏酶的空间结构 B．50℃处理后酶活力受到抑制，会改变酶的专一性 C．图1中25 ℃时酶活力较高，说明该温度下酶的热稳定性也最强 D．图2实验的自变量包括温度和酶的处理时间，实验遵循单一变量原则 [例3]酶Ⅰ和酶Ⅱ是催化同一反应的两种酶，下图为不同pH条件下两种酶的相对活性测定结果，下列叙述正确的是（    ） A．测定时反应体系中物质的添加顺序为底物→酶→缓冲液 B．酶Ⅰ和酶Ⅱ的最适pH不同，最适温度也不同 C．pH为5的条件下，酶Ⅱ为反应提供的活化能比酶Ⅰ提供得多 D．pH变化较大的条件下，使用酶Ⅱ的催化效果好于酶Ⅰ 难点知识一 酶的特性相关图像分析 1．高效性： 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率______。 注意：酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 2．专一性： 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率______，而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显______，进而说明酶具有______。 3．作用条件较温和： （1）许多无机催化剂能在______________________条件下催化化学反应。 （2）__________________都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在________的条件下进行的。在______的温度和pH条件下，酶的活性______。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显______。 （3）过酸、过碱或温度过高，会使酶的________遭到破坏，使酶________。在0℃左右时，酶的活性______，但酶的空间结构______，在适宜的温度下酶的活性会______。因此，酶制剂适宜在______下保存。 命题角度1 酶的特性相关图像分析 小张进行“酶活性的影响因素”实验，结果如图，分析正确的是（    ） A．最适温度为T，最适pH为X B．随温度升高，酶活性不断升高 C．随pH下降，酶活性不断下降 D．酶活性t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构被破坏 如图是关于某化学反应在酶、无机催化剂、无催化剂作用下的反应曲线。下列有关叙述正确的是（    ） A．曲线①②③对应的情况分别为无催化剂催化、无机催化剂催化、酶催化 B．曲线①②对比说明酶具有高效性 C．曲线①③对比说明酶具有高效性 D．曲线②③对比说明酶具有高效性 命题角度2 酶的特性探究过程 如图是“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验。下列叙述中正确的是（　　） A．②与③比较，证明FeCl3催化效率极高 B．①与④比较，证明酶具有专一性 C．②与④比较，证明酶的催化受温度影响 D．③与④比较，证明酶具有高效性 在酶的特性及其影响因素的相关实验中，下列叙述正确的是（    ） A．在“探究酶的专一性”实验中，可变因素必定是酶的种类 B．在“探究酶催化的高效性”实验中，酶的作用是为化学反应提供活化能 C．在“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，通过测定最终氧气生成量来判断酶活性大小 D．在“探究温度对淀粉酶活性影响”的实验中，不可选择本尼迪特试剂检测反应产物 生物学兴趣小组设计了如下表所示的实验方案，该方案能够用于验证（    ） 步骤 实验操作 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2mL - 2 注入蔗糖溶液 - 2mL 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL A．酶的专一性 B．酶的化学本质是蛋白质 C．酶的高效性 D．酶的活性会受pH影响 难点知识二 酶的专一性相关学说 1．锁钥学说： 整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有______的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 2．诱导契合学说： 酶表面没有一种与底物互补的固定形状，只是由于底物的诱导才形成了______形状，从而有利于______与之结合。 命题角度1 锁钥学说 有关酶的学说有多种，下图为锁钥学说示意图。下列有关分析正确的是（　　） A．物质b在核糖体上合成 B．物质c浓度越大，该反应速率越大 C．单位时间内d的产量就是b的活力 D．该过程中b的空间结构发生可逆性改变 命题角度2 诱导契合学说 酶的“诱导契合学说”认为，酶活性中心的结构原来并不与底物的结构完全吻合，当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生变化，有关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后，酶活性中心又恢复到原构象。下图为“诱导契合学说”示意图，下列叙述正确的是（    ） A．酶与底物形成络合物时，降低了底物转化成产物的活化能 B．酶活性中心的构象发生变化导致其空间结构改变，为蛋白质变性 C．图示可表示为蔗糖酶催化1分子蔗糖水解成2分子葡萄糖的过程 D．若图中底物是RNA，则酶与底物的基本单位及合成场所均是相同的 难点知识三 影响酶促反应速率的因素 1．产物浓度与反应时间的关系曲线 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．温度和pH对酶促反应速率的影响 曲线解读： （1）在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；__________或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；______条件下酶的活性很低，但空间结构稳定（图甲和图乙）。 （2）不同pH条件下，酶最适温度______；不同温度条件下，酶最适pH______，即反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（pH）（图丙和图丁）。 3．底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 （1）底物浓度对酶促反应速率的影响 ①ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率______（酶没有完全与底物结合）。 ②bc段：当底物浓度增大到某一值（M）时，反应速率达到______，不再______（酶完全与底物结合）。 ③ab段限制因素是________；bc段限制因素是______。 （2）酶浓度对酶促反应速率的影响 ①在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 ②ab段限制因素是______；bc段限制因素是________（或酶活性）。 4．酶的抑制剂——竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 （1）竞争性抑制剂与底物具有类似的结构，能与底物竞争酶的活性部位，导致酶促反应被抑制。 （2）非竞争性抑制剂不与酶活性部位结合，而与酶的其他位点结合，可引起酶构象改变并导致酶无法与底物结合，或者虽然可以与底物结合但是无法得到产物等，会导致酶活性丧失。 （3）两种抑制剂与底物浓度的关系 随底物浓度增加，竞争性抑制剂的抑制作用可消除，而非竞争性抑制剂的抑制作用不可消除。 【易错提醒】 （1）酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 （2）温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。 命题角度1 影响酶促反应速率的因素 某实验中酶促反应速率下降，原因可能是（    ） A．底物充足时酶量增加 B．升温使酶活性升高 C．抑制剂未影响酶结构 D．底物耗尽或pH失衡 新鲜菠萝直接食用会使口腔产生刺痛感，这是因为菠萝蛋白酶会催化口腔黏膜蛋白水解而造成黏膜损伤。菠萝蛋白酶的活性与温度(20、40、60、80、100℃)及NaCl浓度(3.5%、7%、10.5%)的关系如下图所示，下列叙述正确的是（　　） A．菠萝蛋白酶的最适温度是40℃ B．综合两图，菠萝蛋白酶应在40℃、无NaCl的条件下保存 C．据乙图可知，新鲜菠萝应用高浓度盐水长时间浸泡后再食用 D．pH值和底物的量是该实验的无关变量 命题角度2 酶的抑制剂 在生物化学反应中，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。现有某种消化酶的2种不同的抑制剂Ⅰ和抑制剂Ⅱ，抑制酶活性的原理如图所示。下列相关分析错误的是（　　） A．酶具有专一性，当底物与酶的活性部位具有互补结构时，酶才能与底物结合 B．抑制剂Ⅱ改变了酶的空间结构，使底物无法与酶结合，导致酶活性下降 C．在含有抑制剂Ⅱ的反应体系中，酶促反应速率随底物浓度增大而增大 D．在一定浓度范围内，增加底物浓度可减弱抑制剂Ⅰ的抑制效果 在生物化学反应中，当底物与酶的活性部位形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图①所示。酶的抑制剂能与酶结合并降低酶活性。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，如图②所示，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他部位结合，从而抑制酶的活性，如图③所示。下列叙述错误的是（    ） A．据图①可知，如果酶不与其底物结合，则酶没有活性 B．据图②可知，增加底物的浓度可降低竞争性抑制剂的抑制效果 C．据图③可知，非竞争性抑制剂改变了酶活性部位的结构，使得底物无法与酶结合 D．非竞争性抑制剂的作用效果与高温、强酸等影响酶活性的作用效果相似 酶与底物的结合部位被称为结合位点。酶的抑制剂有两类，一类为竞争性抑制剂，与底物竞争酶分子上的结合位点；另一类是非竞争性抑制剂，与结合位点以外的地方结合，使酶的构象发生变化，从而导致活性中心不能再与底物结合。已知类黄酮、Urease-IN-2是脲酶的两类抑制剂，某科研小组为探究它们分别归属于哪一类抑制剂，通过实验得到的结果如下图。下列说法正确的是（　　） A．曲线①②③中的脲酶，其空间结构是相同的 B．加大尿素溶液的浓度可缓解类黄酮带来的非竞争性抑制作用 C．适当升高温度，各曲线尿素分解速率均会提高 D．在③反应体系中加入双缩脲试剂依旧可以产生紫色 难点知识四 酶的探究实验 1．验证酶的作用、高效性和专一性 （1）酶具有催化作用 ①实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 ②对照组：底物＋等量蒸馏水→检测→底物不被分解。 （2）酶的专一性 ①方案一：自变量是底物(反应物) A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：另一种底物＋相同酶液→检测→底物不被分解。 ②方案二：自变量是酶的种类 A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：相同底物＋另一种酶液→检测→底物不被分解。 （3）酶的高效性 ①实验组：反应物＋适量酶溶液→检测→底物分解速率快。 ②对照组：反应物＋等量无机催化剂→检测→底物分解速率慢。 2．探究酶的最适温度或pH （1）探究酶的最适温度 ①设计思路 ②设计方案 （2）探究酶的最适pH ①设计思路 ②设计方案 3．实验基本理论——实验变量分析 （1）探究酶的专一性时，实验的自变量是__________，因变量是底物是否被相应的酶水解，此时，实验设计的思路是__________________________________；还可以用不同的酶作用于同一底物，此时实验的自变量是________，因变量是底物是否被酶水解，此时，实验设计的思路是__________________________________。 （2）探究酶的高效性时，实验的自变量是____________，因变量是反应速度，如过氧化氢分解实验中观察气泡产生的速度等。 （3）探究温度或pH对酶活性的影响时，实验的自变量分别是____________，因变量是底物反应情况。 4．实验步骤的科学设计 （1）探究温度对酶活性影响的实验中，为保证酶的催化反应是在所控制的温度下进行，要将淀粉、淀粉酶________________________________________。 （2）探究酶的最适pH实验中，必须先__________________________（加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液），然后再加入反应物。 命题角度1 酶的探究实验 为探究酶促反应速率的影响因素，兴趣小组设计了相关实验。根据所学知识，请回答下列问题： (1)为探究温度对酶A的影响，兴趣小组进行了预实验，测定其在不同温度下的反应速率，结果如图。若要进一步确定最适温度，应在 之间缩小温度梯度继续进行实验。 (2)探究pH对酶活性的影响时，不建议该小组选择淀粉和唾液淀粉酶的原因是 。 (3)研究发现除温度、pH外，酶的抑制剂也能改变酶促反应速率。酶的抑制剂依据作用机制可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，作用机理如图。 ①高温在降低酶活性方面的机理与 （填“竞争性抑制剂”或“非竞争性抑制剂”）类似，判断依据是 。 ②图中A曲线表示未加入抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，若在酶促反应体系中加入一定量的竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，绘制酶促反应速率变化的大致趋势图 （在图中绘制，曲线B表示加入竞争性抑制剂、曲线C表示加入非竞争性抑制剂）。 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两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，实验结果如图1所示。不同的抑制剂抑制酶活性原理如图2所示。回答下列问题： (1)该实验的自变量是 ，实验中无关变量保持相同且适宜，该实验的无关变量有 （答出两点）。 (2)实验小组的实验过程：将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份→在①中加入一定量的蒸馏水，②③中分别加入 →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→定时取样检测各反应中 ，记录实验结果并绘图。 (3)据图1分析，随着底物浓度升高， （填抑制剂类型）的抑制作用逐渐减小。 (4)结合图1和图2分析抑制剂Ⅰ属于 性抑制剂。 某组同学做“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验，步骤如下表： 试管号 1 2 3 4 5 6 1%淀粉溶液/mL 1 1 1 1 1 1 淀粉酶溶液/mL 1 1 1 蒸馏水/mL 1 1 1 水浴温度/℃ 4 37 95 碘液/滴 5 5 5 5 5 5 实验现象 变蓝 变蓝 不变蓝 变蓝 不变蓝 不变蓝 (1)本实验的自变量是 ；组成淀粉的基本单位是 。 (2)1号试管呈蓝色证明存在淀粉，说明4℃条件下淀粉酶活性 。 (3)3号和5号试管都不变蓝，学生推测：温度升高后碘液与淀粉不反应，但淀粉酶活性是否受温度的影响不确定。据表分析，该学生做出此推测的依据是 。 (4)为进一步验证上述推测，小组学生提出相关实验设计思路。 实验设计：将5号与6号两支试管的温度由95℃调至37℃后，再滴加碘液观察颜色反应。 预期结果： 。 结论：高温时碘液与淀粉不反应，且使淀粉酶失活。 1．如图为 pH 对果胶酶活性的影响。下列叙述正确的是（    ） A．温度属于该实验的无关变量，实验时应保持相同且适宜 B．该酶作用条件比较温和，通常只能在活细胞内发挥作用 C．在实验条件下，pH 约为 4.8 时，果胶水解所需时间最长 D．pH 变化引起的果胶酶空间结构的改变通常是可恢复的 2．甲、乙两种酶均能催化物质 M 分解，某兴趣小组为了探究温度对甲、乙两种酶活性的影响，进行了相关实验，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．若在 20℃下保存甲酶和乙酶，则甲酶的保存效果优于乙酶 B．当温度在 35~45℃范围时，甲酶和乙酶活性的变化原理不同 C．同时使用甲、乙两种酶催化物质 M 时，温度应设置为 45℃ D．利用甲酶、乙酶和物质 M 作实验材料可探究酶具有高效性 3．关于酶的相关探究实验，下列设计合理的是（　　） A．探究温度对酶活性的影响时，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液 B．探究pH对酶活性的影响时，选用淀粉溶液和淀粉酶溶液，用碘液检测 C．探究酶的专一性时，选用淀粉酶、淀粉和麦芽糖，用斐林试剂检测 D．探究pH对酶活性的影响时，先将酶放入不同pH溶液中，再与底物混合 4．芸香糖苷酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物生产槲皮素、柚皮素和橙皮素等活性物质，具有重要的应用前景。研究人员比较了芸香糖苷酶I、Ⅱ和Ⅲ的酶学性质，部分结果如表。下列叙述正确的是（　　） 芸香糖苷酶 最适温度(℃) 最适pH I 50 4.0 Ⅱ 70 4.0 Ⅲ 40 6.0 A．酶I的反应温度升高20℃，其他条件不变，酶I与酶Ⅱ活性一致 B．三种酶在最适的温度和pH条件下，催化底物的活性相同 C．三种酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物，表明它们具有专一性 D．三种酶的空间结构会因环境温度和pH的改变而发生变化 5．没食子酸是一种天然存在的多酚类化合物，目前有研究发现它可以调节α-淀粉酶的活性。科研人员在环境适宜的条件下，进行了“探究没食子酸对α-淀粉酶活性的影响”实验，结果如下图。下列相关叙述正确的是（　　） A．本实验的自变量是淀粉浓度，因变量是酶促反应速率 B．据图分析，没食子酸能够提高α-淀粉酶的活性 C．本实验结果可体现淀粉酶的高效性 D．淀粉浓度相同时两组最终水解产物量相同 6．为研究唾液淀粉酶的特性及影响酶活性的因素，学习小组设计了以下实验，其中正确是（    ） A．探究酶的高效性时，可设置蒸馏水和酶溶液的对照实验 B．探究酶的专一性时，可选用淀粉、蔗糖和碘液进行实验 C．探究酶的最适pH时，需要保持各组的温度相同且适宜 D．探究温度对酶活性影响时，须将酶和底物先混合再保温 7．在研究酶特性的实验中，以体积分数为3 %的过氧化氢溶液为底物的一组实验记录如下表所示： 实验过程 实验现象 ①常温下自然分解 气泡少而小 ②常温下加入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液　　　　　　　 　 　 气泡稍多而小 ③常温下加入2滴鲜肝研磨液 气泡极多而大 ④加入2滴煮沸后冷却的鲜肝研磨液 气泡少而小 据表分析，不能得出的结论是(　　) A．从催化反应条件看，酶的作用条件温和 B．从催化反应物种类看，酶具有专一性 C．从催化反应效率看，酶具有高效性 D．从实验变量看，肝脏研磨液属于自变量 8．在生物化学反应中，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。现有某种消化酶的2种不同的抑制剂Ⅰ和抑制剂Ⅱ，抑制酶活性的原理如图所示。下列相关分析错误的是（　　） A．酶具有专一性，当底物与酶的活性部位具有互补结构时，酶才能与底物结合 B．抑制剂Ⅱ改变了酶的空间结构，使底物无法与酶结合，导致酶活性下降 C．在一定浓度范围内，增加底物浓度可减弱抑制剂Ⅰ的抑制效果 D．在含有抑制剂Ⅱ的反应体系中，酶促反应速率随底物浓度增大而增大 9．在细胞代谢过程中，某些代谢中间产物或终产物可以作为酶的抑制剂，调节相应合成路径中关键酶的活性，这种机制被称为反馈抑制。大肠杆菌中的色氨酸由分支酸通过五步酶促反应合成，终产物色氨酸能与酶I发生可逆性结合导致反馈抑制，过程如下图所示。据此判断下列说法正确的是（　　） A．色氨酸与酶I的位点2结合，导致酶I肽键断裂，发生构象变化 B．据图推测，增加分支酸浓度可有效解除色氨酸对酶I的反馈抑制 C．反馈抑制使终产物色氨酸无法持续产生，不利于细胞稳态维持 D．细胞内色氨酸的浓度与色氨酸的反馈抑制调节强度呈正相关 10．诱导契合学说指出，酶的活性部位并非固定不变，当底物与酶的活性部位结合时，酶的活性部位会发生构象变化，这种变化使酶的活性部位与底物结构互补，从而实现高效催化。酶与底物的这种动态识别过程称为诱导契合。根据这一学说，下列说法错误的是（　　） A．酶活性部位结构适当改变，可能提升酶的活性 B．诱导契合学说解释酶如何通过构象变化与底物结合 C．诱导契合学说否定了酶具有专一性特点 D．图1和图2两个模式图，图2更符合诱导契合学说 11．海鲈鱼是常见的海洋鱼类之一，因味道鲜美、营养价值高而深受消费者喜爱。酸性磷酸酶（ACP）存在于海鲈鱼细胞内的溶酶体中，是参与风味物质肌苷酸（IMP）降解的关键酶。IMP降解产生的次黄嘌呤核苷（HxR）和次黄嘌呤（Hx），使鱼类产生难闻的气味。研究者获得的海鲈鱼肝ACPI（鱼体内ACP的一种）的部分实验结果如图所示。回答下列问题： (1)结合图甲、乙，丙，图中酶催化特定化学反应的能力用 表示。 (2)据图甲可知，海鲈鱼肝ACPI的最适温度为 左右。酶催化化学反应一般在比较温和的条件下进行，温度 （填“过高”或“过低”）会使酶永久失活。海鲈鱼捕捞后，若计划在1-2天食用完毕，可存放于 温度下鱼肉不容易变质。 A．0~4℃            B．30℃            C．70℃ (3)据图乙可知，pH小于3时，两种温度下的ACPI酶活性接近于0的原因是过酸破坏了ACPI的 。海鲈鱼肝ACPI最适pH值为5.0，另有研究发现草鱼、鮰鱼、鳝鱼3种淡水鱼中ACP最适pH值分别为5.0、5.8和5.6，不同鱼类的ACP最适pH不同的原因可能是 。 (4)为了使鱼肉能保鲜，研究者比较了不同抑制剂对ACP酶活性的影响，相比于化学类抑制剂，天然多酚类化合物（如儿茶素）具有安全、低毒、高效等特点。结合图丙可知不同浓度的儿茶素对ACPI活性的影响为 。 12．中国是红茶的发源地，拥有众多历史悠久、品质卓越的著名红茶。红茶制作过程的揉捻和发酵环节是在氧气存在的条件下，多酚氧化酶被激活，催化儿茶素类等无色多酚形成茶黄素、茶红素和茶褐素等有色物质。图1为温度对多酚氧化酶活力的影响，图2和图3分别表示泡茶的水温对四种红茶的茶黄素和茶红素浸出量的影响。 (1)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其化学本质是 (2)揉捻时用双手将茶叶找成一团，在垫上反复拨揉、推压。力量要均，一段时间后，将茶团摊开抖散。这样反复进行数次。揉捻除了使茶叶成形外，主要目的是 。据图1实验结果推测，揉捻后的发酵环节，温度应控制在 左右为宜。 (3)制作绿茶信阳毛尖时，在揉捻之前添加了180℃-250℃快速杀青处理，推测该处理的目是 ，并保护 不被破坏，从而保持绿茶清汤绿叶的特征。 13．几丁质（一种多糖）是昆虫外骨骼的重要成分，几丁质的降解主要依赖于N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶（NAGase）的高效催化作用，温度、水解产物对NAGase活力的影响如图1所示，回答下列问题： (1)NAGase在降解昆虫外骨骼的过程中只能与几丁质结合，体现了该酶的 ，该酶具有催化作用的实质是 。 (2)图1-a中温度从40℃升高至60℃过程中，NAGase的活性大幅度下降，原因是 。由图1-b可知几丁质水解后的产物葡萄糖、半乳糖、蔗糖对NAGase的催化活力的影响有 。 (3)竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂均可降低酶的活性，机理如图2所示。研究发现果糖能抑制NAGase的催化活力，为了探究果糖抑制该酶催化活力的机制，某研究小组取一系列浓度的几丁质溶液，每个浓度的几丁质溶液均分为a、b两组（记作a₁和b₁、a2和b2……）。 ①本实验的自变量为 ，对照组应 （填“添加”或“不添加”）果糖。 ②若果糖抑制该酶催化活力的机制如图2中的模型甲，在图3中画出对应曲线 。 (4)昆虫和线虫的表皮和卵壳中含有丰富的几丁质，分析NAGase在农业生产上的应用有 。 14．荧光的生成通常分为以下需要荧光素酶催化的两步反应：荧光素＋ATP→荧光素化腺苷酸＋PPi，荧光素化腺苷酸＋O2→氧化荧光素＋AMP＋光。能使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质对荧光素酶的活性有抑制作用。回答下列有关问题： (1)荧光素酶催化上述反应发出荧光的能量来自 （填“远离”或“靠近”）腺苷的特殊化学键水解。 (2)为了探究甲、乙两种物质对荧光素酶的抑制作用类型，研究人员提出以下实验设计思路。请结合实验材料完善该实验设计思路，并写出预期实验结果。 实验材料和用具：蒸馏水、荧光素溶液、ATP溶液、荧光素酶溶液、甲物质溶液、乙物质溶液、透析袋（人工合成的半透膜，只允许水分子和甲、乙两种物质通过）、试管、烧杯等。 实验设计思路：取两支试管，各加入等量的荧光素酶溶液，再分别加入等量 ，一段时间后，向两支试管中加入 并观察荧光。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，重复实验，观察各组荧光强度 预期实验结果与结论： 若出现结果①： 结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②： 结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③： 。 结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④：加甲物质溶液组，透析前后荧光强度不变，加乙物质溶液组，透析后荧光强度比透析前强： 结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。 15．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，设计实验过程如表所示： 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 ①设置水浴锅温度（℃） 20 30 40 50 20 30 40 50 ②取8支试管各加入淀粉溶液（mL），分别保温5 min 10 10 10 10 10 10 10 10 ③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5 min 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B ④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5 min 图是实验第④步保温5分钟后对各组淀粉剩余量进行检测的结果。 (1)该实验中淀粉酶催化的实质是 。 (2)该实验的自变量是 （方法规律提炼）。 (3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性， （是/否）能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示。若步骤③中淀粉酶的浓度适当减少，为保持图1实验结果不变，则保温时间应 （填“缩短”“延长”或“不变”）。 (4)若要探究酶B的最适温度，应在 ℃之间设置一系列温度梯度进行分组实验，分析结果得出结论。（方法规律提炼） 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（第二课时） （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 酶具有高效性 1．定义： 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 2．意义：使细胞代谢快速进行。 3．探究酶的高效性 （1）设计思路：通过比较不同类型催化剂（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率，得出结论。 （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 等量的无机催化剂 现象 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，或反应用时长 结论 酶具有高效性 4．曲线分析： 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 注意：酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 [例1]如图表示在某细胞代谢中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线。下列说法不正确的是（    ） A．酶降低的活化能为E1，曲线能体现酶的高效性 B．E2表示有酶催化所需要的活化能 C．该化学反应是放能反应，与ATP合成相联系 D．酶的活性越强，E1越大 【答案】A 【分析】酶可以有效降低化学反应所需的活化能，以保证细胞内的反应在常温、常压下高效地进行，题图中的①表示有酶催化的反应曲线、其反应所需的活化能为E2，②表示没有酶催化的反应曲线、其反应所需的活化能为E4，酶降低的活化能为E1，酶降低的活化能=没有酶催化时化学反应所需的活化能-有酶催化时化学反应所需的活化能，即E1=E4- E2。 【详解】A、酶降低的活化能=没有酶催化时化学反应所需的活化能-有酶催化时化学反应所需的活化能，即E4- E2=E1，曲线①和曲线②比较能体现酶具有催化的作用，A错误； B、E2表示有酶催化所需要的活化能，B正确； C、生成物的能量小于反应物，该化学反应是放能反应，与ATP合成相联系，C正确； D、酶的活性越强，酶降低的活化能即E1越大，D正确。 故选A。 [例2]图表示不同浓度反应物A分别在酶A和酶B作用下的反应速率。该结果体现了酶的（    ） A．高效性 B．普遍性 C．稳定性 D．专一性 【答案】D 【分析】酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应的特性。 【详解】题中在酶A的催化下，随着反应物A浓度的增加，反应速率逐渐增加，而后稳定，说明酶A能催化反应物A的反应过程，而酶B与反应物A混合后，反应速率不随反应物A浓度的增加而变化，反而表现为稳定不变，说明酶B不能催化反应物A的反应过程，本实验用同底异酶的设计思路证明了酶的专一性，即D正确。 故选D。 [例3]某研究性学习小组按下表进行了实验操作发现试管2比试管1产生的气泡明显多，实验说明（    ） 操作顺序 实验操作 试管1 试管2 ①     加入3%的H2O2溶液 2ml 2ml ②     滴加3.5%的FeCl3溶液 2滴 — 滴加20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶） — 2滴 A．酶的高效性 B．酶的作用需要适宜的温度 C．酶的专一性 D．酶的作用需要适宜的 pH 【答案】A 【分析】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者一类化学反应；③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。 【详解】根据表格可以看出，该实验的自变量是催化剂的种类，因变量是过氧化氢分解速率的快慢。根据题干中“试管2比试管1产生的气泡明显多”，可推知过氧化氢酶的催化效率比FeCl3要高，故该实验目的是证明酶的高效性。 故选A。 必会知识二 酶具有专一性 1．定义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 2．意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 3．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（验证酶的专一性） 设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案，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。 项目 方案一 实验组 对照组 材料 底物相同(等量) 试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 现象 发生反应 不发生反应 结论 酶具有专一性 项目 方案二 实验组 对照组 材料 与酶相对应的底物 另外一种底物 试剂 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 结论 酶具有专一性 4．实验步骤（方案二）： 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 （1）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，酶的作用具有专一性。 （2）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，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 5．酶的专一性曲线分析： 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快，进而说明酶具有专一性。 [例1]选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和蔗糖酶来探究酶的专一性。下列叙述正确的是（    ） A．各组试管反应温度、pH条件只需相同即可 B．可设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组 C．若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应，可能是淀粉溶液混有蔗糖 D．反应结束后向各试管中加入KI-I2试剂进行检测 【答案】C 【分析】1、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； 2、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者一类化学反应；③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。 【详解】A、各组试管反应的温度、pH条件属于无关变量，应该控制每组温度、pH相同且适宜，A错误； B、证明酶具有专一性时，可以用同一种酶催化不同的底物，也可以用不同的酶催化同一种底物，不需要设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组，B错误； C、若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应，可能是淀粉溶液混有蔗糖，导致实验结果出现阳性反应，C正确； D、KI-I2试剂不可以检测蔗糖溶液是否分解，故该实验不可以用KI-I2试剂进行检测，而应该选择斐林试剂进行检测，D错误。 故选C。 [例2]某同学为探究酶的专一性，进行了相关实验，过程如下表所示。 组别 1 2 3 4 5 6 1%淀粉溶液 3mL - 3mL - 3mL - 2%蔗糖 - 3mL - 3mL - 3mL 新鲜唾液 - 1mL 1mL - - 蔗糖酶溶液 - - - - 1mL 1mL 本尼迪特（斐林）试剂 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 沸水浴 2min 2min 2min 2min 2min 2min 下列叙述正确的是（    ） A．该实验的自变量为酶的种类 B．该实验对照组为1、2，实验组为3、4、5、6 C．该实验可用碘液代替本尼迪特（斐林）试剂作为指示剂 D．若4、5两组出现红黄色（砖红色）沉淀，原因可能为酶成分不纯 【答案】D 【分析】1、酶具有高效性、专一性和作用条件温和的特点。 2、本尼迪特试剂是斐林溶液的改良试剂，它与醛或醛（酮）糖反应也生成Cu2O砖红色沉淀。 【详解】A、分析题意，本实验目的是探究酶的专一性，结合表格可知，该实验的自变量是底物种类，A错误； B、本实验目的是探究酶的专一性，其中3和4组别、 5和6组别可形成对照，变量是底物的种类，起对照作用的是1、2、3、6组，B错误； C、碘液遇淀粉变蓝色，但该试剂无法检测蔗糖及其水解产物，无颜色反应，故该实验不可用碘液代替本尼迪特（斐林）试剂作为指示剂，C错误； D、根据酶的专一性，4组的淀粉酶不能水解蔗糖，5组的蔗糖酶不能水解淀粉，故两组不应出现还原糖，若4、5两组出现红黄色（砖红色）沉淀，原因可能为酶成分不纯，D正确。 故选D。 [例3]图1表示酶的催化机理，图2表示用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶后，两种酶的活性与处理时间的关系，据此分析下列叙述错误的是（　　） A．图1可以解释酶的专一性，其中A是酶，反应前后化学性质和数量不变 B．假如图1中的B为蔗糖，可用碘-碘化钾作为指示剂来反映蔗糖有无被水解 C．在化学反应中，酶还可以作为另一反应的底物 D．图2中甲酶化学本质是RNA，其基本组成单位为核糖核苷酸 【答案】B 【分析】1、分析图1：A为酶，B为底物，E和F为反应后的产物。 2、分析图2：大部分酶的本质是蛋白质，少量酶是RNA。用蛋白酶处理甲、乙两种酶后，乙酶活性降低，甲酶活性不变，说明乙酶化学本质是蛋白质，甲酶化学本质是RNA。 【详解】A、从图1可以看出，A与B专一性结合，所以可以解释酶的专一性，其中A反应前后化学性质和数量不变，所以A是酶，A正确； B、假如图1中的B为蔗糖，那么反应后的产物为果糖和葡萄糖，而碘-碘化钾是来检测淀粉的，这个反应中不管反应物还是生成物都没有淀粉，所以不能用碘-碘化钾作为指示剂来反映蔗糖有无被水解，B错误； C、在化学反应中，有些化学本质为蛋白质的酶可以被蛋白酶所水解，作为这个反应的底物，C正确； D、用蛋白酶处理甲、乙两种酶后，乙酶活性降低，甲酶活性不变，说明乙酶化学本质是蛋白质，甲酶化学本质是RNA，基本组成单位为核糖核苷酸，D正确。 故选B。 必会知识三 酶的作用条件较温和 1．探究度对酶活性的影响 （1）实验原理 （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。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL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 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 【易错提醒】 （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。 2．探究pH对酶活性的影响 （1）反应原理(用反应式表示)：2H2O22H2O＋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复燃的情况)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 注入不同pH的溶液 1mL蒸馏水 1mL盐酸 1mL NaOH溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 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。 【易错提醒】 （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。 3．酶的作用条件较温和曲线分析： （1）许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。 （2）溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 （3）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。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 [例1]宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶（ACP）作用下降解又会导致鱼肉鲜味下降。在探究影响不同鱼类鲜味下降的因素系列实验中，得到如图所示结果。下列有关叙述正确的是（　　） A．本实验的自变量是pH和温度，因变量是ACP的相对活性 B．pH低于3.8、温度超过60℃，对鳝鱼肌肉ACP活性影响的机理基本相同 C．不同鱼ACP的最适温度和最适pH有差异，根本原因是ACP结构不同 D．鮰鱼在pH5.8、温度37℃条件下，ACP活性最高，鱼肉鲜味程度最高 【答案】B 【详解】A、由图可知，自变量包括pH、温度和鱼的种类，A错误； B、由图可知。鳝鱼肌肉ACP在pH低于3.8或者温度超过60℃时，ACP都已失活，过酸过碱高温使酶失活的原理都是破坏了酶的空间结构，B正确； C、不同鱼ACP最适温度和最适pH不同，主要原因是ACP结构不对，根本原因是不同鱼的ACP基因的碱基序列不同，C错误； D、对于鮰鱼来说，pH5.8、温度37℃条件下，ACP活性最高，催化肌苷酸分解最快，鲜味下降最快，D错误。 故选B。 [例2]科研人员为探究温度对生淀粉糖化酶活力和热稳定性（酶在不同温度条件下保持其结构和功能稳定性的能力）的影响，开展了相关实验，结果如图所示。下列相关分析正确的是（　　） A．10℃条件下，酶的活力较低说明低温会破坏酶的空间结构 B．50℃处理后酶活力受到抑制，会改变酶的专一性 C．图1中25 ℃时酶活力较高，说明该温度下酶的热稳定性也最强 D．图2实验的自变量包括温度和酶的处理时间，实验遵循单一变量原则 【答案】D 【详解】A、图中10℃条件下，酶活力较低，但空间结构并未被破坏，A错误； B、据图可知，50℃处理后酶活力被抑制，但不会改变酶的专一性，B错误； C、图1中25℃左右酶活力较高，但图2中无法判断25℃时酶的热稳定性，不能由“酶活力高”直接推出“热稳定性强”，C错误； D、图2 探究“酶的热稳定性”，自变量是温度和处理时间，单因素实验和多因素实验都需遵循单一变量原则，D正确。 故选 D。 [例3]酶Ⅰ和酶Ⅱ是催化同一反应的两种酶，下图为不同pH条件下两种酶的相对活性测定结果，下列叙述正确的是（    ） A．测定时反应体系中物质的添加顺序为底物→酶→缓冲液 B．酶Ⅰ和酶Ⅱ的最适pH不同，最适温度也不同 C．pH为5的条件下，酶Ⅱ为反应提供的活化能比酶Ⅰ提供得多 D．pH变化较大的条件下，使用酶Ⅱ的催化效果好于酶Ⅰ 【答案】D 【详解】A、测定酶活性时，反应体系添加物质的顺序应为底物→缓冲液→酶，A错误； B、由图可知，两种酶的最适pH不同，但不能确定其最适温度是否不同，B错误； C、酶不能为反应提供活化能，其催化机理为降低反应所需的活化能，C错误； D、由图可知，酶Ⅱ比酶Ⅰ适应的pH范围更广，因此pH变化较大的条件下使用酶Ⅱ催化效果好于酶Ⅰ，D正确。 故选D。 难点知识一 酶的特性相关图像分析 1．高效性： 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 注意：酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 2．专一性： 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快，进而说明酶具有专一性。 3．作用条件较温和： （1）许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。 （2）溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 （3）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。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 命题角度1 酶的特性相关图像分析 小张进行“酶活性的影响因素”实验，结果如图，分析正确的是（    ） A．最适温度为T，最适pH为X B．随温度升高，酶活性不断升高 C．随pH下降，酶活性不断下降 D．酶活性t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构被破坏 【答案】A 【详解】A、根据图示可知，图中酶的最适温度为T，最适pH为X，大于或小于最适温度和pH酶活性均会降低，A正确； B、在最适温度T之前，随着温度的升高，酶活性逐渐上升，B错误； C、随pH下降，酶活性会下降，过低会导致酶失活，C错误； D、t1是低温环境，酶空间结构不会被破坏，而t2为高温环境，酶的空间结构有一定程度破坏，D错误。 故选A。 如图是关于某化学反应在酶、无机催化剂、无催化剂作用下的反应曲线。下列有关叙述正确的是（    ） A．曲线①②③对应的情况分别为无催化剂催化、无机催化剂催化、酶催化 B．曲线①②对比说明酶具有高效性 C．曲线①③对比说明酶具有高效性 D．曲线②③对比说明酶具有高效性 【答案】B 【详解】曲线①②③对应的情况分别为酶催化、无机催化剂催化、无催化剂催化，A错误；曲线①②对比说明酶比无机催化剂的催化效率更快，说明酶具有高效性，B正确，C、D错误。 命题角度2 酶的特性探究过程 如图是“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验。下列叙述中正确的是（　　） A．②与③比较，证明FeCl3催化效率极高 B．①与④比较，证明酶具有专一性 C．②与④比较，证明酶的催化受温度影响 D．③与④比较，证明酶具有高效性 【答案】D 【分析】1、酶： （1）定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物； （2）本质：大多数是蛋白质，少数是RNA； （3）特性：高效性、专一性、作用条件较温和； 2、由图可知，该实验的自变量是温度和催化剂种类，因变量是气泡的产生速率。 【详解】A、②是加热条件，③是加入FeCl3溶液。加热能使过氧化氢分子获得能量从而加快分解，与加入FeCl3溶液的催化作用原理不同，不能直接比较证明FeCl3催化效率极高，A错误； B、①中没有加入催化剂，④中加入肝脏研磨液（含过氧化氢酶）。①与④比较，只能证明酶具有催化作用，要证明酶具有专一性，需要设置不同底物加同一种酶或同种底物加不同酶的对照实验，B错误； C、②是加热条件，④是加入肝脏研磨液（含过氧化氢酶且在常温下）。加热与酶的催化作用影响因素不同，②与④比较，不能证明酶的催化受温度影响，C错误； D、③加入FeCl3溶液（无机催化剂），④加入肝脏研磨液（含过氧化氢酶）。在其他条件相同的情况下，④中反应速率比③中快很多，这可以证明酶具有高效性，即酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著，D正确。 故选D。 在酶的特性及其影响因素的相关实验中，下列叙述正确的是（    ） A．在“探究酶的专一性”实验中，可变因素必定是酶的种类 B．在“探究酶催化的高效性”实验中，酶的作用是为化学反应提供活化能 C．在“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，通过测定最终氧气生成量来判断酶活性大小 D．在“探究温度对淀粉酶活性影响”的实验中，不可选择本尼迪特试剂检测反应产物 【答案】D 【详解】A、在“探究酶的专一性”实验中，可变因素可以是酶的种类或底物的种类（如用同一种酶催化不同底物，或不同酶催化同一底物），并非必定是酶的种类，A错误； B、酶的作用是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，B错误； C、过氧化氢（H2O2）在酸性或碱性条件下会自发分解，导致最终氧气生成量受pH直接影响，无法准确反映酶活性，C错误； D、本尼迪特试剂需沸水浴条件，而温度是该实验的自变量，高温处理会破坏酶活性且干扰预设温度条件，因此不能使用该试剂检测产物，D正确。 故选D。 生物学兴趣小组设计了如下表所示的实验方案，该方案能够用于验证（    ） 步骤 实验操作 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2mL - 2 注入蔗糖溶液 - 2mL 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL A．酶的专一性 B．酶的化学本质是蛋白质 C．酶的高效性 D．酶的活性会受pH影响 【答案】A 【分析】酶的知识点： （1）酶活性：酶的活性受温度、pH、激活剂或抑制剂等因素的影响。 （2）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。 （3）作用机理：催化剂是降低反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。 （4）酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。 （5）酶的特性：高效性、专一性、作用条件较温和（高温、过酸、过碱，都会使酶的结构遭到破坏，使酶永久失活；在低温下，酶的活性降低，但不会失活）。 【详解】试管1中加入的是淀粉溶液和淀粉酶溶液，而试管2中加入的是淀粉酶和蔗糖溶液， 故本实验的目的是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用，即探究酶的专一性，A正确，BCD错误。 故选A。 难点知识二 酶的专一性相关学说 1．锁钥学说： 整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 2．诱导契合学说： 酶表面没有一种与底物互补的固定形状，只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物与之结合。 命题角度1 锁钥学说 有关酶的学说有多种，下图为锁钥学说示意图。下列有关分析正确的是（　　） A．物质b在核糖体上合成 B．物质c浓度越大，该反应速率越大 C．单位时间内d的产量就是b的活力 D．该过程中b的空间结构发生可逆性改变 【答案】D 【分析】酶的特性：专一性、高效性和作用条件较温和。由图可知，b为酶，c为底物，e、d为生成物。 【详解】A、酶与底物能发生特异性结合，在反应前后结构不变，因此b是酶，本质一般为蛋白质，但有的是RNA，蛋白质的合成场所是核糖体，但RNA的合成场所不是核糖体，A错误； B、c是反应物，一定浓度范围内，反应物浓度增加，反应速率会加快，但酶饱和后反应速率不在发生变化，B错误； C、酶活力也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可以用在一定条件下，它所催化的某一化学反应的转化速率来表示，即酶催化的转化速率越快，酶的活力就越高；反之，速率越慢，酶的活力就越低。酶转化速率可以用单位时间内单位体积中底物的减少量或产物的生成量表示，因此单位时间内、单位体积中d的产生量才可表示b的活力，C错误； D、酶与底物结合过程中会发生结构变化，当反应结束后，酶的结构恢复原状，因此该过程中b的空间结构发生可逆性改变，D正确。 故选D。 命题角度2 诱导契合学说 酶的“诱导契合学说”认为，酶活性中心的结构原来并不与底物的结构完全吻合，当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生变化，有关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后，酶活性中心又恢复到原构象。下图为“诱导契合学说”示意图，下列叙述正确的是（    ） A．酶与底物形成络合物时，降低了底物转化成产物的活化能 B．酶活性中心的构象发生变化导致其空间结构改变，为蛋白质变性 C．图示可表示为蔗糖酶催化1分子蔗糖水解成2分子葡萄糖的过程 D．若图中底物是RNA，则酶与底物的基本单位及合成场所均是相同的 【答案】A 【分析】酶的“诱导契合学说”指出，酶和底物相遇时，酶的构象就会发生变化，变成能和底物完全契合的构象，继而催化底物发生反应，反应结束后，酶恢复原构象。 【详解】A、酶的作用机理是能降低反应的活化能，故酶与底物形成络合物时，降低了底物转化成产物的活化能，A正确； B、酶活性中心的构象发生变化是为与底物契合形成络合物，只是酶空间结构的可逆性改变，完成催化作用后，酶活性中心还可恢复到原构象，而蛋白质变性后，由于空间结构破坏不能再恢复，B错误； C、1分子蔗糖被蔗糖酶催化水解成1分子葡萄糖和1分子果糖，C错误； D、酶的本质可以是RNA或蛋白质，而蛋白质酶的组成单位是氨基酸，合成部位是核糖体，D错误。 故选A。 难点知识三 影响酶促反应速率的因素 1．产物浓度与反应时间的关系曲线 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．温度和pH对酶促反应速率的影响 曲线解读： （1）在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；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；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定（图甲和图乙）。 （2）不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（pH）（图丙和图丁）。 3．底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 （1）底物浓度对酶促反应速率的影响 ①ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率增加（酶没有完全与底物结合）。 ②bc段：当底物浓度增大到某一值（M）时，反应速率达到最大值，不再增加（酶完全与底物结合）。 ③ab段限制因素是底物浓度；bc段限制因素是酶浓度。 （2）酶浓度对酶促反应速率的影响 ①在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 ②ab段限制因素是酶浓度；bc段限制因素是底物浓度（或酶活性）。 4．酶的抑制剂——竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 （1）竞争性抑制剂与底物具有类似的结构，能与底物竞争酶的活性部位，导致酶促反应被抑制。 （2）非竞争性抑制剂不与酶活性部位结合，而与酶的其他位点结合，可引起酶构象改变并导致酶无法与底物结合，或者虽然可以与底物结合但是无法得到产物等，会导致酶活性丧失。 （3）两种抑制剂与底物浓度的关系 随底物浓度增加，竞争性抑制剂的抑制作用可消除，而非竞争性抑制剂的抑制作用不可消除。 【易错提醒】 （1）酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 （2）温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。 命题角度1 影响酶促反应速率的因素 某实验中酶促反应速率下降，原因可能是（    ） A．底物充足时酶量增加 B．升温使酶活性升高 C．抑制剂未影响酶结构 D．底物耗尽或pH失衡 【答案】D 【详解】A、底物充足时酶量增加，此时酶浓度升高会加快反应速率，而非下降，A错误； B、升温使酶活性升高，若温度超过最适温度会导致酶变性失活，B错误； C、抑制剂未影响酶结构（如竞争性抑制剂），在底物充足时抑制效应可能被抵消，C错误； D、底物耗尽时反应停止，pH失衡使酶活性降低，均直接导致速率下降，D正确。 故选D。 新鲜菠萝直接食用会使口腔产生刺痛感，这是因为菠萝蛋白酶会催化口腔黏膜蛋白水解而造成黏膜损伤。菠萝蛋白酶的活性与温度(20、40、60、80、100℃)及NaCl浓度(3.5%、7%、10.5%)的关系如下图所示，下列叙述正确的是（　　） A．菠萝蛋白酶的最适温度是40℃ B．综合两图，菠萝蛋白酶应在40℃、无NaCl的条件下保存 C．据乙图可知，新鲜菠萝应用高浓度盐水长时间浸泡后再食用 D．pH值和底物的量是该实验的无关变量 【答案】D 【详解】A、据甲图可知，菠萝蛋白酶的最适温度范围是20—60℃，无法确定最适温度，A错误； B、酶需要在低温条件下保存，B错误； C、据乙图可知，菠萝蛋白酶活性随NaCl浓度升高而降低，但浓盐水长时间浸泡会影响菠萝口感，C错误； D、本实验探究温度和NaCl浓度对菠萝蛋白酶的活性的影响，温度和NaCl浓度是自变量，pH值和底物的量是该实验的无关变量，D正确。 故选D。 命题角度2 酶的抑制剂 在生物化学反应中，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。现有某种消化酶的2种不同的抑制剂Ⅰ和抑制剂Ⅱ，抑制酶活性的原理如图所示。下列相关分析错误的是（　　） A．酶具有专一性，当底物与酶的活性部位具有互补结构时，酶才能与底物结合 B．抑制剂Ⅱ改变了酶的空间结构，使底物无法与酶结合，导致酶活性下降 C．在含有抑制剂Ⅱ的反应体系中，酶促反应速率随底物浓度增大而增大 D．在一定浓度范围内，增加底物浓度可减弱抑制剂Ⅰ的抑制效果 【答案】C 【详解】A、根据图示信息可知，底物与酶的活性部位互补，能相结合时，才能催化底物发生变化，说明酶具有专一性，A正确； B、根据图示信息可知，抑制剂Ⅱ与酶非活性部分结合，改变活性部位结构，使酶失去与底物结合能力，B正确； C、抑制剂Ⅱ与酶非活性部分结合，改变活性部位结构，使酶失去与底物结合能力，属于非竞争性抑制剂，此时增加底物浓度，酶促反应速率也不会改变，C错误； D、抑制剂Ⅰ属于竞争性抑制剂，与底物竞争酶的活性位点，降低酶与底物结合的概率，在一定浓度范围内，增加底物浓度可减弱抑制剂Ⅰ的抑制效果，D正确。 故选C。 在生物化学反应中，当底物与酶的活性部位形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图①所示。酶的抑制剂能与酶结合并降低酶活性。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，如图②所示，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他部位结合，从而抑制酶的活性，如图③所示。下列叙述错误的是（    ） A．据图①可知，如果酶不与其底物结合，则酶没有活性 B．据图②可知，增加底物的浓度可降低竞争性抑制剂的抑制效果 C．据图③可知，非竞争性抑制剂改变了酶活性部位的结构，使得底物无法与酶结合 D．非竞争性抑制剂的作用效果与高温、强酸等影响酶活性的作用效果相似 【答案】A 【分析】竞争性抑制剂的化学结构与底物的结构相似，竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而降低反应物与酶结合的机会，酶的结构没有发生改变；非竞争性抑制剂的分子结构与底物的不相似，非竞争性抑制剂与酶的非活性部位结合，反应物不能与活性部位结合。 【详解】A、酶的活性是酶催化化学反应的能力，即使酶不与其底物结合，酶的活性依然存在，A错误； B、由于竞争性抑制剂的作用机理是与底物争夺结合部位，所以增加底物的浓度可降低竞争性抑制剂的抑制效果，B正确； C、据图③可知，虽然非竞争性抑制剂没有与酶的活性部位结合，但与其他部位结合后改变了酶活性部位的结构，使底物无法与酶结合，从而起到抑制酶活性的效果，C正确； D、非竞争性抑制剂与酶活性部位以外的其他部位结合，通过改变酶的结构使酶的活性受到抑制，高温、强酸等会使酶的空间结构破坏，使酶的活性受到抑制，两者作用效果相似，D正确。 故选A。 酶与底物的结合部位被称为结合位点。酶的抑制剂有两类，一类为竞争性抑制剂，与底物竞争酶分子上的结合位点；另一类是非竞争性抑制剂，与结合位点以外的地方结合，使酶的构象发生变化，从而导致活性中心不能再与底物结合。已知类黄酮、Urease-IN-2是脲酶的两类抑制剂，某科研小组为探究它们分别归属于哪一类抑制剂，通过实验得到的结果如下图。下列说法正确的是（　　） A．曲线①②③中的脲酶，其空间结构是相同的 B．加大尿素溶液的浓度可缓解类黄酮带来的非竞争性抑制作用 C．适当升高温度，各曲线尿素分解速率均会提高 D．在③反应体系中加入双缩脲试剂依旧可以产生紫色 【答案】D 【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA；酶的催化具有高效性（酶的催化效率远远高于无机催化剂）、专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行）、需要适宜的温度和pH值（在最适条件下，酶的催化活性是最高的，低温可以抑制酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活）。 【详解】A、比较曲线①②，低浓度时，①高于②，达到一定浓度后，①②持平，说明②类黄酮与底物竞争酶的活性位点，当底物够多时，有足够的底物与酶结合，所以类黄酮是竞争性抑制剂，竞争性抑制剂没有改变酶的构象，通过③曲线分析可知，Urease-IN-2是非竞争性抑制剂，脲酶构象发生了改变，A错误； B、通过曲线分析可知，类黄酮属于竞争性抑制剂，Urease-IN-2是非竞争性抑制剂，加大尿素溶液的浓度可缓解类黄酮带来的竞争性抑制作用，B错误； C、温度作为实验的无关变量，应设置在最适宜的温度下进行，因此升高温度，各曲线的反应速率应下降，C错误； D、③反应体系中酶（蛋白质）变性，但不影响肽键，在③反应体系中加入双缩脲试剂依旧可以产生紫色，D正确。 故选D。 难点知识四 酶的探究实验 1．验证酶的作用、高效性和专一性 （1）酶具有催化作用 ①实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 ②对照组：底物＋等量蒸馏水→检测→底物不被分解。 （2）酶的专一性 ①方案一：自变量是底物(反应物) A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：另一种底物＋相同酶液→检测→底物不被分解。 ②方案二：自变量是酶的种类 A．实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。 B．对照组：相同底物＋另一种酶液→检测→底物不被分解。 （3）酶的高效性 ①实验组：反应物＋适量酶溶液→检测→底物分解速率快。 ②对照组：反应物＋等量无机催化剂→检测→底物分解速率慢。 2．探究酶的最适温度或pH （1）探究酶的最适温度 ①设计思路 ②设计方案 （2）探究酶的最适pH ①设计思路 ②设计方案 3．实验基本理论——实验变量分析 （1）探究酶的专一性时，实验的自变量是底物的种类，因变量是底物是否被相应的酶水解，此时，实验设计的思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解；还可以用不同的酶作用于同一底物，此时实验的自变量是酶的种类，因变量是底物是否被酶水解，此时，实验设计的思路是探究不同的酶是否能催化同种底物水解。 （2）探究酶的高效性时，实验的自变量是催化剂的种类，因变量是反应速度，如过氧化氢分解实验中观察气泡产生的速度等。 （3）探究温度或pH对酶活性的影响时，实验的自变量分别是温度或pH，因变量是底物反应情况。 4．实验步骤的科学设计 （1）探究温度对酶活性影响的实验中，为保证酶的催化反应是在所控制的温度下进行，要将淀粉、淀粉酶分别置于一定温度条件下处理一段时间再混合。 （2）探究酶的最适pH实验中，必须先将酶置于不同pH条件下（加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液），然后再加入反应物。 命题角度1 酶的探究实验 为探究酶促反应速率的影响因素，兴趣小组设计了相关实验。根据所学知识，请回答下列问题： (1)为探究温度对酶A的影响，兴趣小组进行了预实验，测定其在不同温度下的反应速率，结果如图。若要进一步确定最适温度，应在 之间缩小温度梯度继续进行实验。 (2)探究pH对酶活性的影响时，不建议该小组选择淀粉和唾液淀粉酶的原因是 。 (3)研究发现除温度、pH外，酶的抑制剂也能改变酶促反应速率。酶的抑制剂依据作用机制可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，作用机理如图。 ①高温在降低酶活性方面的机理与 （填“竞争性抑制剂”或“非竞争性抑制剂”）类似，判断依据是 。 ②图中A曲线表示未加入抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，若在酶促反应体系中加入一定量的竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，绘制酶促反应速率变化的大致趋势图 （在图中绘制，曲线B表示加入竞争性抑制剂、曲线C表示加入非竞争性抑制剂）。 【答案】(1)40-60℃ (2)淀粉在酸性条件下会发生水解 (3) 非竞争性抑制剂 高温会导致酶（空间）结构（构象）发生改变，这与非竞争性抑制剂的作用机理类似 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和；酶促反应的原理：酶能降低化学反应所需的活化能。 【详解】（1）由图可知，要进一步确定酶A的最适温度，应在40-60℃之间进一步缩小温度梯度进行实验。 （2）由于淀粉在酸性条件下就可以发生水解，所以选用淀粉和淀粉酶探究pH对酶活性的影响得到的实验结论不准确。 （3）①高温在降低酶活性方面的机理与非竞争性抑制剂类似，因为二者都是通过破坏酶的空间结构影响酶活性，且不可逆。 ②A曲线表示未加入抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，底物浓度大于15之后，由于酶的数量有限，即使底物浓度增加，曲线A也不再上升；加入竞争性抑制剂后酶与底物的结合机会降低，但随底物浓度增加，底物与酶结合的概率更大，反应速率增大，其催化最大反应速率接近A曲线。加入非竞争性抑制剂后酶的空间结构发生变化，酶催化活性降低，且不可逆。结果如图： 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两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，实验结果如图1所示。不同的抑制剂抑制酶活性原理如图2所示。回答下列问题： (1)该实验的自变量是 ，实验中无关变量保持相同且适宜，该实验的无关变量有 （答出两点）。 (2)实验小组的实验过程：将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份→在①中加入一定量的蒸馏水，②③中分别加入 →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→定时取样检测各反应中 ，记录实验结果并绘图。 (3)据图1分析，随着底物浓度升高， （填抑制剂类型）的抑制作用逐渐减小。 (4)结合图1和图2分析抑制剂Ⅰ属于 性抑制剂。 【答案】(1) 抑制剂种类和底物浓度 温度、pH、酶浓度、抑制剂量等 (2) 等量的抑制剂Ⅰ、Ⅱ 产物增加量 (3)抑制剂Ⅰ (4)竞争 【分析】对实验对象进行处理的因素叫作自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量。除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量，在实验时，无关变量应保持相同且适宜。 【详解】（1）由图1可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。 （2）实验设计遵循对照原则和单一变量原则，无关变量相同且适宜。该实验小组的实验过程是：将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组分为若干等份；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；在相同且适宜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；定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，计算出底物的减少量或产物的增加量，记录实验结果并绘图。 （3）由图1可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂Ⅰ的作用逐渐减小甚至消失。 （4）图2中可以看出：竞争性抑制剂不改变酶的空间结构，而是和底物竞争酶结合位点，若底物浓度增大，底物与酶结合的概率增大，酶促反应速率会增大；非竞争性抑制剂和酶结合，改变了酶的空间结构，使酶无法与底物结合，所以增加底物浓度，酶促反应速率也不会有明显的增加。图1中抑制剂Ⅰ可以降低化学反应速率，但是随着底物的浓度的增加，化学反应速率会增加，最终和没有抑制剂的相等说明抑制剂Ⅰ属于竞争性抑制剂。 某组同学做“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验，步骤如下表： 试管号 1 2 3 4 5 6 1%淀粉溶液/mL 1 1 1 1 1 1 淀粉酶溶液/mL 1 1 1 蒸馏水/mL 1 1 1 水浴温度/℃ 4 37 95 碘液/滴 5 5 5 5 5 5 实验现象 变蓝 变蓝 不变蓝 变蓝 不变蓝 不变蓝 (1)本实验的自变量是 ；组成淀粉的基本单位是 。 (2)1号试管呈蓝色证明存在淀粉，说明4℃条件下淀粉酶活性 。 (3)3号和5号试管都不变蓝，学生推测：温度升高后碘液与淀粉不反应，但淀粉酶活性是否受温度的影响不确定。据表分析，该学生做出此推测的依据是 。 (4)为进一步验证上述推测，小组学生提出相关实验设计思路。 实验设计：将5号与6号两支试管的温度由95℃调至37℃后，再滴加碘液观察颜色反应。 预期结果： 。 结论：高温时碘液与淀粉不反应，且使淀粉酶失活。 【答案】(1) 温度 葡萄糖 (2)较低或无活性 (3)3号和5号的实验结果相同，4号和6号的实验结果不同 (4)5号和6号试管都变蓝 【分析】分析题意可知：本实验的目的是“探究温度对淀粉酶活性的影响”，实验的自变量是温度，因变量是淀粉酶的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则。 【详解】（1）分析题意可知：本实验目的是“探究温度对淀粉酶活性的影响”，则实验的自变量是温度；淀粉为多糖，其基本单位为葡萄糖。 （2）分析题表可知：1号试管最终变蓝色，说明淀粉分解较少或没有被分解，由此可以说明4℃条件下淀粉酶活性较低或无活性。 （3）分析题表可知：3号（37℃）和5号（95℃）的实验结果相同，4号（37℃）和6号（95℃）的实验结果不同，推测温度升高后碘液与淀粉不反应，但淀粉酶活性是否受温度的影响不确定。 （4）将5号与6号两支试管的温度由95℃调至37℃后，再滴加碘液观察颜色反应，若高温导致淀粉酶失活，则淀粉酶失去催化作用，无法催化淀粉水解，加入碘液后仍可变蓝色，故预期结果是5号和6号试管都变蓝。 1．如图为 pH 对果胶酶活性的影响。下列叙述正确的是（    ） A．温度属于该实验的无关变量，实验时应保持相同且适宜 B．该酶作用条件比较温和，通常只能在活细胞内发挥作用 C．在实验条件下，pH 约为 4.8 时，果胶水解所需时间最长 D．pH 变化引起的果胶酶空间结构的改变通常是可恢复的 【答案】A 【详解】A、 本实验的目的是探究pH 对果胶酶活性的影响，自变量为pH的不同，因变量为酶活性的改变，此时温度是该实验的无关变量，无关变量应该相同且适宜，A正确； B、该酶作用条件比较温和，只要条件适宜，在活细胞内可发挥作用，在体外也可发挥作用，B错误； C、在实验条件下，pH 约为 4.8 时，果胶酶活性更高，果胶水解所需时间最短，C错误； D、pH 变化引起的果胶酶空间结构的改变通常是不可恢复的，因为过酸、过碱会导致酶永久失活，D错误。 故选A。 2．甲、乙两种酶均能催化物质 M 分解，某兴趣小组为了探究温度对甲、乙两种酶活性的影响，进行了相关实验，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．若在 20℃下保存甲酶和乙酶，则甲酶的保存效果优于乙酶 B．当温度在 35~45℃范围时，甲酶和乙酶活性的变化原理不同 C．同时使用甲、乙两种酶催化物质 M 时，温度应设置为 45℃ D．利用甲酶、乙酶和物质 M 作实验材料可探究酶具有高效性 【答案】B 【详解】A、酶的保存应在低温（抑制酶活性但不破坏结构）条件下。由图可知，20℃时甲酶的相对活性高于乙酶（乙酶活性更低），说明乙酶在20℃时活性受抑制更显著，保存效果优于甲酶，A错误； B、甲酶的最适温度约为35℃，在35∼45℃范围内，温度高于甲酶的最适温度，甲酶的空间结构被破坏，活性下降。乙酶的最适温度约为45℃，在35∼45℃范围内，温度低于乙酶的最适温度，分子运动加快，酶与底物结合更充分，活性随温度升高而增强。两者活性变化的原理不同，B正确； C、同时使用甲、乙两种酶时，应选择两者活性均较高的温度。45℃时甲酶活性已显著降低，而35℃左右甲酶活性最高、乙酶活性也不低，更适合作为共同催化的温度，C错误； D、酶的高效性是指 “酶与无机催化剂相比，催化效率更高”。实验材料中只有两种酶（甲、乙）和底物M，没有无机催化剂，无法探究酶的高效性，D错误。 故选B。 3．关于酶的相关探究实验，下列设计合理的是（　　） A．探究温度对酶活性的影响时，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液 B．探究pH对酶活性的影响时，选用淀粉溶液和淀粉酶溶液，用碘液检测 C．探究酶的专一性时，选用淀粉酶、淀粉和麦芽糖，用斐林试剂检测 D．探究pH对酶活性的影响时，先将酶放入不同pH溶液中，再与底物混合 【答案】D 【详解】A、过氧化氢的分解本身受温度影响，在探究温度对酶活性的影响时，若选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液（含过氧化氢酶），温度变化会同时影响过氧化氢的分解和酶的活性，无法准确体现温度对酶活性的影响，A错误； B、淀粉在酸性条件下会发生水解，探究pH对酶活性的影响时，选用淀粉溶液和淀粉酶溶液，酸性环境会干扰实验结果（淀粉自身水解），不能用碘液准确检测酶活性的变化，B错误； C、麦芽糖本身就是还原糖，用淀粉酶、淀粉和麦芽糖，并用斐林试剂检测时，无论淀粉酶是否能催化麦芽糖水解，斐林试剂都会发生反应（因为麦芽糖是还原糖），无法探究酶的专一性，C错误； D、探究pH对酶活性的影响时，需先将酶置于不同pH溶液中预处理，再与底物混合，确保反应在设定pH下进行，D正确。 故选D。 4．芸香糖苷酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物生产槲皮素、柚皮素和橙皮素等活性物质，具有重要的应用前景。研究人员比较了芸香糖苷酶I、Ⅱ和Ⅲ的酶学性质，部分结果如表。下列叙述正确的是（　　） 芸香糖苷酶 最适温度(℃) 最适pH I 50 4.0 Ⅱ 70 4.0 Ⅲ 40 6.0 A．酶I的反应温度升高20℃，其他条件不变，酶I与酶Ⅱ活性一致 B．三种酶在最适的温度和pH条件下，催化底物的活性相同 C．三种酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物，表明它们具有专一性 D．三种酶的空间结构会因环境温度和pH的改变而发生变化 【答案】D 【详解】A、酶的活性受温度影响，在最适温度前，随温度升高酶活性增强；超过最适温度，随温度升高酶活性下降。酶I的最适温度为50℃，升高20℃至70℃时，超过其最适温度，酶活性会因高温变性而下降；而酶Ⅱ的最适温度为70℃，此时活性最高。两者活性不可能一致，A错误； B、最适条件仅表明此时酶活性最高，但不同酶在最适条件下的催化效率（即酶活性）可能因酶的种类和结构差异而不同，B错误； C、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。三种酶均能水解同一类底物（芸香糖苷类黄酮化合物），体现的是酶的催化作用具有共性，而非专一性（专一性强调对特定底物的催化），C错误； D、酶的活性受温度和pH的影响，温度和pH的变化会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性。当环境温度或pH偏离最适条件时，酶的空间结构可能发生改变，甚至导致酶变性失活，D正确。 故选D。 5．没食子酸是一种天然存在的多酚类化合物，目前有研究发现它可以调节α-淀粉酶的活性。科研人员在环境适宜的条件下，进行了“探究没食子酸对α-淀粉酶活性的影响”实验，结果如下图。下列相关叙述正确的是（　　） A．本实验的自变量是淀粉浓度，因变量是酶促反应速率 B．据图分析，没食子酸能够提高α-淀粉酶的活性 C．本实验结果可体现淀粉酶的高效性 D．淀粉浓度相同时两组最终水解产物量相同 【答案】D 【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多是蛋白质，少数是RNA。 【详解】A、由图可知，自变量有是否加入没食子酸以及淀粉的浓度，因变量是酶促反应速率，A错误； B、加入没食子酸组酶促反应小于对照组，说明没食子酸能够降低α−淀粉酶的活性，B错误； C、淀粉酶只能催化淀粉的水解，说明一种酶只能催化一种反应，体现了酶的专一性，C错误； D、水解产物生成量只与底物浓度有关，故淀粉浓度相同时两组最终水解产物量相同，D正确。 故选D。 6．为研究唾液淀粉酶的特性及影响酶活性的因素，学习小组设计了以下实验，其中正确是（    ） A．探究酶的高效性时，可设置蒸馏水和酶溶液的对照实验 B．探究酶的专一性时，可选用淀粉、蔗糖和碘液进行实验 C．探究酶的最适pH时，需要保持各组的温度相同且适宜 D．探究温度对酶活性影响时，须将酶和底物先混合再保温 【答案】C 【详解】A、探究酶的高效性需与无机催化剂（如Fe³⁺）对照，蒸馏水无催化作用，无法体现高效性，A错误； B、碘液只能检测淀粉是否分解，无法检测蔗糖是否分解，需要用斐林试剂，B错误； C、探究最适pH时，温度是无关变量，需保持相同且适宜以排除干扰，C正确； D、若先混合再保温，在达到目标温度前反应已进行，应分别预保温后再混合，D错误。 故选C。 7．在研究酶特性的实验中，以体积分数为3 %的过氧化氢溶液为底物的一组实验记录如下表所示： 实验过程 实验现象 ①常温下自然分解 气泡少而小 ②常温下加入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液　　　　　　　 　 　 气泡稍多而小 ③常温下加入2滴鲜肝研磨液 气泡极多而大 ④加入2滴煮沸后冷却的鲜肝研磨液 气泡少而小 据表分析，不能得出的结论是(　　) A．从催化反应条件看，酶的作用条件温和 B．从催化反应物种类看，酶具有专一性 C．从催化反应效率看，酶具有高效性 D．从实验变量看，肝脏研磨液属于自变量 【答案】B 【分析】本题考查酶，考查对酶特性相关实验的分析，解答此题，可对表中实验两两比较，根据实验结果的不同得出相应的结论。 【详解】③④两组比较，说明酶在高温煮沸后失活，即从催化反应条件看，酶的作用条件温和，A项正确；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类反应，表中实验不能说明酶具有专一性，B项错误；②③两组相比，说明酶具有高效性，C项正确；该实验的自变量是有无催化剂和催化剂的种类，肝脏研磨液属于自变量，D项正确。 8．在生物化学反应中，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。现有某种消化酶的2种不同的抑制剂Ⅰ和抑制剂Ⅱ，抑制酶活性的原理如图所示。下列相关分析错误的是（　　） A．酶具有专一性，当底物与酶的活性部位具有互补结构时，酶才能与底物结合 B．抑制剂Ⅱ改变了酶的空间结构，使底物无法与酶结合，导致酶活性下降 C．在一定浓度范围内，增加底物浓度可减弱抑制剂Ⅰ的抑制效果 D．在含有抑制剂Ⅱ的反应体系中，酶促反应速率随底物浓度增大而增大 【答案】D 【详解】A、根据图示信息可知，底物与酶的活性部位互补，能相结合时，才能催化底物发生变化，说明酶具有专一性，A正确； B、根据图示信息可知，抑制剂Ⅱ与酶非活性部分结合，改变活性部位结构，使酶失去与底物结合能力，B正确； C、抑制剂Ⅰ属于竞争性抑制剂，与底物竞争酶的活性位点，降低酶与底物结合的概率，在一定浓度范围内，增加底物浓度可减弱抑制剂Ⅰ的抑制效果，C正确； D、抑制剂Ⅱ与酶非活性部位结合，改变活性部位结构，使酶失去与底物结合能力，属于非竞争性抑制剂，此时增加底物浓度，酶促反应速率也不会改变，D错误。 故选D。 9．在细胞代谢过程中，某些代谢中间产物或终产物可以作为酶的抑制剂，调节相应合成路径中关键酶的活性，这种机制被称为反馈抑制。大肠杆菌中的色氨酸由分支酸通过五步酶促反应合成，终产物色氨酸能与酶I发生可逆性结合导致反馈抑制，过程如下图所示。据此判断下列说法正确的是（　　） A．色氨酸与酶I的位点2结合，导致酶I肽键断裂，发生构象变化 B．据图推测，增加分支酸浓度可有效解除色氨酸对酶I的反馈抑制 C．反馈抑制使终产物色氨酸无法持续产生，不利于细胞稳态维持 D．细胞内色氨酸的浓度与色氨酸的反馈抑制调节强度呈正相关 【答案】D 【详解】A、色氨酸与酶Ⅰ的位点2结合，是导致酶Ⅰ的构象发生变化，从而影响酶Ⅰ的活性，但不会使酶Ⅰ的肽键断裂，因为反馈抑制是通过改变酶的空间结构来调节酶活性，并非破坏酶的结构（肽键断裂属于破坏酶的结构），A错误； B、分支酸是酶Ⅰ的底物，增加分支酸浓度，根据酶促反应的特点，底物浓度增加会促进反应进行，但并不能有效解除色氨酸对酶Ⅰ的反馈抑制，分支酸和色氨酸的结合部位不同，B错误； C、反馈抑制的意义在于使终产物的产生处于一种动态平衡中，当终产物浓度高时，抑制关键酶活性，减少终产物生成；当终产物浓度低时，抑制解除，促进终产物生成，有利于细胞稳态的维持，C错误； D、细胞内色氨酸的浓度越高，与酶Ⅰ位点2结合的色氨酸就越多，对酶Ⅰ的反馈抑制调节强度就越强，所以细胞内色氨酸的浓度与色氨酸的反馈抑制调节强度呈正相关，D正确。 故选D。 10．诱导契合学说指出，酶的活性部位并非固定不变，当底物与酶的活性部位结合时，酶的活性部位会发生构象变化，这种变化使酶的活性部位与底物结构互补，从而实现高效催化。酶与底物的这种动态识别过程称为诱导契合。根据这一学说，下列说法错误的是（　　） A．酶活性部位结构适当改变，可能提升酶的活性 B．诱导契合学说解释酶如何通过构象变化与底物结合 C．诱导契合学说否定了酶具有专一性特点 D．图1和图2两个模式图，图2更符合诱导契合学说 【答案】C 【详解】A、题干信息：酶的活性部位并非固定不变，当底物与酶的活性部位结合时，酶的活性部位会发生构象变化，这种变化使酶的活性部位与底物结构互补，从而实现高效催化；可见酶活性部位结构适当改变，可能提升酶的活性，A正确； B、酶与底物的这种动态识别过程称为诱导契合；诱导契合学说解释酶如何通过构象变化与底物结合，B正确； C、诱导契合学说肯定了酶具有专一性特点，C错误； D、图2酶的活性部位发生了构象变化，图1和图2两个模式图，图2更符合诱导契合学说，D正确。 故选C。 11．海鲈鱼是常见的海洋鱼类之一，因味道鲜美、营养价值高而深受消费者喜爱。酸性磷酸酶（ACP）存在于海鲈鱼细胞内的溶酶体中，是参与风味物质肌苷酸（IMP）降解的关键酶。IMP降解产生的次黄嘌呤核苷（HxR）和次黄嘌呤（Hx），使鱼类产生难闻的气味。研究者获得的海鲈鱼肝ACPI（鱼体内ACP的一种）的部分实验结果如图所示。回答下列问题： (1)结合图甲、乙，丙，图中酶催化特定化学反应的能力用 表示。 (2)据图甲可知，海鲈鱼肝ACPI的最适温度为 左右。酶催化化学反应一般在比较温和的条件下进行，温度 （填“过高”或“过低”）会使酶永久失活。海鲈鱼捕捞后，若计划在1-2天食用完毕，可存放于 温度下鱼肉不容易变质。 A．0~4℃            B．30℃            C．70℃ (3)据图乙可知，pH小于3时，两种温度下的ACPI酶活性接近于0的原因是过酸破坏了ACPI的 。海鲈鱼肝ACPI最适pH值为5.0，另有研究发现草鱼、鮰鱼、鳝鱼3种淡水鱼中ACP最适pH值分别为5.0、5.8和5.6，不同鱼类的ACP最适pH不同的原因可能是 。 (4)为了使鱼肉能保鲜，研究者比较了不同抑制剂对ACP酶活性的影响，相比于化学类抑制剂，天然多酚类化合物（如儿茶素）具有安全、低毒、高效等特点。结合图丙可知不同浓度的儿茶素对ACPI活性的影响为 。 【答案】(1)酶活性 (2) 30℃ 过高 A (3) 空间结构 鱼类种类不同，生活环境不同 (4)5个浓度的儿茶素均能有效抑制ACP的活性，一定浓度范围内，浓度越大，抑制效果越好 【分析】酶的催化具有高效性（酶的催化效率远远高于无机催化剂）、专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行）、需要适宜的温度和pH值（在最适条件下，酶的催化活性是最高的，低温可以抑制酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活）。 【详解】（1）酶催化特定化学反应的能力即酶活性，实验中常用相对酶活性来表示酶催化反应的能力大小。图甲、乙、丙的纵坐标均为 “相对酶活性（%）”，这是衡量酶催化能力的指标。 （2）图甲为温度对酶活性的影响，横坐标为温度（℃），纵坐标为相对酶活性。酶活性最高时对应的温度即为最适温度，图中相对酶活性最高时的温度接近 30℃，因此最适温度为30℃左右。酶的作用条件较温和，温度过高会破坏酶的空间结构，导致酶永久失活；而温度过低只会降低酶活性，不会破坏结构，升温后活性可恢复。 海鲈鱼捕捞后需抑制 ACP 活性以减少 IMP 降解（避免产生难闻气味）。 A. 0~4℃：低温可降低酶活性，延缓反应进行，适合短期（1-2 天）保鲜，A正确； B. 30℃：为最适温度，酶活性最高，会加速 IMP 降解，导致变质，B错误； C. 70℃：高温虽能灭活酶，但会破坏鱼肉口感和营养，不适合保鲜，C错误。 故选A。 （3）酶的活性依赖其特定空间结构，过酸（pH＜3）会破坏 ACPI 的空间结构，导致活性接近于 0。 不同鱼类最适 pH 差异原因，酶的结构由基因决定，不同鱼类的 ACP 基因序列不同，导致其编码的酶的氨基酸序列和空间结构存在差异，进而最适 pH 不同。由于鱼类种类不同，生活环境不同，则导致酶的最适pH不同。 （4）图丙横坐标为儿茶素浓度（mmol/L），纵坐标为相对酶活性。由丙图可知，5个浓度的儿茶素均能有效抑制ACP的活性，一定浓度范围内，浓度越大，抑制效果越好。 12．中国是红茶的发源地，拥有众多历史悠久、品质卓越的著名红茶。红茶制作过程的揉捻和发酵环节是在氧气存在的条件下，多酚氧化酶被激活，催化儿茶素类等无色多酚形成茶黄素、茶红素和茶褐素等有色物质。图1为温度对多酚氧化酶活力的影响，图2和图3分别表示泡茶的水温对四种红茶的茶黄素和茶红素浸出量的影响。 (1)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其化学本质是 (2)揉捻时用双手将茶叶找成一团，在垫上反复拨揉、推压。力量要均，一段时间后，将茶团摊开抖散。这样反复进行数次。揉捻除了使茶叶成形外，主要目的是 。据图1实验结果推测，揉捻后的发酵环节，温度应控制在 左右为宜。 (3)制作绿茶信阳毛尖时，在揉捻之前添加了180℃-250℃快速杀青处理，推测该处理的目是 ，并保护 不被破坏，从而保持绿茶清汤绿叶的特征。 【答案】(1)蛋白质或RNA (2) 破坏细胞结构，释放出多酚氧化酶，便于多酚氧化酶与儿茶素等物质充分接触 30℃ (3) 破坏多酚氧化酶 叶绿素 【分析】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。酶具有高效性、专一性、作用条件温和等特点。 【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，少量是RNA。 （2）揉捻可将细胞揉破，释放出细胞内的多酚氧化酶，便于多酚氧化酶与儿茶素等物质充分接触，催化儿茶素类等无色多酚形成茶黄素、茶红素和茶褐素等有色物质。据图1实验结果推测，揉捻后的发酵环节，温度应控制在30℃左右为宜，因为在图中几个温度中，30℃时多酚氧化酶活力最高。 （3）制作绿茶信阳毛尖时，需要保证茶叶是绿色的，在揉捻之前添加了180℃-250℃快速杀青处理，破坏多酚氧化酶，防止儿茶素类等无色多酚有色物质，且保护叶绿素或叶绿体不被破坏，才能保持茶叶的绿色。 13．几丁质（一种多糖）是昆虫外骨骼的重要成分，几丁质的降解主要依赖于N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶（NAGase）的高效催化作用，温度、水解产物对NAGase活力的影响如图1所示，回答下列问题： (1)NAGase在降解昆虫外骨骼的过程中只能与几丁质结合，体现了该酶的 ，该酶具有催化作用的实质是 。 (2)图1-a中温度从40℃升高至60℃过程中，NAGase的活性大幅度下降，原因是 。由图1-b可知几丁质水解后的产物葡萄糖、半乳糖、蔗糖对NAGase的催化活力的影响有 。 (3)竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂均可降低酶的活性，机理如图2所示。研究发现果糖能抑制NAGase的催化活力，为了探究果糖抑制该酶催化活力的机制，某研究小组取一系列浓度的几丁质溶液，每个浓度的几丁质溶液均分为a、b两组（记作a₁和b₁、a2和b2……）。 ①本实验的自变量为 ，对照组应 （填“添加”或“不添加”）果糖。 ②若果糖抑制该酶催化活力的机制如图2中的模型甲，在图3中画出对应曲线 。 (4)昆虫和线虫的表皮和卵壳中含有丰富的几丁质，分析NAGase在农业生产上的应用有 。 【答案】(1) 专一性 降低化学反应的活化能 (2)高温使酶的空间结构遭到破坏 在一定浓度范围内，三种水解产物都对NAGase的催化活力有抑制作用；随着水解产物浓度的增加，抑制作用增大；在相同浓度下，抑制作用葡萄糖大于半乳糖大于蔗糖 (3) 几丁质浓度和是否添加果糖 不添加 (4)防治害虫，作为生物杀虫剂，提高农作物的产量 【分析】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。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 【详解】（1）酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。NAGase 在降解昆虫外骨骼时仅能与几丁质结合，体现了其对底物的选择性，即专一性。酶与无机催化剂的作用机理一致，均通过降低化学反应的活化能来加快反应速率。 （2）酶的活性受温度影响显著，高温会破坏酶的空间结构（低温仅抑制活性，不破坏结构）。图 1-a 中，温度从 40℃升至 60℃时，NAGase 的空间结构因高温被破坏，导致活性大幅下降。结合图 1-b（推测趋势），在一定浓度范围内，三种水解产物都对NAGase的催化活力有抑制作用；随着水解产物浓度的增加，抑制作用增大；在相同浓度下，抑制作用葡萄糖大于半乳糖大于蔗糖。 （3）①自变量是实验中人为改变的变量，本实验为 “几丁质浓度” 和 “是否添加果糖”（一组加果糖，一组不加，形成对照）。对照组：不添加果糖（用于对比果糖的抑制作用）。 ②图 2 中模型甲为竞争性抑制剂（与底物竞争酶的活性位点），其特点是：当底物浓度足够高时，抑制剂的作用可被抵消，最终酶活性能接近正常水平（最大反应速率不变）。 对应图 3 的曲线应表现为：有果糖组的曲线始终在无果糖组下方，但最终趋近于无果糖组的最大活性。 结果如图： （4）昆虫和线虫的表皮、卵壳依赖几丁质维持结构，NAGase 可降解几丁质，导致害虫 / 线虫的结构破坏（如外骨骼软化、卵壳破裂），从而抑制其生存繁殖。因此，NAGase 可作为生物杀虫剂，减少化学农药使用，实现害虫防治、提高农作物产量。 14．荧光的生成通常分为以下需要荧光素酶催化的两步反应：荧光素＋ATP→荧光素化腺苷酸＋PPi，荧光素化腺苷酸＋O2→氧化荧光素＋AMP＋光。能使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质对荧光素酶的活性有抑制作用。回答下列有关问题： (1)荧光素酶催化上述反应发出荧光的能量来自 （填“远离”或“靠近”）腺苷的特殊化学键水解。 (2)为了探究甲、乙两种物质对荧光素酶的抑制作用类型，研究人员提出以下实验设计思路。请结合实验材料完善该实验设计思路，并写出预期实验结果。 实验材料和用具：蒸馏水、荧光素溶液、ATP溶液、荧光素酶溶液、甲物质溶液、乙物质溶液、透析袋（人工合成的半透膜，只允许水分子和甲、乙两种物质通过）、试管、烧杯等。 实验设计思路：取两支试管，各加入等量的荧光素酶溶液，再分别加入等量 ，一段时间后，向两支试管中加入 并观察荧光。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，重复实验，观察各组荧光强度 预期实验结果与结论： 若出现结果①： 结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②： 结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③： 。 结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④：加甲物质溶液组，透析前后荧光强度不变，加乙物质溶液组，透析后荧光强度比透析前强： 结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。 【答案】(1)靠近 (2) 甲物质溶液、乙物质溶液 等量荧光素溶液、ATP溶液 透析后，两组荧光强度均明显比透析前强 透析前后，两组荧光强度不变 加甲物质溶液组，透析后荧光强度比透析前强，加乙物质溶液组，透析前后荧光强度不变 【分析】对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理是的就是对照组。 【详解】（1） 荧光素+ATP→荧光素化腺苷酸+PPi，荧光素酶催化上述反应发出荧光的能量来自ATP中靠近腺苷的特殊化学键水解。 （2） 探究甲、乙两种物质对荧光素酶的抑制作用类型，实验的自变量是加入的抑制剂类型，因变量为荧光强度。荧光素溶液、ATP溶液、荧光素酶溶液等为无关变量，各组应适宜且相同。 实验设计思路：取两支试管，各加入等量的荧光素酶溶液，再分别加入等量甲物质溶液、乙物质溶液，控制实验的自变量，一段时间后，向两支试管中加入等量荧光素溶液和等量ATP溶液，控制无关变量，并观察荧光。 然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，重复实验，观察各组荧光强度。 预期实验结果与结论：若出现结果①：透析后，两组的荧光强度均比透析前高，说明甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：透析前后，两组的荧光强度均不变，说明甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③：加甲物质溶液组，透析后荧光强度比透析前高，说明甲为可逆抑制剂；加乙物质溶液组，透析前后荧光强度不变，说明乙为不可逆抑制剂。 15．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，设计实验过程如表所示： 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 ①设置水浴锅温度（℃） 20 30 40 50 20 30 40 50 ②取8支试管各加入淀粉溶液（mL），分别保温5 min 10 10 10 10 10 10 10 10 ③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5 min 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B ④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5 min 图是实验第④步保温5分钟后对各组淀粉剩余量进行检测的结果。 (1)该实验中淀粉酶催化的实质是 。 (2)该实验的自变量是 （方法规律提炼）。 (3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性， （是/否）能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示。若步骤③中淀粉酶的浓度适当减少，为保持图1实验结果不变，则保温时间应 （填“缩短”“延长”或“不变”）。 (4)若要探究酶B的最适温度，应在 ℃之间设置一系列温度梯度进行分组实验，分析结果得出结论。（方法规律提炼） 【答案】(1)降低化学反应的活化能 (2)温度和酶的种类 (3) 否 延长 (4)30～50℃ 【分析】根据题意，该实验的目的是探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，分析表格和图1可知，该实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是淀粉剩余量，则无关变量有pH、反应时间、溶液的量、 淀粉的浓度、酶的浓度等。 【详解】（1）酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能。 （2）根据以上分析可知，该实验的目的是探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，结合表格可知，实验中设计了不同的温度，酶的种类有酶A和酶B两种，因此该实验的自变量是温度和酶的种类。 （3）由于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，因此本实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性，不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示。若步骤③中淀粉酶的浓度适当降低，酶促反应速率会降低，因此为保持图实验结果不变，则保温时间应延长。 （4）若要进一步探究酶B的最适温度，应在30～50℃之间设立一系列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。 2 学科网（北京）股份有限公司 $