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第1讲　降低化学反应活化能的酶
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　酶的本质和作用
1.酶的本质
（1）连线酶本质的探索历程
（2）归纳酶的本质
2.酶在细胞代谢中的作用
（1）酶具有催化作用的机理： 　降低化学反应的活化能　 。
（2）分析酶的作用原理曲线
降低化学反应的活化能　
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶 　降低的活化能　 。
③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将 　向上　 移动。
④酶的作用原理是 　降低化学反应的活化能　 。与无机催化剂相比，酶 　降低活化能的作用　 更显著，催化效率更高。
①无酶催化的反应曲线是 　乙　 ，有酶催化的反应曲线是 　甲　 。
乙　
甲　
降低的活化能　
向上　
降低化学反应的活化能　
降低
活化能的作用　

1.细胞代谢发生在细胞中，是每时每刻都进行着的许多化学反应的统称。（必修1 P76正文） （　√　）
2.脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳，萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶，并证明脲酶是蛋白质。（必修1 P79～80思考·讨论） （　√　）
3.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。（必修1 P85拓展应用1） （　×　）
√
√
×

1.（必修1 P79思考·讨论拓展）设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。
提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入等量的双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。
2.（必修1 P80拓展应用3延伸思考）如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
（1）A、B两种酶的化学本质是否相同？为什么？
提示：不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。
（2）B酶活性改变的原因是什么？
提示：B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。
（3）欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？
提示：应用RNA酶处理。

1.对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
相同 都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性 不同 产生部位 几乎所有活细胞都产生酶，而只有内分泌细胞才能产生激素
化学本质 酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质为多肽和蛋白质、类固醇、氨基酸衍生物等
作用机制 酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子，在发挥完作用后被灭活
2.鉴定酶本质的实验原理和方法
（1）试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。
（2）酶解鉴定法

围绕酶的本质，考查生命观念
1.下列关于酶的叙述正确的是（　　）
①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性
④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定
⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的
⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
A.③⑤⑥ B.②③⑥
C.③⑥ D.⑥
解析：D　酶大部分是蛋白质、少数是RNA，蛋白质类的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色，RNA类的酶不能，①错误；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，②错误；酶的专一性是指酶能催化一种或一类化学反应，③错误；细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关，④错误；几乎所有活细胞均能产生酶，⑤错误；酶催化相应的化学反应时属于催化剂，酶被分解时作为反应的底物，⑥正确。
借助酶的作用，考查理解能力
2.激酶一般是指催化高能供体分子（如ATP）上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，底物分子通过磷酸基团的转移获得能量而被激活，所以很多激酶需要从ATP中转移磷酸基团。最大的激酶族群是蛋白激酶，蛋白激酶作用于特定的蛋白质，并改变其活性。下列相关叙述错误的是（　　）
A.蛋白激酶与其底物分子的组成元素基本相同
B.蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应
C.底物分子被磷酸化后可能变得更容易发生反应
D.蛋白激酶可以通过磷酸化为化学反应提供能量
解析：D　蛋白激酶与其底物（酶）组成元素基本相同，都是C、H、O、N等，A正确；分析题意可知，激酶可以催化高能供体分子（如ATP）上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，该过程ATP等高能供体分子会水解释放能量，故蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应，B正确；底物分子被磷酸化后结构会发生改变，可能变得更容易发生反应，C正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，D错误。
3.如图曲线表示某化学反应在使用无机催化剂和酶催化条件下的能量变化过程。下列相关分析错误的是（　　）
A.曲线①表示在无机催化剂条件下的能量变化
B.比较反应前后能量变化，可确定该反应为放能反应
C.a与b的差值为酶催化该反应所降低的活化能
D.此过程解释了酶的催化具有高效性的原因
解析：C　曲线①表示在无机催化剂条件下的能量变化，曲线②表示有酶催化条件下的能量变化，A正确；由曲线图可知，反应物的能量大于生成物的能量，因此为放能反应，B正确；a与b的差值为酶与无机催化剂相比降低的活化能的差值，C错误；此过程揭示了酶的催化作用具有高效性的原因是：与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的效果更显著，D正确。
考点二　酶的特性及影响酶促反应速率的因素
1.酶的特性
（1）高效性
①含义解读：与无机催化剂相比， 　酶的催化效率更高　 。
②作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。
酶的催化效率更高　
（2）专一性
①含义解读：每一种酶只能催化 　一种或一类　 化学反应。
②曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。
一种或一类　
③模型解读
（3）作用条件较温和
曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高； 　高温、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，但空间结构稳定。
高温、过酸、过
碱　
低温　
2.酶促反应速率的影响曲线分析
（1）酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
（2）温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知，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）。
不变　
也不变　
（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
②酶浓度对酶促反应速率的影响

1.每一种酶只能催化一种化学反应。（必修1 P82正文） （　×　）
2.酶的活性越高，酶促反应速率一定越快。（必修1 P84图5－2、图5－3） （　×　）
3.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。（必修1 P84正文） （　√　）
×
×
√

1.（必修1 P82探究·实践）为什么唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活？
提示：唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。
2.（必修1 P84正文）高温、过酸、过碱等条件下，酶失活后即使给予适宜的条件，活性仍不能够恢复正常，为什么？
提示：高温、过酸、过碱等条件都会导致酶空间结构被破坏，使酶永久失活。
3.（必修1 P84相关信息）人发烧时不想吃东西，为什么？
提示：体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
4.（必修1 P84 正文）举例说明细胞中的各类化学反应有序进行，与酶在细胞中的分布有关。
提示：在植物叶肉细胞中，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可以在细胞内不同的区室同时进行，互不干扰。

围绕酶的特性，考查理解能力
1.如图以蔗糖酶为例，表示酶分子的作用过程，下列有关说法正确的是（　　）
A.蔗糖酶在此化学反应的过程中分子结
构不发生改变
B.②过程中酶和底物的结合，体现了酶
具有专一性
C.要保存该蔗糖酶应在其最适温度下保存
D.蔗糖分解成葡萄糖和果糖时，蔗糖酶为反应提供了能量
解析：B　分析题图并结合所学知识可知，酶在催化过程中会发生结构的改变，但是反应完成后可以恢复，A错误；②过程中酶和底物的结合，体现了酶具有专一性，B正确；低温会抑制酶的活性，因此该蔗糖酶应在低温条件下保存，C错误；蔗糖酶在催化蔗糖分解时，能降低化学反应所需的活化能，但不能为化学反应提供能量，D错误。
借助影响酶促反应的因素，考查科
学思维能力
2.从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为了探究该酶的最适温度进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60 ℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列分析不正确的是（　　）
A.由图甲可知，该种微生物适合在较高的温度环境中生存
B.增加每组实验的组数，可使得到的最适温度范围更精准
C.图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高
D.图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变
解析：B　由图甲可知，5个温度条件下，60 ℃淀粉酶A的活性最高，该种微生物适合在较高的温度环境中生存，A正确；增加图甲各温度的实验组数，只能减小偶然因素带来的误差，增加温度范围，缩小温度梯度，才可使得到的最适温度范围更精准，B错误；图甲数据只有温度20 ℃到60 ℃ 5个温度条件下数值，虽然这五个值中60 ℃催化效率最高，但未能得到温度超过60 ℃后单位时间内淀粉剩余量的相对值，所以并不能确定60 ℃是否为最适温度，图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高，C正确；底物浓度不影响酶活性，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变，D正确。
3.如图为乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果，除自变量和图中条件外，其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是（　　）
A.若增大实验1的酶浓度，相对反应速率增大
B.若继续增大实验2的酶浓度，相对反应速率不能继续增大
C.若继续增大实验1的乳糖浓度，相对反应速率将维持最大值基本不变
D.若降低两个实验的反应温度，相对反应速率都将降低
解析：B　实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶的浓度有限，若增大实验1的酶浓度，相对反应速率增大，A正确；若继续增大实验2的酶浓度，相对反应速率可能不再增大，也可能继续增大，因为乳糖浓度有限，B错误；实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶的浓度有限，若继续增大实验1的乳糖浓度，相对反应速率将不变，C正确；根据题意，两个实验都处于最适条件（最适温度和最适pH），所以若降低两个实验的反应温度，酶的活性下降，相对反应速率都将降低，D正确。

“四看法”分析酶促反应曲线
考点三　探究酶的特性和影响酶活性的条件
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
（1）实验原理：淀粉和蔗糖都是 　非还原　 糖。它们在酶的催化作用下都能水解成 　还原糖　 。在水浴加热条件下，还原糖能与 　斐林试剂　 反应，生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用 　斐林试剂　 鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
非还原　
还原糖　
斐林试剂　
斐林试剂　
（2）实验设计
序号 操作步骤 1号试管 2号试管
1 注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL －
2 注入质量分数为3%的蔗糖溶液 － 2 mL
3 注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
4 轻轻振荡，保温5 min 60 ℃ 60 ℃
5 加斐林试剂，轻轻振荡 2 mL 2 mL
6 水浴加热 放入50～65 ℃温水中约2 min 7 观察溶液颜色 砖红色沉淀 蓝色
（3）实验结论：酶具有 　专一性　 ，淀粉酶只能催化 　淀粉　 水解，而不能催化 　蔗糖　 水解。
专一性　
淀粉　
蔗糖　
3.探究温度和pH对酶活性的影响
（1）实验原理
①探究温度对酶活性的影响
反应原理：
蓝色 淀粉 　麦芽糖　 无蓝色出现
鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响 　淀粉的水解　 ，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
麦芽糖　
淀粉的水解　
②探究pH对酶活性的影响
反应原理：2H2O2 2H2O＋O2。
鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用 　带火星的卫生香燃烧　 的情况来检验O2的生成速率。
带火星的卫生
香燃烧　
（2）实验步骤和结果
①探究温度对酶活性的影响
试管编号 试管1 试管1' 试管2 试管2' 试管3 试管3'
实 验 步 骤 一 1 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 1 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 1 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液
二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约5 min 三 将1与1'试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2'试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将3与3'试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 试管编号 试管1 试管1' 试管2 试管2' 试管3 试管3'
实验现象 　蓝色　 　无明显现象　 　蓝色　 实验结论 淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性 蓝色　
无明显现象　
蓝色　
②探究pH对酶活性的影响
试管编号 试管1 试管2 试管3
实 验 步 骤 一 2滴过氧化氢酶溶液 二 1 mL 蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液 实验现象 　有大量气泡产生　 　无气泡产生　 　无气泡产生　
实验结论 pH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围 有大量气泡
产生　
无气泡产生　
无气泡产生　

1.同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？
提示：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。
2.能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？为什么？
提示：不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而加热能促进过氧化氢分解，影响对实验结果的分析。
3.在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？为什么？
提示：不能。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，而该实验需严格控制不同温度。
4.在探究pH对酶活性的影响的实验中能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？
提示：不能。因为淀粉在酸性条件下会发生水解反应，影响对实验结果的分析。

围绕教材基础实验，考查实验探究与
分析能力
1.（2022·浙江6月选考）下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是（　　）
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具有高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
解析：B　低温不会使酶失活，只是抑制酶的活性，A错误；稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具有高效性，B正确；酶的活性在最适pH下最大，不是随pH升高而不断升高，C错误；在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，蛋白酶会催化淀粉酶水解，使酶失活，D错误。
2.在“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验中，有学习小组对实验进行了改进，改进后的装置如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A.装置中①为H2O2溶液，②为过氧化氢酶，两者也可以对调
B.待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后，再注入H2O2溶液
C.探究过氧化氢酶的最适pH，可将磷酸缓冲液pH分别调至2、4、6、7、8、9
D.在水浴条件下，还可以用该装置来探究温度对过氧化氢酶活性的影响
解析：B　“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中，应在加入酶之后先分别加入不同pH的缓冲液，调节酶所处的pH为预设pH，然后再加入底物，因此①和②不能对调，A错误，B正确；探究过氧化氢酶的最适pH，应设置一系列等浓度梯度的磷酸缓冲液pH，C错误；“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”实验中，不可选择过氧化氢作为实验材料，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，D错误。

　试总结酶实验中的“宜”与“不宜”
（1）若选择淀粉酶探究酶的最适温度，检验试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需加热，而该实验中需严格控制温度。
（2）探究pH对酶活性的影响实验“不宜”选用淀粉酶，因为加HCl调节pH时，盐酸中的H＋能够催化淀粉的水解。
以酶的特性和影响因素为素材，
考查实验设计与评价能力
3.（2022·广东高考）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①、②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
解析：C　分析表格可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时pH为9，添加CaCl2，温度为70 ℃，③组没有添加CaCl2，pH为9，温度为 70 ℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①、②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①、②组的自变量为温度，B正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，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；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。
4.已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色等步骤，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
步骤 操作 试管组别 1 2 3 4 5
1.分组 淀粉、淀粉酶溶液 各2 mL 2.温度 处理等 将淀粉、淀粉酶溶液各保温处理3 min 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃
① 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃
步骤 操作 试管组别 1 2 3 4 5
3.颜色反应 0 min取反应液于多孔反应板 4滴 滴加盐酸终止反应 1滴 滴加② 1滴 4.重复颜色反应 每隔1 min重复步骤3，直到与碘液颜色相近时停止实验，并记录此时的时间t （1）淀粉酶能分解淀粉的作用机理是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（1）酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。
答案：（1）淀粉酶降低了化学反应的活化能　
（2）表中①处的操作为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，图中滴加的②是 　　　　 。
解析：（2）为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。
答案：（2）将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时　碘液　
（3）当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在 　　　　 （填“20 ℃”或“60 ℃”）条件下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是 　　　　　　　　　　 。实验中滴加盐酸能终止反应的机理是 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（3）酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。
答案：（3）20 ℃　每个温度下做多组平行实验　强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶失去活性　
（4）在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应可以尽可能地规避这个问题。
解析：（4）高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度，从而影响实验结果，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应恰好可以规避这个问题。
答案：（4）会改变自变量温度，从而影响实验结果
02
真题体验·感悟高考

从生命观念角度，考查酶的本质
1.（2021·海南高考）研究发现，人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是（　　）
A.该酶的空间结构由氨基酸的种类决定
B.该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与
C.“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂
D.“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用
解析：A　酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数为蛋白质。根据题意可知，该酶的化学本质为蛋白质，蛋白质空间结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，A错误；根据题意可知，该酶的化学本质为蛋白质，因此该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与，B正确；“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生分解，肽键断裂，C正确；氨基酸是蛋白质的基本单位，因此“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用，D正确。
从科学思维角度，考查酶的作用和特性
2.（2021·浙江6月选考改编）下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是（　　）
A.“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同
B.“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物
C.“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖
D.设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择斐林试剂检测反应产物
解析：B　熟马铃薯块茎的细胞已死亡，酶已失活，没有催化效率，所以不能以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，A错误；“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，先分别加入不同pH的缓冲液，再加入底物，B正确；“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验淀粉和蔗糖中是否混有还原糖，C错误；斐林试剂检测实验结果需要水浴加热，由于温度是自变量，因此不能用斐林试剂检测实验结果，D错误。
3.（2021·海南高考）某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是（　　）
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
解析：D　据图可知，该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正确；据图可知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，即反应速率与温度的关系为40 ℃＜50 ℃＜60 ℃＜70 ℃，B正确；由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率（曲线变平缓）时所需时间不同，其中达到70 ℃温度下的最大反应速率时间最短，C正确；相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率（曲线平缓）之后的反应速率相同，D错误。
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：C　实验组①给予的条件为低浓度Mg2＋，有产物生成，表明该条件下酶P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，自变量为Mg2＋的浓度，两组实验都无产物生成，说明蛋白质组分不具有催化活性，B、D不符合题意；实验组②和实验组④只有酶P的RNA组分，自变量为Mg2＋的浓度，低浓度Mg2＋组无产物生成，说明在低浓度Mg2＋条件下RNA组分不具有催化活性，高浓度Mg2＋组有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C符合题意。
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.科学家培育出一种转荧光素酶基因的“荧光树”，用荧光素浇灌后，“荧光树”能发光，原理如图，以下说法错误的是（　　）
ATP 荧光素 发光
A.荧光素酶降低了化学反应的活化能
B.荧光素被激活的反应是吸能反应
C.低温能影响“发光树”的发光强度
D.“荧光树”光合作用产生的ATP也能激活荧光素
解析：D　酶的作用机理是降低化学反应活化能，因此荧光素酶降低了化学反应的活化能，A正确；荧光素被激活需要接受ATP提供的能量，吸收能量，因此属于吸能反应，B正确；低能影响酶的活性，“发光树”的发光需要荧光素酶的催化作用，因此低温能影响“发光树”的发光强度，C正确；光合作用产生的ATP只能用于暗反应，因此“荧光树”光合作用产生的ATP不能激活荧光素，D错误。
2.科学家萨姆纳将刀豆种子制成匀浆，用丙酮作溶剂提取出了结晶（脲酶），这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳。下列说法正确的是（　　）
A.脲酶能与双缩脲试剂发生紫色反应，证明了酶都是蛋白质
B.在脲酶浓度一定时，尿素供应量越大，二氧化碳的生成速率越快
C.与加热相比，尿素被脲酶分解产生氨的速率更快，不能说明酶具有高效性
D.将脲酶与尿素在160 ℃条件下混合，检测到大量的氨，说明脲酶有耐高温的特点
解析：C　脲酶能与双缩脲试剂发生紫色反应，证明了脲酶是蛋白质，但不能证明所有酶都是蛋白质，A错误；在脲酶浓度一定时，一定的尿素供应量范围内，尿素供应量越大，二氧化碳的生成速率越快，超过一定量，酶达到饱和时，再增加尿素供应量，二氧化碳的生成速率不变，B错误；与加热相比，尿素被脲酶分解产生氨的速率更快，不能说明酶具有高效性，与无机催化剂相比才能说明酶具有高效性，C正确；尿素在160 ℃条件下会分解产生氨，因此将脲酶与尿素在160 ℃条件下混合，检测到大量的氨，不能说明脲酶有耐高温的特点，D错误。
3.酶的活性部位是酶分子中同底物特异性结合而起催化作用的区域，含有一些必需基团（氨基酸的某些侧链基团）。如图为某种酶活性部位的形成过程。下列说法错误的是（　　）
A.必需基团只存在于酶的活性部位
B.酶分子的合成过程中可能有氢键形成
C.酶的催化作用只在酶的活性部位发生
D.改变某些必需基团可能会影响酶的活性
解析：A　由图可知，在酶的活性部位之外也存在必需基团，A错误；酶的本质是蛋白质或RNA，蛋白质合成时需要先转录再翻译，转录和翻译过程中都会发生碱基互补配对，都会形成氢键，因此在酶分子的合成过程中可能有氢键形成，B正确；酶的活性部位是酶分子中同底物特异性结合而起催化作用的区域，因此酶的催化作用只在酶的活性部位发生，C正确；必需基团是氨基酸的某些侧链基团，改变某些必需基团，将会改变氨基酸的种类，可能会影响酶的活性，D正确。
4.玉米淀粉和玉米汁等产品生产过程中，由于玉米蛋白水溶性差，成为加工中的下脚料。
　　　
水解下脚料中的玉米蛋白，加工成玉米蛋白肽，能有效的提高玉米蛋白的利用率。为探究中性蛋白酶和碱性蛋白酶对玉米蛋白水解的效果做了以下实验，结果如图。下列说法中正确的是（　　）
A.在玉米蛋白肽生产中碱性蛋白酶更适合作为食品添加剂
B.中性蛋白酶和碱性蛋白酶都能将玉米蛋白的所有肽键水解
C.中性蛋白酶和碱性蛋白酶的最适温度和最适pH完全不同
D.由图可知，pH从6升到9，碱性蛋白酶的酶活性逐渐升高
解析：A　由曲线分析可知，在最适pH和温度条件下，碱性蛋白酶催化玉米蛋白水解成蛋白肽含量均高于中性蛋白酶，因此说明在玉米蛋白肽生产中碱性蛋白酶更适合作为食品添加剂，A正确；由题干信息可知，中性蛋白酶和碱性蛋白酶能将玉米蛋白水解成蛋白肽，并没有断裂所有的肽键，B错误；由图2信息可知，中性蛋白酶和碱性蛋白酶的最适温度相同，C错误；分析图1曲线，pH从6升到9，碱性蛋白酶的酶活性先升高后降低，D错误。
5. 农药残留速测卡可以快速、简便地检测蔬菜、水果表面的有机磷农药。速测卡有“红片”、“白片”。原理如下：胆碱酯酶可催化靛酚乙酸酯（红色）水解为乙酸与靛酚（蓝色），有机磷农药对胆碱酯酶有抑制作用。检测时，将一定量的待测蔬菜剪碎，放入瓶中，加入适量纯净水；用滴管吸取适量液体滴加到速测卡“白片”上；一段时间后，将速测卡对折（如图所示），用手捏住，使“红片”与“白片”叠合；根据“白片”的颜色变化判断结果。以下叙述错误的是（　　）
A.速测卡“白片”部分含有胆碱酯酶
B.“白片”呈现的蓝色越深，说明蔬菜表面残留的有机磷农药越多
C.若环境温度较低，“红片”与“白片”叠合后的时间应适当延长
D.每批测定应设加清水的空白对照卡
解析：B　根据题图和题意分析可知，速测卡“白片”部分含有胆碱酯酶，A正确；由于有机磷农药对胆碱酯酶有抑制作用，蔬菜表面残留的有机磷农药越多，“白片”部分含有胆碱酯酶的活性越低，而“红片”中靛酚乙酸酯可被胆碱酯酶催化为乙酸与靛酚（蓝色），因此，有机磷农药越多蓝色会越浅，B错误；若环境温度较低，“白片”部分含有的胆碱酯酶活性会降低，完成催化反应所需时间会适当延长，C正确；每批测定应设加清水的空白对照卡，排除实验中非测试因素对实验结果的影响，D正确。
6.在催化化学反应时，酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性，下列说法错误的是（　　）
A.低温下保存酶是因为低温能改变酶的空间结构降低酶活性
B.探究温度对酶活性影响实验时，选择的反应物不能是过氧化氢
C.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性时，不能用碘液进行鉴定
D.胃蛋白酶随食糜进入小肠后不能催化蛋白质水解
解析：A　低温条件不能改变酶的空间结构，故酶适合在低温下保存，A错误；过氧化氢受热易分解，不能用来探究温度对酶活性的影响，B正确；无论蔗糖是否分解，均不能与碘液反应，故不能利用碘液检测蔗糖是否分解，C正确；胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH约为7.6，胃蛋白酶进入小肠后会失活，不能催化蛋白质水解，D正确。
7.酸性α－淀粉酶被广泛应用于淀粉工业中，在酸性条件下能将淀粉水解成还原糖。科研人员为研究底物浓度对酶促反应速率的影响，进行了相关实验，结果如图。下列说法错误的是（　　）
A.三组不同浓度的淀粉溶液体积相同，pH都为酸性
B.该实验中三种浓度的组别都为实验组，相互对照
C.10 min后0.6 mg/mL的反应组产物量不再增加的原因是受底物浓度的限制
D.该实验说明增大底物浓度可改变淀粉酶的空间结构
解析：D　据题图分析可知，本实验目的是探究底物浓度对酶促反应速率的影响，其中实验的自变量是底物浓度和时间，又因为α－淀粉酶在酸性条件下能将淀粉水解成还原糖，因此三组实验淀粉溶液的体积为无关变量应保持相同，且pH都为酸性，A正确；该实验中三种浓度的组别都为实验组，三组之间相互对照，B正确；0.6 mg/mL组的还原糖含量在10 min后变化不大，可能与底物消耗完毕有关，C正确；增大底物浓度不能改变酶的活性，即不能改变淀粉酶的空间结构，D错误。
8. 网传“酵素能够减肥、美颜”，某同学搜索“水果酵素”得到下面的信息：①酵素本义是酶的别称。②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为：以动物、植物、菌类等为原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品。③把水果小块和水按比例放入容器，密封，注意容器内留下20%空间；置于阴凉处6个月后，过滤得到的滤液即为酵素。有关叙述合理的是（　　）
A.由于水果酵素富含蛋白酶、脂肪酶，因此酵素被人体吸收后具有减肥功能
B.发酵前需要对蔬果进行煮沸消毒，确保发酵过程无杂菌污染
C.将酵素添加进洗衣粉中配合沸水浸泡，可以帮助分解衣物上的油渍
D.酵素在生物体中具有降低反应的活化能的作用
解析：D　酵素本义是酶的别称，是大分子物质，不能被人体细胞直接吸收，酵素进入消化道后会被消化酶水解，失去活性，无法起到减肥的作用，A错误；发酵过程中利用的是附着的天然菌种，若发酵前对蔬果进行煮熟消毒，将不能发酵，B错误；沸水可以使酵素和洗衣粉中的活性物质失活，会降低洗涤效果，C错误；酵素本义是酶的别称，酶的作用机理是降低化学反应的活化能，因此酵素在生物体中具有降低反应的活化能的作用，D正确。
9.（不定项）某实验小组欲探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响，分别量取等量pH不同的缓冲液于试管中，其他条件相同且适宜，利用新鲜肝脏研磨液、H2O2溶液、注射器等进行实验，记录并计算气体产生的平均速率，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A.实验需要将肝脏研磨液和H2O2溶液混合后再加入pH不同的缓冲液中进行测定
B.pH由5到7时气体产生速率上升较快，与pH为5～7时酶活性升高较快有关
C.由图示实验结果可知，过氧化氢酶需要在最适pH条件下保存
D.由图示结果推测，将某一试管中的pH由13调至7时，过氧化氢酶的活性会持续升高
解析：ACD　实验需要先将每组的肝脏研磨液和H2O2溶液先调至相同pH，然后再混合，并将不同组设置不同的pH，A错误；pH由5到7时气体产生速率上升较快，与pH为5～7时酶活性升高较快有关，B正确；该实验是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响，不能说明过氧化氢酶需要在最适pH条件下保存，C错误；据图可知，在pH为13时，平均反应速率为0，说明酶变性失活，则将pH由13调至7时，过氧化氢酶的活性不变，D错误。
10.（不定项）酶抑制剂能降低酶的活性，主要有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两大类。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。图1表示在不同的底物浓度下，两种酶抑制剂对某种消化酶的反应速率的影响；图2为最适温度下酶促反应曲线，Km表示最大反应速率（Vmax）一半时的底物浓度。下列分析正确的是（　　）
A.图1中抑制剂Ⅰ为竞争性抑制剂，抑制剂Ⅱ为非竞争性抑制剂
B.底物浓度不变时，增大酶浓度不会影响酶抑制剂Ⅰ的抑制作用
C.加入非竞争性抑制剂会使Vmax降低，加入竞争性抑制剂会使Km值升高
D.Km值越大，酶与底物亲和力越低，Km值越小，酶与底物亲和力越高
解析：CD　非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失，导致最大酶促反应速率减小，所以图1中抑制剂Ⅰ为非竞争性抑制剂，抑制剂Ⅱ为竞争性抑制剂，A错误；底物浓度不变时，增大酶浓度会影响酶抑制剂Ⅰ的抑制作用，B错误；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失，反应物不能与活性部位结合，故加入非竞争性抑制剂会使Vmax降低；竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位，从而降低底物与酶结合的机会，使反应速率降低，故加入竞争性抑制剂会使Km值升高，C正确；Km表示反应速率为Vmax时的底物浓度，酶与底物亲和力越高，酶促反应速率越大，则Km越小，反之Km值越大，酶与底物的亲和力越低，D正确。
二、非选择题
11. 脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨（氨溶于水后形成铵根离子）。某研究人员利用一定浓度的尿溶液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验，得到如图所示结果。请回答下列问题：
（1）美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明了脲酶的化学本质是 　　　　 。
解析：（1）萨姆纳从刀豆种子中提出脲酶结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。
答案：（1）蛋白质　
（2）图示实验的自变量为 　　　　　　　　　　 ；实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，脲酶的活性 　　　　 。图中显示，脲酶作用的最适温度范围是 　　　　 ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，请写出实验设计的基本思路： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（2）图中温度和铜离子浓度是实验中的自变量，实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，产生的铵根离子减少，说明脲酶的活性降低。图中显示，脲酶在50 ℃时活性最高，所以作用的最适温度范围是40～60 ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，在不加入铜离子（或铜离子浓度一定）的情况下，在温度为40～60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定尿素分解速率，尿素分解速率最高时的温度为脲酶作用的最适温度。
答案：（2）温度和铜离子浓度　降低　40～60　在不加入铜离子（或铜离子浓度一定）的情况下，在温度为40～60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定尿素分解速率　
（3）幽门螺旋杆菌是导致胃炎的罪魁祸首，该微生物也可以产生脲酶，并分泌到细胞外发挥作用，该微生物合成脲酶的过程中参与的细胞器是 　　　　 。13C 呼气试验检测系统是国际上公认的幽门螺旋杆菌检查的“金标准”，被测者先口服用13C标记的尿素，然后向专用的呼气卡中吹气留取样本，即可以准确地检测出被测者是否被幽门螺旋杆菌感染。请简要说明呼气试验检测的原理： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。
解析：（3）脲酶是蛋白质，其合成场所是核糖体。被测者口服用13C标记的尿素，尿素中的碳原子是13C，分子式为13CO（NH2）2，如果胃部存在幽门螺旋杆菌，幽门螺旋杆菌会产生脲酶，则尿素会被水解为NH3和13CO2，若检测患者呼出的气体中含有13CO2，则代表胃部存在幽门螺旋杆菌。
答案：（3）核糖体　（幽门螺旋杆菌会产生脲酶，）脲酶能将尿素分解成NH3和13CO2，如果检测到被测者呼出的气体中含有13CO2，则说明被测者被幽门螺旋杆菌感染
12.1894年，科学家提出了“锁钥”学说，认为酶具有与底物相结合的互补结构；1958年，又有科学家提出“诱导契合”学说，认为在与底物结合之前，酶的空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反应。为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶（S酶）进行研究。该酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU，且与两者结合的催化中心位置相同。科研人员进行了4组实验，绘制出反应曲线，如图所示。
注：SCTH表示催化CTH反应后的S酶，SCU表示催化CU反应后的S酶。
（1）酶活性易受 　　　　 和 　　　　 等条件的影响，实验中应维持适宜的反应环境。S酶的活性可以用 　　　　　　　　　　　　　　　　 表示。
解析：（1）酶都有最适温度和pH，温度过高或过低，pH过酸或过碱都会影响酶的活性；酶活性可以用单位时间内反应产物的生成量或反应物的消耗量来表示。
答案：（1）温度　pH　单位时间内反应产物的生成量　
（2）“诱导契合”学说在“锁钥”学说的基础上提出：酶与底物结合时， 　　　　　　　　　　　　 会发生相应改变。
解析：（2）“诱导契合”学说认为，在与底物结合之前，酶的空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反应，即酶与底物结合时，空间结构会发生相应改变。
答案：（2）（酶的）空间结构　
（3）为更直观的呈现实验过程和结果，科研人员用字母和箭头表示反应简式（P表示反应产物），则实验①可以表示为：S酶＋CTH→SCTH＋P。请参照实验①的写法，写出实验③的反应简式： 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（3）由图可知，实验③是SCU和CTH反应，SCU能催化CTH，所以反应式是SCU＋CTH→SCTH＋P，酶在反应中不消耗，所以也可以写成SCU＋CTH→SCU＋P。
答案：（3）SCU＋CTH→SCU＋P（或SCU＋CTH→SCTH＋P）　
（4）根据上述学说内容，对比①和②两组实验结果，出现该结果的原因可能是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，该结果支持 　　　　　　　　 学说。
解析：（4）由①②组实验可知，S酶既可以催化CTU也可以催化CU发生反应，说明S酶的空间结构可以在不同底物的诱导下发生相应改变，适应与不同底物的结合，该结果支持“诱导契合”学说。
答案：（4）S酶的空间结构可以在不同底物的诱导下发生相应改变，适应与不同底物的结合　“诱导契合”　
（5）为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，请设计一个补充实验，写出实验思路： 　　　　　　　　　　 。
解析：（5）反应④SCTH不能催化CU水解，原因可能是SCTH失去活性，或者出现空间结构的固化。用SCTH和CTH进行反应（加入CTH），检测反应产物的生成量，如果SCTH能催化CTH水解，那么酶没有失活，即SCTH出现空间结构的固化，如果SCTH不能催化CTH水解，则SCTH失活。
答案：（5）用SCTH和CTH进行反应（加入CTH），检测反应产物的生成量

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