2027届高中生物一轮复习讲义第三单元　第9课时　降低化学反应活化能的酶

第9课时　降低化学反应活化能的酶 考点一　酶的作用、本质及特性 1．酶在细胞代谢中的作用：比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)过程、结果及结论 (2)实验过程的变量分析 2．酶的催化作用机理 (1)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称为活化能。 (2)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。 提醒　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。 3．酶本质的探究历程(连线) 教材隐性知识　源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。 提示　将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。 4．酶的本质和作用 5．酶的特性 (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。 ②意义：使细胞代谢快速进行。 ③曲线分析(如图) 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)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曲线分析(如图) ④模型解读 酶与底物在空间距离上彼此接近时，酶受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，从而互补契合进行反应，形成酶—底物复合体。 (3)酶的作用条件较温和 ①酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。 ②温度过高、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，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 (1)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用可通过观察颜色判断实验结果(2025·陕晋宁青，5)(　√　) (2)红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性(2023·广东，1)(　×　) 提示　酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性。 (3)探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理(2024·江苏，3)(　×　) 提示　探究温度对酶活性的影响时，酶与底物应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。 一、探究酶的专一性 方案：酶相同、底物不同 Ⅰ.底物1＋酶溶液 Ⅱ.等量底物2＋等量相同酶溶液 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 1号试管中加入2 mL可溶性淀粉溶液 2号试管中加入2 mL蔗糖溶液 三 加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min 四 取出试管，各加入2 mL斐林试剂(边加入边轻轻振荡)→试管下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热约2 min 实验现象 砖红色沉淀 无变化 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 思考：1.使用斐林试剂可检测酶促反应是否发生，原因是淀粉和蔗糖都不是还原糖，但淀粉和蔗糖的水解产物都是还原糖。 2．不能(填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为蔗糖和蔗糖的水解产物均不与碘液发生颜色反应，若选用碘液作为检测试剂，则无法检测蔗糖是否被水解。 二、探究温度和pH对酶活性的影响 1．探究温度对酶活性的影响 实验步骤 一 6支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 二 可溶性淀粉溶液 2 mL － 2 mL － 2 mL － 三 淀粉酶溶液 － 1 mL － 1 mL － 1 mL 四 分别在不同条件下放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温 五 混合 在各自的温度下反应约5 min 六 加碘液 分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 现象 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性 思考：(1)实验时，步骤四、五能否颠倒？ 提示　不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。 (2)实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ 提示　不能。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快，并不能准确反映酶活性的变化。 (3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用蛋白块(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，酶活性的观测指标是相同时间内蛋白块体积的变化。 2．探究pH对酶活性的影响 实验步骤 一 1号试管 2号试管 3号试管 二 各加入肝脏研磨液2滴 三 加蒸馏水1 mL 等量的5%HCl 等量的5%NaOH 四 各加入3%的过氧化氢2 mL 五 反应约5 min，记录气泡产生情况 实验现象 较多气泡 几乎无气泡 几乎无气泡 结论 过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高 思考：为什么实验材料选过氧化氢和肝脏研磨液，而不选淀粉和淀粉酶？ 提示　酸性条件下淀粉会分解。 考向一　酶的作用和本质 1．(2025·黑吉辽蒙，1)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述，正确的是(　　) A．基本单位是脱氧核苷酸 B．在细胞内或细胞外均可发挥作用 C．当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应 D．为维持较高活性，适宜在70 ℃～75 ℃下保存 答案　B 解析　耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质，基本单位为氨基酸，A错误；缺少引物和缓冲液时反应无法启动，C错误；酶适宜在低温下保存，D错误。 2．(2025·河北，2)下列过程涉及酶催化作用的是(　　) A．Fe3＋催化H2O2的分解 B．O2通过自由扩散进入细胞 C．PCR过程中DNA双链的解旋 D．植物体细胞杂交前细胞壁的去除 答案　D 解析　Fe3＋催化H2O2的分解过程中，Fe3＋是无机催化剂，不是酶，A不符合题意；O2通过自由扩散进入细胞，不涉及酶的催化作用，B不符合题意；PCR过程中DNA双链的解旋是通过高温变性实现的，不需要酶来解旋(在生物体内DNA解旋需要解旋酶)，C不符合题意；植物体细胞杂交前细胞壁的去除，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，涉及酶的催化作用，D符合题意。 归纳提升　高中教材中常见的酶 (1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。 (2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。 (3)基因工程工具酶 (4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。 (5)核酸水解酶 (6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。 (7)细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁)；胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养)。 考向二　酶的特性及探究实验 3．(2025·江苏，8)为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是(　　) 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL蔗糖溶液 ② 加入2 mL淀粉酶溶液 加入2 mL蒸馏水 ？ ③ 60 ℃水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再60 ℃水浴加热 A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液 B．两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C．根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D．甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 答案　C 解析　丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液，因为验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶溶液则无法证明淀粉酶的作用特性，A不合理；第一次水浴加热是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴加热是斐林试剂与还原糖反应的条件，B不合理；乙组(淀粉溶液＋蒸馏水)未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还原糖，若显色则可能是底物被污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉溶液中是否含有还原糖，C合理；甲组(淀粉溶液＋淀粉酶溶液)水解产物为葡萄糖(还原糖)，与斐林试剂在水浴条件下呈砖红色，丙组(蔗糖溶液＋淀粉酶溶液)无水解产物，故丙组出现蓝色，D不合理。 4．(2022·广东，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　　) 组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%) ① 9 ＋ 90 38 ② 9 ＋ 70 88 ③ 9 － 70 0 ④ 7 ＋ 70 58 ⑤ 5 ＋ 40 30 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。 A．该酶的催化活性依赖于CaCl2 B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9 D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 答案　C 解析　②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，故不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误。 考点二　影响酶促反应的因素分析 酶活性、酶促反应速率及影响因素的分析 注意：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。 1．酶浓度 (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。 (2)ab段限制因素是酶浓度；bc段限制因素是底物浓度。 2．底物浓度(酶浓度一定) (1)ab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)。 (2)bc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)。 (3)ab段限制因素是底物浓度；bc段限制因素是酶浓度(或酶活性)。 (4)思考：若该反应体系酶的量增多，曲线该如何改变(在图中表示出来)? 提示　如图所示 3．抑制剂的作用原理 影响酶促反应的曲线 请思考在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。 (1)在①的基础上，增加酶浓度，请绘制曲线②。 提示　如图所示 (2)在①的基础上，增加反应物浓度，请绘制曲线③。 提示　如图所示 考向三　影响酶促反应的因素分析 5．(2025·四川，10)D－阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2＋可协助酶Y催化D－果糖转化为D－阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2＋条件)下，测定不同浓度D－果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如图。下列叙述正确的是(　　) A．升高反应温度，可进一步提高D－果糖转化率 B．D－果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C．若将Co2＋的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D．2 h时，三组中500 g·L－1果糖组产物量最高 答案　D 解析　题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D－果糖转化率，A错误；D－果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D－果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2＋可协助酶Y催化反应，但Co2＋不是酶，将Co2＋的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%,2 h时，500 g·L－1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。 6．(2025·浙江1月选考，10)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。 组别 1 2 3 4 5 温度/℃ 27 37 47 57 67 滤液变澄清时间/min 16 9 4 6 50 min未澄清 据表分析，下列叙述正确的是(　　) A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关 B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快 C．若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清时间为4～6 min D．若实验后再将组5放置在57 ℃，则滤液变澄清时间为6 min 答案　B 解析　滤液变澄清的时间越短，酶促反应速率越快，说明该蛋白酶活性越高，故滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈负相关，A错误，B正确；若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清的时间可能低于4 min，C错误；组5的酶已经高温失活，无法恢复活性，D错误。 一、基础排查 1．判断下列关于酶的作用和本质的叙述 (1)在探究不同条件对过氧化氢分解速率的影响实验中，研究者采用了自变量控制中的减法原理(　×　) 提示　在探究不同条件对过氧化氢分解速率的影响实验中，研究者采用了自变量控制中的加法原理。 (2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　×　) 提示　酶的作用是降低化学反应的活化能，不能为化学反应提供能量。 (3)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(　×　) 提示　酶分子在催化反应完成后仍可再发挥催化作用，而不是被降解。 (4)李比希坚持认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，这一观点缺乏观察或实验证据的支持(　√　) (5)在葡萄糖溶液中加入不含酵母菌细胞的酵母菌细胞提取液，观察酒精产生与否，是结束巴斯德与李比希争执的有力实验证据(　√　) (6)酶是由活细胞产生的，是只能在细胞内起催化作用的蛋白质(　×　) 提示　酶可以在细胞外起作用，绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。 2．判断下列有关酶特性及探究实验的叙述 (1)酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解(　√　) (2)每一种酶只能催化一种或一类化学反应(　√　) (3)酶在强酸、强碱和高温、低温条件下均会因酶的空间结构被破坏而变性失活(　×　) 提示　低温会抑制酶的活性，但酶的空间结构不会被破坏。 (4)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存的(　×　) 提示　酶通常在低温、适宜pH条件下进行保存。 (5)探究酶的高效性实验，可用 FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待 H2O2完全分解后，检测产生的气体总量(　×　) 提示　由于两组底物的量相同，因此若两组的H2O2都完全分解后，产生的气体总量会相等，此方式无法达到实验目的。 (6)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用，需选用碘液对其因变量进行检测(　×　) 提示　由于碘液不能鉴定蔗糖是否水解，故利用淀粉酶、淀粉和蔗糖为材料验证酶的专一性时，不能选用碘液对其因变量进行检测。 (7)探究pH对淀粉酶活性的影响，需要选用斐林试剂对其因变量进行检测(　×　) 提示　淀粉在酸性条件下会分解，故不可用淀粉酶探究pH对酶活性的影响。 (8)探究pH对酶活性影响的实验步骤：加酶→调pH→加底物→混匀→观察(　√　) (9)探究温度对酶活性的影响实验，可以用H2O2的分解速率来衡量酶活性(　×　) 提示　H2O2的分解同时受到温度影响，不能用于探究温度对酶活性的影响。 (10)探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，可选择双缩脲试剂检测实验结果(　×　) 提示　探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，不可选择双缩脲试剂检测实验结果，因为不同温度下的蛋白酶均可以与双缩脲试剂发生颜色反应，而呈现紫色。 (11)新鲜糯玉米用85 ℃的水热烫处理2 min，可较好地保持甜味，推测加热破坏了淀粉酶的活性(　×　) 提示　糯玉米用85 ℃的水热烫处理2 min，可较好地保持甜味，是因为高温破坏了将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性。 二、要语必背 1．(必修1 P78)活化能是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。 2．(必修1 P78)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。 3．(必修1 P81)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。 4．(必修1 P82)酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应；细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。 5．(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。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。 6．低温下酶的空间结构稳定，而酶的活性较低，因此，酶制剂适宜在低温下保存。 7．(必修1 P82)酶催化特定化学反应的能力称为酶活性；酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。 课时精练 [分值：100分] [1～6题，每题5分；7～13题，每题6分。共72分] 一、选择题 1．(2025·湖北新八校协作体联考)调味品的形式多种多样，包括海鲜酱、鱼露、虾酱、蟹酱等，这些调味品都是用高蛋白的新鲜小鱼和虾、蟹等为原料，加入相应的酶催化后制成，味道极其鲜美，下列有关酶的说法错误的是(　　) A．调味品制作过程中要注意温度和pH的控制 B．加酶后化学反应所需的活化能比加酶前低 C．加酶后鱼露、虾酱和蟹酱的产量与不加酶的产量基本相同 D．所有的酶都是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 答案　D 解析　调味品制作过程中需要加入相应的酶，酶作用条件较温和，因此制作过程中需要注意温度和pH，A正确；酶作用的机理是降低化学反应所需要的活化能，故加酶后化学反应所需的活化能比加酶前低，B正确；加酶只能提高反应速率，不能提高产物生成量，故加酶后鱼露、虾酱和蟹酱的产量与不加酶的产量基本相同，C正确；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大部分是蛋白质，但也有小部分是RNA，D错误。 2．科学家发现，去除大肠杆菌RNaseP(一种内切核酸酶)的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2＋条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性。下列叙述正确的是(　　) A．RNaseP可为反应提供活化能 B．RNaseP的催化活性只取决于RNA C．实验中高浓度Mg2＋参与RNA的合成 D．实验说明某些酶的化学本质是RNA 答案　D 解析　酶的作用是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，A错误；去除大肠杆菌RNaseP(一种内切核酸酶)的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2＋条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性，说明其发挥催化活性不仅需要RNA，也需要其他条件，如高浓度Mg2＋，B错误；RNA的元素组成是C、H、O、N、P，没有Mg2＋参与，C错误；RNA部分仍有与全酶相同的催化活性，说明某些酶的化学本质是RNA，D正确。 3．在一个固定温度下，反应体系中具有不同能量的底物分子的数量呈正态分布，其分布规律如图中钟形实线所示，分子能量达到活化能的底物分子可以发生反应。下列叙述错误的是(　　) A．若反应体系原本没有酶，加入酶之后的活化能可以用①表示 B．若反应体系原本没有酶，加热之后具有不同能量的底物分子的数量分布情况可以用③表示 C．若反应体系原本有酶，加入酶的抑制剂后，活化能可以用②表示 D．若反应体系原本有酶且处于最适温度，加热之后的活化能可以用①表示 答案　D 解析　酶的作用机理是降低化学反应的活化能，若反应体系原本没有酶，加入酶之后的活化能下降，可以用①表示，A正确；加热可提高底物分子的能量，故若反应体系原本没有酶，加热之后具有不同能量的底物分子的数量分布情况可以用③表示，B正确；酶可以降低化学反应的活化能，加入酶的抑制剂后，化学反应的活化能增大，可用②表示，C正确；若反应体系原本有酶且处于最适温度，加热后虽然底物分子的能量增加，但酶对反应影响更显著，加热导致酶的活性下降，化学反应的活化能增大，可以用②表示，D错误。 4．(2025·北京，3)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20 min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　) A．该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物 B．洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解 C．减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度 D．水温过高导致酶活性下降 答案　A 解析　酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物，A错误。 5．(2025·豫北六校联考)茶树叶肉细胞内的茶多酚会被茶多酚氧化酶氧化而变红。杀青是绿茶加工过程中的关键工序，即将茶叶放在滚筒机中，在220 ℃下翻滚1 min左右。下列叙述正确的是(　　) A．“杀青”主要是通过添加化学物质来防止茶叶变红 B．“杀青”过程中茶叶在220 ℃下翻滚1 min是为了去除茶叶中的水分 C．“杀青”的主要目的是破坏茶多酚氧化酶的活性以保持茶叶的绿色 D．“杀青”过程中高温会使茶多酚氧化酶的空间结构发生可逆性改变 答案　C 解析　杀青是在220 ℃下翻滚1 min左右，故“杀青”的主要目的是通过高温来破坏茶多酚氧化酶的活性以保持茶叶的绿色，A、B错误，C正确；“杀青”过程中高温会使茶多酚氧化酶的空间结构发生不可逆的改变，D错误。 6．(2026·河南青桐鸣联考)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。下列叙述正确的是(　　) 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 解析　图中10 ℃条件下，酶活力较低，但空间结构并未被破坏，A错误；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；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；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。 7．某研究小组为探究pH对大西洋金黄水母胃丝蛋白酶活力的影响，进行了一系列实验，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．图中各组实验的反应温度应控制在室温以保证实验结果的准确性 B．当pH超过8.5后，过碱可能会使酶的活性位点遭到不可逆的破坏 C．当pH为6.5～8.5时，适当提高酶浓度可能会增大该酶促反应的速率 D．当pH小于6.5时，随pH降低，蛋白质水解速率可能会出现增大的情况 答案　A 解析　探究pH对酶活性的影响需排除温度干扰，故反应温度应设为该酶的最适温度，但该酶的最适温度不一定为室温，A错误；据图可知，该酶的最适pH在8.5左右，过碱会破坏酶的空间结构，会使酶的活性位点遭到不可逆的破坏，B正确；当pH为6.5～8.5时，在这个pH范围内酶具有一定的活性，适当提高酶浓度，在底物充足等条件下，可能会增大该酶促反应的速率，C正确；该实验探究的是pH对蛋白酶活性的影响，底物是蛋白质，而酸可催化蛋白质分解，故当pH小于6.5时，随pH降低，蛋白质水解速率可能会出现增大的情况，D正确。 8．(2025·巴中三模)生活在寒冷环境中的微生物能够产生嗜冷酶(一种蛋白质)，保证其在较低温环境中的生命活力。嗜冷酶在较低温或常温条件下具有较高的催化效率，高温时却会快速失活。如图是在其他反应条件适宜时，温度对嗜冷酶活性影响的情况。下列叙述正确的是(　　) A．嗜冷酶与无机催化剂提高化学反应速率的原理不同 B．该实验的自变量是温度，图中实线表示酶活性相对值 C．若在b点条件下降低反应体系的pH，则反应物剩余量相对值将降低 D．c点时说明高温破坏了嗜冷酶的空间结构而使酶变性失活 答案　D 解析　酶和无机催化剂作用的机理均是降低化学反应的活化能，A错误；题图表示在其他反应条件适宜时，温度对嗜冷酶活性影响的情况，因此该实验的自变量是温度，由于嗜冷酶在较低温或常温条件下具有较高的催化效率，高温时却会快速失活，因此虚线表示酶活性相对值，实线表示反应物剩余量相对值，B错误；题图是在其他反应条件适宜时测定的，因此若在b点降低反应体系的pH，酶的活性降低，反应速率减慢，则反应物剩余量相对值将增加，C错误。 9．(2025·河南五市一模)酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合，从而抑制反应的进行。细胞内异亮氨酸的合成和调节过程如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成酶—底物复合物 B．该过程中存在负反馈调节，有利于维持苏氨酸含量的相对稳定 C．增大细胞内苏氨酸的浓度可解除反馈抑制 D．对相关基因诱变处理使②结构改变，可解除异亮氨酸对反应的抑制 答案　D 解析　据图可知，①是酶与底物结合的位点，异亮氨酸是终产物，结合在苏氨酸脱氢酶的②部位，故异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成的不是酶—底物复合物，A错误；依据题干信息，“酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合，从而抑制反应的进行”，异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合，说明终产物异亮氨酸浓度过高，抑制了反应的进行，其目的是维持异亮氨酸含量的相对稳定，而不是苏氨酸含量，B错误；当异亮氨酸浓度过高时，会与苏氨酸脱氢酶结合，从而使苏氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合，苏氨酸不能转化为异亮氨酸，即使苏氨酸浓度增大，也不能解除异亮氨酸对苏氨酸脱氢酶的抑制(反馈抑制)，C错误；②是异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶的结合位点，结构决定功能，若对相关基因诱变处理使②结构改变，则就会导致异亮氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合，从而解除抑制，D正确。 10．(2025·成都二模)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，某科研小组为探究在最适宜温度下它们分别归属于哪一类抑制剂，通过实验得到如图结果。下列叙述错误的是(　　) A．①②③组实验中的脲酶，其空间结构是完全相同的 B．随着尿素溶液浓度提高，图中3条曲线不再升高的因素是相同的 C．若适当升高①②③组实验中的温度，图中3条曲线表示的尿素分解速率均会降低 D．据图可知类黄酮为竞争性抑制剂，Urease－IN－2是非竞争性抑制剂 答案　A 解析　比较①②组实验，低浓度时，①组的尿素分解速率高于②组，达到一定浓度后，①②组持平，所以类黄酮是竞争性抑制剂，竞争性抑制剂没有改变酶的活性位点的构象，通过曲线③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，D正确；随着尿素溶液浓度提高，图中3条曲线不再升高的因素是相同的，均是受酶数量的限制，B正确；温度是该实验的无关变量，该实验是在最适宜的温度下进行，因此若适当升高实验中的温度，图中3条曲线表示的尿素分解速率均会降低，C正确。 11．(2025·武汉期末)在常温、pH＝7条件下，过氧化氢酶(CAT)及单一金属离子和过氧化氢酶共同作用对过氧化氢分解的催化效率如图所示。下列叙述错误的是(　　) 注：单一金属离子和CAT共同作用时只标注了金属离子。 A．不同单一金属离子和CAT共同催化时，金属离子起抑制作用 B．据图能判断单一金属离子、CAT均能降低化学反应所需的活化能 C．Zn2＋、Mn2＋、Co2＋对CAT活性抑制作用显著，Fe3＋抑制作用最弱 D．金属离子改变CAT的活性可能与其改变CAT的空间结构有关 答案　B 解析　据图所示，和只用CAT对比，各种单一金属离子和CAT共同作用时产生氧气的量均较小，说明金属离子起抑制作用，A正确；CAT具有降低化学反应所需活化能的作用，若单一金属离子也能降低化学反应所需的活化能，则单一金属离子和CAT共同作用时，产生氧气量应该多于只用CAT，因此判断单一金属离子不具有降低化学反应所需的活化能作用，B错误；结合图示可知，相比其他单一金属离子，Zn2＋、Mn2＋、Co2＋作用下产生的氧气量较少，说明Zn2＋、Mn2＋、Co2＋对CAT活性抑制作用显著，Fe3＋作用下产生的氧气较多，说明Fe3＋抑制作用最弱，C正确；酶的空间结构的改变会影响酶的活性，图中所示金属离子抑制了酶的活性，推测金属离子改变CAT的活性可能与其改变CAT的空间结构有关，D正确。 12．(2024·广东，15)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 答案　B 解析　据表格分析可知，Ce5组与Ay3组比较，Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明两者的催化功能不同，当Ay3与Ce5同时存在时，即Ce5－Ay3－Bi－CB催化纤维素类底物W2的活性增强，说明两者之间可能存在相互影响，A正确；Bi组不能催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明其无催化活性，Ay3组与Ay3－Bi－CB组比较，不论是否与Bi结合，Ay3均可催化底物S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；Ce5－Ay3－Bi－CB组与Ay3－Bi－CB组比较，无论Ce5是否存在，该酶催化褐藻酸类底物的活性均不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；若要研究CB是否与纤维素类底物的催化活性有关，自变量为有无CB，所以应增加检测Ce5－Ay3－Bi肽链的活性，与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，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。 13．如图为酶催化淀粉水解的部分过程。为了证明大麦干种子中只含有淀粉酶中的β-淀粉酶，在萌发过程中还会再形成α-淀粉酶，某小组进行了相关实验，实验步骤如表所示。下列叙述正确的是(　　) 试管编号 甲 乙 丙 步骤 ① 2 mL淀粉溶液 ？ 2 mL淀粉溶液 ② 1 mL大麦干种子研磨液 ？ ③ 40 ℃水浴锅中保温5 min ④ 滴加碘液进行检测 A.乙试管中“？”处应为2 mL糊精溶液，预期实验结果是甲出现蓝色，乙出现红色 B．丙试管中“？”处应为1 mL萌发的大麦种子研磨液，预期实验结果是丙出现红色 C．可用斐林试剂检测丙试管的产物，预期实验结果是产生砖红色沉淀 D．该实验的自变量是干种子和萌发种子中淀粉酶的类型 答案　C 解析　为了证明大麦干种子中只含有淀粉酶中的β-淀粉酶，在萌发过程中才会再形成α-淀粉酶，乙试管中“？”处应为2 mL糊精溶液，由于干种子只有β-淀粉酶，所以预期实验结果为甲出现蓝色，乙不显色，A错误；丙试管中“？”处应为1 mL萌发的大麦种子研磨液，由于萌发过程中还会再形成α-淀粉酶，所以萌发的种子中有两种酶，预期实验结果为丙不显色，B错误；丙试管中的产物为麦芽糖，是还原糖，淀粉和糊精是非还原糖，所以可以用斐林试剂进行检测，预期实验结果出现砖红色沉淀，C正确；该实验的自变量是干种子和萌发种子中的酶的类型以及底物的种类，D错误。 二、非选择题 14．(16分)(2026·湖北新八校协作体联考)《荔枝图序》描述了荔枝采摘后的情况：“若离本枝，一日而色变，二日而香变，三日而味变”。现在科学家们已经弄清色变的原理，如图1所示，据图回答下列问题： (1)参与酶促褐变反应的酶类主要是多酚氧化酶(PPO)，它催化上述反应的作用机理是________________，PPO主要游离在细胞质基质中，而酚类物质存在于细胞液中。自然状态(未离本枝)下，成熟的荔枝没有发生褐变可能与细胞中________系统的分隔作用有关，使多酚氧化酶不能与多酚类物质相遇，避免发生褐变反应。 (2)在完全无氧条件下，多酚氧化酶将无法催化上述褐变反应。________(填“能”或“不能”)在此条件下储藏荔枝，原因是________________________________________________。 (3)食品添加剂L－半胱氨酸含有的特殊基团可以结合PPO上的铜离子或取代组氨酸残基。据此可判断，L－半胱氨酸通过改变酶的____________从而使酶的活性降低，________(填“促进”或“抑制”)褐变反应发生。科研人员为研究L－半胱氨酸的作用特性，在PPO酶量一定的条件下进行实验，对照组试管中加入一定量的酚类物质，实验组试管中加入酚类物质和一定量L－半胱氨酸的混合物，对照组结果如图2，请在图中绘出实验组结果曲线。 (4)把荔枝加工成果汁也很美味，瞬时(1～2 min)高温处理可以通过降低PPO的活性防止褐变，但高温又会破坏果汁中某些特定营养成分。为探究既能有效防止褐变，又能保留果汁特定营养成分的最佳温度，请提出一种简单的实验思路(检测方法不做要求)：_________________ _____________________________________________________________________________。 答案　(1)降低化学反应的活化能　生物膜 (2)不能　在完全无氧条件下，荔枝进行无氧呼吸产生酒精会毒害细胞，更不利于保存 (3)空间结构　抑制　如图所示 (4)设置一系列高温的温度梯度，分别测定PPO的相对酶活性和某些营养成分的含量，选取PPO活性相对较低，营养成分含量较高的组所对应的温度 解析　(1)成熟荔枝未离本枝前没有发生褐变，是因为细胞的生物膜系统(如细胞膜、液泡膜等)将多酚氧化酶(PPO)和酚类物质分隔开，使它们不能相遇。(3)L－半胱氨酸结合PPO上的铜离子或取代组氨酸残基，会改变PPO的空间结构，进而降低其活性；因为L－半胱氨酸降低了PPO的活性，而PPO催化褐变反应，所以会抑制褐变反应发生；实验组由于L－半胱氨酸抑制了PPO的活性，所以褐变反应速率会比对照组慢，曲线应在对照组曲线下方，整体趋势是随着酚类物质浓度增加，褐变反应速率上升，但上升幅度比对照组小，曲线图如答案所示。 15．(12分)(2025·成都期末)细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的，绝大多数酶是蛋白质，其活性受到温度、pH等多种因素的影响。如表是某兴趣小组探究温度对唾液淀粉酶活性影响的实验步骤。回答下列问题： 实验步骤 试管编号 A B C a b c ①加入3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL ②加入2%的唾液淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL ③分别水浴保温5 min 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃ ④混合后摇匀 将a、b、c试管中的液体分别倒入A、B、C试管中 ⑤水浴保温5 min 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃ ⑥加入稀碘液 2滴 2滴 2滴 ⑦观察现象 (1)酶活性是指________________________，可用单位时间内__________________________来表示。 (2)表中实验步骤③的作用是__________________________________________________。按照表中实验步骤进行实验，预期观察到的实验现象是________________________________。 (3)为了进一步探究唾液淀粉酶活性与温度变化之间的关系，该兴趣小组又设置了多组温度条件进行实验，检测试管中淀粉剩余量的相对值如图所示。 分析图中数据后，大多数同学认为0 ℃和100 ℃时的实验结果与预期不符，他们做出这种判断的理由是_______________________________________________________________。还有部分同学分析50 ℃以上温度条件下的实验数据后，提出“高温也有可能促进淀粉分解”的假设，若要设计实验判断这个假设是否成立，请简要写出实验思路：_____________________。 答案　(1)酶催化特定化学反应的能力　产物的生成量或者底物的消耗量　(2)使酶和淀粉分别达到预设温度，确保反应在目标温度下进行，排除温度干扰　B试管加入碘液后无明显蓝色(或蓝色最浅)，A试管和C试管加入碘液后呈深蓝色　(3)0 ℃酶活性被抑制，淀粉几乎不分解，剩余量应接近100%,100 ℃时酶变性失活，淀粉剩余量也应接近100%　实验组在高温(如50～100 ℃)下处理淀粉溶液，不加入酶，用碘液检测淀粉剩余量，对照组在低温下处理淀粉溶液，不加入酶，用碘液检测淀粉剩余量。若实验组淀粉剩余量显著低于对照组，则支持高温直接促进淀粉分解的假设，若两者无差异，则不支持该假设 解析　(2)预期现象：B试管(37 ℃)中淀粉被充分水解，加入碘液后无明显蓝色(或蓝色最浅)。A试管(0 ℃)的酶活性受抑制，C试管(100 ℃)的酶变性失活，淀粉未被水解，加入碘液后呈深蓝色。 学科网（北京）股份有限公司 $