5.1降低化学反应活化能的酶（提升讲义）（4知识3难点7角度）生物人教版必修1

本讲义聚焦“降低化学反应活化能的酶”核心知识点，系统梳理酶在细胞代谢中的作用、本质、高效性和专一性及作用条件较温和等内容，通过核心导图搭建知识体系，以教材拆解夯实基础，形成从原理到特性再到应用的完整学习支架。 该资料以课标为纲锚定核心方向，突出实验探究设计，如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验培养科学思维，通过变量控制和对照分析强化探究实践能力。难点分层突破结合命题角度，限时训练精准查漏补缺，课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固生命观念中的结构与功能观，提升学习效率。

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 01 课程标准 以课标为纲，锚定学习核心方向 02 核心导图 梳理知识脉络，搭建系统知识体系 03 教材梳理 拆解教材知识点，夯实学习根基 知识一 酶在细胞代谢中的作用 知识二 酶的本质 知识三 酶具有高效性和专一性 知识四 酶的作用条件较温和 04 难点强化 突破学习难点，强化解题能力 难点一 酶的本质及作用（2大命题角度） 难点二 酶的探究实验（3大命题角度） 难点三 影响酶促反应的因素分析（2大命题角度） 05 限时必刷 限时45min训练，精准查漏补缺 2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。 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①__________，统称为细胞代谢。 (2)条件：需②__________的催化。 (3)意义：细胞代谢是③____________________的基础。 2．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④__________下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 (3)实验过程和现象 (4)结论:FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能⑤__________过氧化氢分解的速率，它们都具有催化作用，但⑥__________比⑦__________的催化效率高得多。 3.控制变量和设计对照实验 (1)自变量：人为控制的对实验对象⑧__________的因素叫作自变量。 (2)因变量：因⑨__________改变而变化的变量叫作因变量。 (3)无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成⑩_______的可变因素，叫作无关变量。 (4)对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都⑪__________，并将结果进行⑫__________的实验叫作对照实验。 4.酶的作用原理 [例1]下图中能证明酶具有催化作用的实验组合是(　　) A.③与④ B.①与④ C.②与④ D.①与② [例2]下图为四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管在不同条件下、相同时间内释放氧气量的柱状图。下列相关叙述错误的是(　　) A.试管①与试管②中H2O2分解反应所需的活化能相同，试管③与试管④中该反应所需的活化能也相同 B.与试管①相比较，试管②的水浴加热为H2O2的分解提供能量 C.综合分析试管③和试管④，结论是过氧化氢酶的催化效率更高 D.若在试管④的基础上增加试管②的条件，则相同时间内试管④释放的氧气量减少 [例3]如图表示有酶催化反应和无酶催化反应的能量曲线，下列叙述正确的是(　　) A.曲线a代表有酶催化反应的曲线 B.AC段表示没有酶催化反应时所需的活化能 C.AD段表示有酶催化反应时所降低的活化能 D.相同反应物浓度下，有酶催化的反应生成的产物更多 必会知识二 酶的本质 1．关于酶本质的探索 2．酶的本质 (1)产生场所：①__________。 (2)生理作用：②_________作用（酶可以在细胞内发挥作用，适宜条件下也可在细胞外发挥作用）。 (3)化学本质：绝大部分的酶是③__________，少数酶是④__________。 [例1]下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是(　　) A.巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性 B.毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用 C.萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解 D.切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质 [例2]下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A.生物体内的酶都是由细胞产生的蛋白质 B.酶在细胞内才起作用 C.绝大多数酶在核糖体上合成 D.酶提供了反应过程所必需的活化能 [例3]风靡一时的减肥产品“酵素”实际上是植物中多种酶的集合，化学本质为蛋白质。多由表皮腺细胞分泌。下列相关叙述正确的是(　　) A.“酵素”类产品适宜置于低温下保存 B.“酵素”只能在表皮腺细胞中起作用 C.“酵素”中的酶在溶酶体中合成 D.“酵素”能为分解脂肪的代谢反应提供更多能量 必会知识三 酶的高效性和专一性 1.酶具有高效性 (1)①____________________________________更显著，催化效率更高。 (2)酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，说明酶具有②__________。 (3)酶高效性曲线分析： 酶对应曲线③_____，无机催化剂对应曲线④_____，未加催化剂对应曲线⑤_____(填字母)。 ⑥_____段表示无酶催化时反应进行所需要的活化能。 ⑦_____段表示有酶催化时反应进行所需要的活化能。 ⑧_____段表示酶降低的活化能。 2.酶具有专一性 (1)每一种酶只能催化⑨__________化学反应。而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、⑩__________和⑪__________水解。 (2)实例：脲酶只能催化⑫__________分解。 [例1]下列实验或现象能说明酶具有高效性的是(　　) ①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀释10倍后，催化淀粉完全水解的速率仍快于无机催化剂 ②取两支洁净的试管，分别加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支试管中加入适量的淀粉酶溶液，另一支试管中加入等量的蒸馏水，一段时间后，检测淀粉的分解情况 ③在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量过氧化氢酶和FeCl3溶液，观察气泡的释放速率 A.①②③ B.①③ C.③ D.②③ [例2]为探究淀粉酶的特性，某同学设计了实验方案，主要步骤如表所示。下列叙述正确的是(　　) 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2 mL蔗糖溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 ② ? 加入2 mL蒸馏水 加入2 mL淀粉酶溶液 ③ 适宜温度水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再50~65 ℃水浴加热 A.“?”处应加入2 mL蔗糖酶溶液 B.步骤③也可以用碘液进行检测 C.只有丙组实验结果出现砖红色沉淀 D.该实验可以证明淀粉酶具有高效性 必会知识四 酶的作用条件较温和 1.酶活性：酶催化特定化学反应的能力，可用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的①__________表示。 2.酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在比较②__________的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别得到了酶活性受温度和pH影响的示意图。 甲　酶活性受温度影响示意图 (1)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的③____________。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而④__________；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⑤__________。 (2)一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的⑥__________。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会⑦__________。 乙　酶活性受pH影响示意图 (3)强酸、强碱或温度过高，会使酶的⑧_______________________，使酶永久失活。低温只能使酶的活性⑨__________，但酶的⑩____________________，酶制剂适宜在⑪__________下保存。 [例1]为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同且适宜)，结果如图。下列分析正确的是(　　) A.实验结果表明该酶的最适温度是40 ℃ B.实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响 C.20 ℃条件下，t3时温度提高10 ℃，产物浓度会增加 D.60 ℃条件下，t2时增加底物的量不会改变产物浓度 [例2]下列与酶相关的实验，操作错误的是(　　) A.验证酶的专一性时自变量可以是底物的种类 B.探究酶的最适温度时可用过氧化氢做底物 C.探究pH对酶活性的影响时可用过氧化氢作为底物 D.利用淀粉作为底物探究温度对酶活性的影响时，可用碘液检测结果 [例3]科学家通过计算机模拟和实验室筛选，成功创制出催化效率比天然酶高百倍的人工酶。基于酶的本质与作用原理，下列叙述正确的是(　　) A.酶只能在温和的生理条件下发挥作用，高温、强酸或强碱均会使其永久失活，因此人工酶也无法在工业环境中应用 B.酶通过显著降低化学反应所需的活化能，使原本难以发生的反应在常温常压下高效进行，这是其高效性的根本原因 C.所有酶的化学本质都是蛋白质，因此其基本单位只能是氨基酸，不存在由RNA构成的酶 D.酶在反应前后会被消耗，需要不断合成补充，因此细胞必须持续大量表达各类酶基因以维持代谢稳态 难点知识一 酶的作用及本质 一、验证酶的化学本质 （1）颜色反应法：蛋白质类酶可用①______________________鉴定，反应后呈②__________。 （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，则甲为③______类酶，乙为④___________类酶。 二、高中教材中常见的酶及作用 (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)。 命题角度1 验证酶的化学本质 1.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 命题角度2 酶的作用 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 难点知识二 酶的探究实验 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①__________，但淀粉和蔗糖的水解产物都是②__________。 （2）③______(填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为④__________________________________________ _________________________________________。 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：⑤实验时，步骤四、五能否颠倒？ ⑥实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ (3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用⑦___________(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⑧_________________________________。 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：⑨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？ 命题角度1 探究酶的专一性 1.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 命题角度2 探究酶的高效性 2.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 。 命题角度3 探究温度、PH对酶活性的影响 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 难点知识三 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 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。 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 1.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 命题角度2 酶的抑制剂 2.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 [要点回眸] [答题必备] 1.(必修1P78)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1P78)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1P81)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1P82)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1P84)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1P82)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。 一、单选题 1.酶的发现是多位科学家历经百年不懈探索的成果。下列关于酶发现过程的叙述，错误的是(　　) A.斯帕兰札尼通过鹰的金属笼实验，证明了胃液具有化学性消化的作用 B.毕希纳通过研磨酵母菌细胞获得无细胞提取液，并证明该提取液能催化糖发酵，解决了巴斯德和李比希的争议 C.萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，证明了脲酶的化学本质是蛋白质 D.切赫和奥尔特曼发现少数RNA具有催化功能，并证明了酶主要是蛋白质 2.硫化叶菌(一种细菌)的最适生存温度为75～80 ℃。下列关于其体内酶的叙述，正确的是(　　) A.离开细胞后，酶就会失去催化功能 B.合成场所为核糖体或细胞核 C.若处于室温条件下，则酶的活性会升高 D.组成这些酶的单体为氨基酸或核糖核苷酸 3.欲判断某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA，下列方案错误的是(　　) A.与双缩脲试剂反应，观察是否出现紫色 B.与斐林试剂在水浴加热的条件下反应，观察是否出现砖红色沉淀 C.用蛋白酶处理，检测其活性是否丧失 D.用RNA水解酶处理，检测其活性是否丧失 4.如图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验装置，下列有关说法正确的是(　　) A.该实验的自变量是过氧化氢的分解速率 B.1号、4号试管对照说明酶具有催化作用 C.4号试管中的过氧化氢分子所含能量最高 D.4支试管中过氧化氢的浓度和用量不相同 5.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是(　　) A.增加了反应物之间的接触 B.降低了化学反应的活化能 C.提高了化学反应的活化能 D.本身的数量和性质不变化，可反复利用 6.中国科学院天津工业生物技术研究所在一种专门用于分解PET塑料的水解酶研究方面取得重要突破，未来将据此培育出专“吃”PET塑料的新酶种，从而通过生物降解方法帮助解决日益严重的塑料垃圾污染问题。下列关于酶的说法，错误的是(　　) A.该水解酶分解塑料以后，自身被消耗 B.该水解酶可特异性地水解PET塑料 C.用酶进行生物降解塑料，比传统的化学降解效率高，污染小 D.该酶的化学本质最可能是蛋白质 7.菠萝中含有的“菠萝酶”能分解食物中的蛋白质，将其转化为更易吸收的小分子肽和氨基酸，但这种酶也会分解口腔黏膜上的蛋白质导致黏膜损伤，因此人们常使用淡盐水浸泡菠萝后再食用。下列说法正确的是(　　) A.“菠萝酶”的化学本质是核糖核苷酸或蛋白质 B.用淡盐水浸泡菠萝使得“菠萝酶”被水解从而减弱口腔不适 C.“菠萝酶”通过降低反应的活化能而改变反应速率 D.菠萝细胞合成的“菠萝酶”分泌到细胞外后才能发挥作用 8.下图中Ⅰ代表无催化剂条件下的反应曲线，Ⅱ代表酶作催化剂条件下的反应曲线，E代表能量。下列叙述正确的是(　　) A.E2和E4分别表示有催化剂和无催化剂时的反应所需的活化能 B.E1表示有催化剂条件下降低的活化能 C.若Ⅱ代表无机催化剂条件下的反应曲线，则E3减小 D.在反应物起始量相同的条件下，Ⅱ生成物比Ⅰ多 9.红茶的制作需要经过萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等多道工序，多酚氧化酶在此过程中催化茶多酚生成适量茶黄素，是其风味形成的关键。下列叙述正确的是(　　) A.多酚氧化酶使茶多酚的氧化速率加快体现了酶的高效性 B.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶的活性 C.发酵时多酚氧化酶提供大量活化能加快茶多酚氧化 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶叶品质 10.如图表示的是某类酶作用的模型。下列有关叙述正确的是(　　) A.酶只能在活细胞中发挥催化作用 B.图中A表示酶，其作用原理是能降低化学反应的活化能 C.图中模型可用来解释酶的催化具有高效性 D.生物体内各种酶作用所需的最适条件是一致的 11.如图表示酶活性受温度影响的曲线，下列叙述错误的是(　　) A.B点表示酶的最大活性 B.图中A点和C点酶的结构相同 C.D点表示该酶的最适温度 D.同一种酶在不同的温度下可以有相同的催化效率 12.已知植物α-淀粉酶的最适温度范围通常在50～75 ℃，某学习小组分别在45 ℃和60 ℃条件下， 测定不同pH环境中植物α-淀粉酶的活性(用淀粉完全水解所需的时间表示)，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.淀粉完全水解所需时间长短与植物α-淀粉酶活性高低呈负相关 B.曲线①和曲线②分别为45 ℃和60 ℃条件下测定的结果 C.45 ℃和60 ℃条件下，植物α-淀粉酶的最适pH均为7 D.向反应液中滴加碱液，pH从1→4→7过程中，植物α-淀粉酶活性逐渐恢复 13.多酶片是用于治疗消化不良的药物，说明书中有如下文字“本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶，服用时切勿嚼碎”。下列叙述错误的是(　　) A.多酶片可催化大分子物质分解为易吸收的小分子物质 B.双层包衣使胃蛋白酶和胰酶分别在胃和肠道中发挥作用 C.不能嚼碎口服的原因是避免胃酸破坏胰酶的活性 D.幼儿使用多酶片时可以用开水溶解晾凉后再口服 14.过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为，酶催化反应的过程为：酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物；无催化剂时，同一反应的过程为：反应物过渡态反应物产物。下列相关叙述错误的是(　　) A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能 B.与酶结合后反应物会更易转变为过渡态反应物 C.过程①②与过程③④相比，体现了酶的高效性 D.生物体的酶都来自活细胞，酶在细胞内外均可以起作用 15.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 二、多选题 16.化学降解木质素需要高热量，酶提供了一个比化学降解更环保的过程。在自然界中，真菌和细菌能够用它们分泌的木质素降解酶(一种蛋白质)分解木质素。下列有关叙述错误的是(　　) A.与化学降解木质素相比，酶降解木质素耗能少 B.木质素降解酶的合成均需要核糖体、内质网和高尔基体的参与 C.木质素降解酶的合成过程以氨基酸为原料，同时有水的生成 D.木质素降解酶只能催化化学反应，不能作为化学反应的反应物 17.关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述错误的是(　　) A.实验中所用的肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少 B.滴管先吸取FeCl3溶液再直接吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小 C.过氧化氢在温度高的环境中分解速率会比常温时快 D.实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和点燃的卫生香的燃烧情况 18.在探究pH对酶活性的影响时，某兴趣小组选用淀粉和淀粉酶进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是(　　) A.图示结果是通过逐渐提高该反应体系的pH得到的 B.探究该酶的最适pH，可在5～7之间设置更小的pH梯度 C.pH=3条件下的酶活性和pH=9条件下的酶活性相同 D.若时间足够长，pH=1条件下淀粉的最终剩余量可为零 19.裂解性多糖单加氧酶（LPMO）通过氧化裂解反应破坏纤维素等多糖表面的结晶，为纤维素酶提供更多的结合位点，从而提高纤维素的降解效率。图1表示对该酶活性的影响，图2、图3分别表示pH和温度对该酶活性的影响。下列叙述错误的是(　　) A．据图1可知，对该酶的活性具有低浓度促进、高浓度抑制的特点 B．探究pH和温度对该酶活性影响时，先将酶与底物混合再在预设条件下进行测定 C．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时为化学反应提供的活化能最多 D．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时稳定性最高，应在此条件下保存 20．α-淀粉酶可使淀粉内部随机水解，β-淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。图1是pH对两种淀粉酶活性的影响曲线，图2是温度对β-淀粉酶酶促反应的影响曲线。下列说法错误的是(　　) A．β-淀粉酶的最适pH低于α-淀粉酶 B．用两种酶分别催化淀粉水解可能会有相同产物 C．温度越高底物分子能量越多，酶促反应速率越快 D．在t1、t2温度下，β-淀粉酶降低的活化能相同 三、解答题 21.活化能是指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。如图为酶的作用模型。请据图回答问题。 (1)从图中可以看出，没有催化剂催化时，发生化学反应需要的活化能　　　　；有酶催化时，发生化学反应需要的活化能　　　　；a指　　　　　　　。因此，酶催化作用的本质是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)酶的化学本质是　　　　　　　　，酶起作用的部位是　　　　　　　　。 22.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H2O2溶液/mL 温度 加入试剂 试管1 2 常温 — 试管2 2 90 ℃ — 试管3 2 常温 2滴3.5%的FeCl3溶液 试管4 2 常温 2滴20%的肝脏研磨液 (1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量?　　　　　　　　　。写出一种无关变量：　　　　　　　　　　　。 (2)该实验用的肝脏要求新鲜的原因是 　　　　　　　　　　。 (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　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)上述实验中的　　　　　　　　　　　　　　是实验组，　　　　　是对照组。 23.某校生物学兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。分析并回答下列问题。 试管 底物和试剂 实验条件 甲 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 37 ℃水浴 乙 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 70 ℃水浴 丙 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 0 ℃水浴 (1)该实验中，pH属于　　　　　变量，所以三支试管的pH应相同且适宜，均为　　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”)。 (2)探究胃蛋白酶活性的观测指标是 　　　　　　　　　　　。 (3)若将实验的材料换为新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液，你认为是否科学?　　　　　(填“是”或“否”)，理由是　 　　　　　　　　　　　。 (4)本实验不宜直接选用双缩脲试剂来检测实验结果，理由是 　　　　　　。 24.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(NAG)的高效催化作用，温度、水解产物对NAG活力的影响如图1所示，回答下列问题。 图1 (1)NAG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 ℃的过程中，NAG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NAG的催化活力的影响有　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。 (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NAG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……)。 图2 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。 图3 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 01 课程标准 以课标为纲，锚定学习核心方向 02 核心导图 梳理知识脉络，搭建系统知识体系 03 教材梳理 拆解教材知识点，夯实学习根基 知识一 酶在细胞代谢中的作用 知识二 酶的本质 知识三 酶具有高效性和专一性 知识四 酶的作用条件较温和 04 难点强化 突破学习难点，强化解题能力 难点一 酶的本质及作用（2大命题角度） 难点二 酶的探究实验（3大命题角度） 难点三 影响酶促反应的因素分析（2大命题角度） 05 限时必刷 限时45min训练，精准查漏补缺 2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。 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①__________，统称为细胞代谢。 (2)条件：需②__________的催化。 (3)意义：细胞代谢是③____________________的基础。 2．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④__________下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 (3)实验过程和现象 (4)结论:FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能⑤__________过氧化氢分解的速率，它们都具有催化作用，但⑥__________比⑦__________的催化效率高得多。 3.控制变量和设计对照实验 (1)自变量：人为控制的对实验对象⑧__________的因素叫作自变量。 (2)因变量：因⑨__________改变而变化的变量叫作因变量。 (3)无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成⑩_______的可变因素，叫作无关变量。 (4)对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都⑪__________，并将结果进行⑫__________的实验叫作对照实验。 4.酶的作用原理 [答案]①化学反应 ②酶 ③细胞生命活动 ④不同条件 几乎不分解 对照 少量 促进过氧化氢 发亮 过氧化氢酶 燃烧猛烈 ⑤加快 ⑥过氧化氢酶 ⑦Fe3+ ⑧进行处理 ⑨自变量 ⑩影响 ⑪保持一致 ⑫比较 常态 活跃 降低 显著 更高 温和 [例1]下图中能证明酶具有催化作用的实验组合是(　　) A.③与④ B.①与④ C.②与④ D.①与② 【答案】A 【详解】要证明酶具有催化作用，自变量是酶的有无，其他无关变量应该相同且适宜，所以应选实验组合①与④，B项正确。 [例2]下图为四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管在不同条件下、相同时间内释放氧气量的柱状图。下列相关叙述错误的是(　　) A.试管①与试管②中H2O2分解反应所需的活化能相同，试管③与试管④中该反应所需的活化能也相同 B.与试管①相比较，试管②的水浴加热为H2O2的分解提供能量 C.综合分析试管③和试管④，结论是过氧化氢酶的催化效率更高 D.若在试管④的基础上增加试管②的条件，则相同时间内试管④释放的氧气量减少 【答案】A 【详解】加热能促进过氧化氢的分解(使过氧化氢分子得到了能量)，但不会改变该反应所需活化能的大小，而催化剂能降低反应的活化能，其中酶降低活化能的效果更为显著，A项错误，B项正确。与无机催化剂相比，酶降低活化能的效果更为显著，综合分析试管③和试管④，结论是过氧化氢酶的催化效率更高，C项正确。若在试管④的基础上增加试管②的条件，酶的活性降低，则相同时间内试管④释放的氧气量减少，D项正确。 [例3]如图表示有酶催化反应和无酶催化反应的能量曲线，下列叙述正确的是(　　) A.曲线a代表有酶催化反应的曲线 B.AC段表示没有酶催化反应时所需的活化能 C.AD段表示有酶催化反应时所降低的活化能 D.相同反应物浓度下，有酶催化的反应生成的产物更多 【答案】B 【详解】酶可以降低化学反应的活化能，所以曲线b表示有酶催化反应的曲线，A项错误。AC段表示没有酶催化反应需要的活化能，B项正确。BC段表示有酶催化反应需要的活化能，AB段可表示酶降低的活化能，C项错误。酶只能加快反应速率，不能改变反应的平衡点，所以相同反应物浓度下，有酶催化和无酶催化生成的产物量一样多，D项错误。 必会知识二 酶的本质 1．关于酶本质的探索 2．酶的本质 (1)产生场所：①__________。 (2)生理作用：②_________作用（酶可以在细胞内发挥作用，适宜条件下也可在细胞外发挥作用）。 (3)化学本质：绝大部分的酶是③__________，少数酶是④__________。 [答案]活细胞 某系物质 死亡 某些物质 蛋白质 RNA ①活细胞 ②催化 ③蛋白质 ④RNA [例1]下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是(　　) A.巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性 B.毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用 C.萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解 D.切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质 【答案】D 【详解】切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，D项错误。 [例2]下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A.生物体内的酶都是由细胞产生的蛋白质 B.酶在细胞内才起作用 C.绝大多数酶在核糖体上合成 D.酶提供了反应过程所必需的活化能 【答案】C 【详解】酶绝大多数为蛋白质，少数为RNA，A项错误。酶在细胞内、外均可发挥作用，B项错误。绝大多数酶是蛋白质，其合成场所为核糖体，C项正确。酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，D项错误。 [例3]风靡一时的减肥产品“酵素”实际上是植物中多种酶的集合，化学本质为蛋白质。多由表皮腺细胞分泌。下列相关叙述正确的是(　　) A.“酵素”类产品适宜置于低温下保存 B.“酵素”只能在表皮腺细胞中起作用 C.“酵素”中的酶在溶酶体中合成 D.“酵素”能为分解脂肪的代谢反应提供更多能量 【答案】A 【详解】“酵素”为蛋白质类酶，适宜低温保存，A项正确。酶在适宜条件下均能发挥作用，与其来源细胞无关，B项错误。蛋白质类酶的合成场所是核糖体，C项错误。酶作为催化剂，仅降低化学反应的活化能，不提供能量，D项错误。 必会知识三 酶的高效性和专一性 1.酶具有高效性 (1)①____________________________________更显著，催化效率更高。 (2)酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，说明酶具有②__________。 (3)酶高效性曲线分析： 酶对应曲线③_____，无机催化剂对应曲线④_____，未加催化剂对应曲线⑤_____(填字母)。 ⑥_____段表示无酶催化时反应进行所需要的活化能。 ⑦_____段表示有酶催化时反应进行所需要的活化能。 ⑧_____段表示酶降低的活化能。 2.酶具有专一性 (1)每一种酶只能催化⑨__________化学反应。而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、⑩__________和⑪__________水解。 (2)实例：脲酶只能催化⑫__________分解。 [答案]①与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用 ②高效性 ③A ④B ⑤C ⑥AC ⑦BC ⑧AB ⑨一种或一类 ⑩脂肪 ⑪淀粉 ⑫尿素 [例1]下列实验或现象能说明酶具有高效性的是(　　) ①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀释10倍后，催化淀粉完全水解的速率仍快于无机催化剂 ②取两支洁净的试管，分别加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支试管中加入适量的淀粉酶溶液，另一支试管中加入等量的蒸馏水，一段时间后，检测淀粉的分解情况 ③在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量过氧化氢酶和FeCl3溶液，观察气泡的释放速率 A.①②③ B.①③ C.③ D.②③ 【答案】B 【详解】酶相对于无机催化剂来说具有高效性，把唾液稀释后催化淀粉完全水解的速率仍快于无机催化剂，说明酶具有高效性，①正确；分析该实验的自变量是有无加淀粉酶，只能证明淀粉酶有催化淀粉的作用，不能证明该酶具有高效性，②错误；在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量的过氧化氢酶和FeCl3溶液，在相同的时间内，加入过氧化氢酶的试管的气泡释放速率更快，说明酶具有高效性，③正确。B项符合题意。 [例2]为探究淀粉酶的特性，某同学设计了实验方案，主要步骤如表所示。下列叙述正确的是(　　) 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2 mL蔗糖溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 ② ? 加入2 mL蒸馏水 加入2 mL淀粉酶溶液 ③ 适宜温度水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再50~65 ℃水浴加热 A.“?”处应加入2 mL蔗糖酶溶液 B.步骤③也可以用碘液进行检测 C.只有丙组实验结果出现砖红色沉淀 D.该实验可以证明淀粉酶具有高效性 【答案】C 【详解】“?”处应加入2 mL淀粉酶溶液，以验证淀粉酶只能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解，体现酶的专一性，A项错误。步骤③使用斐林试剂检测还原糖生成情况，碘液仅能检测淀粉是否被分解，无法检测蔗糖是否被分解，故不可用碘液进行检测，B项错误。甲组(蔗糖+淀粉酶)无还原糖生成，乙组(淀粉+蒸馏水)无还原糖生成，丙组(淀粉+淀粉酶)有还原糖生成，用斐林试剂检测出现砖红色沉淀，C项正确。证明酶具有高效性需与无机催化剂对比，本实验无此设计，只能证明酶具有专一性，D项错误。 必会知识四 酶的作用条件较温和 1.酶活性：酶催化特定化学反应的能力，可用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的①__________表示。 2.酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在比较②__________的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别得到了酶活性受温度和pH影响的示意图。 甲　酶活性受温度影响示意图 (1)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的③____________。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而④__________；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⑤__________。 (2)一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的⑥__________。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会⑦__________。 乙　酶活性受pH影响示意图 (3)强酸、强碱或温度过高，会使酶的⑧_______________________，使酶永久失活。低温只能使酶的活性⑨__________，但酶的⑩____________________，酶制剂适宜在⑪__________下保存。 [答案]①速率 ②温和 ③最适温度 ④加快 ⑤下降 ⑥最适pH ⑦下降 ⑧空间结构遭到破坏 ⑨降低 ⑩空间结构稳定 ⑪低温 [例1]为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同且适宜)，结果如图。下列分析正确的是(　　) A.实验结果表明该酶的最适温度是40 ℃ B.实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响 C.20 ℃条件下，t3时温度提高10 ℃，产物浓度会增加 D.60 ℃条件下，t2时增加底物的量不会改变产物浓度 【答案】D 【详解】实验结果表明在三组设定的温度中，40 ℃时该酶活性最高，但不能说明该酶的最适温度是40 ℃，A项错误。实验过程中pH是无关变量，必须保持相同，如果实验过程中pH发生变化，会对实验产生影响，B项错误。20 ℃条件下，由于t3时反应物已经消耗完，此时温度提高10 ℃，产物浓度不再增加，C项错误。60 ℃条件下，t2时酶已经失活，此时增加底物的量，不会改变产物浓度，D项正确。 [例2]下列与酶相关的实验，操作错误的是(　　) A.验证酶的专一性时自变量可以是底物的种类 B.探究酶的最适温度时可用过氧化氢做底物 C.探究pH对酶活性的影响时可用过氧化氢作为底物 D.利用淀粉作为底物探究温度对酶活性的影响时，可用碘液检测结果 【答案】B 【详解】验证酶的专一性时，需设置不同底物(如淀粉和蔗糖)与同种酶反应，通过产物差异判断酶是否只催化特定反应，自变量为底物种类，A项正确。探究酶的最适温度时，若用过氧化氢作底物，温度升高会加速其分解，导致结果不准确，B项错误。酶的活性受pH影响，不同pH条件下酶的活性不同，探究pH对酶活性的影响时，可以选择过氧化氢作为底物，C项正确。温度影响酶活性但不影响淀粉与碘液的显色反应，可用碘液检测结果，D项正确。 [例3]科学家通过计算机模拟和实验室筛选，成功创制出催化效率比天然酶高百倍的人工酶。基于酶的本质与作用原理，下列叙述正确的是(　　) A.酶只能在温和的生理条件下发挥作用，高温、强酸或强碱均会使其永久失活，因此人工酶也无法在工业环境中应用 B.酶通过显著降低化学反应所需的活化能，使原本难以发生的反应在常温常压下高效进行，这是其高效性的根本原因 C.所有酶的化学本质都是蛋白质，因此其基本单位只能是氨基酸，不存在由RNA构成的酶 D.酶在反应前后会被消耗，需要不断合成补充，因此细胞必须持续大量表达各类酶基因以维持代谢稳态 【答案】B 【详解】酶在温和的生理条件下活性最佳，但并非只能在温和条件下发挥作用;高温、强酸或强碱可能使酶空间结构破坏而失活，但部分人工酶可通过定向进化增强其稳定性，适用于工业环境(如高温反应器)，A项错误。酶作为生物催化剂，通过显著降低化学反应的活化能，提高反应速率，这是其高效性的根本原因，B项正确。酶大多数是蛋白质，少数为RNA，C项错误。酶作为催化剂，在反应前后性质和数量不变，不会被消耗，无需持续合成补充，D项错误。 难点知识一 酶的作用及本质 一、验证酶的化学本质 （1）颜色反应法：蛋白质类酶可用①______________________鉴定，反应后呈②__________。 （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，则甲为③______类酶，乙为④___________类酶。 二、高中教材中常见的酶及作用 (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)。 [答案]①双缩脲试剂 ②紫色 ③RNA ④蛋白质 命题角度1 验证酶的化学本质 1.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。 命题角度2 酶的作用 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 【详解】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。 难点知识二 酶的探究实验 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①__________，但淀粉和蔗糖的水解产物都是②__________。 （2）③______(填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为④__________________________________________ _________________________________________。 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：⑤实验时，步骤四、五能否颠倒？ ⑥实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？ (3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用⑦___________(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⑧_________________________________。 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：⑨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？ [答案]①还原糖 ②还原糖 ③不能 ④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 ⑤不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。 ⑥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。 ⑦蛋白块 ⑧相同时间内蛋白块体积的变化 ⑨酸性条件下淀粉会分解。 命题角度1 探究酶的专一性 1.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 【详解】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。 命题角度2 探究酶的高效性 2.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。 命题角度3 探究温度、PH对酶活性的影响 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。 难点知识三 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 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。 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 1.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。 命题角度2 酶的抑制剂 2.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。 [要点回眸] [答题必备] 1.(必修1P78)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1P78)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1P81)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1P82)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1P84)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1P82)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。 一、单选题 1.酶的发现是多位科学家历经百年不懈探索的成果。下列关于酶发现过程的叙述，错误的是(　　) A.斯帕兰札尼通过鹰的金属笼实验，证明了胃液具有化学性消化的作用 B.毕希纳通过研磨酵母菌细胞获得无细胞提取液，并证明该提取液能催化糖发酵，解决了巴斯德和李比希的争议 C.萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，证明了脲酶的化学本质是蛋白质 D.切赫和奥尔特曼发现少数RNA具有催化功能，并证明了酶主要是蛋白质 【答案】D 【详解】斯帕兰札尼的金属笼实验将肉块放入小巧的金属笼内由鹰吞食，一段时间后取出小笼子，发现笼内的肉块消失了，该实验排除了物理摩擦消化的干扰，证明胃液具有消化作用(含胃蛋白酶)，A项正确。巴斯德认为发酵需完整活细胞参与，李比希则认为发酵由酵母菌细胞中的某些物质引起，毕希纳通过研磨酵母菌细胞获得不含酵母菌细胞的提取液，并证明该提取液能催化葡萄糖发酵，解决了争议，B项正确。萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶结晶，并通过化学分析证实其本质为蛋白质，C项正确。切赫和奥尔特曼发现某些RNA也具有生物催化功能，这一发现修正了“酶都是蛋白质”的传统认知，但并未证明“酶主要是蛋白质”，D项错误。 2.硫化叶菌(一种细菌)的最适生存温度为75～80 ℃。下列关于其体内酶的叙述，正确的是(　　) A.离开细胞后，酶就会失去催化功能 B.合成场所为核糖体或细胞核 C.若处于室温条件下，则酶的活性会升高 D.组成这些酶的单体为氨基酸或核糖核苷酸 【答案】D 【详解】离开细胞后的酶在适宜条件下，也具有催化能力，A项错误。绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA，蛋白质的合成场所是核糖体，硫化叶菌(原核生物没有细胞核)中RNA的合成场所是拟核，B项错误。硫化叶菌的最适生存温度为75~80 ℃，其体内酶的最适温度为75~80 ℃，若处于室温下(低于75~80 ℃)，酶的活性会下降，C项错误。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，因此酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸，D项正确。 3.欲判断某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA，下列方案错误的是(　　) A.与双缩脲试剂反应，观察是否出现紫色 B.与斐林试剂在水浴加热的条件下反应，观察是否出现砖红色沉淀 C.用蛋白酶处理，检测其活性是否丧失 D.用RNA水解酶处理，检测其活性是否丧失 【答案】B 【详解】蛋白质能与双缩脲试剂产生紫色反应，RNA不能与双缩脲试剂发生反应，A项正确。无论酶的化学本质是蛋白质还是RNA，都不能与斐林试剂在水浴加热的条件下反应产生砖红色沉淀，B项错误。蛋白质能被蛋白酶水解，RNA不能被蛋白酶水解，C项正确。RNA能被RNA水解酶水解，蛋白质不能被RNA水解酶水解，D项正确。 4.如图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验装置，下列有关说法正确的是(　　) A.该实验的自变量是过氧化氢的分解速率 B.1号、4号试管对照说明酶具有催化作用 C.4号试管中的过氧化氢分子所含能量最高 D.4支试管中过氧化氢的浓度和用量不相同 【答案】B 【详解】过氧化氢的分解速率是该实验的因变量，A项错误。加热可为过氧化氢分子提供能量，无机催化剂和酶均可降低化学反应的活化能，且它们不能给过氧化氢分子提供能量，故2号试管中的过氧化氢分子所含能量最高，C项错误。4支试管中过氧化氢的浓度和用量是无关变量，对照实验中的无关变量应保持相同且适宜，D项错误。 5.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是(　　) A.增加了反应物之间的接触 B.降低了化学反应的活化能 C.提高了化学反应的活化能 D.本身的数量和性质不变化，可反复利用 【答案】B 【详解】酶之所以具有极强的催化功能，关键是酶能降低化学反应的活化能，B项符合题意。 6.中国科学院天津工业生物技术研究所在一种专门用于分解PET塑料的水解酶研究方面取得重要突破，未来将据此培育出专“吃”PET塑料的新酶种，从而通过生物降解方法帮助解决日益严重的塑料垃圾污染问题。下列关于酶的说法，错误的是(　　) A.该水解酶分解塑料以后，自身被消耗 B.该水解酶可特异性地水解PET塑料 C.用酶进行生物降解塑料，比传统的化学降解效率高，污染小 D.该酶的化学本质最可能是蛋白质 【答案】A 【详解】酶只是起催化作用，在反应前后，酶的数量和性质不发生变化，A项错误。分解PET塑料的水解酶可特异性地水解PET塑料，B项正确。酶的催化效率较高，且生物降解本身不会产生污染，而化学降解会污染环境，所以用该酶进行生物降解塑料，比传统的化学降解效率高，污染小，C项正确。绝大多数酶为蛋白质，所以该水解酶的化学本质最可能是蛋白质，D项正确。 7.菠萝中含有的“菠萝酶”能分解食物中的蛋白质，将其转化为更易吸收的小分子肽和氨基酸，但这种酶也会分解口腔黏膜上的蛋白质导致黏膜损伤，因此人们常使用淡盐水浸泡菠萝后再食用。下列说法正确的是(　　) A.“菠萝酶”的化学本质是核糖核苷酸或蛋白质 B.用淡盐水浸泡菠萝使得“菠萝酶”被水解从而减弱口腔不适 C.“菠萝酶”通过降低反应的活化能而改变反应速率 D.菠萝细胞合成的“菠萝酶”分泌到细胞外后才能发挥作用 【答案】C 【详解】酶的化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，“菠萝酶”能分解蛋白质，说明其为蛋白酶，化学本质为蛋白质，而非RNA，A项错误。用淡盐水浸泡菠萝可能通过改变渗透压使酶暂时失活(盐析)，但盐析不破坏酶结构，盐水无法直接水解酶，B项错误。酶能降低化学反应的活化能，进而加快反应速率，C项正确。“菠萝酶”储存在菠萝细胞内的液泡中，在细胞内和细胞外均能发挥作用，D项错误。 8.下图中Ⅰ代表无催化剂条件下的反应曲线，Ⅱ代表酶作催化剂条件下的反应曲线，E代表能量。下列叙述正确的是(　　) A.E2和E4分别表示有催化剂和无催化剂时的反应所需的活化能 B.E1表示有催化剂条件下降低的活化能 C.若Ⅱ代表无机催化剂条件下的反应曲线，则E3减小 D.在反应物起始量相同的条件下，Ⅱ生成物比Ⅰ多 【答案】C 【详解】E2表示有催化剂时反应需要的活化能，E4表示反应物到生成物过程中释放的总能量，A项错误。E1表示无催化剂条件下反应需要的活化能，B项错误。若Ⅱ代表无机催化剂条件下的反应曲线，E3是催化剂降低的活化能，与酶相比，无机催化剂的催化效率更低，则E3减小，C项正确。在反应物起始量相同的条件下，Ⅱ的生成物和Ⅰ的生成物一样多，两者只是速度不同，D项错误。 9.红茶的制作需要经过萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等多道工序，多酚氧化酶在此过程中催化茶多酚生成适量茶黄素，是其风味形成的关键。下列叙述正确的是(　　) A.多酚氧化酶使茶多酚的氧化速率加快体现了酶的高效性 B.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶的活性 C.发酵时多酚氧化酶提供大量活化能加快茶多酚氧化 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶叶品质 【答案】D 【详解】体现酶的高效性需与无机催化剂比较，A项错误。发酵时有机酸含量增加会改变环境pH，酶的活性受pH影响，B项错误。酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，C项错误。高温使酶失活，终止反应，避免茶多酚过度氧化，符合实际工艺，D项正确。 10.如图表示的是某类酶作用的模型。下列有关叙述正确的是(　　) A.酶只能在活细胞中发挥催化作用 B.图中A表示酶，其作用原理是能降低化学反应的活化能 C.图中模型可用来解释酶的催化具有高效性 D.生物体内各种酶作用所需的最适条件是一致的 【答案】B 【详解】酶的催化需要适宜的温度和pH，在细胞内或细胞外，只要条件适宜，酶都能发挥作用，A项错误。根据题图可知，图中A在反应前后化学性质不发生变化，故图中A表示酶，其作用原理是能降低化学反应的活化能，B项正确。图中模型展示的是酶与底物特异性结合，解释的是酶的专一性，而非高效性(需与无机催化剂对比才能体现)，C项错误。人体内各种酶作用所需的部分最适条件(pH)差异较大，如唾液淀粉酶的最适pH为7左右，胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，D项错误。 11.如图表示酶活性受温度影响的曲线，下列叙述错误的是(　　) A.B点表示酶的最大活性 B.图中A点和C点酶的结构相同 C.D点表示该酶的最适温度 D.同一种酶在不同的温度下可以有相同的催化效率 【答案】B 【详解】B点的酶促反应速率最大，说明此时该酶的活性最大，A项正确。A点时温度很低，但低温只是会抑制酶的活性，不会改变酶的空间结构，C点时温度过高，此时会破坏酶的空间结构使酶失活，B项错误。酶活性最高时所对应的温度为酶的最适温度，D点时酶促反应速率最大，此时酶活性最高，C项正确。同一种酶在不同的温度条件下可能具有相同的催化效率，D项正确。 12.已知植物α-淀粉酶的最适温度范围通常在50～75 ℃，某学习小组分别在45 ℃和60 ℃条件下， 测定不同pH环境中植物α-淀粉酶的活性(用淀粉完全水解所需的时间表示)，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.淀粉完全水解所需时间长短与植物α-淀粉酶活性高低呈负相关 B.曲线①和曲线②分别为45 ℃和60 ℃条件下测定的结果 C.45 ℃和60 ℃条件下，植物α-淀粉酶的最适pH均为7 D.向反应液中滴加碱液，pH从1→4→7过程中，植物α-淀粉酶活性逐渐恢复 【答案】D 【详解】酶活性越高，催化效率越高，底物完全水解所需时间就越短，故淀粉完全水解所需时间长短与植物α-淀粉酶活性高低呈负相关，A项正确。植物α-淀粉酶的最适温度范围通常在50~75 ℃，据题图分析可知，在相同pH条件下，曲线①表示的温度下，淀粉水解所需时间长于曲线②，说明曲线①所示温度下α-淀粉酶的催化效率较低，故曲线①和曲线②分别为在45 ℃和60 ℃条件下测定的结果，B项正确。曲线①和曲线②都是在pH=7时，淀粉水解所需时间最短，即pH=7时酶的催化效率最高，故45 ℃和60 ℃条件下，植物α-淀粉酶的最适pH均为7，C项正确。pH=1时，两条曲线相交，表示在强酸条件下酶已失活，故若向反应液中滴加碱液，pH从1→4→7过程中，植物α-淀粉酶活性不变，D项错误。 13.多酶片是用于治疗消化不良的药物，说明书中有如下文字“本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶，服用时切勿嚼碎”。下列叙述错误的是(　　) A.多酶片可催化大分子物质分解为易吸收的小分子物质 B.双层包衣使胃蛋白酶和胰酶分别在胃和肠道中发挥作用 C.不能嚼碎口服的原因是避免胃酸破坏胰酶的活性 D.幼儿使用多酶片时可以用开水溶解晾凉后再口服 【答案】D 【详解】多酶片中的胃蛋白酶可以分解蛋白质，胰酶可以分解淀粉、蛋白质等，因此多酶片可催化大分子物质分解为小分子物质，更容易被人体吸收，A项正确。外层胃蛋白酶在胃酸性环境中释放;肠溶衣保护胰酶在胃中不被分解，胰酶进入小肠后释放，双层包衣确保酶在特定部位发挥作用，B项正确。嚼碎会破坏肠溶衣，使胰酶在胃中接触强酸(胃酸pH≈1.5)，导致胰酶(本质为蛋白质)空间结构被破坏而失活，C项正确。用开水溶解多酶片时，高温会使其中的酶(蛋白质)变性失活，失去催化功能，即使晾凉也无法恢复酶的活性，D项错误。 14.过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为，酶催化反应的过程为：酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物；无催化剂时，同一反应的过程为：反应物过渡态反应物产物。下列相关叙述错误的是(　　) A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能 B.与酶结合后反应物会更易转变为过渡态反应物 C.过程①②与过程③④相比，体现了酶的高效性 D.生物体的酶都来自活细胞，酶在细胞内外均可以起作用 【答案】C 【详解】过程①(酶催化)和过程③(无催化剂催化)均需达到化学反应的活化能才能发生反应，A项正确。酶与反应物结合后，通过降低化学反应的活化能使反应物更易达到过渡态，B项正确。高效性指酶比无机催化剂更高效，而题意显示的是酶与无催化剂的情况，因而说明酶具有催化作用，但不能体现酶的高效性，C项错误。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，只要条件适宜，酶在细胞内外均可以发挥作用，D项正确。 15.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 【详解】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。 二、多选题 16.化学降解木质素需要高热量，酶提供了一个比化学降解更环保的过程。在自然界中，真菌和细菌能够用它们分泌的木质素降解酶(一种蛋白质)分解木质素。下列有关叙述错误的是(　　) A.与化学降解木质素相比，酶降解木质素耗能少 B.木质素降解酶的合成均需要核糖体、内质网和高尔基体的参与 C.木质素降解酶的合成过程以氨基酸为原料，同时有水的生成 D.木质素降解酶只能催化化学反应，不能作为化学反应的反应物 【答案】BD 【详解】由题干信息可知，自然界中的细菌也能合成木质素降解酶，但细菌细胞内无内质网和高尔基体，故木质素降解酶的合成不一定需要内质网和高尔基体参与，B项错误。木质素降解酶能作为催化剂催化化学反应，也能作为底物被蛋白酶分解，D项错误。 17.关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述错误的是(　　) A.实验中所用的肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少 B.滴管先吸取FeCl3溶液再直接吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小 C.过氧化氢在温度高的环境中分解速率会比常温时快 D.实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和点燃的卫生香的燃烧情况 【答案】ABD 【详解】实验中所用的肝脏研磨液必须是新鲜的，肝脏研磨液放置时间过长，其中的过氧化氢酶会分解失活，A项错误。实验需要严格控制自变量，吸取FeCl3溶液和吸取肝脏研磨液的滴管不能混用，B项错误。较高的温度会促进过氧化氢分解，C项正确。试管中产生气泡数目的多少和点燃的卫生香的燃烧情况是因变量，D项错误。 18.在探究pH对酶活性的影响时，某兴趣小组选用淀粉和淀粉酶进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是(　　) A.图示结果是通过逐渐提高该反应体系的pH得到的 B.探究该酶的最适pH，可在5～7之间设置更小的pH梯度 C.pH=3条件下的酶活性和pH=9条件下的酶活性相同 D.若时间足够长，pH=1条件下淀粉的最终剩余量可为零 【答案】ABC 【详解】该实验是设置不同pH梯度的多个实验组同时进行实验得到的结果，A项错误。欲探究该酶的最适pH，可在5~9之间设置更小的pH梯度继续实验，B项错误。酸能促进淀粉水解，故尽管pH=3和pH=9条件下淀粉剩余量相同，但pH=3条件下的淀粉剩余量是酸和酶共同作用的结果，所以pH=3条件下的酶活性和pH=9条件下的酶活性不同，C项错误。淀粉在酸性条件下可以被分解，所以若时间足够长，pH=1条件下淀粉的最终剩余量可为零，D项正确。 19.裂解性多糖单加氧酶（LPMO）通过氧化裂解反应破坏纤维素等多糖表面的结晶，为纤维素酶提供更多的结合位点，从而提高纤维素的降解效率。图1表示对该酶活性的影响，图2、图3分别表示pH和温度对该酶活性的影响。下列叙述错误的是(　　) A．据图1可知，对该酶的活性具有低浓度促进、高浓度抑制的特点 B．探究pH和温度对该酶活性影响时，先将酶与底物混合再在预设条件下进行测定 C．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时为化学反应提供的活化能最多 D．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时稳定性最高，应在此条件下保存 【答案】BCD 【详解】A、图1中，Cu2+浓度为0的组别为对照组，与对照组相比，Cu2+浓度小于1mmol/L时，促进该酶活性，Cu2+浓度大于或等于1mmol/L时，抑制该酶活性，A正确； B、探究pH和温度对该酶活性影响时，先让酶与底物达到预设条件再混合，B错误； C、据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时酶的活性最高，即降低化学反应的活化能最多，但不能为化学反应提供活化能，C错误； D、酶在最适pH和低温条件下空间结构稳定，故应在此条件下保存，D错误。 20．α-淀粉酶可使淀粉内部随机水解，β-淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。图1是pH对两种淀粉酶活性的影响曲线，图2是温度对β-淀粉酶酶促反应的影响曲线。下列说法错误的是(　　) A．β-淀粉酶的最适pH低于α-淀粉酶 B．用两种酶分别催化淀粉水解可能会有相同产物 C．温度越高底物分子能量越多，酶促反应速率越快 D．在t1、t2温度下，β-淀粉酶降低的活化能相同 【答案】CD 【详解】A、由图1可知，β-淀粉酶的活性峰值对应pH约为4.5，α-淀粉酶的活性峰值对应pH约为6，因此β-淀粉酶的最适pH低于α-淀粉酶，A正确； B、α-淀粉酶水解淀粉可产生麦芽糖，β-淀粉酶水解淀粉的主要产物为麦芽糖，因此两种酶催化淀粉水解可能有相同产物，B正确； C、温度超过酶的最适温度后，随温度升高酶的空间结构会被破坏，酶活性下降甚至失活，酶促反应速率会降低，并非温度越高酶促反应速率越快，C错误； D、t2温度下底物分子本身能量远高于t1，且t2温度下β-淀粉酶的空间结构稳定性下降，酶降低活化能的能力和t1不同，因此两个温度下β-淀粉酶降低的活化能不相同，D错误。 三、解答题 21.活化能是指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。如图为酶的作用模型。请据图回答问题。 (1)从图中可以看出，没有催化剂催化时，发生化学反应需要的活化能　　　　；有酶催化时，发生化学反应需要的活化能　　　　；a指　　　　　　　。因此，酶催化作用的本质是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)酶的化学本质是　　　　　　　　，酶起作用的部位是　　　　　　　　。 【答案】(1)高 低 酶所降低的活化能 降低化学反应的活化能 (2)蛋白质或RNA 细胞内或细胞外 22.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H2O2溶液/mL 温度 加入试剂 试管1 2 常温 — 试管2 2 90 ℃ — 试管3 2 常温 2滴3.5%的FeCl3溶液 试管4 2 常温 2滴20%的肝脏研磨液 (1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量?　　　　　　　　　。写出一种无关变量：　　　　　　　　　　　。 (2)该实验用的肝脏要求新鲜的原因是 　　　　　　　　　　。 (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　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (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等(回答1种即可) (2)肝脏放置时间长，其中的过氧化氢酶会被破坏，影响实验效果 (3)试管3和试管4 (4)加热促使过氧化氢分解 (5)试管3和试管4(或试管1和试管3或试管1和试管4) 与FeCl3(无机催化剂)相比，酶的催化效率更高(或FeCl3溶液能催化过氧化氢的分解或酶能催化过氧化氢的分解) (6)试管2、试管3和试管4 试管1 23.某校生物学兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。分析并回答下列问题。 试管 底物和试剂 实验条件 甲 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 37 ℃水浴 乙 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 70 ℃水浴 丙 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 0 ℃水浴 (1)该实验中，pH属于　　　　　变量，所以三支试管的pH应相同且适宜，均为　　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”)。 (2)探究胃蛋白酶活性的观测指标是 　　　　　　　　　　　。 (3)若将实验的材料换为新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液，你认为是否科学?　　　　　(填“是”或“否”)，理由是　 　　　　　　　　　　　。 (4)本实验不宜直接选用双缩脲试剂来检测实验结果，理由是 　　　　　　。 【答案】(1)无关 酸性 (2)单位时间(或相同时间)内蛋白块体积的变化 (3)否 加热(或高温)会促进过氧化氢分解 (4)胃蛋白酶本身就是蛋白质，也会与双缩脲试剂发生紫色反应 【详解】(1)该实验的自变量是温度，pH属于无关变量，无关变量应保持相同且适宜，由于胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，所以三支试管的pH应相同且适宜，均为酸性。(2)探究胃蛋白酶活性可以用单位时间(或相同时间)内蛋白块体积的变化表示，单位时间(或相同时间)内蛋白块体积减小多，说明酶活性高。(3)由于过氧化氢本身随温度升高分解速率加快，因此不能将实验材料换成新鲜的肝脏研磨液和过氧化氢溶液。(4)胃蛋白酶本身是蛋白质，可以与双缩脲试剂发生紫色反应，因此不能直接选用双缩脲试剂检测实验结果。 24.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(NAG)的高效催化作用，温度、水解产物对NAG活力的影响如图1所示，回答下列问题。 图1 (1)NAG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 ℃的过程中，NAG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NAG的催化活力的影响有　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。 (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NAG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……)。 图2 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。 图3 【答案】(1)专一性 降低化学反应的活化能 (2)高温破坏酶的空间结构，导致酶活性下降 在相同浓度下，葡萄糖和半乳糖对NAG的抑制作用相近，蔗糖对NAG的抑制作用较弱(或随浓度升高，三种物质对NAG的抑制作用均增强) (3)几丁质浓度和是否添加果糖 不添加 解析 (1)NAG在降解昆虫外骨骼时仅能与几丁质结合，体现了该酶的专一性，该酶具有催化作用的实质是降低化学反应的活化能，从而加快反应速率。 (2)酶的活性受温度影响，高温会破坏酶的空间结构(低温仅抑制其活性，不破坏结构)。图1-a中，温度从40 ℃升高至60 ℃时，NAG的空间结构因高温被破坏，导致其活性大幅下降。由图1-b可知，在一定浓度范围内，三种水解产物都对NAG的催化活力有抑制作用。随着水解产物浓度的增加，三种水解产物对NAG的抑制作用均增强；在相同浓度下，葡萄糖和半乳糖对NAG的抑制作用相近，蔗糖对NAG的抑制作用较弱。 (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。 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