第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

同学们，当我们坐在教室里认真学习，绞尽脑汁思考难题时，有没有想过，支持我们大脑高速运转的能量从何而来？我们思考需要的直接能源物质可不是馒头、米饭这些食物，而是一种名为ATP的神秘物质。那ATP是如何产生的呢？这就离不开酶这位“神奇小助手”了，它在细胞的化学反应中扮演着至关重要的角色，就像一个高效的催化剂，让细胞内的各种反应快速又有序地进行。 还有，我们无时无刻不在呼吸，那细胞呼吸又是怎样进行的呢？细胞在呼吸过程中发生了什么奇妙的变化？另外，绿色植物为何能通过光合作用将光能转化为化学能，这对整个生态系统又有着怎样举足轻重的意义？带着这些有趣又充满奥秘的问题，让我们一起走进第5章——细胞的能量供应和利用，去探索细胞世界的能量密码吧！ 第1节　降低化学反应活化能的酶 第1课时　酶的作用和本质►对应学生用书P90 1．科学探究：通过比较过氧化氢在不同条件下的分解，分析结果得出结论，并学会在科学探究中控制实验变量和设计对照实验。 2．科学思维：通过模型与建模的方法，说明酶的作用机理。 3．生命观念：通过对酶本质的探索历程的学习，认识酶的化学本质，总结酶的作用。　 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)条件：需要酶的催化。 (3)意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。 2．酶的作用原理 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 1．实验原理 2H2O22H2O＋O2 2．实验目的 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 3．实验设计及现象 试管编号 1 2 3 4 第一步 向4支试管内分别加入新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液2 mL 第二步 反应条件 常温 90_℃水浴加热 FeCl3溶液 肝脏研磨液 剂量 － － 2滴 2滴 结果 气泡的数量和速度 不明显 少量 较多 大量 卫生香的复燃程度 不复燃 不复燃 复燃 迅速复燃 三、酶的本质 1．关于酶本质的探索 2．酶的本质 (1)产生场所：活细胞。 (2)生理作用：催化作用。 (3)化学本质：蛋白质或RNA。 在细胞这个微观世界里，代谢活动如同永不停歇的热闹工厂。而酶，就是工厂里的“超级工匠”，它能让代谢反应高效进行。酶参与呼吸作用、物质合成等，精准调控每个环节，没有酶，细胞代谢就会陷入混乱，生命活动也无法正常运转。 (1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。(×) 提示：酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 (2)无关变量是与实验结果无关的变量。(×) 提示：无关变量会对实验结果造成影响，因此，对无关变量的处理要求是相同且适宜。 (3)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的。(√) (4)酶具有催化、调节等多种功能。(×) 提示：酶具有的功能是催化。 (5)酶的合成场所是核糖体。(×) 提示：酶的化学本质是蛋白质或RNA，合成场所不全是核糖体，RNA主要在细胞核内合成。 (6)酶是活细胞产生的，能在细胞内、细胞外和体外发挥催化作用。(√) 　比较过氧化氢在不同条件下的分解 [教材挖掘]阅读教材P77“比较过氧化氢在不同条件下的分解”与P78“控制变量和设计对照实验”的内容，结合下面的实验图示，小组合作，完成以下探究问题。 1．分析本实验的相关变量。 2．通过分析对照实验结果，得出结论。 (1)①号与②号进行对照，结论：加热可以使过氧化氢发生分解。 (2)①号与③号进行对照，结论：FeCl3溶液可催化过氧化氢的分解。 (3)①号与④号进行对照，结论：肝脏研磨液中的过氧化氢酶可催化过氧化氢的分解。 3．②③④号三支试管都有气泡放出，但④号试管放出的气泡最多，说明了什么？ 提示：加热、FeCl3溶液(无机催化剂)和过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解，但过氧化氢酶的催化效率更高。 4．实验选材时，为什么要选用新鲜的肝脏作为实验材料？ 提示：若肝脏不新鲜，过氧化氢酶会在腐生菌的作用下分解，无法保证过氧化氢酶的数量和活性，影响实验结果。 5．实验时为什么要将肝脏制成研磨液？ 提示：使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶，增大酶与过氧化氢的接触面积，加速过氧化氢的分解。 6．在滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，能不能共用一支滴管？为什么？ 提示：不能。共用一支滴管会导致后滴加的液体中混有先滴加的液体，从而影响实验结果，无法得出正确结论。 科学方法：控制变量和设计对照实验 (1)变量：实验过程中的变化因素称为变量 (2)对照实验 ①概念：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。 ②对照实验的类型 (3)实验设计原则 ①对照原则：设计对照实验，既要有对照组又要有实验组。 ②单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。 ③等量性原则：指除单一变量可以变化外，其他的实验条件是一样的，如所用试剂量要相同、放在相同条件下培养、取长势相同的植物培养等。 1．如图装置为探究H2O2在不同条件下的分解，装置甲、乙中的H2O2的浓度和量都相同，实验完成后让反应进行至不再有气泡产生。下列说法正确的是(　　) A．装置甲中H2O2分解所需要的活化能比装置乙的少 B．该实验的自变量是酶的种类 C．该实验的因变量检测指标是H2O2的分解速率 D．量筒Ⅰ中水的体积等于量筒Ⅱ中水的体积 解析：选D。和无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能，故装置甲中H2O2分解所需要的活化能比装置乙的多，A错误；据题图分析，该实验的自变量是催化剂的种类，因变量是单位时间内气体的产生量，实验中收集到的水的体积代表产生的O2的量，所以因变量检测指标是单位时间内试管中水的体积，B、C错误；由于两个装置中H2O2的浓度和量都相同，因此两个装置产生的O2总量相等，即量筒Ⅰ中水的体积等于量筒Ⅱ中水的体积，D正确。 2．(2025·唐山高一检测)为了比较过氧化氢在不同条件下的分解情况，某实验小组按下表进行了相关实验。下列叙述正确的是(　　) 试管编号 1号 2号 3号 4号 过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 温度 常温 90 ℃ 常温 常温 处理 － － 2滴FeCl3溶液 2滴新鲜肝脏研磨液 点燃的卫生香放入试管口上方 卫生香 复燃程度 － ＋ ＋＋ ＋＋＋ 注：“＋”表示卫生香复燃程度，“＋”越多表示复燃程度越高，“－”表示不复燃。 A．试管1和2比较能说明加热可以降低过氧化氢分解反应的活化能 B．若要说明过氧化氢酶的高效性，可用试管1、3和4进行比较 C．试管4中卫生香复燃程度最高，所以该试管最终生成的氧气总量最多 D．该实验也能说明酶具有专一性和作用条件较温和的特点 解析：选B。试管2对过氧化氢加热使其加快分解，是因为加热可以为分解反应提供能量，而不能说明加热可以降低过氧化氢分解反应的活化能，A错误；用试管1、3、4进行比较，可以说明过氧化氢酶具有高效性，B正确；试管4中卫生香复燃程度最高，是因为在酶催化作用下产生氧气的速率最快，四支试管中初始过氧化氢总量相同，则最终生成的氧气总量相同，C错误；该实验不能说明酶具有专一性和酶作用条件较温和的特点，D错误。 　酶的本质及作用机理 [材料情境]资料1：有关酶学研究中的诺贝尔奖(部分)。 年份及获得者 成就 1907年毕希纳 发现无细胞发酵现象 1929年哈登 糖发酵过程中酶的作用 1931年瓦尔堡 呼吸酶的性质和作用方式 1946年萨姆纳 酶的化学本质是蛋白质 1959年科 恩伯格等 发现RNA聚合酶与DNA聚合酶 1997年博耶等 ATP合成酶作用机理的发现 2009年布莱克本等 发现端粒和端粒酶保护染色体的机制 资料2：如图所示为不同条件下化学反应的机理与过程，图中E1、E2、E3都是活化能。 1．阅读资料1，结合教材P79“关于酶本质的探索”，毕希纳通过对无细胞发酵现象研究得出什么结论？ 提示：酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母菌细胞中一样。 2．美国科学家萨姆纳证明了脲酶是蛋白质。小组讨论，提出一种验证脲酶是蛋白质的实验思路。 提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。 3．从资料1中诺贝尔奖研究成就的角度分析，你认为酶的研究经历了哪些阶段？ 提示：认知酶的存在→探究酶的本质→发现多种的酶→研究酶的具体作用机制。 4．资料2中三种活化能表示在无催化剂、无机催化剂、酶作催化剂情况下的活化能，请将三种条件与E1、E2、E3进行对应。 提示：E1——使用无机催化剂，E2——不使用催化剂，E3——使用酶作催化剂。 5．在资料2中，使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能应该怎么表示？ 提示：E2－E3。 6．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，据图判断甲、乙两种酶的化学本质分别是RNA、蛋白质。 1．酶的本质及生理功能 概念 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 来源 一般来说，活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，但含有酶) 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸(约21种) 核糖核苷酸(4种) 合成场所 核糖体 细胞核(主要)、线粒体、叶绿体 生理功能 生物催化功能(反应前后酶的性质和数量不变) 作用机理 降低化学反应的活化能，加快反应速率 作用场所 在细胞内(呼吸酶、光合酶等)、细胞外(消化酶等)、体外都能发挥催化作用 注：酶只有催化作用，没有调节功能；酶可作为催化剂，也可作为反应底物。 2．酶的作用机理模型 (1)分析方法：从活化能概念入手，分子从常态转变为活跃状态所需的能量为活化能，如ad段表示没有催化剂时的活化能。各区段分析如表： 区段 含义 ad 无催化剂条件下反应所需的活化能 bd 无机催化剂条件下反应所需的活化能 cd 酶催化条件下反应所需的活化能 ac 酶降低的活化能 (2)催化剂作用：在不同的反应条件下，反应的“常态”是相同的，但“活跃状态”是不同的，可知催化剂只是降低了反应的活化能，而不提供能量。 3．如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 解析：选A。从图中可以看出图形①参与催化反应，并在反应前后能保持结构和性质不变，故图形①应为酶。 4．(2022·全国乙卷)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。 实验组 ① ② ③ ④ ⑤ 底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ RNA组分 ＋ ＋ － ＋ － 蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋ 低浓度Mg2+ ＋ ＋ ＋ － － 高浓度Mg2+ － － － ＋ ＋ 产物 ＋ － － ＋ － 根据实验结果可以得出的结论是(　　) A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性 B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高 C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性 D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性 解析：选C。实验组①中，酶P在低浓度Mg2+条件下，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A不符合题意；实验组③和实验组⑤只有酶P的蛋白质组分，自变量是Mg2+浓度，无论是高浓度Mg2+条件下还是低浓度Mg2+条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，B、D不符合题意；实验组②和实验组④只有酶P的RNA组分，自变量是Mg2+浓度，实验组④在高浓度Mg2+条件下有产物生成，实验组②在低浓度Mg2+条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性，C符合题意。 催化剂和酶 1．基本定义 (1)催化剂：能通过降低反应活化能加速化学反应，而自身在反应结束时不被消耗的物质。可以是无机物(如金属、酸)、有机物或复合物。 (2)酶：一类具有催化功能的生物大分子，绝大多数是蛋白质，少数为RNA，由生物体产生，参与生命活动的几乎每一个生化反应。 2．共同点 (1)加速反应：两者均通过降低活化能提高反应速率，但不改变反应平衡。 (2)可重复使用：反应后自身不被消耗(除非失活)。 (3)专一性：均对底物有一定选择性，但酶的专一性通常更高。 [考查角度] 以细胞内化学反应为情境，考查在反应过程中酶的作用机制和作用特点，考查获取并处理信息、逻辑推理和科学探究的能力。　　 酶制剂与吡啶甲酸铬的作用 我国科研人员为了探究酶制剂与吡啶甲酸铬(一种饲料添加剂)替代豆油对鲤鱼生长性能和饲料利用的影响，设计了如下实验：待兴国红鲤驯养稳定后，挑选大小一致、鳞片完整、体重相同的健康鱼，随机分成7组，置于循环系统水缸中，每组每天用不同配方饲料喂养。在适宜条件下饲养8周后，测定并计算各组鲤鱼平均增重率、特定生长率、饲料系数、干物质表观消化率等指标。实验饲料的原料组成及测定结果如下表： 项目 1 2 3 4 5 6 7 饲料配方 基础饲料 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 豆油/% 3 2.5 2.5 2.5 2 2 2 酶制剂/% 0 0 0.1 0.1 0 0.1 0.1 吡啶甲酸铬/% 0 0 0 0.02 0 0 0.02 测定指标 平均增重率/% 154.53 141.64 153.26 167.8 124.46 141.55 145.42 特定生长率/(%/d) 1.67 1.57 1.66 1.76 1.44 1.57 1.6 饲料系数 1.72 1.97 1.8 1.57 1.95 1.91 1.78 干物质表观消化率/% 59.32 49.1 65.82 64.19 59.62 59.59 56.72 注：酶制剂组成为木聚糖酶、β­葡聚糖酶、β­甘露聚糖酶、纤维素酶、中性蛋白酶。 饲料系数(FCR)＝饲料投喂总量/(实验末鱼均重－实验初鱼均重) 题号 能力考查 素养考查 (1) 知识的迁移应用能力 生命观念 (2) 演绎与推理能力 语言组织与表达能力 科学思维 (3) 实验结果论证和分析能力 科学思维 (1)各种不同酶的作用机理是_______________________________________________________________________。 (2)豆油主要为鲤鱼生长提供__________(填物质)，比较1、5、6组的平均增重率和特定生长率，可以推测 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)与1、2、3组相比，4组饲料系数________，说明_______________________________________________________________________。 解析：(2)豆油主要成分是脂肪，因此豆油主要为鲤鱼生长提供脂肪。1组与5组的区别在于豆油的浓度，5组与6组的区别在于增加了酶制剂的使用，由这三组数据可知，饲料中低豆油添加量可导致饲料脂肪水平降低，鲤鱼的平均增重率和特定生长率低，酶制剂可能在一定程度上弥补这一影响。(3)4组增加了酶制剂和吡啶甲酸铬，与1、2、3组比较，4组饲料系数显著降低，说明酶制剂与吡啶甲酸铬联用替代豆油的确达到了共同增效的作用，提升了鲤鱼的饲料利用程度。 答案：(1)降低化学反应的活化能　(2)脂肪　饲料中低豆油添加量可导致饲料脂肪水平降低，鲤鱼的平均增重率和特定生长率低，酶制剂可能在一定程度上弥补这一影响　(3)显著降低　酶制剂与吡啶甲酸铬联用替代豆油的确达到了共同增效的作用，提升了鲤鱼的饲料利用程度 课后分层练(十五)　酶的作用和本质 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 【基础巩固练】 考点一　比较过氧化氢在不同条件下的分解 1．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，加热、加过氧化氢酶、加FeCl3溶液都能促进过氧化氢分解，促进过氧化氢分解的原理相同的是(　　) A．过氧化氢酶和加热 B．过氧化氢酶和FeCl3溶液 C．FeCl3溶液和加热 D．加热、过氧化氢酶和FeCl3溶液 解析：选B。过氧化氢酶和FeCl3溶液都能降低化学反应所需要的活化能，两者原理相同，加热能为反应提供能量，与另外两个原理不同，B符合题意。 2．在如图所示的实验中，属于无关变量的是(　　) A．催化剂的种类 B．过氧化氢分解的速率 C．试管中的过氧化氢溶液的量 D．产生气泡量 解析：选C。分析实验装置可知，催化剂的种类属于实验的自变量，过氧化氢分解的速率和产生气泡量属于实验的因变量，试管中的过氧化氢溶液的量属于实验的无关变量。 3．下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的叙述，正确的是(　　) A．该实验中新鲜肝脏研磨液是促进过氧化氢快速分解的催化剂 B．实验中温度、催化剂和反应物的浓度是自变量，过氧化氢分解速率是因变量 C．将只加入2 mL过氧化氢溶液的试管放在60 ℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况 D．实验中用到的滴管，必须先吸取FeCl3溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小 解析：选A。该实验中新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶是促进过氧化氢快速分解的生物催化剂，A正确；实验中的自变量是反应条件，即温度、催化剂种类，而反应物的浓度是无关变量，B错误；为使实验效果明显，应将试管放在90 ℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，C错误；实验中用到的滴管不能混用，先吸取FeCl3溶液再吸取肝脏研磨液会导致交叉污染，影响实验结果，D错误。 考点二　酶的本质及作用原理 4．当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行；当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应立即减慢。由此可以说明(　　) A．RNA是核酸的一种 B．RNA有时也可称为遗传物质 C．RNA主要存在于细胞质中 D．RNA也可作为生物催化剂 解析：选D。RNA被有关的酶水解后，化学反应立即减慢，说明RNA具有催化作用，D正确，A、B、C错误。 5．已知蛋白酶能分解蛋白质，取两支试管分别加入等量的蛋白质溶液编号甲、乙，在甲试管的蛋白质溶液中加入蛋白酶，乙试管中加入等量的清水。一段时间后，再加入双缩脲试剂，其结果是(　　) A．甲无色，乙紫色 B．甲蓝色，乙紫色 C．甲、乙溶液呈紫色 D．甲、乙溶液呈蓝色 解析：选C。甲试管的蛋白质溶液中加入蛋白酶，蛋白酶的化学本质为蛋白质，因此甲试管加入双缩脲试剂，呈现紫色；乙试管中含有蛋白质，加入双缩脲试剂，呈现紫色。 6．下列关于酶本质的探索历程的叙述，错误的是(　　) A．巴斯德提出酿酒中的发酵是由于活酵母菌细胞的参与 B．毕希纳通过实验证明了引起发酵的酿酶是蛋白质 C．科学家们相继获得脲酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶的结晶，并证明这些酶都是蛋白质 D．切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能 解析：选B。巴斯德之前，人们认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关，而巴斯德认为发酵与活细胞有关，起发酵作用的是整个酵母菌细胞，A正确；毕希纳将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶，萨姆纳证明了脲酶是蛋白质，B错误；1926年美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取了脲酶，又用多种方法证明了脲酶是蛋白质，后来科学家又相继获得了胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶都是蛋白质，C正确；切赫和奥尔特曼发现少数RNA具有生物催化功能，D正确。 7．如图所示，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有催化剂的反应曲线，下列图中的E可以表示酶所降低的活化能的是(　　) 解析：选B。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，酶降低的活化能＝没有催化剂时化学反应所需的能量②－有酶催化时化学反应所需的能量①，B正确。 【综合提升练】 8．某兴趣小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液，过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．过程①既没有破坏蛋白质的空间结构也没有破坏其中的肽键 B．向过程④结束后的反应体系中加入双缩脲试剂不会再产生紫色反应 C．过程②会破坏蛋白质的空间结构，导致蛋白质失去其生理功能 D．图中①②两种处理方法都没有改变鸡蛋清中蛋白质的氨基酸数量 解析：选B。过程①为蛋白质的盐析，既没有破坏蛋白质的空间结构也没有破坏其中的肽键，A正确；过程④经过蛋白酶水解后，形成多肽和氨基酸，多肽中含有肽键，且该过程中加入的蛋白酶的化学本质是蛋白质，故向过程④结束后的反应体系中加入双缩脲试剂仍会出现紫色反应，B错误；过程②加热后蛋白质会变性，会破坏蛋白质的空间结构，导致蛋白质失去其生理功能，C正确；①和②分别是蛋白质的盐析和加热变性，盐析没有破坏蛋白质的空间结构，加热会破坏蛋白质的空间结构，但二者都没有改变鸡蛋清中蛋白质的氨基酸数量，D正确。 9．反应物A在无酶催化条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化如图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．加热加压可使反应物分子更容易从初态转变为活化态 B．b－c表示在有酶催化条件下，反应物A生成产物P所需要的活化能 C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不发生改变 D．曲线Ⅱ可表示最适酶促条件下的曲线，该反应只能在细胞内进行 解析：选D。加热加压可使反应物分子获得能量，从而使反应物分子从初态变为活化态，A正确；b－c表示在有酶催化的条件下，该化学反应所需要的活化能，B正确；若仅增加反应物A的量，则酶的活性不会改变，图中曲线的原有形状不会发生改变，C正确；酶在细胞内和细胞外都能催化化学反应，D错误。 10．(2025·合肥高一检测)在大肠杆菌中，可以通过基团移位的方式运输葡萄糖，过程如图所示。细胞内的高能化合物——磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的磷酸基团通过酶Ⅰ的作用将HPr激活；而膜外环境中的葡萄糖分子先与细胞膜中酶Ⅱc结合，接着被传递来的磷酸基团激活，形成磷酸糖(可被细胞迅速利用)，最后释放到细胞质中。下列说法错误的是(　　) A．酶Ⅰ可以降低HPr激活过程中所需要的活化能 B．酶Ⅱc横跨细胞膜的部分，亲水性氨基酸占比较高 C．酶Ⅱc是转运葡萄糖的载体，转运过程中其结构会发生变化 D．磷酸糖的形成可以避免细胞内葡萄糖积累过多而影响代谢 解析：选B。酶的作用机理是降低化学反应所需活化能，A正确；酶Ⅱc横跨细胞膜的部分主要是磷脂疏水的尾部，所以疏水性氨基酸较多，B错误；葡萄糖分子与细胞膜中的酶Ⅱc结合，接着被传递来的磷酸基团激活，形成磷酸糖，最后释放到细胞质中，此过程由高能化合物PEP提供能量，属于主动运输，因此酶Ⅱc作为转运葡萄糖的载体，转运过程中其自身构象发生变化，C正确；通过基团移位的方式运输葡萄糖，进入细胞质的为磷酸化的葡萄糖，可直接参与糖酵解，被细胞迅速利用，因此可避免细胞中葡萄糖积累过多而影响代谢，D正确。 11．小麦的穗发芽率会影响其产量和品质。科研人员发现某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。 实验材料：穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，试管，蒸馏水，缓冲液，淀粉溶液等。 (1)实验步骤： ①分别将红、白粒小麦种子加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)。 ②取多支试管，分成A、B、C三组，在实验组A组中放入0.5 mL红粒小麦提取液，在B组中放入0.5 mL______________，在C组中加入0.5 mL________。 ③分别在三组中加入1 mL缓冲液和1 mL淀粉溶液，室温下反应适宜时间后终止酶促反应，加适量________显色。 ④观察颜色变化并做记录。 (2)该实验的自变量为______________；步骤③中加缓冲液的目的是________，步骤③中显色结果呈______色。 (3)步骤③中各组在相同温度下、反应相同时间后同时终止酶促反应的目的是________________________________。下图为反应物的量与反应时间的关系，步骤③中终止酶促反应的时间应该选择____(填“M”“N”或“P”)。 (4)实验结果： 组别 A B C 显色结果 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋＋＋ 注：用“＋”表示颜色深浅，其数目越多表示颜色越深。 结果表明：淀粉酶活性较低的组别是______(填字母)；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越______(填“高”或“低”)。 解析：(1)②该实验是以白粒小麦和红粒小麦进行对比，所以B组加入0.5 mL白粒小麦提取液，C组加入0.5 mL蒸馏水作为对照；③三支试管各加入1 mL缓冲液，再各加1 mL淀粉溶液，淀粉遇碘变蓝，所以加适量碘液显色。(2)该实验自变量是加入的提取液种类，因变量是加入碘液后显现的颜色。加入缓冲液的目的是调节pH。淀粉遇碘变蓝，显色结果为蓝色。(3)实验中除了自变量和因变量，其他如温度、反应时间为无关变量，保持无关变量一致是为了排除无关变量对实验现象的影响。为保证最后的结果，显色最容易区分，应选择M终止。(4)结果表明：A组和B组比较，A组中蓝色较深，说明淀粉分解较少，因此淀粉酶活性较低的品种是红粒小麦(A组)；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越低。 答案：(1)②白粒小麦提取液　蒸馏水　③碘液　(2)加入的提取液种类　调节pH　蓝　(3)排除无关变量对实验现象的影响　M　(4)A　低 12．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如表所示。 试管 组别 实验处理 加入体积分数为3%的过氧化氢溶液 温度 加入试剂 试管1 2 mL 常温 － 试管2 2 mL 90 ℃ － 试管3 2 mL 常温 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 试管4 2 mL 常温 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 (1)在上表的实验处理中，研究的自变量有______________，写出一种无关变量____________。 (2)该实验用的肝脏要求新鲜，原因是________________________________________________________________________。 (3)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是________________________________________________________________________。 (4)若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是________________________________________________________________________。 (5)除了(4)小题的对照实验，请再找出一组对照实验：______________，该对照实验说明的问题是_________________________________________________________________________。 (6)上述实验中的__________________是实验组，________是对照组。 答案：(1)温度、催化剂种类　过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液的用量、肝脏研磨液的用量、溶液的pH(任答一种即可)　(2)肝脏放置时间长，过氧化氢酶会被破坏，影响实验结果　(3)试管3和试管4　(4)加热促使过氧化氢分解　(5)试管1和试管3　FeCl3溶液能催化过氧化氢的分解(或试管1和试管4对照，说明的是肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解；或试管1、试管3和试管4对照，说明的是FeCl3溶液和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3溶液)　(6)试管2、试管3和试管4　试管1 第2课时　酶的特性►对应学生用书P96 1．科学探究：通过“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”的探究活动，阐明酶具有专一性，学会控制变量和设计对照实验。 2．科学思维：通过“pH和温度对酶活性影响”的探究活动，分析推导“酶的作用条件较温和”的特性，训练模型建构的科学思维。 3．社会责任：通过酶在生活、生产中应用的实例，认同酶具有高效、环保、节能等特点。　 一、酶的特性 1．酶的高效性和专一性 特性 高效性 专一性 含义 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 意义 保证了细胞代谢的快速进行；保证了细胞内能量供应的稳定 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行 2.验证酶的专一性 (1)实验原理 ①淀粉酶能催化淀粉分解为还原糖，而不能使蔗糖水解。 ②斐林试剂＋还原糖砖红色沉淀。 (2)实验过程 试管编号 1 2 加入底物 2 mL淀粉溶液 2 mL蔗糖溶液 加入酶 2 mL淀粉酶溶液 实验处理 混合均匀，在60 ℃左右的热水中保温5 min 加入试剂 加入2 mL斐林试剂，水浴加热约2 min 实验结果 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结果分析 淀粉酶催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 实验结论 酶具有专一性 二、酶的作用条件较温和 1．酶活性 (1)含义：酶催化特定化学反应的能力，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。 (2)影响酶活性的主要因素：温度、pH。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 2．温度和pH对酶活性的影响曲线分析 温度 pH 在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而下降 在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的最适pH。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会下降 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 3.探究影响酶活性的条件 (1)实验思路 组别 1 2 …… n 实验材料 等量的同种底物 温度(pH) T1(a1) T2(a2) …… Tn(an) 衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量或底物剩余量 实验结论 生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH) (2)实验步骤 ①探究温度对淀粉酶活性的影响 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 注入可溶性淀粉溶液保温5 min 2 mL － 2 mL － 2 mL － 注入淀粉酶溶液保温5 min － 1 mL － 1 mL － 1 mL 温度/℃ 0 60 100 相同温度下淀粉溶液与淀粉酶溶液混合，保持温度 碘液检验 变蓝 不变蓝 变蓝 ②探究pH对淀粉酶活性的影响 试管编号 1 2 3 注入新鲜的肝脏研磨液 每支试管各1 mL 不同pH处理 0.01 mol/L的盐酸溶液1 mL 蒸馏水1 mL 0.01 mol/L的NaOH溶液1 mL 注入过氧化氢溶液 每支试管各2 mL 预期实验现象 无明显气泡 大量气泡产生 无明显气泡 (3)实验结论：溶液的温度和pH都对酶活性有影响。 三、细胞代谢有序进行的原因 1．原因：细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。 2．实例：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在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。 酶在生命活动与生产生活中均扮演着关键角色。在细胞内，酶作为高效催化剂，推动着各类复杂生化反应的顺利进行，是维持细胞正常代谢和功能的基础。在细胞外，酶也广泛应用于食品加工、医疗诊断、工业生产等诸多领域。为了更充分地发挥酶的作用，实现其在生产生活中的最大价值，探究影响酶活性的因素就显得尤为重要。 (1)二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性。(×) 提示：酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，二肽酶能催化多种二肽水解，能说明酶具有专一性。 (2)酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示。(√) (3)低温、温度过高、过酸、过碱条件下酶的活性都很低，且酶的空间结构都发生了不可逆的改变。(×) 提示：低温抑制了酶的活性，但酶的空间结构稳定，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复。 (4)在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。(×) 提示：胃蛋白酶在pH为10时，空间结构已遭到破坏，因此降低pH不会使胃蛋白酶的活性再增强。 (5)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×) 提示：保存酶的时候要尽量降低其活性来增长保质期，因此酶适宜储存的温度为低温。 　酶的专一性 [教材情境]阅读教材P81“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”，结合下述资料，自主学习，小组合作完成以下问题。 淀粉和蔗糖都是非还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖和果糖都是还原糖。下表为淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验。 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 2 mL － 蔗糖溶液 － 2 mL 新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 水浴加热约2 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 1．该实验中的自变量和因变量分别是什么？ 提示：自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。 2．本实验的设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。 3．1号试管有砖红色沉淀生成，说明淀粉被水解，产生了还原糖；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。上述实验说明：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。 4．实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？为什么？ 提示：不能。因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 5．已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ 提示：有必要，作为对照组可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。 6．同学们发现，实验时老师还提供了蔗糖酶和碘液，小组进行讨论并提出能证明酶的专一性的其他实验思路。 提示： 底物 酶 检测试剂 淀粉、蔗糖 蔗糖酶 斐林试剂 淀粉 蔗糖酶、淀粉酶 斐林试剂或碘液 蔗糖 蔗糖酶、淀粉酶 斐林试剂 1．实验设计方案 组别 底物 酶 结果 思路一：相同酶不同底物 对照组 甲 甲酶 甲被分解 实验组 乙 甲酶 乙不被分解 思路二：相同底物不同酶 对照组 甲 甲酶 甲被分解 实验组 甲 乙酶 甲不被分解 2.酶的专一性原理 (1)“锁钥学说”：生物反应中，酶和底物结合时，底物的结构和酶的活性中心的结构十分吻合，就好像一把钥匙配一把锁一样。如下图所示： (2)“诱导契合学说”：酶和底物并不是事先就以一种互补的形状存在，而是在受到诱导之后才形成互补的形状，从而使酶和底物契合而形成酶—底物复合物，并引起底物发生反应。如下图所示： 1．如图表示一个酶促反应，它所能反映酶的一个特性和a、b、c最可能的物质依次是(　　) A．高效性　蛋白酶　蛋白质　多肽 B．专一性　麦芽糖酶　麦芽糖　葡萄糖 C．专一性　淀粉酶　淀粉　麦芽糖 D．高效性　脂肪酶　脂肪　甘油和脂肪酸 解析：选C。由图示可知，图中a在反应前后不变化，则可推断是酶分子，b是反应物，c是产物；反应物与酶分子上的特有结构相吻合，说明酶具有专一性。图示中产物是由两个相同的小分子组成的物质，而b是由多个相同的小分子单位组成的大分子，由此可推断b可能是淀粉，c是麦芽糖，则a是淀粉酶。 2．(2025·郑州高一检测)胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶活性进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮的作用及机制，在酶量一定且环境适宜的条件下，科研人员检测了加入板栗壳黄酮对胰脂肪酶酶促反应速率的影响。图2中的B和C为板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用的两种推测的机理模式图。下列说法正确的是(　　) A．该实验的自变量为脂肪浓度 B．据图1分析，板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有促进作用 C．结合图1与图2分析，板栗壳黄酮的作用机理应为B D．胰脂肪酶通过提供化学反应活化能加快反应速率 解析：选C。该实验的自变量为脂肪浓度和是否加入板栗壳黄酮，A错误。据图1分析，在脂肪浓度相同时，板栗壳黄酮组酶促反应速率低于对照组，所以板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有抑制作用，B错误。图2中的B的作用机理显示板栗壳黄酮与胰脂肪酶结合改变了胰脂肪酶的空间结构，导致脂肪无法与胰脂肪酶结合，从而实现了对酶促反应的抑制，该抑制作用会导致脂肪的分解终止，此种抑制不可以通过增加底物浓度而缓解；图2中的C的作用机理显示板栗壳黄酮与脂肪竞争结合位点，从而减少了脂肪与胰脂肪酶的结合概率，但胰脂肪酶空间结构没有改变，此种抑制可以通过增加底物浓度而缓解。据图1可知，加入板栗壳黄酮组的酶促反应速率低于对照组，且增加脂肪浓度直至反应速率达到最大时，加入板栗壳黄酮组的反应速率依然比对照组低，因此板栗壳黄酮的作用机理应为B，C正确。胰脂肪酶具有催化作用，是通过降低化学反应所需的活化能加快反应速率的，D错误。 　影响酶活性的条件 [实验探究]资料1：阅读教材P82“影响酶活性的条件”，分析教材中有关实验设计提出的相关问题。 资料2：下表为某小组“探究温度是否影响酶的活性”的实验设计。 实验步骤 一 取3支试管，分别进行编号 1 2 3 二 加入淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 三 加入淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 四 不同温度下保温5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 五 加入斐林试剂 2 mL 2 mL 2 mL 观察实验现象 结论 1．在实验时，材料的选择十分关键，分析以下选择是否可行，并阐明原因。 实验 选择 是否可行及原因 温度对酶活性的影响 过氧化氢和过氧化氢酶 不可行。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快 pH对酶活性的影响 淀粉酶和淀粉 不可行。因为淀粉酶催化的底物是淀粉，淀粉在酸性条件下也会发生水解反应 2.在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，能否选用蛋白块作为反应底物？若能，如何观测酶的活性变化？ 提示：能，可用相同时间内蛋白块体积的变化来表示酶的活性。 3．资料2中，有小组提出实验方案的实验步骤中应将同一温度下的淀粉和淀粉酶分别预热到同一温度再混合。他们的质疑是否合理？为什么？ 提示：合理。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或者在达到预设温度前发生反应。 4．资料2中，用斐林试剂检测酶促反应速率是否合理？为什么？ 提示：不合理。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，加热会改变温度，对实验结果造成影响。 1．有关酶活性探究的一般实验思路 2．探究影响酶活性实验的“三宜”“四不宜” 3．影响酶活性因素的曲线模型 项目 酶活性受温度影响 酶活性受pH影响 曲线模型 模型解读 B：酶的最适温度； AB：酶促反应速率随温度的升高而加快； BC：酶促反应速率随着温度的升高而下降； C：酶高温变性彻底失活 E：酶的最适pH； DE、EF：pH偏低或偏高，酶促反应速率都会下降 3．下列有关酶的实验的叙述，正确的是(　　) A．探究温度和pH对酶活性的影响时，分别选用H2O2和淀粉作为底物 B．探究pH对酶活性影响实验，将底物与酶混合后再调节pH C．用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放量可达到目的 D．探究淀粉酶的专一性实验，用淀粉和蔗糖作为底物，不能用碘液检测 解析：选D。探究pH对酶活性的影响，自变量是pH，可选择H2O2为底物；探究温度对酶活性的影响，自变量是温度，可以选用淀粉作为底物，A错误。探究pH对酶活性影响实验，应先分别将底物与酶调节至设定的pH，再混合，B错误。用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放的速率可达到目的，由于底物量一定，最终实验组和对照组气泡或者氧气释放的量应该相同，C错误。由于蔗糖是否发生水解，都不与碘液反应，因此如果用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不能用碘液检测实验结果，D正确。 4．如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(　　) A．增大pH，重复该实验，M、N点位置都不变 B．酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示 C．反应物浓度是限制N点以后反应速率的主要因素 D．N点后，升高温度，曲线将呈现c所示变化 解析：选B。增大pH，酶的活性降低，反应速率下降，重复该实验，M、N点下移，A错误；酶量减少后，反应速率下降，可用曲线a表示，B正确；N点以后反应速率不随反应物浓度的增加而升高，说明限制N点以后反应速率的主要因素不是反应物浓度，C错误；N点后，升高温度，酶的活性降低，反应速率减小，D错误。 “四看法”分析酶促反应曲线 酶在生产生活中的应用 酶的高效催化特性使其广泛应用于生产生活多个领域，以下是典型实例及原理： 1．食品加工：淀粉酶制糖 在饴糖、葡萄糖浆生产中，利用α­淀粉酶和糖化酶协同作用。α­淀粉酶将玉米、薯类中的长链淀粉水解为短链糊精(最适温度90～95 ℃)，再经糖化酶在60 ℃下进一步分解为葡萄糖，相比传统酸解法，酶法反应条件温和，转化率提升15%以上。 2．洗涤去渍：蛋白酶洗衣液 添加枯草芽孢杆菌蛋白酶的洗涤剂能特异性水解血渍、奶渍中的蛋白质的肽键，使其分解为可溶性小分子。在常温(40 ℃)和弱碱性条件下，酶活性达到最佳，较传统高温洗涤节能50%，对丝毛织物损伤降低70%。 3．医疗诊断：葡萄糖氧化酶试纸 血糖试纸内置葡萄糖氧化酶，可催化血液中的葡萄糖与氧气反应生成过氧化氢和葡萄糖酸，通过电子媒介体将化学信号转化为电流值，实现30 s内精准定量检测，误差率小于5%，显著优于化学显色法。 4．造纸漂白：木聚糖酶预处理 造纸工业采用木聚糖酶处理木浆，特异性降解半纤维素中的木聚糖，使后续氯漂阶段减少40%的化学漂白剂用量，废水COD值下降35%，同时保持纸张抗张强度(≥3.5 kN/m)不变。 [考查角度] 以酶在生产生活中的应用为情境，结合应用实例，分析酶的相关特性和使用注意事项，考查与酶有关的生命观念，综合思考解决问题的能力和创新能力。　　 猕猴桃的溃疡病 猕猴桃的溃疡病是由假单胞杆菌(利用植株中蔗糖水解成的单糖作为主要营养物质进行繁殖)引起的一种细菌性病害，表现为枝条叶片溃烂，严重时引起植株大面积死亡。科研人员选取金丰(不抗病)和金魁(抗病)两个品种，测定植株不同部位细胞中的蔗糖酶活性，研究其与溃疡病的关系，结果如图所示。 题号 能力考查 素养考查 (1) 结构与功能观 生命观念 (2) 实验变量的分析与确定能力 生命观念 科学思维 (3) 归纳与概括能力 科学思维 (4) 演绎与推理能力 科学思维 (1)蔗糖酶能使化学反应加快，原因是________________________；蔗糖酶只能分解蔗糖而不能分解淀粉，体现了酶的________性。从温度角度考虑，实验过程中植株不同部位提取液要置于最适pH和____________条件下保存。 (2)蔗糖酶活性测定：将__________________分别加入等量蔗糖溶液中，反应所得产物能与________试剂发生作用，经水浴加热后生成沉淀，根据________________计算出还原糖的生成量，最后通过反应速率反映酶活性。 (3)结合题图可知，金丰中________________(填植株的部位)的酶活性高于金魁；感病前后金丰酶活性的变化________金魁。 (4)综合分析金魁抗病的原因是金魁不同部位蔗糖酶活性________，感病后蔗糖酶活性__________________，蔗糖酶将植株中的蔗糖水解为单糖的量较少，从而为假单胞杆菌提供的营养少，使假单胞杆菌繁殖受抑制。 解析：(1)酶可以使化学反应的速率大幅度提高，原因是酶作为生物催化剂，可以显著降低化学反应的活化能。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，蔗糖酶只能分解蔗糖而不能分解淀粉，体现了酶的专一性。pH和温度均会影响酶的活性，但低温不会破坏酶的空间结构，实验过程中植株不同部位提取液要置于最适pH和低温条件下保存。(2)蔗糖被蔗糖酶分解后会产生还原糖，还原糖可与斐林试剂反应，实验设计应遵循单一变量原则，故应将等量的金魁和金丰提取液分别加入等量的蔗糖溶液中，反应所得产物能与斐林试剂发生作用，水浴加热后生成砖红色沉淀。根据沉淀的多少计算出还原糖的生成量，最后通过反应速率反映酶活性。(3)分析题图可知，金丰的枝条中和叶片中酶活性均高于金魁；感病前后金丰酶活性的变化大于金魁。(4)由图可知，金魁抗病的原因是金魁不同部位蔗糖酶活性较低，感病后蔗糖酶活性虽然上升，但增幅不明显，因此蔗糖酶将植株中的蔗糖水解为单糖的量较少，从而为假单胞杆菌提供的营养少，使假单胞杆菌繁殖受抑制。而金丰本身蔗糖酶活性较高，感病后蔗糖酶活性又明显升高，蔗糖酶将植株中的蔗糖水解为单糖为假单胞杆菌提供营养，加速其繁殖。 答案：(1)降低了反应的活化能　专一　低温　(2)等量的金魁和金丰提取液　斐林　沉淀的多少　(3)枝条和叶片　大于　(4)较低　虽然上升，但增幅不明显 课后分层练(十六)　酶的特性 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 【基础巩固练】 考点一　酶的特性 1．下列关于酶的特性的叙述，正确的是(　　) A．有的酶有高效性，有的酶没有高效性 B．有的酶有专一性，有的酶没有专一性 C．有的酶能降低反应的活化能，有的酶能升高反应的活化能 D．不同酶的分子结构不同，不同酶的理化性质不同 解析：选D。酶的催化效率比无机催化剂高，具有高效性，A错误；一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性，B错误；酶通过降低化学反应的活化能加快化学反应，C错误；不同酶的分子结构不同，不同酶的理化性质不同，D正确。 2．纺织工业上的退浆工序常用两种方法。化学法：用7～9 g/L的NaOH，在70～80 ℃条件下作用12 h，退浆率仅为50%～60%。加酶法：用少量细菌淀粉酶，在适宜温度时作用5 min，退浆率达100%，这一事实说明(　　) A．酶具有多样性 B．酶具有高效性 C．酶具有专一性 D．酶具有溶解性 解析：选B。由题意可知，少量淀粉酶比NaOH退浆所用时间短得多，退浆率高得多，说明酶具有高效性。 3．(2025·盐城高一检测)酶TvgC能高效降解两种塑料(尼龙6和尼龙66)。TvgC变性温度为93 ℃，60 ℃下放置一周仍保持活性。TvgC与尼龙混合后能快速将其转化(转化率如图所示)。有关叙述正确的是(　　) A．该酶能催化两种底物分解，不具有专一性 B．该酶为尼龙降解提供活化能使其快速被转化 C．该酶具有较强热稳定性，应在高温条件下保存 D．该酶对尼龙66的降解效率高于尼龙6 解析：选D。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，这里酶TvgC能高效降解两种塑料尼龙6和尼龙66，说明它对尼龙这一类物质有催化作用，仍然体现了酶的专一性，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而不是提供活化能，B错误；由题意可知该酶变性温度为93 ℃，60 ℃下放置一周仍保持活性，但高温可能会使酶的结构发生改变从而失去活性，因此酶不能在高温条件下保存，C错误；从图中可以看出，在相同时间内，尼龙66的转化率高于尼龙6，所以该酶对尼龙66的降解效率高于尼龙6，D正确。 考点二　探究影响酶活性的条件 4．若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活性的实验中，下列操作顺序合理的是(　　) A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量 B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量 D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 解析：选C。在测定酶活性的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，C符合要求。 5．(2025·日照高一检测)不同的pH条件对胃蛋白酶和胰蛋白酶活性的影响如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．两种酶都有各自最适的pH B．两种酶的活性随pH降低而减小 C．两种酶都能催化蛋白质的水解 D．两种酶在pH为5时均变性失活 解析：选B。据图分析可知，胃蛋白酶的最适pH是1.5左右，胰蛋白酶的最适pH是8左右，两种酶都有各自最适的pH，A正确；pH为3时，胃蛋白酶变性失活，pH为10时，胰蛋白酶变性失活，故两种酶的活性并不能随pH降低而减小，B错误；胃蛋白酶和胰蛋白酶都是催化蛋白质水解的酶，C正确；胃蛋白酶的最适pH是1.5左右，胰蛋白酶的最适pH是8左右，pH为5时，两种酶均变性失活，D正确。 6．如下图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析不正确的是(　　) A．甲图中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升 B．乙图中，A点对应的温度称为最适温度 C．乙图中，温度超过A点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活 D．丙图中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强后降低 解析：选D。图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升，A正确；乙图中，最高点A点对应的温度称为最适温度，B正确；乙图中，温度超过A点后反应速率急剧下降，其原因是高温导致酶变性失活，C正确；丙图横坐标为pH，过酸或过碱都会导致酶活性降低或失活，pH为6时酶已经失活，故pH从6上升到10的过程中，酶活性不改变，D错误。 7．鱼被宰杀后，鱼肉中的腺苷三磷酸(ATP)经过降解生成对鱼肉鲜味贡献最大的物质——肌苷酸(IMP)，但是在酸性磷酸酶(ACP)作用下该物质会进一步降解，导致鱼肉鲜味下降、风味变差。为了研究鱼类的保鲜方法，研究者从常见淡水鱼(草鱼、鮰鱼和鳝鱼)的肌肉中分离纯化得到ACP，并对该酶活性进行了系列研究。相关实验结果如下，分析回答问题： (1)鱼肉保鲜的思路：在IMP被降解前能有效____________ACP的活性。据图a可知，草鱼ACP活性的最适pH为________左右。 (2)反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，对鳝鱼肌肉中ACP活性的影响机理________(填“相同”或“不同”)，其中pH低于3.8会破坏ACP的________________________________________________________________________。 (3)由表可知，对ACP活力有激活作用的金属离子是________，可以通过在鱼肉中添加微量的________来抑制鱼肉鲜度的下降。 ACP在不同浓度金属离子中的相对活性 金属离子 浓度/(mmol/L) 相对活性/% 草鱼 鮰鱼 鳝鱼 Na＋ 30 100.83 101.47 96.03 Zn2+ 1 112.38 116.06 158.13 Ca2+ 5 65.21 96.18 88.18 解析：(1)根据题干信息分析，鱼肉中的腺苷三磷酸(ATP)经过降解生成对鱼肉鲜味贡献最大的物质——肌苷酸(IMP)，但是在酸性磷酸酶(ACP)作用下该物质会被进一步降解，导致鱼肉鲜味下降，所以鱼肉保鲜的思路为：在IMP被降解前采取一定措施抑制ACP的活性。分析图a曲线可以看出，草鱼ACP活性的最适pH是5.0左右，此时酶的催化活性是最高的。(2)反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，都会改变鳝鱼肌肉中的ACP的空间结构，因此两者的影响机理是相同的。(3)分析表中数据：从草鱼、鮰鱼和鳝鱼中分离得到的ACP在不同种类的金属离子中的活性不同，三种鱼的ACP活性在Ca2+溶液中都最低，在Zn2+溶液中都最高，因此可以通过在鱼肉中添加微量的Ca2+来抑制鱼肉鲜度的下降。 答案：(1)抑制　5.0　(2)相同　空间结构　(3)Zn2+　Ca2+ 【综合提升练】 8．表面活性剂有助于洗去脂质类污渍，但对蛋白质类污渍的去除效果不好，研究人员在两种表面活性剂AES、LAS中添加蛋白酶A和蛋白酶B以优化洗涤剂的配方，结果如下图所示。以下叙述正确的是(　　) A．两组实验目的是研究洗涤时间对酶活性保持率的影响 B．可用双缩脲试剂检测氨基酸含量判断两种蛋白酶活性 C．与LAS相比，AES对两种蛋白酶具有更强的抑制作用 D．洗涤剂效果最优的配方是表面活性剂AES和蛋白酶B 解析：选D。分析题图可知，本实验的自变量是洗涤时间及表面活性剂种类、蛋白酶种类，故两组实验目的是研究洗涤时间和表面活性剂对酶活性保持率的影响，A错误；双缩脲试剂可与蛋白质反应，但不能用于检测氨基酸含量，B错误；据图分析，LAS处理后两种酶的酶活性保持率均下降更明显，说明LAS对两种蛋白酶具有更强的抑制作用，C错误；结合图示可知，表面活性剂AES处理下蛋白酶B的酶活性保持率最高，说明洗涤剂效果最优的配方是表面活性剂AES和蛋白酶B，D正确。 9．某兴趣小组探究温度对某种酶活性的影响，分别设置了甲、乙、丙3个实验组，测定不同反应时间内的产物浓度，结果如图。下列叙述错误的是(　　) A．该酶的最适温度为40 ℃ B．若在t1时增大丙组反应物浓度，则其反应速率不变 C．若在t2时增加甲组中酶用量，其产物浓度将保持不变 D．若将甲组提高10 ℃，其对应曲线可能位于甲、乙组曲线之间 解析：选A。由于温度梯度设置过少，由图示无法得出该酶的最适温度为40 ℃，A错误；t1后丙组酶失活，增大丙组反应物浓度，其反应速率将不变，B正确；t2后甲组曲线不再上升，是由于底物已经消耗完全，因此即使增加甲组中酶用量，其产物浓度也将保持不变，C正确；由图可知，40 ℃时的酶活性高于20 ℃时的酶活性，若将甲组提高10 ℃，其酶活性可能升高，对应的曲线可能位于甲、乙组曲线之间，D正确。 10．(2025·太原高一检测)某科研小组将新鲜的黄瓜磨碎、过滤制得提取液，为研究提取液中过氧化氢酶的活性，以等体积、等浓度的H2O2作为底物分别做了两个实验，得到如图所示的实验结果。下列相关说法正确的是(　　) A．实验一的自变量是催化剂的种类，两种催化剂起作用的原理不同 B．实验一黄瓜提取液中过氧化氢酶的浓度必须与Fe3+的浓度相等 C．实验二A曲线对应的是黄瓜提取液，B曲线对应的是Fe3+溶液 D．将实验二中pH为3的实验组与pH为11的实验组溶液混合，酶的活性不会恢复 解析：选D。实验一中，自变量是催化剂的种类，催化剂种类虽然不同，但其作用原理相同，都是降低化学反应的活化能，进而加快反应速率，A错误；因为酶具有高效性，故实验一黄瓜提取液中过氧化氢酶的浓度未必需要与Fe3+的浓度相等，B错误；实验二探究的是pH对酶活性的影响，故A曲线与B曲线的差异可能是酶量的影响，不是催化剂种类造成的，C错误；图中过氧化氢酶的最适pH为7，pH为3的实验组与pH为11的实验组中酶的空间结构已经被破坏，故即使二者混合，酶的活性也无法恢复，D正确。 11．岭南佳果荔枝果皮鲜红诱人，但是采后保鲜时间短，贮藏时易褐变。果色变化引起果品价值降低，制约荔枝产业发展。研究表明，荔枝果皮颜色的褐变原理包括如下变化。请回答下列问题。 (1)植物产生的POD(过氧化物酶)能够催化愈创木酚发生化学反应，但不能催化花色素苷发生化学反应，说明酶具有__________。 (2)由图可知，导致果实褐变的两个主要原因：________________和______________。 (3)实际生产中常采用冰水浸果以减缓褐变，其原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)科研人员采摘妃子笑、无核和紫娘喜三个品种的荔枝鲜果，定期测定果皮中POD活性，结果如图： 由曲线可知，采摘后最不易褐变的荔枝品种是____________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)植物产生的POD能够催化愈创木酚发生化学反应，但不能催化花色素苷发生化学反应，这说明酶具有专一性。(2)由图可知，荔枝产生褐变与愈创木酚、花色素苷有关。愈创木酚在POD的催化作用下会形成醌类物质，进而形成褐色的多聚色素，花色素苷在pH升高的情况下会形成查尔酮，即酶促反应使多聚色素增加、pH升高使花色素苷转化成查尔酮两个因素导致荔枝褐变。(3)低温可抑制酶活性，实际生产中常采用冰水浸果，降低POD的活性，减少多聚色素的含量，从而达到减缓褐变的效果。(4)图中数据显示，紫娘喜采摘后一段时间内POD活性较低，POD活性峰值出现的时间最晚，因此，采摘后最不易褐变的荔枝品种是紫娘喜。 答案：(1)专一性　(2)酶促反应使多聚色素增加　pH升高使花色素苷转化成查尔酮　(3)低温会降低POD的活性，减少多聚色素的含量　(4)紫娘喜　采摘后一段时间内其POD活性较低，且POD活性峰值出现最晚 [备课札记] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 学科网（北京）股份有限公司 $