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第1节
降低化学反应活化能的酶
考点 由高考知核心知识点 预测
降低化学反应活化能的酶 （2023广东）酶的本质（2023浙江）酶的特性 （2023湖南）酶的特性（2023浙江）酶的本质 （2022浙江）酶的特性 （2022广东）酶的特性 （2022重庆）酶的特性（2022全国）酶的本质 （2022湖南）酶的本质（2021浙江）酶的特性实验 （2021海南）酶的特性
酶的特性及相关的变量分析（选择题）
1
2
酶的作用与本质
酶的特性
1
酶的作用与本质
1857
1926
20世纪80年代
巴斯德
糖类变酒精必须有酵母活细胞的参与
李比希
糖类变酒精必须有酵母菌细胞死亡，并释放其中物质
萨姆纳
从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质是蛋白质，作用是分解尿素。
毕希纳
从酵母细胞质提取发酵物质酿酒
切赫和奥尔特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶本质的探索
（1）酶本质的探索
1
酶的作用与本质
绝大多数是蛋白质，少部分是RNA
氨基酸或核糖核苷酸
核糖体或细胞核等
可在细胞内、细胞外(或体外)发挥作用
一般活细胞都能产生酶
具有催化作用
(降低化学反应的活化能）　
(哺乳动物成熟的红细胞除外)
（2）酶的本质及作用
1
酶的作用与本质
（3）酶的作用机理分析(如下图)
无催化剂时化学反应所需要的能量：
E4–E0
有无机催化剂时化学反应所需要的能量：
有酶催化时化学反应所需要的能量：
E3–E0
E2–E0
作用本质：
降低化学反应活化能
1
酶的作用与本质
作用本质：
降低化学反应活化能
2
酶的特性
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解
步骤
相同处理 向4支试管中分别加入2mL___________溶液 (1)实验过程。
过氧化氢
对照组
实验组
(空白对照)
2
酶的特性
步骤
不同处理 不处理 放在90℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
现象 气泡 基本无 ____ 较多 ______
带火星卫生香 无复燃 ____复燃 复燃性较强 __________
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程。
少
很多
有
复燃性很强
自变量
因变量
无关变量：
实验室的温度、加入的过氧化氢的量等。
2
酶的特性
(2)实验结论：酶具有______作用，同无机催化剂相比，催化效率更___。
催化
高
酶具有高效性。
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2
酶的特性
实验二：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
（1）实验原理。
①淀粉和蔗糖都是_________，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是_______。②__________能鉴定溶液中有无还原糖。③淀粉酶能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解。
非还原糖
还原糖
斐林试剂
（2）实验目的
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
2
酶的特性
(2)实验步骤。
序号 操作步骤 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液 2mL —
2 注入蔗糖溶液 — __mL
3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL
4 振荡混匀，将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min 5 取出试管，各加入2 mL________，振荡摇匀 6 将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，煮沸1 min，观察颜色变化 ______
__________
实验二：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
2
斐林试剂
砖红色
沉淀
淡蓝色
2
酶的特性
2
酶的特性
(3)实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。这说明酶具有__________。
专一性：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
锁钥模型
诱导契合模型
专一性
2
酶的特性
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
②加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
专一性：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
2
酶的特性
酶的专一性的实验探究方法——对比法
①设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
②设计方案
项目 方案一 方案二 实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种底物(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 酶具有专一性
2
酶的特性
(1实验原理
(2)鉴定原理：
反应原理：淀粉＋淀粉酶＋碘液→出不出现蓝色
探究1 温度对酶活性的影响
温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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。
2
酶的特性
(3)实验步骤。
序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 加入等量的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
2 控制不同的温度条件 冰块(5min) 37℃温水(5min) 沸水(5min)
3 加入等量的新鲜唾液淀粉酶溶液 1mL(5min) 1mL(5min) 1mL(5min)
4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴
5 观察实验现象 ______ ____________ ______
蓝色
无蓝色出现
蓝色
2
酶的特性
（4）实验结论：温度过高、过低都会影响酶的活性，适宜温度下酶的活性最高。
注意：在上述实验操作中，不能先加入等量淀粉酶再分别控制温度。因为酶具有高效性，先加入酶后，酶在常温下可以发挥催化作用，影响实验结果。
2
酶的特性
在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。甲点对应的温度是该酶的最适温度。
温度对酶活性的影响
酶失活
活性位点
底物
2
酶的特性
探究2 pH对酶活性的影响
(1)实验原理
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验产生O2的多少。
①反应原理(反应式)：2H2O2 2H2O＋O2。
过氧化氢酶
2
酶的特性
（2）实验过程
2
酶的特性
步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH
3 注入等量的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察现象 卫生香复燃 卫生香不复燃 卫生香不复燃
（2）实验过程
2
酶的特性
(3)实验结论：pH能影响酶的活性。
注意：上述实验步骤中，不能把调节pH和注入等量的H2O2溶液这两个步骤调换，因为酶与底物一接触，就会发生催化作用，使H2O2分解，影响实验结果。
2
酶的特性
pH对酶活性的影响
在一定pH范围内，随pH的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。乙点对应的温度是该酶的最适pH。
A点
B点
2
酶的特性
底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
②图乙：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成正比。
2
酶的特性
影响因素制约酶活性的机理
(1)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。
(2)高温、过酸、过碱——可破坏酶分子的空间结构而导致酶永久性失活(不可逆转)。低温——仅抑制酶活性，并不破坏酶分子的空间结构，当温度适当升高时活性可恢复。
(3)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
(4)酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响，前者可提升酶活性，后者则降低酶活性。
细胞代谢：
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢离不开酶。
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，少数酶是RNA。
酶的本质：
酶的作用：
作用本质：降低化学反应活化能
无催化剂时化学反应所需要的能量（活化能）：
E4（绝对值）； E4–E0（相对值）
有无机催化剂时化学反应所需要的能量：
有酶催化时化学反应所需要的能量：
化学反应所释放（或吸收）的能量：
有酶催化时化学反应所降低的所需能量的值（降低的活化能）：
E3（绝对值）； E3–E0（相对值）
E2（绝对值）； E2–E0（相对值）
E1–E0
E4–E2
酶的特性：
高效性：
专一性：
作用条件较温和：
酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍；
高效性原因：
与无机催化剂相比，降低活化能的效果更显著。
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
影响酶活性的因素：
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。
温度的影响：
pH的影响：
底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响：
实验中的变量：
实验设计的原则：
控制变量的原则（单一变量原则）；
对照原则；
平行重复原则；
科学性原则；
自变量：
因变量：
无关变量：
实验过程中的变化因素称为变量
人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量（通常是要研究的因素）。
因自变量改变而变化的变量叫作因变量
除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。（不同组别的无关变量要相同）
对照实验：
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
对照组：
实验结果已知或未作人为处理的组别。
实验组：
实验结果未知的组别。
空白对照：
例如，生长素是否促进生长是与未加生长素的组别对照，未加生长素的就是空白对照；
自身对照：
例如，10mL培养液中酵母菌种群数量的变化，时间是自变量，没有对照组；
对比实验：
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。（实验组的结果都是事先未知的）
【答案】C
（2023·广东卷）中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（ ）
A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
【答案】B
（2023·浙江卷）某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45℃水浴12min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45℃水浴12min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是（ ）
A．温度 B．底物 C．反应时间 D．酶量
【答案】C
（2023·湖南卷）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是（ ）
A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利
D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类
【答案】B
（2023·天津卷）癌细胞来源的某种酶较正常细胞来源的同种酶活性较低，原因不可能是（ ）
A．该酶基因突变
B．该酶基因启动子甲基化
C．该酶中一个氨基酸发生变化
D．该酶在翻译过程中肽链加工方式变化
【答案】C
（2023·浙江卷）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
组别 甲中溶液（0.2mL） 乙中溶液（2mL） 不同时间测定的相对压强（kPa） 0s 50s 100s 150s 200s 250s
I 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
II FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
III 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是（　　）
A．H2O2分解生成O2导致压强改变
B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C．250s时I组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
【答案】D
（2022·重庆卷）植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37℃、不同pH下的相对活性，结果见如表。下列叙述最合理的是（ ）
pH酶相对活性 3 5 7 9 11
M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A．在37℃时，两种酶的最适pH均为3
B．在37℃长时间放置后，两种酶的活性不变
C．从37℃上升至95℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性
D．在37℃、pH为3~11时，M更适于制作肉类嫩化剂
【答案】B
（2022·湖南卷）洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
【答案】C
（2022·全国卷）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
【答案】B
（2022浙江卷）10. 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
（2022广东卷）13. 某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是（ ）
【答案】C
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70℃，最适pH9
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】D
（2021·海南卷）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
【答案】B
（2021浙江卷 ）16. 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对过氧化氧酶的影响”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. 设温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应产物
（2023·深圳一模）某研究小组对“探究温度对唾液淀粉酶活性的影响”的实验进行再探究，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（ ）
序号 实验步骤 甲组 乙组 丙组 丁组 戊组
1 3%淀粉/mL 2 2 2 2 2
2 唾液/mL 1 1 1 1 1
3 在相应温度条件下预保温5min后混合 2-4℃水浴 2-4℃水浴 37℃ 水浴 96℃水浴 96℃水浴
4 在37℃恒温水浴保温/min 45 0 0 0 45
5 加入1mL斐林试剂后，在96℃水浴中保温数分钟 砖红色沉淀(较少) 蓝色 砖红色沉淀 蓝色 蓝色
A．甲组说明37℃恒温水浴保温可以完全解除冰水对酶的抑制
B．丙组砖红色沉淀多于甲组是因为37℃下提供更多活化能
C．增加与丙组条件相同但不加唾液的一组可验证的高效性
D．本实验结果证明可以使用斐林试剂做上述实验的检测试剂
【答案】D
【答案】B
（2023·湛江一模）纺织厂常用枯草芽孢杆菌生产的α淀粉酶除去织物中的淀粉。为探究α-淀粉酶的最适温度，某科研小组在适宜条件下进行了实验，棉花初始质量为5g，每组在各自温度下保温20min后测量棉花减重，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是（ ）
组别 1 2 3 4 5 6
棉花减重/g 0 0. 12 0. 16 0. 22 0. 23 0. 15
温度/℃ 25 35 45 55 65 75
A．该实验应保证每组的α-淀粉酶浓度、体积及棉花的初始质量完全相同B．每组应先将α-淀粉酶与棉花混合，再进行保温
C．实验结果表明a-淀粉酶的最适温度范围为55℃～75℃
D．若验证α-淀粉酶具有专一性，可让其处理脂肪，用苏丹Ⅲ染液检验脂肪分解情况
【答案】A
（2023·揭阳一模）新鲜菠萝直接食用会“蜇嘴”，而食堂里的菠萝咕噜肉吃起来不会，这与菠萝蛋白酶的活性有关。某生物兴趣小组通过实验探究温度对菠萝蛋白酶活性的影响，结果如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．菠萝蛋白酶的活性随温度升高而增大
B．不同温度下菠萝蛋白酶活性可能相同
C．沸水浸泡过的菠萝吃起来不会“蜇嘴”
D．应在40℃左右研究pH对菠萝蛋白酶活性的影响
【答案】D
（2023·江门一模）学生兴趣小组利用含过氧化氢酶的新鲜红薯片进行实验：学生向两组试管加入H2O2溶液，再向组别二的试管中加入新鲜红薯片，一段时间后，测量并统计两组试管的氧气增加量平均值。该实验在不同温度条件下的实验结果见表。下列相关分析正确的是（ ）
温度（℃） 氧气增加量（cm3·g-1） 组别一 组别二
0 0.03 1.61
30 0.05 1.69
40 0.34 3.15
50 1.15 4.92
60 1.67 2.87
A．组别一和组别二加入的H2O2溶液的量是不同的
B．组别二在加入红薯片后再把温度调整到预设温度
C．组别一的结果说明加热能降低化学反应的活化能
D．过氧化氢酶在60℃时的活性比在30℃时的活性低

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