5.1降低化学反应活化能的酶讲义2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

本高中生物学讲义聚焦“降低化学反应活化能的酶”核心知识点，系统梳理酶的发现历程、本质、作用原理、特性及影响因素，构建从科学史到实验探究的完整学习支架。 资料以科学史串联培养科学思维，通过探究温度、pH对酶活性影响等实验强化探究实践，典例与变式结合助学生形成结构与功能观，课中辅助教学，课后可查漏补缺。

第5章 5.1 降低化学反应活化能的酶 内 容 导 航 题型1 酶的发现历程 题型2 酶的本质 题型3 酶促反应的原理 题型4 酶的特性及应用 题型5 探究影响酶活性的条件 考 点 演 练 题型1 酶的发现历程 解｜题｜知｜识 一、酶的发现过程： 时间 国家 科学家 成就或结论 1773年 意大利 斯帕兰扎尼 鹰的胃液可以消化肉块． 19世纪 欧洲 发酵是纯化学反应，与生命活动无关． 1857年 法国 巴斯德 发酵与活细胞有关；起发酵作用的是整个酵母细胞． 1857年 德国 李比希 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用． 德国 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样． 1926年 美国 萨姆纳 从刀豆种子提纯出来脲酶，并证明是一种蛋白质． 20世纪80年代 美国 切赫、 奥尔特曼 少数RNA具有生物催化功能． 【典例1】德国化学家毕希纳把酵母菌细胞放在含石英砂的研钵中用力研磨，加水搅拌再进行加压过滤，得到不含酵母菌细胞的提取液。在提取液中加入葡萄糖，一段时间后就冒出气泡且有酒味出现，他将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酸酶。以下分析不正确的是（　　） A．毕希纳的实验装置是密闭的 B．本实验不能证明酿酶的化学本质是蛋白质 C．向提取液同时加入葡萄糖和酸性重铬酸钾溶液后变色，可证明产生了酒精 D．该实验应设置对完整酵母菌做相同处理的实验作为对照组 【答案】C 【解答】解：A、酵母菌在无氧条件下可产生酒精和二氧化碳，分析题意，毕希纳的实验结果是得到了酒精，同时产生了二氧化碳，说明装置是密闭的，酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，A正确； B、在提取液中加入葡萄糖一段时间后就冒出气泡且有酒味出现，说明提取液中含有分解葡萄糖的酶，但不能证明酶的化学本质，B正确； C、在酸性条件下，葡萄糖也可与重铬酸钾反应变色，故向提取液同时加入葡萄糖和酸性重铬酸钾溶液后变色，不能证明产生了酒精，C错误； D、实验设计应遵循对照原则，本实验中采用的是破碎的酵母菌，故还应设置对完整酵母菌做相同处理的实验作为对照组，D正确。 故选：C 【变式1】酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是（　　） A．巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精 B．李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，而不是细胞本身 C．萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质 D．切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化作用 【答案】B 【解答】解：A、法国微生物学家巴斯德提出酒精发酵需要活细胞的参与，没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精，A正确； B、李比希认为，糖类变成酒精仅仅是一种化学反应，与酵母细胞活动无关，最多只是需要酵母细胞中某些物质的参与，B错误； C、美国的萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质为蛋白质，C正确； C、切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化作用，D正确。 故选：B。 【变式2】下列关于酶的实验叙述中，正确的是（　　） A．用丙酮能从刀豆种子中提取到纯度较高的脲酶 B．利用唾液淀粉酶可以除去植物细胞壁 C．H2O2分解实验中，Fe2+、加热与过氧化氢酶降低活化能的效果依次增强 D．利用pH分别为 7、8、9 和 10 的缓冲液探究pH对胃蛋白酶活性的影响 【答案】A 【解答】解：A、用丙酮能从刀豆种子中提取到纯度较高的脲酶，A正确； B、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，根据酶的专一性，唾液淀粉酶不能除去植物细胞壁，B错误； C、H2O2分解实验中，加热不能降低活化能，而是提供化学反应的活化能，C错误； D、胃蛋白酶的适宜pH为2.0左右，因此不能利用pH分别为7、8、9和10的缓冲液探究pH对胃蛋白酶活性的影响，D错误。 故选：A。 题型2 酶的本质 解｜题｜知｜识 1、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． 2、疑难辨析： ①酶必须在活细胞才能产生（不考虑哺乳动物成熟红细胞等）． ②酶的化学本质为有机物（大多数为蛋白质，少数为RNA）． ③可在细胞内、细胞外、体外发挥作用． ④低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活． ⑤酶只具有催化作用． ⑥酶只在生物体内合成． 3、酶的特点：在一定条件下，能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，而反应前后酶的性质和质量并不发生变化． 【典例1】生物体内的化学反应都需要在酶的催化下才能正常进行。关于酶的说法，正确的是（　　） A．同种酶在不同温度下酶活性可能相同 B．酶的基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸 C．酶在发挥作用时会发生空间结构的改变，一般只能使用一次 D．低温会使酶的活性降低，故酶一般放在酶促反应的最适温度下保存 【答案】A 【解答】解：A、每种酶都有一个最适温度，在这个温度下酶的活性最高，当温度偏离这个最适温度时，酶的活性会降低，因此同种酶在不同温度下酶活性可能相同，A正确； B、大多数酶是蛋白质，基本单位是氨基酸，少数酶是RNA，基本单位是核糖核苷酸，即酶的基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸，B错误； C、酶在发挥作用时会因为与底物结合而发生空间结构的改变，但这种改变是可逆的，故酶在化学反应前后性质不变，一般可以多次使用，C错误； D、低温会抑制酶的活性，但不会使酶失活，且升高温度后，酶活性可以恢复，因此酶一般放在低温下保存，D错误。 故选：A。 【变式1】大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中的复合体A均由RNA和蛋白质组成，具有催化活性。下列实验组合中，能推出“大肠杆菌复合体A中的单独RNA组分有催化活性，但单独蛋白质组分无催化活性”这一结论的是（　　） ①大肠杆菌复合体A经核糖核酸酶处理后，丧失催化活性 ②大肠杆菌复合体A经蛋白水解酶处理后，仍有催化活性 ③从大肠杆菌复合体A中分离的蛋白质组分，没有催化活性 ④从大肠杆菌复合体A中分离的RNA组分，具有催化活性 ⑤大肠杆菌复合体A的RNA与枯草芽孢复合体A的蛋白质组装成的复合体，具有催化活性 A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④ 【答案】C 【解答】解：①大肠杆菌复合体A经核糖核酸酶处理后，丧失催化活性，说明其中的RNA有催化作用，而蛋白质成分没有催化作用； ②大肠杆菌复合体A经蛋白水解酶处理后，仍有催化活性，说明其中的RNA有催化作用； ③从大肠杆菌复合体A中分离的蛋白质组分，没有催化活性，证明复合体A起催化作用的只能是RNA； ④通过体外转录得到大肠杆菌复合体A中的RNA，具有催化活性，但不能证明蛋白质就没有催化活性； ⑤大肠杆菌复合体A的RNA与枯草芽孢杆菌复合体A的蛋白质组装成的复合体，具有催化活性，不能说明大肠杆菌复合体A中的单独RNA组分有催化活性，但单独蛋白质组分无催化活性。 故选：C。 【变式2】多酚氧化酶是一种氧化还原酶（蛋白质类酶），广泛分布在动植物和微生物细胞中。多酚氧化酶能催化酚类物质与氧气反应生成醌类物质，其产物最初呈现红色、褐色，进一步反应呈现黑色。该酶在缺Cu2+条件下不能发挥作用。下列叙述正确的是（　　） A．多酚氧化酶的基本组成单位是氨基酸 B．Cu2+是多酚氧化酶的活化剂，Cu是大量元素 C．多酚氧化酶为酚类物质与氧气反应过程提供活化能 D．需在最适温度下储存多酚氧化酶以保持其高活性 【答案】A 【解答】解：A、多酚氧化酶的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，A正确； B、该酶缺Cu2+时不能发挥作用，说明Cu2+是该酶的活化剂，但是Cu是微量元素，B错误； C、酶具有催化作用，作用机理是降低化学反应所需的活化能，C错误； D、酶在最适温度下活性最高，但酶适合在低温下保存，D错误。 故选：A。 【变式3】人的酒量主要与人体肝脏产生的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶有关，其作用如图，在人体中，都存在乙醇脱氢酶，而且数量基本相等。但缺少乙醛脱氢酶的人就比较多，这种乙醛脱氢酶的缺少，使酒精不能被完全分解为水和二氧化碳，使人喝酒后产生恶心欲吐、昏迷不适等醉酒症状。 （注：碳酸氢钠在酸性条件下能产生二氧化碳） （1）某科技团队从动物肝脏中提取出了纯净的乙醛脱氢酶，为了验证乙醛脱氢酶的成分，设计了如下实验： 第1组 第2组 第3组 乙醛脱氢酶 1mL 1mL 1mL 加入试剂种类 蛋白酶mL RNA酶1mL A试剂1mL 乙醛 1mL 1mL 1mL 保温 适宜温度保温5分钟 碳酸氢钠 2mL 2mL 2mL 实验结果 ①实验中的A试剂应为 　生理盐水　 。 ②如果实验结果是第 　2、3　 组产生气泡，则说明乙醛脱氢酶的成分是蛋白质。 ③如果实验结果是第 　1、3　 组产生气泡，则说明乙醛脱氢酶的成分是RNA。 ④实验中产生的气泡成分可以用溴麝香草酚蓝水溶液进行鉴定，则颜色反应是 　由蓝变绿再变黄　 。 （2）经研究发现，乙醛脱氢酶最适作用温度为37℃，请在下方坐标图中，画出温度对酶活性的影响曲线 。 【答案】（1）生理盐水 2、3 1、3 由蓝变绿再变黄 （2） 【解答】解：（1）①由表可知，第3组为对照实验，实验须讲究对照原则和控制变量单一原则，因此实验中的A试剂应为生理盐水。 ②若乙醛脱氢酶的成分是蛋白质，则第1组中的乙醛脱氢酶会被蛋白质酶分解，从而使乙醇不能被完全分解为水和二氧化碳，则第1组没有气泡产生，而第2、3组中的乙醛脱氢酶没有被分解，因此乙醇能被完全分解为水和二氧化碳，因此2、3组会产生气泡。 ③同理，若乙醛脱氢酶的成分是RNA，则会被RNA酶水解，乙醇不能被完全分解为水和二氧化碳，故第2组不产生气泡，而1、3组乙醛脱氢酶没有被分解，因此乙醇能被完全分解为水和二氧化碳，会产生气泡。 ④实验中产生的气泡为CO2，可用溴麝香草酚蓝水溶液进行鉴定，其颜色反应是由蓝变绿再变黄。 （2）已知乙醛脱氢酶最适作用温度为37℃，则低于37℃，酶的活性随温度升高而逐渐增强，37℃酶的活性最高，超过37℃，酶的活性随温度升高而逐渐降低至失活，因此曲线为 。 故答案为： （1）生理盐水 2、3 1、3 由蓝变绿再变黄 （2） 题型3 酶促反应的原理 解｜题｜知｜识 1、酶促反应：酶所催化的反应． 底物：酶催化作用中的反应物叫做底物． 2、酶的作用机理： （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； （2）作用机理：降低化学反应所需要的活化能． 3、影响酶促反应的因素： （1）温度和pH： ①低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活； ②温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的； ③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH． （2）底物浓度和酶浓度： ①在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加．如图甲． ②在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比．如图乙． 【典例1】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 【解答】解：A、酶可以降低化学反应的活化能，所以b表示酶促反应，a表示非酶促反应，A错误； B、AC段表示非酶促反应需要的活化能，B正确； C、有酶催化降低的活化能是“无酶活化能﹣有酶活化能”，即AB段；AD段是反应物到产物的总能量差值，与活化能无关，C错误； D、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的产物量一样多，D错误。 故选：B。 【变式1】退烧药对乙酰氨基酚可被体内的代谢酶C转化为有害物质，引起急性肝脏损伤。研究发现，肠道中双歧杆菌产生的吲哚﹣3﹣甲酸可以抑制酶C的活性，而镁可以调控该过程。科研人员对小鼠进行了相关实验，实验处理和结果如图所示。 注：“+”代表施用相应物质；“﹣”代表不施用相应物质。ALT含量与肝损伤程度呈正相关。 下列叙述正确的是（　　） A．代谢酶C为对乙酰氨基酚转化为有害物质提供活化能 B．由如图结果可知，镁本身不会对肝脏的功能产生影响 C．服用对乙酰氨基酚退烧的同时摄入镁，可完全预防急性肝损伤发生 D．推测镁可能调控双歧杆菌的生命活动，使其产生更多吲哚﹣3﹣甲酸 【答案】D 【解答】解：A、酶的作用是降低化学反应的活化能，即代谢酶C降低了对乙酰氨基酚转化为有害物质的活化能，A错误； B、实验中缺乏“单独施用镁”的对照组，无法直接判断“镁本身是否对肝脏功能产生影响”，B错误； C、“+对乙酰氨基酚+镁”组的ALT含量虽显著降低，但未降至0，说明仍存在轻微肝损伤，C错误； D、已知“双歧杆菌产生的吲哚﹣3﹣甲酸可抑制酶C（减少肝损伤）”，而“+对乙酰氨基酚+镁”组的ALT含量显著降低（肝损伤减轻），由此可以推测镁通过调控双歧杆菌的生命活动，使其产生更多吲哚﹣3﹣甲酸，从而增强对酶C的抑制作用，D正确。 故选：D。 【变式2】下列关于ATP和酶的叙述，不正确的是（　　） ①哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP ②质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP ③ATP和RNA具有相同的五碳糖 ④有氧呼吸和无氧呼吸的各阶段都能形成ATP ⑤利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 ⑥可利用过氧化氢和过氧化氢酶反应探究pH对酶活性的影响 ⑦酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能 ⑧ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能 A．②③⑥⑦⑧ B．①②④⑤ C．①②⑤⑧ D．①④⑤ 【答案】D 【解答】解：①哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，但可通过无氧呼吸产生少量的ATP，①错误； ②质壁分离和复原实验过程中水的跨膜运输方式为自由扩散，不消耗ATP，②正确； ③ATP和RNA具有相同的五碳糖，即核糖，③正确； ④有氧呼吸各阶段都能产生ATP，无氧呼吸只有第一阶段能产生ATP，④错误； ⑤由于碘液不能检测淀粉是否水解，因此利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液不能验证酶的专一性，⑤错误； ⑥可利用过氧化氢和过氧化氢酶反应探究pH对酶活性的影响，⑥正确； ⑦酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，只是没降低化学反应活化能更显著，⑦正确； ⑧ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能，⑧正确。 故选：D。 【变式3】下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物的 浓度、温度、pH之间的关系。请根据图片回答下列问题： （1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是 　受酶浓度的限制　 。 （2）图B中，a点所对应的温度是酶促反应的 　最适温度　 。 （3）图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是 　温度过高，改变了酶的空间结构，使酶失去活性　 。 （4）将装有唾液淀粉酶和淀粉的混合溶液的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中，20分钟后取出，转入37℃的水浴锅中保温，两试管内反应分别为甲 　速率加快　 （填“速率加快”、“速率减慢”或“无催化反应”），乙 　无催化反应　 （填“速率加快”、“速率减慢”或“无催化反应”）。 （5）图C表示催化 　B　 反应的速率变化曲线。 A．唾液淀粉酶 B．胃蛋白酶 C．胰蛋白酶 D．呼吸酶 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）图 A 中，反反映了反应速度与反应物浓度的关系。受反应液中的酶浓度限制，当反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升。 （2）图 B中，a点所对应的温度时该酶的活性最强，被称为该酶的最适宜温度。 （3）图 B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是温度过高，改变了酶的空间结构，使酶失去活性。 （4）将装有唾液淀粉酶和淀粉的混合溶液的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中，20分 钟后取出，转入37℃的水浴锅中保温，由于唾液淀粉酶的最适温度是37℃，则甲试管中由于最初处于低温状态，转入37℃条件之后，温度适宜活性上升，故甲试管的变化是速率加快；乙试管中由于最初处于高温状态下，酶空间结构受到破坏，再转入适宜温度条件下之后，空间结构不会恢复，故乙无催化反应。 （5）图 C表示酶催化最适pH为3．A、D选项酶的最适酸碱度为人体内环境中性偏碱的环境，B选项胃蛋白酶在酸性条件下活性最高，C选项中胰蛋白酶在碱性条件下活性最高，故选项B中的曲线可用来表示胃蛋白酶的活性变化，B正确。 故答案为： （1）受酶浓度的限制 （2）最适温度 （3）温度过高，改变了酶的空间结构，使酶失去活性 （4）速率加快 无催化反应 （5）B 题型4 酶的特性及应用 解｜题｜知｜识 （1）酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是 RNA。其基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。 （2）酶的生理作用、作用实质、特性： 生理作用：催化作用。实质：降低反应的活化能。 特性：高效性、专一性、作用条件温和。 （3）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。 （4）过酸、过碱或温度过高，酶的空间结构遭到破坏，能使蛋白质变性失活，不能恢复；低温使酶活性降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度条件下酶的活性可以恢复。 （5）影响酶促反应速率的因素有：底物浓度，酶浓度；pH，温度等。 【典例1】下列有关酶实验的叙述合理的有几项（　　） ①利用过氧化氢和过氧化氢酶探究酶的最适温度 ②若用淀粉、蔗糖、淀粉酶验证酶专一性，可用斐林试剂检测 ③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 ④“探究pH对酶活性的影响”实验中，将酶与底物混合后保存于特定的PH缓冲液中反应一段时间 ⑤用淀粉和淀粉酶探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，可用斐林试剂作为检测试剂 ⑥比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，可用常温常压组和加酶组验证“酶的高效性” A．1项 B．2项 C．3项 D．4项 【答案】A 【解答】解：①过氧化氢在常温下就能缓慢分解，且温度升高时分解速率会显著加快，不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究酶的最适温度，该说法不合理。 ②用淀粉、蔗糖和淀粉酶验证酶专一性时，淀粉酶能催化淀粉水解产生还原糖（如麦芽糖），但不能催化蔗糖水解；斐林试剂可检测还原糖的生成，淀粉组出现砖红色沉淀而蔗糖组无变化，可验证专一性，因此该说法合理； ③探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，双缩脲试剂的检测原理为双缩脲试剂与蛋白质、多肽中的肽键发生反应，生成紫色络合物，而高温会使蛋白酶的空间结构变得伸展、松散，但仍然含有肽键，能与双缩脲试剂反应，无法准确反映酶活性变化，因此检测方法不合理； ④“探究pH对酶活性的影响”实验中，正确操作应先将酶和底物分别置于特定pH缓冲液中预处理，再混合反应；混合后保存于缓冲液中可能导致混合后pH未达目标值，影响实验结果，因此该项不合理； ⑤实验中描述为“用淀粉和淀粉酶探究温度对蛋白酶活性影响”，但蛋白酶应作用于蛋白质底物，而淀粉酶作用于淀粉，两者不匹配，实验设计错误，因此该项不合理； ⑥比较过氧化氢分解实验中，验证“酶的高效性”需比较酶与无机催化剂（如Fe3⁺）的催化效率；仅用常温常压（自发分解）组和加酶组，只能证明酶有催化作用，不能体现高效性，因此该项不合理。 综上所述，②正确，①③④⑤⑥错误，A正确，BCD错误。 故选：A。 【变式1】下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是（　　） 选项 探究内容 实验方案 A 酶的高效性 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 B 酶的专一性 用淀粉酶催化淀粉水解，检测是否有大量还原糖生成 C 温度对酶活性影响 用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测 淀粉分解程度 D pH对酶活性的影响 用H2O2酶在不同pH条件下催化H2O2分解，用斐林试剂检测 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解答】解：A、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是相等的，因此该实验方案不能用来探究酶的高效性，A错误； B、用淀粉酶催化淀粉水解，检测是否有大量还原糖生成，缺少对照实验，因此该实验方案不能用来探究酶的专一性，B错误； C、用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测淀粉分解程度，该实验方案可以用来探究温度对酶活性影响，C正确； D、斐林试剂是检测还原糖的，用H2O2酶在不同pH条件下催化H2O2分解，不能用斐林试剂检测，应观察气泡产生量的多少，因此该实验方案不能用来探究pH对酶活性的影响，D错误。 故选：C。 【变式2】一分子过氧化氢酶能在1min内使5×105 个过氧化氢分子分解成水和氧气，相当于 Fe3+催化速度的109倍，但过氧化氢酶对糖的水解不起作用。该事实说明酶分别具有（　　） A．高效性 专一性 B．专一性 高效性 C．多样性 稳定性 D．稳定性 多样性 【答案】A 【解答】解：A、题干中“一分子过氧化氢酶能在1min内使5×105个过氧化氢分子分解”且“相当于Fe3+催化速度的109倍”，说明酶具有高效性（催化效率远高于无机催化剂）；“过氧化氢酶对糖的水解不起作用”，说明酶具有专一性，A正确； B、专一性和高效性内容正确，但顺序与题干不符，B错误； C、多样性指酶种类繁多，稳定性指酶在适宜条件下保持活性的特性，C错误； D、稳定性和多样性均与题干事实无关，D错误。 故选：A。 【变式3】某同学为比较H2O2在不同条件下的分解情况做了下列实验。请回答下列问题： 组别 体积分数为3%的H2O2溶液 实验处理 现象 A 2mL 常温 无气泡 B 2mL 90℃ 少量气泡 C 2mL 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 较多气泡 D 2mL 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 大量气泡 （1）若将A、B组对照，可以探究此时　温度对H2O2分解速率的影响　 ，实验的自变量和因变量分别是　温度　 、　H2O2分解速率　 ，检测指标是　气泡数的多少　 。 （2）若将A、C、D组对照，C、D组温度应设置为　常温　 ，此时，温度在实验中属于　无关　 变量，请另外列举实验中两个此类变量　H2O2的量（浓度）、催化剂的量（浓度）　 ，这几组实验可以说明酶的催化具有　高效性　 （特性）。 （3）若在D组的基础上增设不同温度的实验组来探究温度对酶活性的影响，你认为是否合适？　不合适　 ，理由是　温度可以影响H2O2的分解，干扰实验结果　 。 【答案】（1）温度对H2O2分解速率的影响　 温度 　H2O2分解速率　 气泡数的多少 （2）常温 　 无关 　 H2O2的量（浓度）、催化剂的量（浓度） 　高效性 （3）不合适　 温度可以影响H2O2的分解，干扰实验结果 【解答】解：（1）若将A、B组对照，可以探究此时温度对H2O2分解速率的影响，实验的自变量是温度，因变量是H2O2分解速率，检测指标是气泡数的多少。 （2）若将A、C、D组对照，C、D组温度应设置为常温，此时，温度在实验中属于无关变量，该实验中无关变量还包括H2O2的量（浓度）、催化剂的量（浓度），这几组实验可以说明酶的催化具有高效性。 （3）温度可以影响H2O2的分解，干扰实验结果。因此若在D组的基础上增设不同温度的实验组不合适来探究温度对酶活性的影响。 故答案为： （1）温度对H2O2分解速率的影响　 温度 　H2O2分解速率　 气泡数的多少 （2）常温 　无关 　H2O2的量（浓度）、催化剂的量（浓度）　高效性 （3）不合适　 温度可以影响H2O2的分解，干扰实验结果 题型5 探究影响酶活性的条件 解｜题｜知｜识 一、影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等． 二、探究酶的高效性实验 1、实验原理 （1）2H2O22H2O+O2↑． （2）比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等条件下产生气泡的数量多少或卫生香燃烧的剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义． 2、实验流程： 1）实验设计及现象分析 试 管 号 实验过程 观察指标 实验结果 结果分析 3%的过氧化氢（mL） 控制变量 H2O2分解速率（气泡多少） 无火焰的卫生香检测 1 2 室温 无 无助燃性 H2O2自然分解缓慢 2 2 90℃水浴加热 很少 有助燃性 加热能促进H2O2分解 3 2 滴3.5%FeCl3溶液2滴 较多 助燃性较强 Fe3+能催化H2O2分解 4 2 滴加20%过氧化氢酶2滴 很多 助燃性更强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率高 2）实验过程中变量及对照分析 自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 2号90℃水浴加热 3号加3.5%FeCl3溶液 4号加20%肝脏研磨液 H2O2分解速度用单位时间内产生的气泡数目多少表示 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度 1号试管 2、3、4号试管 3）实验结论： ①酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率． ②酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高． 3、基本技术要求 （1）实验使用肝脏的研磨液，可使过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，从而加速过氧化氢的分解． （3）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管．原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论 三、探究酶的专一性实验 1、实验原理 （1）还原性糖+斐林试剂→砖红色Cu2O↓． （2）用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性． 2、实验流程 序号 项目 试管号 1 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振荡 2mL振荡 4 60℃热水保温 5min 5min 5 加斐林试剂 2mL振荡 2mL振荡 6 将试管下部放入盛有开水的烧杯中，用酒精灯加热煮沸 2min 2min 7 观察实验结果 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结论 淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解 3、基本技术要求 （1）保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键．如果蔗糖中混有少量的葡萄糖或果糖或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，而得不到正确的实验结论．为了确保实验的成功，实验之前应先检验一下蔗糖的纯度． （2）在实验中，质量分数为3%的蔗糖溶液要现用现配（以免被细菌污染变质），取唾液时一定要用清水漱口，以免食物残渣进入唾液中． （3）制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力． 注意：实验中所用酶的来源不同，则所需最适温度也不同．若淀粉酶为市售的α﹣淀粉酶，其最适温度为50～75℃；若淀粉酶来自人体或生物组织，则最适温度为37℃左右． 四、探究温度对酶活性的影响 1、实验原理： （1）淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物． （2）淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖（淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色．麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色．注：市售a﹣淀粉酶的最适温度约60℃． 2、实验流程： 序号 加入试剂或处理方法 试管 A B C a b c 1 可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL / / / 新鲜淀粉酶溶液 / / / 1mL 1mL 1mL 2 保温5min 60℃ 100℃ 0℃ 60℃ 100℃ 0℃ 3 将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀 4 保温5min 60℃ 100℃ 0℃ 5 滴入碘液，摇匀 2滴 2滴 2滴 6 观察现象并记录 3、注意事项 （1）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性； （2）肝脏研磨液必须是新鲜的，因为过氧化氢酶是蛋白质，放置过久，可受细菌作用而分解，使肝脏组织中酶分子数减少，活性降低； （3）肝脏要制成研磨液，因为研磨可破坏肝细胞结构，使细胞内的酶释放出来，增加酶与底物的接触面积； （4）碘液不能滴加太多，防止影响实验现象的观察． 4、实验结论：酶的活性需要适宜的温度，高温、低温都将影响酶的活性． 五、探究pH对酶活性的影响 1、实验流程： 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的新鲜淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 2 注入等量的不同pH的溶液 1mL 蒸馏水 1mL NaOH 1mL HCl 3 注入等量的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 4 放60℃热水中相等时间 5分钟 5分钟 5分钟 5 加等量斐林试剂并摇匀 2mL 2mL 2mL 6 水浴加热 2分钟 2分钟 2分钟 7 观察实验现象 出现砖红色沉淀 无变化 无变化 2、实验注意事项： （1）实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败． （2）注意实验步骤的顺序：必须先将酶置于不同环境条件下（不同pH或不同温度），然后再加入反应物． （3）注意选择检验实验结果的试剂 3、实验结论：酶的活性需要适宜的pH，过酸、过碱都将影响酶的活性． 【典例1】生物兴趣小组在最适温度下，以等量的H2O2作为底物，探究不同pH下两种不同过氧化氢酶（酶A、酶B）的活性。通过改变pH并测定相同时间内H2O2的剩余量，获得A、B两组结果（如图）。相关叙述错误的是（　　） A．该实验的自变量是pH和过氧化氢酶的种类 B．若升高温度再实验，A、B两组曲线均会上移 C．若反应时间延长，A、B两组结果差距会减小 D．当pH为11时，酶A不能与双缩脲试剂发生反应 【答案】D 【解答】解：A、实验探究了不同pH和不同酶（A、B）对H2O2分解的影响，因此自变量是 pH和过氧化氢酶的种类，A正确； B、实验是在最适温度下进行的，若升高温度，酶的活性会降低，相同时间内H2O2的剩余量会增加，所以A、B两组曲线均会上移，B正确； C、若反应时间延长，底物H2O2会被更充分地分解，最终A、B两组的H2O2剩余量都会趋近于0，因此两组结果的差距会减小，C正确； D、双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应，酶A的化学本质是蛋白质，即使在pH为11时，酶A的空间结构被破坏，但肽键未被破坏，仍能与双缩脲试剂发生反应，D错误。 故选：D。 【变式1】某兴趣小组利用如图所示装置开展了“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验，下列叙述错误的是（　　） A．动物肝脏细胞和马铃薯匀浆都可以提供过氧化氢酶 B．实验中不同pH缓冲液的加入应在酶与底物接触之前完成 C．可通过比较不同pH条件下反应结束时量筒内气体量来反映酶活性 D．小室中加入的滤纸片的数量不影响反应结束时的气体总量 【答案】C 【解答】解：A、肝脏研磨液、马铃薯匀浆中均含有过氧化氢酶，A正确； B、“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验，若酶与底物先接触，后再加入不同pH缓冲液，那么酶和底物未在设定的pH下已经发生了反应，影响实验的结果的准确性，故不同pH缓冲液的加入应在酶和底物接触之前完成，B正确； C、因为过氧化氢的总量有限，所以该反应最终生成的气体量是相等的，应该用单位时间内的气泡数量来判断酶的活性，C错误； D、小室中加入的滤纸片上含有酶，滤纸片的多少决定了酶的数量，酶影响的是反应的速率。反应结束时的气体总量取决于加入的过氧化氢的量，D正确。 故选：C。 【变式2】苹果白色果肉中的酚类物质与酚氧化酶原本因细胞结构分割而不接触。苹果被切开后两者接触，酚类物质在酚氧化酶作用下被氧化为醌类物质，果肉变黄甚至变褐。某研究小组探究了不同温度对两种酚氧化酶的活性的影响（如图），据此分析错误的是（　　） A．酚剩余量越少说明酚氧化酶活性越高 B．切开的苹果放在冰箱冷藏条件下可能变色较慢 C．相同温度条件下酶B的活性更高 D．若要探究酶B的最适温度，可继续在20℃～30℃之间设置多个温度梯度 【答案】D 【解答】解：A、酚氧化酶能催化酚类物质氧化为醌类物质，酚剩余量越少，说明被氧化的酚类物质越多，也就意味着酚氧化酶催化反应的速率越快，即酚氧化酶活性越高，A正确； B、由图可知，在低温条件下，两种酶催化情况下的酚剩余量较多，表明低温可抑制酶活性，故切开的苹果放在冰箱冷藏条件下可能变色较慢，B正确； C、根据图示结果可知，相同温度条件下酶B的活性更高，因为酶B催化下酚剩余量均少于酶A催化条件下的反应，C正确； D、由图的结果可知30～40℃范围内随温度的升高酶B活性升高，40～50℃范围内随温度的升高酶B活性降低，最适合温度可能在30～50℃之间，若要进一步探究酶B的最适温度，可在30～50℃之间设置较小的温度梯度进行研究，D错误。 故选：D。 【变式3】土壤酶活性可反映土壤中各生物化学过程的动向和强度，某研究所研究了不同沼液含量对花生的不同生长时期土壤微生物中脱氢酶和脲酶（一种能催化尿素水解成氨和二氧化碳的酶）的活性影响，结果如图所示，其中CK表示施一定量不加沼液的清水，BS15、BS30、BS45和BS100表示施分别含沼液15%、30%、45%和100%的等量溶液。回答下列问题： （1）该实验的自变量为 　不同的花生生长时期和沼液含量　 ，　是　 （填“是”或“否”）符合实验的单一变量原则。 （2）脲酶可衡量土壤质量，脱氢酶是胞内氧化还原酶，酶活性可以作为土壤中微生物的氧化能力的指标。由图可知，能提高土壤质量且微生物氧化能力高的处理为 　BS45　 。 （3）资料显示，沼液pH高于土壤pH，绝大多数土壤微生物适宜在中性环境中生存繁殖，据此分析花生开花期时BS100组脲酶活性低于BS45组的可能原因：　与BS45组相比，BS100组使土壤pH过高，导致脲酶活性降低　 。 （4）研究人员欲设计实验探究脲酶作用的最适温度，请写出实验的基本思路：　设置一系列的温度梯度，其他条件相同且适宜，将脲酶提取液和一定浓度的尿素溶液分组，在各温度下分别保温后再混合（强调底物和酶分开保温，然后再混合），一段时间后，检测各组尿素的剩余量或者产物（氨或二氧化碳）的生成量　 （提供的材料：脲酶提取液，一定浓度的尿素溶液，其他需要的材料）。 【答案】（1）不同的花生生长时期和沼液含量 是 （2）BS45 （3）与BS45组相比，BS100组使土壤pH过高，导致脲酶活性降低 （4）设置一系列的温度梯度，其他条件相同且适宜，将脲酶提取液和一定浓度的尿素溶液分组，在各温度下分别保温后再混合（强调底物和酶分开保温，然后再混合），一段时间后，检测各组尿素的剩余量或者产物（氨或二氧化碳）的生成量 【解答】解：（1）该实验中人为改变的量是不同的花生生长时期和沼液含量，因此不同的花生生长时期和沼液含量属于自变量，该实验符合实验的单一变量原则。 （2）根据图中的曲线可知，处理组为BS45时，脱氢酶和脲酶的活性最高，所以BS45能提高土壤质量且微生物氧化能力。 （3）与BS45组相比，BS100组使土壤pH过高，导致脲酶活性降低，则花生开花期时BS100组脲酶活性低于BS45组。 （4）该实验为了探究脲酶作用的最适温度，则实验的自变量为温度，观察的指标为尿素的分解程度，实验遵循单一变量和等量原则，则实验设计思路如下： 设置一系列的温度梯度，其他条件相同且适宜，将脲酶提取液和一定浓度的尿素溶液分组，在各温度下分别保温后再混合（强调底物和酶分开保温，然后再混合），一段时间后，检测各组尿素的剩余量或者产物（氨或二氧化碳）的生成量。 故答案为： （1）不同的花生生长时期和沼液含量 是 （2）BS45 （3）与BS45组相比，BS100组使土壤pH过高，导致脲酶活性降低 （4）设置一系列的温度梯度，其他条件相同且适宜，将脲酶提取液和一定浓度的尿素溶液分组，在各温度下分别保温后再混合（强调底物和酶分开保温，然后再混合），一段时间后，检测各组尿素的剩余量或者产物（氨或二氧化碳）的生成量 过 关 验 收 1. 下列关于酶的作用特点及本质的叙述，错误的是（　　） A．某些RNA具有酶的活性 B．酶可以为反应进行提供活化能 C．酶可以在细胞外发挥作用 D．一种酶只能催化一种或一类反应 【答案】B 【解答】解：A、酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，因此某些RNA具有催化功能，A正确； B、酶通过降低化学反应的活化能加速反应，其不能为化学反应提供活化能，B错误； C、只要条件适宜，酶可在细胞内或细胞外发挥作用，C正确； D、酶具有专一性，一种酶通常只催化一种或一类底物的反应，D正确。 故选：B。 2. 下列有关酶的叙述，正确的是（　　） ①凡是活细胞，都能产生酶； ②有的从食物获得，有的在体内转化而来； ③酶大多是蛋白质； ④有的酶是蛋白质，有的酶是胆固醇； ⑤酶只有在生物体内才能起催化作用； ⑥酶都是在核糖体上合成的； ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用； ⑧酶只是起催化作用． A．①②⑤ B．②③⑦ C．①③⑧ D．④⑤⑥ 【答案】C 【解答】解：①活细胞都能产生酶，①正确； ②酶是由活细胞产生的，不能来源于食物，②错误； ③绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA，③正确； ④酶是蛋白质或RNA，而不是固醇，④错误； ⑤酶在细胞内和细胞外都能发挥作用，⑤错误； ⑥少数酶是RNA，不是在核糖体上合成的，⑥错误； ⑦酶只起催化作用，不起调控作用，⑦错误； ⑧酶只起催化作用，⑧正确； 则正确的说法有①③⑧。 故选：C。 3. 与酶的化学本质不相同的物质是（　　） A．性激素 B．载体 C．胰岛素 D．抗体 【答案】A 【解答】解：A、性激素的化学本质是脂质中的固醇，A正确； B、载体的化学本质是蛋白质，B错误； C、胰岛素的化学本质是蛋白质，C错误； D、抗体的化学本质是蛋白质，D错误。 故选：A。 4. 能催化生化反应的酶绝大多数是　蛋白质　 。少数　RNA　 也具有生物催化功能。 【答案】蛋白质 RNA 【解答】解：绝大部分酶的化学本质是蛋白质，少数为RNA，称为核酶，均具有催化功能。 故答案为： 蛋白质 RNA 5. 下列关于酶的叙述，正确的是（　　） A．酶的化学本质都是蛋白质 B．酶都必须在细胞内才能发挥作用 C．酶都具有催化功能 D．酶能提供化学反应所需的活化能 【答案】C 【解答】解：A、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质，也有极少部分为RNA，所以酶的化学本质是蛋白质或RNA，A错误； B、只要条件适宜，酶在细胞内、细胞外都可以发挥作用，如消化酶在消化道发挥作用，B错误； C、根据酶的定义可知：酶都具有催化功能，C正确； D、酶能降低化学反应所需的活化能，D错误。 故选：C。 6. 如图为酶的作用机理以及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。以下说法错误的是（　　） A．酶和无机催化剂的作用机理相同，都是降低反应的活化能 B．竞争性抑制剂的作用机理是与底物竞争结合位点，可通过增加底物浓度提升反应速率 C．高温、强酸、强碱都会导致酶的空间结构改变，这与非竞争性抑制剂的作用效果相似 D．非竞争性抑制剂与酶结合后改变了酶的空间结构，可通过增加底物浓度提升反应速率 【答案】D 【解答】解：A、酶和无机催化剂的作用机理相同，都是降低反应的活化能，只是酶能显著降低化学反应的活化能，A正确； B、竞争性抑制剂的作用机理是与底物竞争结合位点，增加底物浓度，酶与底物结合更多，提升了反应速率，B正确； C、非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，通过改变酶的结构使酶的活性受到抑制，高温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，C正确； D、非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，通过改变酶的结构，从而使酶失去催化活性，增加底物浓度不能提升反应速率，D错误。 故选：D。 7. 蛋白质的磷酸化与去磷酸化是生物体内普遍存在的转化过程，如图Rb蛋白质在蛋白激酶与蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化与去磷酸化，进而参与生命活动的调控，下列叙述错误的是（　　） A．ATP中的腺苷包括脱氧核糖与腺嘌呤 B．Rb蛋白的磷酸化过程是一个吸能反应 C．蛋白磷酸酶为Rb蛋白的去磷酸化过程提供活化能 D．Rb蛋白的磷酸化与去磷酸化过程不受温度的影响 【答案】ACD 【解答】解：A、ATP中的腺苷包括核糖与腺嘌呤，A错误； B、Rb蛋白的磷酸化过程伴随着ATP的水解，是一个吸能反应，B正确； C、蛋白磷酸酶为Rb蛋白的去磷酸化过程降低活化能，C错误； D、温度会影响酶的活性，进而影响Rb蛋白的磷酸化与去磷酸化过程，因此该过程受温度影响，D错误。 故选：ACD。 8. 如图1表示某类酶作用的模型，图2表示酶催化作用中能量变化过程。请据图回答： （1）图1模型能解释酶的 　专一性　 特性，若图中B 表示一种二糖，则B 　否　 （填“是”或“否”） 代表麦芽糖。 （2）图2曲线表示物质A生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。酶的作 用原理可用图中 　ab　 线段来表示；如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将 　上移　 （填“上移”或“下移”），这体现了酶的 　高效　 特性。 （3）若探究温度对淀粉酶活性的影响，　否　 （填“是”或“否”） 可以利用斐林试剂鉴定试验产物。若鉴定淀粉酶的化学本质是蛋白质，可以利用 　双缩脲试剂　 鉴定。 【答案】（1）专一性 否 （2）ab 上移 高效 （3）否 双缩脲试剂 【解答】解：（1）由图1模型可以看出，酶催化反应时需先和底物结合在一起，而且两者的结构相吻合，能解释酶的专一性。若图中B表示一种二糖，C、D表示两种不同的单糖，则B可能是蔗糖或乳糖，而麦芽糖水解后的产物只有葡萄糖。 （2）图2曲线表示物质A生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。a表示无酶催化时反应所需的活化能，b表示有酶催化时反应所需的活化能，所以酶所降低的活化能可用图中ab线段来表示；如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，由于无机催化剂的催化效率比酶低，降低活化能的作用效果不明显，所以b在纵轴上将上移，这体现了酶的高效性。 （3）由于用斐林试剂顺利鉴定还原性糖时需要水浴加热，所以探究温度对淀粉酶活性的影响，不能利用斐林试剂鉴定试验产物。若鉴定淀粉酶的化学本质是蛋白质，可以利用双缩脲试剂鉴定。 故答案为： （1）专一性 否 （2）ab 上移 高效 （3）否 双缩脲试剂 9. 为探究酶在细胞代谢中的作用，生物兴趣小组做了“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，在1～4号试管中均加入等量的过氧化氢溶液，然后进行如图所示操作。下列有关叙述错误的是（　　） A．2号试管加热使过氧化氢分子得到了能量 B．Fe3+和过氧化氢酶均能降低化学反应的活化能 C．温度和催化剂种类属于本实验的自变量 D．3号和4号试管的结果说明酶具有专一性 【答案】D 【解答】解：A、图中加热能加快过氧化氢的分解，原因是加热使过氧化氢分子得到了能量，A正确； B、Fe3+和过氧化氢酶都属于催化剂，均能降低化学反应的活化能，B正确； C、实验中加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液是对过氧化氢溶液的不同处理，温度和催化剂种类都属于自变量，C正确； D、3号和4号试管相比，4号试管中的反应速率更快，说明与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，不能说明酶具有专一性，D错误。 故选：D。 10. 嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是（　　） A．麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高 B．酶的作用条件较温和，过酸过碱会破坏它的结构 C．唾液淀粉酶具有专一性的原因是它降低活化能的作用更显著 D．唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物 【答案】C 【解答】解：A、麦芽中的淀粉酶最适温度为60℃左右，人的唾液淀粉酶的最适温度为37℃，麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高，A正确； B、酶的作用条件较温和，过酸过碱会破坏它的结构，使酶失去活性，B正确； C、酶具有高效性的原因是降低活化能更显著，C错误； D、唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，根据酶的专一性可知，唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物，D正确。 故选：C。 11. 酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速度.下列有关叙述错误的是（　　） A．曲线a表示没有酶抑制剂存在时的酶促反应速度 B．曲线a、b反应速率最终趋于稳定，是受酶浓度的限制 C．曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低 D．竞争性抑制剂与该酶催化的底物结构存在一定的相似性 【答案】C 【解答】解：A、曲线a反应速率最高，无抑制剂时酶活性正常，对应无抑制剂的情况，A正确； B、a、b曲线最终趋于稳定，因底物过量后，酶浓度成为反应限速因素，B正确； C、曲线c是非竞争性抑制剂作用结果，竞争性抑制剂作用是曲线b，在底物浓度过高可抵消抑制作用，C错误； D、竞争性抑制剂需与底物竞争活性部位，二者结构必然相似，D正确。 故选：C。 12. 来自湖南湘西的特色风味—湘西泡菜，凭借独特的腌制工艺和酸辣口感，成为不少人喜爱的传统小吃。而腌制的泡菜往往含有大量的细菌，可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上泡菜中的细菌含量进行检测。荧光素接受细菌细胞ATP中提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。分析并回答下列问题。 （1）ATP结构简式为　A﹣P～P～P　 ，其中A代表　腺苷　 。若用15N标记ATP，将会在　腺嘌呤　 （填化学结构）处出现15N标记。 （2）ATP是直接的能源物质，ATP的水解一般与细胞的　吸能反应　 （吸能反应/放能反应）相联系。荧光素酶催化反应的作用机理是　降低反应活化能　 。 （3）图甲是某课题组的实验结果（注：A酶和B酶分别是两种荧光素酶），本实验的自变量是　温度和酶的种类　 ；分析图甲的实验结果可知，在40℃至60℃范围内，热稳定性较好的酶是　A酶　 。 （4）研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如图乙所示。 ①据图乙可知，Mg2+对荧光素酶的催化效率具有　促进　 （填“促进”或“抑制”）作用； ②Hg2+处理后酶活性降低可能是因为　Hg2+破坏了蛋白质的空间结构　 。 （5）测定时，细菌被裂解，ATP释放到胞外作用于测定仪中的“荧光素酶——荧光素体系”并发出荧光，依据荧光强度得出细菌数。下列叙述错误的是（　AB　 ） A．检测仪的发光值高说明微生物菌体储存大量ATP B．荧光素酶可以增加氧化荧光素的总产生量 C．ATP的数量与活细胞的数量呈一定的比例关系 D．细菌体内ATP含量相对稳定，是该测定方法的重要依据 【答案】（1）A﹣P～P～P 腺苷 腺嘌呤 （2）吸能反应 降低反应活化能 （3）温度和酶的种类 A酶 （4）促进 Hg2+破坏了蛋白质的空间结构 （5）AB 【解答】解：（1）ATP结构简式为A﹣P～P～P，其中A代表的是腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。若用15N标记ATP，将会在腺嘌呤处出现15N标记，因为ATP中的N原子包含在腺嘌呤中。 （2）许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；荧光素酶作为催化剂，其催化反应的作用机理是降低化学反应的活化能。 （3）根据图甲可知该实验的自变量是酶的种类和温度，在40℃至60℃范围内，A酶的活性变化范围较小且活性高，因此热稳定性较好的酶是A酶。 （4）①据图乙可知，Mg2+对荧光素酶的催化效率具有促进作用，因为在酶浓度相等的条件下，加入Mg2+的组发光强度大。 ②Hg2+处理后酶活性降低可能是因为Hg2+是重金属离子，破坏了荧光素酶的空间结构，进而导致荧光强度减弱。 （5）A、检测仪的发光值高说明微生物菌体数目多，而不是储存大量ATP，生物体内ATP含量相对稳定且含量少，A错误； B、荧光素酶不能增加氧化荧光素的总产生量，但会加快荧光素氧化的速度，B错误； C、因为活细胞中的ATP含量相对稳定，因此，ATP的数量与活细胞的数量呈一定的比例关系，C正确； D、细菌体内ATP含量相对稳定，因而可以根据荧光强度检测细菌的数量，这是该测定方法的重要依据，D正确。 故选：AB。 故答案为： （1）A﹣P～P～P 腺苷 腺嘌呤 （2）吸能反应 降低反应活化能 （3）温度和酶的种类 A酶 （4）促进 Hg2+破坏了蛋白质的空间结构 （5）AB 13. 为保证细胞代谢高效进行，酶作为催化剂具有高效性和专一性的特点，并且需要适宜的条件，下列有关实验的叙述错误的是（　　） A．在用淀粉酶、淀粉和蔗糖验证酶的专一性时，不宜用碘液检测实验结果 B．探究温度对酶活性影响时，不宜用过氧化氢和过氧化氢酶作为反应试剂 C．探究pH对酶活性影响，实验步骤可为：加酶→加底物→调pH→混匀→观察 D．酶制剂通常在最适pH和低温条件下保存 【答案】C 【解答】解：A、利用淀粉酶、淀粉和蔗糖验证酶的专一性时，不能用碘液检测实验结果，因为蔗糖无论分解与否，都不会与碘液反应，A正确； B、过氧化氢在加热时分解会加快，在高温处理组中高温和过氧化氢酶均加快反应进行，因此探究温度对酶活性影响时，不宜用过氧化氢和过氧化氢酶，B正确； C、探究pH对酶活性影响，为防止底物先和酶反应影响实验结果，应将pH调节放在加酶之前，故底物和酶可采用以下步骤添加：加酶→调pH→加底物→混匀→观察，C错误； D、保存酶时，需要把pH控制在最适pH，温度为低温条件，使其结构不易被破坏且活性最低，D正确。 故选：C。 14. 用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20℃条件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变，该条件是（　　） A．提高了悬液中酶的浓度 B．降低了H2O2溶液的浓度 C．提高了反应体系的温度 D．降低了反应体系的pH 【答案】B 【解答】解：A、提高了悬液中酶的浓度可以加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但是不可以降低O2的量，A错误； B、降低H2O2溶液的浓度，即降低了底物的浓度，那么产物O2的量会下降，B正确； CD、改变反应体系的温度和pH，会影响酶的活性，从而改变反应速率，但是不能降低产物O2的量，CD错误。 故选：B。 15. 核酶是具有催化功能的RNA分子，在特异性地结合并切断mRNA后，核酶可从杂交链上脱离，重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于酶的叙述，正确的是（　　） A．核酶和淀粉酶都是由单体组成的，都仅能在细胞内发挥作用 B．与不加核酶相比加核酶后mRNA降解更快，体现酶的高效性 C．在不同的温度条件下，同一种酶也可能具有相同的催化效率 D．在探究pH对酶活性影响的实验中，适宜选择淀粉水解反应 【答案】C 【解答】解：A、核酶（RNA）和淀粉酶（蛋白质）均由单体组成，但酶不仅在细胞内起作用，也可在细胞外发挥作用（如唾液淀粉酶），A错误； B、酶的高效性是指与无机催化剂相比，B错误； C、在最适温度前，随着温度的升高，酶活性增强；到达最适温度时，酶活性最强，因此在不同的温度条件下，同一种酶也可能具有相同的催化效率，C正确； D、在探究pH对酶活性影响的实验中，淀粉水解反应受盐酸催化，无法区分pH对酶活性的影响，D错误。 故选：C。 16. 河南省全省玉米种植面积超过5700万亩，玉米收获后，大部分地区的玉米秸秆成为废弃物，或被焚烧或被粉碎，造成环境污染和资源浪费。玉米秸秆中富含纤维素，生产中可通过添加酶制剂将秸秆分解成葡萄糖，再进一步转化为其他化工原料。回答下列问题： （1）若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄糖，应在粉碎后的玉米秸秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶，这是因为酶具有　专一性　 的特性。在适宜的温度和pH条件下，纤维素酶能将纤维素分解，而在高温或强酸、强碱条件下纤维素酶不能发挥作用，这说明酶具有的特性是　作用条件较温和　 。纤维素酶作用的机理是　降低化学反应（纤维素分解）所需的活化能　 。 （2）实际生产中要严格控制反应时间和反应条件。科研人员想要探究某种纤维素酶的最适温度，实验过程如下： a、将玉米秸秆粉碎制备成溶液，设置20℃、25℃、30℃、35℃、40℃5个温度梯度。 b、取5支试管均加入10mL玉米秸秆溶液，向每支试管中各加入1mL适宜浓度的纤维素酶溶液。 c、将5支试管分别置于不同温度的水浴锅中保温，反应5min后进行检测并记录。 ①指出实验的错误并改进：　将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理，再将相同温度的玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液混合反应　 。 ②该实验　不能　 （填“能”或“不能”）用斐林试剂作为检测试剂，理由是：　该实验的自变量为温度，而斐林试剂使用时需50～65℃水浴加热，改变自变量会影响实验结果　 。 ③科研人员根据上述检测统计的实验结果绘制出如图，能否得出30℃为纤维素酶的最适温度，并说明理由：　否，该实验温度梯度跨度较大，最适温度可能在25～35℃之间　 。 【答案】（1）专一性 作用条件较温和 降低化学反应（纤维素分解）所需的活化能 （2）①将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理，再将相同温度的玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液混合反应 ②不能 该实验的自变量为温度，而斐林试剂使用时需50～65℃水浴加热，改变自变量会影响实验结果 ③否，该实验温度梯度跨度较大，最适温度可能在25～35℃之间 【解答】解：（1）因为酶具有专一性，纤维素酶只能催化纤维素水解，淀粉酶只能催化淀粉水解，因此，若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄糖，应在粉碎后的玉米秸秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶。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，酶活性都会明显降低。温度过高、过酸或过碱都会使酶因空间结构遭到破坏而永久失活。在适宜的温度和pH条件下，纤维素酶能将纤维素分解，而在高温或强酸、强碱条件下纤维素酶不能发挥作用，这说明酶的作用条件较温和。纤维素酶作用的机理是：降低化学反应（纤维素分解）所需的活化能。 （2）①探究某种纤维素酶的最适温度，自变量是温度的不同。由于酶具有高效性，因此在进行实验时，应先使酶溶液和底物溶液分别达到实验设定的温度后再混合，以免对实验结果产生干扰，而在题述的b步骤中并没有进行此项操作，存在明显的错误，正确的操作应该是：将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理，再将相同温度的玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液混合反应。 ②还原糖与斐林试剂发生作用，在水浴加热（50～65℃）的条件下会生成砖红色沉淀。因该实验的自变量为温度，而斐林试剂使用时需50～65℃水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，进而影响实验结果，所以该实验不能用斐林试剂作为检测试剂。 ③反映实验结果的柱形图显示：30℃时纤维素酶活力值最大，据此并不能得出“30℃为纤维素酶的最适温度”的结论，这是因为：该实验温度梯度跨度较大，最适温度可能在25～35℃之间度。 故答案为： （1）专一性 作用条件较温和 降低化学反应（纤维素分解）所需的活化能 （2）①将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理，再将相同温度的玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液混合反应 ②不能 该实验的自变量为温度，而斐林试剂使用时需50～65℃水浴加热，改变自变量会影响实验结果 ③否，该实验温度梯度跨度较大，最适温度可能在25～35℃之间 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 5.1 降低化学反应活化能的酶 内 容 导 航 题型1 酶的发现历程 题型2 酶的本质 题型3 酶促反应的原理 题型4 酶的特性及应用 题型5 探究影响酶活性的条件 考 点 演 练 题型1 酶的发现历程 解｜题｜知｜识 一、酶的发现过程： 时间 国家 科学家 成就或结论 1773年 意大利 斯帕兰扎尼 鹰的胃液可以消化肉块． 19世纪 欧洲 发酵是纯化学反应，与生命活动无关． 1857年 法国 巴斯德 发酵与活细胞有关；起发酵作用的是整个酵母细胞． 1857年 德国 李比希 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用． 德国 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样． 1926年 美国 萨姆纳 从刀豆种子提纯出来脲酶，并证明是一种蛋白质． 20世纪80年代 美国 切赫、 奥尔特曼 少数RNA具有生物催化功能． 【典例1】德国化学家毕希纳把酵母菌细胞放在含石英砂的研钵中用力研磨，加水搅拌再进行加压过滤，得到不含酵母菌细胞的提取液。在提取液中加入葡萄糖，一段时间后就冒出气泡且有酒味出现，他将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酸酶。以下分析不正确的是（　　） A．毕希纳的实验装置是密闭的 B．本实验不能证明酿酶的化学本质是蛋白质 C．向提取液同时加入葡萄糖和酸性重铬酸钾溶液后变色，可证明产生了酒精 D．该实验应设置对完整酵母菌做相同处理的实验作为对照组 【变式1】酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是（　　） A．巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精 B．李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，而不是细胞本身 C．萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质 D．切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化作用 【变式2】下列关于酶的实验叙述中，正确的是（　　） A．用丙酮能从刀豆种子中提取到纯度较高的脲酶 B．利用唾液淀粉酶可以除去植物细胞壁 C．H2O2分解实验中，Fe2+、加热与过氧化氢酶降低活化能的效果依次增强 D．利用pH分别为 7、8、9 和 10 的缓冲液探究pH对胃蛋白酶活性的影响 题型2 酶的本质 解｜题｜知｜识 1、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． 2、疑难辨析： ①酶必须在活细胞才能产生（不考虑哺乳动物成熟红细胞等）． ②酶的化学本质为有机物（大多数为蛋白质，少数为RNA）． ③可在细胞内、细胞外、体外发挥作用． ④低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活． ⑤酶只具有催化作用． ⑥酶只在生物体内合成． 3、酶的特点：在一定条件下，能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，而反应前后酶的性质和质量并不发生变化． 【典例1】生物体内的化学反应都需要在酶的催化下才能正常进行。关于酶的说法，正确的是（　　） A．同种酶在不同温度下酶活性可能相同 B．酶的基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸 C．酶在发挥作用时会发生空间结构的改变，一般只能使用一次 D．低温会使酶的活性降低，故酶一般放在酶促反应的最适温度下保存 【变式1】大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中的复合体A均由RNA和蛋白质组成，具有催化活性。下列实验组合中，能推出“大肠杆菌复合体A中的单独RNA组分有催化活性，但单独蛋白质组分无催化活性”这一结论的是（　　） ①大肠杆菌复合体A经核糖核酸酶处理后，丧失催化活性 ②大肠杆菌复合体A经蛋白水解酶处理后，仍有催化活性 ③从大肠杆菌复合体A中分离的蛋白质组分，没有催化活性 ④从大肠杆菌复合体A中分离的RNA组分，具有催化活性 ⑤大肠杆菌复合体A的RNA与枯草芽孢复合体A的蛋白质组装成的复合体，具有催化活性 A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④ 【变式2】多酚氧化酶是一种氧化还原酶（蛋白质类酶），广泛分布在动植物和微生物细胞中。多酚氧化酶能催化酚类物质与氧气反应生成醌类物质，其产物最初呈现红色、褐色，进一步反应呈现黑色。该酶在缺Cu2+条件下不能发挥作用。下列叙述正确的是（　　） A．多酚氧化酶的基本组成单位是氨基酸 B．Cu2+是多酚氧化酶的活化剂，Cu是大量元素 C．多酚氧化酶为酚类物质与氧气反应过程提供活化能 D．需在最适温度下储存多酚氧化酶以保持其高活性 【变式3】人的酒量主要与人体肝脏产生的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶有关，其作用如图，在人体中，都存在乙醇脱氢酶，而且数量基本相等。但缺少乙醛脱氢酶的人就比较多，这种乙醛脱氢酶的缺少，使酒精不能被完全分解为水和二氧化碳，使人喝酒后产生恶心欲吐、昏迷不适等醉酒症状。 （注：碳酸氢钠在酸性条件下能产生二氧化碳） （1）某科技团队从动物肝脏中提取出了纯净的乙醛脱氢酶，为了验证乙醛脱氢酶的成分，设计了如下实验： 第1组 第2组 第3组 乙醛脱氢酶 1mL 1mL 1mL 加入试剂种类 蛋白酶mL RNA酶1mL A试剂1mL 乙醛 1mL 1mL 1mL 保温 适宜温度保温5分钟 碳酸氢钠 2mL 2mL 2mL 实验结果 ①实验中的A试剂应为 　 　 。 ②如果实验结果是第 　 组产生气泡，则说明乙醛脱氢酶的成分是蛋白质。 ③如果实验结果是第 　 组产生气泡，则说明乙醛脱氢酶的成分是RNA。 ④实验中产生的气泡成分可以用溴麝香草酚蓝水溶液进行鉴定，则颜色反应是 　 　 。 （2）经研究发现，乙醛脱氢酶最适作用温度为37℃，请在下方坐标图中，画出温度对酶活性的影响曲线 。 题型3 酶促反应的原理 解｜题｜知｜识 1、酶促反应：酶所催化的反应． 底物：酶催化作用中的反应物叫做底物． 2、酶的作用机理： （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； （2）作用机理：降低化学反应所需要的活化能． 3、影响酶促反应的因素： （1）温度和pH： ①低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活； ②温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的； ③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH． （2）底物浓度和酶浓度： ①在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加．如图甲． ②在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比．如图乙． 【典例1】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 【变式1】退烧药对乙酰氨基酚可被体内的代谢酶C转化为有害物质，引起急性肝脏损伤。研究发现，肠道中双歧杆菌产生的吲哚﹣3﹣甲酸可以抑制酶C的活性，而镁可以调控该过程。科研人员对小鼠进行了相关实验，实验处理和结果如图所示。 注：“+”代表施用相应物质；“﹣”代表不施用相应物质。ALT含量与肝损伤程度呈正相关。 下列叙述正确的是（　　） A．代谢酶C为对乙酰氨基酚转化为有害物质提供活化能 B．由如图结果可知，镁本身不会对肝脏的功能产生影响 C．服用对乙酰氨基酚退烧的同时摄入镁，可完全预防急性肝损伤发生 D．推测镁可能调控双歧杆菌的生命活动，使其产生更多吲哚﹣3﹣甲酸 【变式2】下列关于ATP和酶的叙述，不正确的是（　　） ①哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP ②质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP ③ATP和RNA具有相同的五碳糖 ④有氧呼吸和无氧呼吸的各阶段都能形成ATP ⑤利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 ⑥可利用过氧化氢和过氧化氢酶反应探究pH对酶活性的影响 ⑦酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能 ⑧ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能 A．②③⑥⑦⑧ B．①②④⑤ C．①②⑤⑧ D．①④⑤ 【变式3】下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物的 浓度、温度、pH之间的关系。请根据图片回答下列问题： （1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是 　 。 （2）图B中，a点所对应的温度是酶促反应的 　 　 。 （3）图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是 　 　 。 （4）将装有唾液淀粉酶和淀粉的混合溶液的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中，20分钟后取出，转入37℃的水浴锅中保温，两试管内反应分别为甲 　 　 （填“速率加快”、“速率减慢”或“无催化反应”），乙 　 　 （填“速率加快”、“速率减慢”或“无催化反应”）。 （5）图C表示催化 　 　 反应的速率变化曲线。 A．唾液淀粉酶 B．胃蛋白酶 C．胰蛋白酶 D．呼吸酶 题型4 酶的特性及应用 解｜题｜知｜识 （1）酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是 RNA。其基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。 （2）酶的生理作用、作用实质、特性： 生理作用：催化作用。实质：降低反应的活化能。 特性：高效性、专一性、作用条件温和。 （3）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。 （4）过酸、过碱或温度过高，酶的空间结构遭到破坏，能使蛋白质变性失活，不能恢复；低温使酶活性降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度条件下酶的活性可以恢复。 （5）影响酶促反应速率的因素有：底物浓度，酶浓度；pH，温度等。 【典例1】下列有关酶实验的叙述合理的有几项（　　） ①利用过氧化氢和过氧化氢酶探究酶的最适温度 ②若用淀粉、蔗糖、淀粉酶验证酶专一性，可用斐林试剂检测 ③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 ④“探究pH对酶活性的影响”实验中，将酶与底物混合后保存于特定的PH缓冲液中反应一段时间 ⑤用淀粉和淀粉酶探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，可用斐林试剂作为检测试剂 ⑥比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，可用常温常压组和加酶组验证“酶的高效性” A．1项 B．2项 C．3项 D．4项 【变式1】下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是（　　） 选项 探究内容 实验方案 A 酶的高效性 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 B 酶的专一性 用淀粉酶催化淀粉水解，检测是否有大量还原糖生成 C 温度对酶活性影响 用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测 淀粉分解程度 D pH对酶活性的影响 用H2O2酶在不同pH条件下催化H2O2分解，用斐林试剂检测 A．A B．B C．C D．D 【变式2】一分子过氧化氢酶能在1min内使5×105 个过氧化氢分子分解成水和氧气，相当于 Fe3+催化速度的109倍，但过氧化氢酶对糖的水解不起作用。该事实说明酶分别具有（　　） A．高效性 专一性 B．专一性 高效性 C．多样性 稳定性 D．稳定性 多样性 【变式3】某同学为比较H2O2在不同条件下的分解情况做了下列实验。请回答下列问题： 组别 体积分数为3%的H2O2溶液 实验处理 现象 A 2mL 常温 无气泡 B 2mL 90℃ 少量气泡 C 2mL 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 较多气泡 D 2mL 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 大量气泡 （1）若将A、B组对照，可以探究此时　 　 ，实验的自变量和因变量分别是　 　 、　 　 ，检测指标是　 　 。 （2）若将A、C、D组对照，C、D组温度应设置为　 　 ，此时，温度在实验中属于　 　 变量，请另外列举实验中两个此类变量　 　 ，这几组实验可以说明酶的催化具有　 　 （特性）。 （3）若在D组的基础上增设不同温度的实验组来探究温度对酶活性的影响，你认为是否合适？　 　 ，理由是　 　 。 题型5 探究影响酶活性的条件 解｜题｜知｜识 一、影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等． 二、探究酶的高效性实验 1、实验原理 （1）2H2O22H2O+O2↑． （2）比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等条件下产生气泡的数量多少或卫生香燃烧的剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义． 2、实验流程： 1）实验设计及现象分析 试 管 号 实验过程 观察指标 实验结果 结果分析 3%的过氧化氢（mL） 控制变量 H2O2分解速率（气泡多少） 无火焰的卫生香检测 1 2 室温 无 无助燃性 H2O2自然分解缓慢 2 2 90℃水浴加热 很少 有助燃性 加热能促进H2O2分解 3 2 滴3.5%FeCl3溶液2滴 较多 助燃性较强 Fe3+能催化H2O2分解 4 2 滴加20%过氧化氢酶2滴 很多 助燃性更强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率高 2）实验过程中变量及对照分析 自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 2号90℃水浴加热 3号加3.5%FeCl3溶液 4号加20%肝脏研磨液 H2O2分解速度用单位时间内产生的气泡数目多少表示 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度 1号试管 2、3、4号试管 3）实验结论： ①酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率． ②酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高． 3、基本技术要求 （1）实验使用肝脏的研磨液，可使过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，从而加速过氧化氢的分解． （3）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管．原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论 三、探究酶的专一性实验 1、实验原理 （1）还原性糖+斐林试剂→砖红色Cu2O↓． （2）用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性． 2、实验流程 序号 项目 试管号 1 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振荡 2mL振荡 4 60℃热水保温 5min 5min 5 加斐林试剂 2mL振荡 2mL振荡 6 将试管下部放入盛有开水的烧杯中，用酒精灯加热煮沸 2min 2min 7 观察实验结果 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结论 淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解 3、基本技术要求 （1）保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键．如果蔗糖中混有少量的葡萄糖或果糖或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，而得不到正确的实验结论．为了确保实验的成功，实验之前应先检验一下蔗糖的纯度． （2）在实验中，质量分数为3%的蔗糖溶液要现用现配（以免被细菌污染变质），取唾液时一定要用清水漱口，以免食物残渣进入唾液中． （3）制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力． 注意：实验中所用酶的来源不同，则所需最适温度也不同．若淀粉酶为市售的α﹣淀粉酶，其最适温度为50～75℃；若淀粉酶来自人体或生物组织，则最适温度为37℃左右． 四、探究温度对酶活性的影响 1、实验原理： （1）淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物． （2）淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖（淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色．麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色．注：市售a﹣淀粉酶的最适温度约60℃． 2、实验流程： 序号 加入试剂或处理方法 试管 A B C a b c 1 可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL / / / 新鲜淀粉酶溶液 / / / 1mL 1mL 1mL 2 保温5min 60℃ 100℃ 0℃ 60℃ 100℃ 0℃ 3 将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀 4 保温5min 60℃ 100℃ 0℃ 5 滴入碘液，摇匀 2滴 2滴 2滴 6 观察现象并记录 3、注意事项 （1）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性； （2）肝脏研磨液必须是新鲜的，因为过氧化氢酶是蛋白质，放置过久，可受细菌作用而分解，使肝脏组织中酶分子数减少，活性降低； （3）肝脏要制成研磨液，因为研磨可破坏肝细胞结构，使细胞内的酶释放出来，增加酶与底物的接触面积； （4）碘液不能滴加太多，防止影响实验现象的观察． 4、实验结论：酶的活性需要适宜的温度，高温、低温都将影响酶的活性． 五、探究pH对酶活性的影响 1、实验流程： 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的新鲜淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 2 注入等量的不同pH的溶液 1mL 蒸馏水 1mL NaOH 1mL HCl 3 注入等量的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 4 放60℃热水中相等时间 5分钟 5分钟 5分钟 5 加等量斐林试剂并摇匀 2mL 2mL 2mL 6 水浴加热 2分钟 2分钟 2分钟 7 观察实验现象 出现砖红色沉淀 无变化 无变化 2、实验注意事项： （1）实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败． （2）注意实验步骤的顺序：必须先将酶置于不同环境条件下（不同pH或不同温度），然后再加入反应物． （3）注意选择检验实验结果的试剂 3、实验结论：酶的活性需要适宜的pH，过酸、过碱都将影响酶的活性． 【典例1】生物兴趣小组在最适温度下，以等量的H2O2作为底物，探究不同pH下两种不同过氧化氢酶（酶A、酶B）的活性。通过改变pH并测定相同时间内H2O2的剩余量，获得A、B两组结果（如图）。相关叙述错误的是（　　） A．该实验的自变量是pH和过氧化氢酶的种类 B．若升高温度再实验，A、B两组曲线均会上移 C．若反应时间延长，A、B两组结果差距会减小 D．当pH为11时，酶A不能与双缩脲试剂发生反应 【变式1】某兴趣小组利用如图所示装置开展了“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验，下列叙述错误的是（　　） A．动物肝脏细胞和马铃薯匀浆都可以提供过氧化氢酶 B．实验中不同pH缓冲液的加入应在酶与底物接触之前完成 C．可通过比较不同pH条件下反应结束时量筒内气体量来反映酶活性 D．小室中加入的滤纸片的数量不影响反应结束时的气体总量 【变式2】苹果白色果肉中的酚类物质与酚氧化酶原本因细胞结构分割而不接触。苹果被切开后两者接触，酚类物质在酚氧化酶作用下被氧化为醌类物质，果肉变黄甚至变褐。某研究小组探究了不同温度对两种酚氧化酶的活性的影响（如图），据此分析错误的是（　　） A．酚剩余量越少说明酚氧化酶活性越高 B．切开的苹果放在冰箱冷藏条件下可能变色较慢 C．相同温度条件下酶B的活性更高 D．若要探究酶B的最适温度，可继续在20℃～30℃之间设置多个温度梯度 【变式3】土壤酶活性可反映土壤中各生物化学过程的动向和强度，某研究所研究了不同沼液含量对花生的不同生长时期土壤微生物中脱氢酶和脲酶（一种能催化尿素水解成氨和二氧化碳的酶）的活性影响，结果如图所示，其中CK表示施一定量不加沼液的清水，BS15、BS30、BS45和BS100表示施分别含沼液15%、30%、45%和100%的等量溶液。回答下列问题： （1）该实验的自变量为 　 　 ，　 　 （填“是”或“否”）符合实验的单一变量原则。 （2）脲酶可衡量土壤质量，脱氢酶是胞内氧化还原酶，酶活性可以作为土壤中微生物的氧化能力的指标。由图可知，能提高土壤质量且微生物氧化能力高的处理为 　 　 。 （3）资料显示，沼液pH高于土壤pH，绝大多数土壤微生物适宜在中性环境中生存繁殖，据此分析花生开花期时BS100组脲酶活性低于BS45组的可能原因：　 　 。 （4） 研究人员欲设计实验探究脲酶作用的最适温度，请写出实验的基本思路：　 （提供的材料：脲酶提取液，一定浓度的尿素溶液，其他需要的材料）。 过 关 验 收 1. 下列关于酶的作用特点及本质的叙述，错误的是（　　） A．某些RNA具有酶的活性 B．酶可以为反应进行提供活化能 C．酶可以在细胞外发挥作用 D．一种酶只能催化一种或一类反应 2. 下列有关酶的叙述，正确的是（　　） ①凡是活细胞，都能产生酶； ②有的从食物获得，有的在体内转化而来； ③酶大多是蛋白质； ④有的酶是蛋白质，有的酶是胆固醇； ⑤酶只有在生物体内才能起催化作用； ⑥酶都是在核糖体上合成的； ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用； ⑧酶只是起催化作用． A．①②⑤ B．②③⑦ C．①③⑧ D．④⑤⑥ 3. 与酶的化学本质不相同的物质是（　　） A．性激素 B．载体 C．胰岛素 D．抗体 4. 能催化生化反应的酶绝大多数是　 　 。少数　 也具有生物催化功能。 5. 下列关于酶的叙述，正确的是（　　） A．酶的化学本质都是蛋白质 B．酶都必须在细胞内才能发挥作用 C．酶都具有催化功能 D．酶能提供化学反应所需的活化能 6. 如图为酶的作用机理以及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。以下说法错误的是（　　） A．酶和无机催化剂的作用机理相同，都是降低反应的活化能 B．竞争性抑制剂的作用机理是与底物竞争结合位点，可通过增加底物浓度提升反应速率 C．高温、强酸、强碱都会导致酶的空间结构改变，这与非竞争性抑制剂的作用效果相似 D．非竞争性抑制剂与酶结合后改变了酶的空间结构，可通过增加底物浓度提升反应速率 7. 蛋白质的磷酸化与去磷酸化是生物体内普遍存在的转化过程，如图Rb蛋白质在蛋白激酶与蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化与去磷酸化，进而参与生命活动的调控，下列叙述错误的是（　　） A．ATP中的腺苷包括脱氧核糖与腺嘌呤 B．Rb蛋白的磷酸化过程是一个吸能反应 C．蛋白磷酸酶为Rb蛋白的去磷酸化过程提供活化能 D．Rb蛋白的磷酸化与去磷酸化过程不受温度的影响 8. 如图1表示某类酶作用的模型，图2表示酶催化作用中能量变化过程。请据图回答： （1）图1模型能解释酶的 　 　 特性，若图中B 表示一种二糖，则B 　 　 （填“是”或“否”） 代表麦芽糖。 （2）图2曲线表示物质A生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。酶的作 用原理可用图中 　 线段来表示；如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将 　 　 （填“上移”或“下移”），这体现了酶的 　 　 特性。 （3）若探究温度对淀粉酶活性的影响，　 　 （填“是”或“否”） 可以利用斐林试剂鉴定试验产物。若鉴定淀粉酶的化学本质是蛋白质，可以利用 　 　 鉴定。 9. 为探究酶在细胞代谢中的作用，生物兴趣小组做了“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，在1～4号试管中均加入等量的过氧化氢溶液，然后进行如图所示操作。下列有关叙述错误的是（　　） A．2号试管加热使过氧化氢分子得到了能量 B．Fe3+和过氧化氢酶均能降低化学反应的活化能 C．温度和催化剂种类属于本实验的自变量 D．3号和4号试管的结果说明酶具有专一性 10. 嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是（　　） A．麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高 B．酶的作用条件较温和，过酸过碱会破坏它的结构 C．唾液淀粉酶具有专一性的原因是它降低活化能的作用更显著 D．唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物 11. 酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速度.下列有关叙述错误的是（　　） A．曲线a表示没有酶抑制剂存在时的酶促反应速度 B．曲线a、b反应速率最终趋于稳定，是受酶浓度的限制 C．曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低 D．竞争性抑制剂与该酶催化的底物结构存在一定的相似性 12. 来自湖南湘西的特色风味—湘西泡菜，凭借独特的腌制工艺和酸辣口感，成为不少人喜爱的传统小吃。而腌制的泡菜往往含有大量的细菌，可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上泡菜中的细菌含量进行检测。荧光素接受细菌细胞ATP中提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。分析并回答下列问题。 （1）ATP结构简式为　 　 ，其中A代表　 　 。若用15N标记ATP，将会在　 　 （填化学结构）处出现15N标记。 （2）ATP是直接的能源物质，ATP的水解一般与细胞的　 　 （吸能反应/放能反应）相联系。荧光素酶催化反应的作用机理是　 。 （3）图甲是某课题组的实验结果（注：A酶和B酶分别是两种荧光素酶），本实验的自变量是　 ；分析图甲的实验结果可知，在40℃至60℃范围内，热稳定性较好的酶是　 　 。 （4）研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如图乙所示。 ①据图乙可知，Mg2+对荧光素酶的催化效率具有　 　 （填“促进”或“抑制”）作用； ②Hg2+处理后酶活性降低可能是因为　 　 。 （5）测定时，细菌被裂解，ATP释放到胞外作用于测定仪中的“荧光素酶——荧光素体系”并发出荧光，依据荧光强度得出细菌数。下列叙述错误的是（　 　 ） A．检测仪的发光值高说明微生物菌体储存大量ATP B．荧光素酶可以增加氧化荧光素的总产生量 C．ATP的数量与活细胞的数量呈一定的比例关系 D．细菌体内ATP含量相对稳定，是该测定方法的重要依据 13. 为保证细胞代谢高效进行，酶作为催化剂具有高效性和专一性的特点，并且需要适宜的条件，下列有关实验的叙述错误的是（　　） A．在用淀粉酶、淀粉和蔗糖验证酶的专一性时，不宜用碘液检测实验结果 B．探究温度对酶活性影响时，不宜用过氧化氢和过氧化氢酶作为反应试剂 C．探究pH对酶活性影响，实验步骤可为：加酶→加底物→调pH→混匀→观察 D．酶制剂通常在最适pH和低温条件下保存 14. 用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20℃条件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变，该条件是（　　） A．提高了悬液中酶的浓度 B．降低了H2O2溶液的浓度 C．提高了反应体系的温度 D．降低了反应体系的pH 15. 核酶是具有催化功能的RNA分子，在特异性地结合并切断mRNA后，核酶可从杂交链上脱离，重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于酶的叙述，正确的是（　　） A．核酶和淀粉酶都是由单体组成的，都仅能在细胞内发挥作用 B．与不加核酶相比加核酶后mRNA降解更快，体现酶的高效性 C．在不同的温度条件下，同一种酶也可能具有相同的催化效率 D．在探究pH对酶活性影响的实验中，适宜选择淀粉水解反应 16. 河南省全省玉米种植面积超过5700万亩，玉米收获后，大部分地区的玉米秸秆成为废弃物，或被焚烧或被粉碎，造成环境污染和资源浪费。玉米秸秆中富含纤维素，生产中可通过添加酶制剂将秸秆分解成葡萄糖，再进一步转化为其他化工原料。回答下列问题： （1）若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄糖，应在粉碎后的玉米秸秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶，这是因为酶具有　 　 的特性。在适宜的温度和pH条件下，纤维素酶能将纤维素分解，而在高温或强酸、强碱条件下纤维素酶不能发挥作用，这说明酶具有的特性是　 。纤维素酶作用的机理是　 　 。 （2）实际生产中要严格控制反应时间和反应条件。科研人员想要探究某种纤维素酶的最适温度，实验过程如下： a、将玉米秸秆粉碎制备成溶液，设置20℃、25℃、30℃、35℃、40℃5个温度梯度。 b、取5支试管均加入10mL玉米秸秆溶液，向每支试管中各加入1mL适宜浓度的纤维素酶溶液。 c、将5支试管分别置于不同温度的水浴锅中保温，反应5min后进行检测并记录。 ①指出实验的错误并改进：　 　 。 ②该实验　 　 （填“能”或“不能”）用斐林试剂作为检测试剂，理由是：　 　 。 ③科研人员根据上述检测统计的实验结果绘制出如图，能否得出30℃为纤维素酶的最适温度，并说明理由：　 　 。 学科网（北京）股份有限公司 $