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3.1.1生命活动需要酶和能源物质
基础巩固
一、生物催化剂——酶
1.酶的本质：酶是由______产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是______，少数酶是______。
2.酶的作用机理：同无机催化剂相比，酶降低______的作用更显著，因而催化效率更高。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______。
3.酶的特性
高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的______倍，这使得细胞内的化学反应能够在温和条件下快速进行。
专一性：每一种酶只能催化______化学反应。例如，脲酶只能催化尿素分解成氨和二氧化碳，对其他化学反应不起作用。
作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在______条件下进行的。在最适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。温度偏高或偏低，pH 偏酸或偏碱，都会使酶的活性______。在过酸、过碱或温度过高条件下，酶会______，永久失活；而在低温条件下，酶的活性降低，但不会失活，温度升高后酶的活性可以恢复。
强化提升
1.下列有关酶的描述，错误的是( )
A.酶催化作用的强弱可以用酶的活性表示
B.大多数酶是在核糖体上以氨基酸为原料合成的
C.高温下酶变性失活是酶空间结构被破坏的结果
D.酶由细胞产生，只在细胞内发挥催化作用
2.加酶洗衣粉比普通洗衣粉具有更强的去污能力。下列关于酶的叙述，错误的是( )
A.酶具有高效性 B.酶的作用条件较温和
C.酶具有专一性 D.酶为反应物提供能量
3.20世纪80年代，科学家发现了一种酶——RNaseP酶。分析发现，RNaseP酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。研究发现，将这种酶中的蛋白质除去，并提高剩余物质的浓度，留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性。这一研究结果表明( )
A.一些RNA具有生物催化作用
B.酶都是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质都是蛋白质
D.酶的化学本质都是RNA
4.为研究温度对某种蛋白酶活性的影响,某实验小组在40℃和20℃条件下测定了不同反应时间点的产物浓度，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.该蛋白酶可以在细胞核中合成
B.20℃下酶活性较低的原因是低温破坏了酶的空间结构
C.达到最大产物浓度时,40℃下的反应需要的时间更长
D.可用单位时间内产物的增加量来衡量酶活性的高低
5.下列有关酶的实验设计思路正确的是( )
A.利用胃蛋白酶、蛋清和pH为11的缓冲液验证胃蛋白酶能分解蛋清
B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C.在验证温度对淀粉酶活性的影响实验中，应选斐林试剂检测还原糖的生成
D.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.右图是温度对酶促反应影响的坐标曲线，其中a表示温度对底物分子能量的影响，b表示温度对酶活性的影响，c表示温度对酶促反应速率的影响。下列叙述正确的是( )
A.随着温度的升高，底物分子的能量增多
B.酶促反应速率相同时，酶的活性也相同
C.酶促反应速率最快时，酶的空间结构最稳定
D.综合可知，酶促反应速率只由酶的活性决定
7.下列关于酶活性及其影响因素的说法错误的是( )
A.同种酶在不同pH时酶活性可能相同
B.过碱和低温，都会使酶永久失去活性
C.酶活性是指酶催化特定化学反应的能力
D.与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著
8.已知α－淀粉酶的最适温度为60℃，某同学为了探究pH对α－淀粉酶活性的影响，在35℃和45℃两个温度条件下分别设置了7支试管，每支试管中均加入4mL淀粉溶液(淀粉的初始含量为y0g)，然后加入pH缓冲液，设置pH分别为1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0、13.0，再加入2mLα－淀粉酶溶液，反应3min后迅速在每支试管中同时加入足量的NaOH溶液，测定每支试管中的淀粉的剩余量，得到如图所示的曲线。请回答下列问题：
（1）反应3min后迅速加入足量的NaOH溶液的目的是____________________。该同学认为反应时间过长或加入的淀粉量少都可能导致实验失败，其依据是酶的催化具有________的特点。
（2）分析图中数据可知，实线部分表示在温度为________条件下测定的结果；使α－淀粉酶完全失活的pH范围为________________。
（3）若该同学在某pH条件下测定淀粉的剩余量为y1g，则用淀粉的消耗速率表示该条件下酶促反应的速率为________。
拓展拔高
1.下列关于酶的叙述，正确的是( )
A.所有具有催化功能的RNA都只能在细胞内发挥作用
B.酶在催化反应过程中，先形成酶—底物复合物，然后该复合物分解为产物和变性失活的酶
C.蛋白类酶的空间结构改变后，酶的活性丧失，这说明酶的活性与其空间结构密切相关
D.酶的催化作用是通过为反应物提供活化能来实现的
2.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
3.科研人员从某种微生物体中分离得到了一种酶Q，为探究该酶的最适温度，进行了相关实验，各组反应相同时间后的实验结果如图甲所示。图乙为酶Q在60℃条件下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列说法正确的是( )
A.增加图甲中每个温度条件下实验的次数，可使得到的酶Q的最适温度更准确
B.由图甲可知，酶Q适合在较高的温度环境中发挥作用
C.图乙实验中，在t2时限制反应速率的主要因素是酶的数量
D.图乙实验中若升高温度，酶Q的催化效率一定升高
4.如图表示最适温度条件下反应物浓度对酶催化反应速率的影响。下列叙述正确的是( )
A.低温会改变酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B.a点时温度升高10℃，曲线上升幅度会增大
C.b点时向体系中加入少量同种酶，反应速率加快
D.c点时，限制酶促反应速率的因素是反应物浓度
5.图为温度、pH及底物浓度与反应速率关系曲线图。下列叙述错误的是( )
A.曲线1中，B点时增加底物浓度对反应速率无影响
B.影响曲线2、3的因素分别是温度和pH
C.曲线2中C、E对应条件，酶的空间结构是相同的
D.曲线3中F点对应的条件不适宜对酶进行保存
6.酶是生物生命活动不可缺少的物质。关于酶的叙述正确的是( )
A.酶的化学本质为蛋白质和RNA
B.用新鲜猪肝研磨液处理过氧化氢与不处理组对照可以说明酶具有高效性
C.用不同酶催化同一种底物可以验证酶的专一性
D.有酶参与的反应比无酶参与的反应产物种类更多
7.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2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液
② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ？
③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2mL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
8.下列关于酶的特性及实验的叙述，正确的是( )
A.强酸、强碱、高温或低温都会破坏酶的空间结构从而影响酶活性
B.食物中的蛋白酶进入消化道后有助于人体对蛋白质的消化
C.利用淀粉和蔗糖验证酶专一性的实验中，可用斐林试剂进行检测
D.胰蛋白酶通过降低化学反应的活化能从而实现对生命活动的调节
9.酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究两种抑制剂对某酶酶促反应速率的影响，实验结果如下图1。不同的抑制剂抑制酶活性原理如图2所示。有关叙述错误的是( )
A.酶是在活细胞的核糖体上产生的具有催化作用的有机物
B.该实验的自变量是抑制剂的有无、种类和底物浓度
C.图1中抑制剂Ⅰ为图2中竞争性抑制剂
D.通过非竞争性抑制剂可推测酶活性与酶空间结构有关
10.解读下面与酶有关的曲线，回答下列问题：
（1）酶降低的活化能可以用甲图中_______段来表示。如果将酶催化改为用无机催化剂催化该反应，则B在纵轴上将_______（填“上移”或“下移”）。
（2）乙图中160min时，生成物的量不再增加的原因是______________。
（3）联系所学内容，分析丙图曲线：
①对于曲线ABC，若X轴表示pH，则曲线上B点的生物学意义是_______。
②对于曲线ABD，若X轴表示反应物浓度，则Y轴可表示_______。制约曲线BD增加的原因是_______。
（4）若该酶是胃蛋白酶，酶浓度和其他条件不变，反应液pH由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速率将_______，原因是______________。
答案以及解析
基础巩固
1.活细胞；蛋白质；RNA
2.活化能；活化能
3.10 - 10 ；一种或一类；温和；降低；空间结构遭到破坏
强化提升
1.答案：D
解析：酶催化作用的强弱可以用酶的活性表示，A正确；大多数酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，蛋白质是在核糖体上以氨基酸为原料合成的，B正确；高温可以使酶的空间结构发生改变使酶失活，C正确；酶是由活细胞产生的，可以在细胞内，也可以在细胞外发挥作用，例如消化酶，D错误。
2.答案：D
解析：A、酶具有高效性，A正确；
B、酶的作用条件较温和，B正确；
C、酶具有专一性，C正确；
D、酶能降低化学反应的活化能，但不能为反应物提供能量，D错误。
故选D。
3.答案：A
解析：酶是具有催化功能的有机物,绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。据题意可知,将该酶中的蛋白质除去,并提高剩余物质的浓度,留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,说明剩余的RNA也具有生物催化作用,即这些RNA也是酶,故A符合题意,
4.答案：D
解析：蛋白酶的化学本质为蛋白质,合成场所为核糖体,A错误；20℃下酶活性较低,但是酶的空间结构并未被破坏,B错误；分析题图可知,在40℃时达到最大产物浓度所需要的时间比20℃时达到最大产物浓度所需要的时间短,C错误;可用单位时间内产物的增加量或反应物(底物)的减少量来衡量酶活性的高低,D正确。
5.答案：D
解析：A、胃蛋白酶催化蛋白质分解的最适pH是1.5左右，pH为11的环境下，胃蛋白酶活性很低，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH为11的缓冲液验证胃蛋白酶能分解蛋清，A错误；
B、利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，不可采用碘液检测，因为蔗糖是否被淀粉酶水解，都不能用碘液检测出来，应该选用斐林试剂，B错误；
C、利用斐林试剂检测产物时，需要水浴加热，反应温度就会发生改变，影响实验结果，所以不能选用斐林试剂验证温度对淀粉酶活性的影响，C错误；
D、可利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，但是不能用于探究温度对酶活性的影响，D正确。
故选D。
6.答案：A
解析：A、温度升高时底物分子平均动能增大，获得的能量增多，A正确；
B、相同的反应速率可能对应不同的温度，此时酶的活性不同，B错误；
C、酶促反应速率最高时对应的温度常被称为酶的最适温度，该温度点并不一定就是酶空间结构最稳定，C错误；
D、酶催化效率是温度对底物分子活化能与酶空间结构影响叠加的结果，D错误。
故选A。
7.答案：B
解析：A、在最适pH值两侧，同种酶在不同pH时酶活性可能相同，比如在最适pH值为7的酶，pH为6和8时酶活性可能一样，A正确；
B、过碱会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，而低温只是抑制酶的活性，当温度恢复适宜时，酶活性可以恢复，B错误；
C、酶催化特定化学反应的能力用酶活性来表示，C正确；
D、酶具有高效性，比无机催化剂的作用更显著,D正确。
故选：B。
8.答案：（1）使酶瞬间失活，以控制反应时间；高效性
（2）45℃；pH≤1或pH≥13
（3）（y0-y1）÷3g/min
解析：（1）反应3min后，迅速在每支试管中同时加入足量的NaOH溶液，目的是使酶瞬间失活，以控制反应时间；因为酶的催化具有高效性，反应时间过长或加入的淀粉量少都可能导致实验失败。
（2）已知a－淀粉酶的最适温度为60℃，45℃温度条件下酶的活性高于35℃，相同pH值条件下，45℃比35℃淀粉剩余量少，故实线部分表示在温度为45℃条件下测定的结果；过酸、过碱使酶变性失活，分析曲线图可知，使a－淀粉酶完全失活的pH范围为pH≤1或pH≥13。
（3）若该同学在某pH条件下测定淀粉的剩余量为y1g，则用淀粉的消耗速率表示该条件下酶促反应速率为（y0-y1）÷3g/min。
拓展拔高
1.答案：C
解析：具有催化功能的RNA属于酶，有些酶在体外适宜条件下也能发挥作用，并非只能在细胞内起作用，A错误；酶在催化反应过程中，先与底物特异性结合形成酶-底物复合物，然后发生反应分解为产物和酶，酶在反应前后数量和性质均不变，不会变性失活，B错误；蛋白类酶空间结构改变后活性丧失，这充分表明酶的活性与其空间结构密切相关，C正确；酶的催化作用是通过降低反应的活化能来实现的，而不是提供活化能，D错误。
2.答案：B
解析：低温只能降低酶的催化活性，并不能使酶变性失活，A项错误；酶具有高效性，即使将淀粉酶稀释100万倍，其仍有催化能力，B项正确；淀粉酶在一定pH范围内起作用，当超过最适pH，酶活性随pH升高而不断降低，直至失活，C项错误；淀粉酶属于蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，则蛋白酶会催化淀粉酶水解，从而使淀粉的水解速率降低，D项错误。
3.答案：B
解析：A、据图所示，温度从20℃增加到60℃，底物剩余量相对值减小，说明酶的活性一直在增加，仅研究图示中的这些温度无法得出酶的最适温度，A错误；
B、由图甲分析可知，在这些温度条件下，温度60℃时酶活性相对最高，说明酶Q适合在较高的温度环境中发挥作用，B正确；
C、t2时生成物的量不再增加，原因是底物数量有限，C错误；
D、图甲所示，酶Q的最适温度应该在50℃以上，图乙是在60℃条件下进行的，如若升高温度，酶Q的催化效率可能升高，D错误。
故选B。
4.答案：C
解析：A、低温不会改变酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误；
B、图中曲线是在最适温度条件下测得的，若在a点时温度升高10℃，曲线上升幅度会降低，B错误；
C、限制bc段酶促反应速率的主要因素是酶的浓度b点时向体系中加入少量同种酶，反应速率会加快，C正确；
D、c点时，限制酶促反应速率的因素是酶的浓度，D错误。
故选C。
5.答案：C
解析：A、曲线1中，B点曲线到达饱和，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度，增加底物浓度对反应速率无影响，A正确；
B、低温酶的活性很低，但是酶并不失活，高温使酶的空间结构发生改变，酶失活，过酸和过碱都会使酶的空间结构发生改变，酶失活，从图中来看，影响2曲线的因素是温度，影响3曲线的因素是pH值，B正确；
C、2曲线是温度对酶活性的影响，C点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构并不被破坏，温度恢复，酶的活性即恢复，E点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，因此曲线2中C、E对应条件，酶的空间结构是不相同的，C错误；
D、酶保存的环境是低温和适宜PH，F点为过酸条件，酶会变性，故F点对应的条件不适宜对酶进行保存，D正确。
故选C。
6.答案：C
解析：A、酶是由活细胞产生具有催化作用的有机物，其本质是蛋白质或RNA，A错误；
B、用新鲜猪肝研磨液处理过氧化氢与不处理组对照可以说明酶具有催化作用，酶的高效性是与无机催化剂比较，B错误；
C、用不同酶催化同一种底物或相同酶催化不同底物可以验证酶的专一性，C正确；
D、酶在反应中只起催化作用，并不改变化学反应的平衡点，即不会增加反应产物种类，D错误。
故选C。
7.答案：C
解析：本实验的目的是探究淀粉酶是否具有专一性,酶的种类应相同且为淀粉酶,所以丙组步骤②应加入2mL淀粉酶溶液,A不合理。第一次60℃水浴加热的目的是为淀粉酶的催化反应提供适宜的温度,提高酶活性:第二次60℃水浴加热是为了让斐林试剂与还原糖在该温度下发生显色反应,B不合理。乙组加入的是淀粉溶液和蒸馏水,没有淀粉酶催化,若出现砖红色沉淀,说明淀粉溶液中含有还原糖；若没有出现砖红色沉淀,说明淀粉溶液中不含还原糖,故C合理。甲组中淀粉酶催化淀粉水解产生还原糖,还原糖与斐林试剂发生作用会产生砖红色沉淀:由于淀粉酶具有专一性,丙组中淀粉酶不能催化蔗糖水解,蔗糖不属于还原糖,其不会与斐林试剂发生作用并产生砖红色沉淀,D不合理。
8.答案：C
解析：A、低温会抑制酶的活性，但不会破坏酶结构，A错误；
B、食物中的蛋白酶进入消化道后会被人体消化液中的蛋白酶消化水解，丧失原有活性，B错误；
C、利用淀粉和蔗糖验证酶专一性实验中，可用斐林试剂进行检测，C正确；
D、酶是催化剂，只起催化作用，无调节作用，D错误。
故选C。
9.答案：A
解析：A、酶的化学本质大多数是蛋白质，少数是RNA，不一定都在核糖体上合成，A错误；
B、由图1可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度，该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应间等，B正确；
C、由图可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂工的作用逐渐减小，甚至消失，所以抑制剂I属于竞争性抑制剂，C正确；
D、非竞争性抑制剂与酶结合后，酶的空间结构都发生改变，D正确。
故选A。
10.答案：（1）AB；上移
（2）底物已被完全消耗掉
（3）在最适pH下，酶的催化效率最高；酶促反应速率；受酶浓度的限制
（4）不变；胃蛋白酶的最适pH在2左右，pH为10时胃蛋白酶已经失活，再改变pH，酶的活性不会恢复
解析：（1）酶促反应的原理是降低化学反应的活化能，甲图中可以用AB段来表示；酶的催化效率比无机催化剂高，将酶换成无机催化剂以后，曲线应该向上移动。
（2）底物一定量时，乙图中160min时，底物被完全消耗完，因此生成物的量不再增加。
（3）①对于曲线ABC，若X轴表示pH，Y轴表示酶促反应速率，则曲线上B点的生物学意义是在最适pH下，酶的催化效率最高（酶的活性最高）。
②对于曲线ABD，若X轴表示反应物浓度，Y轴表示酶促反应速率；则曲线BD不再增加的原因是酶浓度的限制（酶的活性）。
（4）酶的催化具有专一性，蛋白酶催化分解的底物应该是蛋白质，胃蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH值由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速度将不变，原因是胃蛋白酶的最适pH在2左右，pH为10时胃蛋白酶已经失活，即使再降低pH，酶活性也不会恢复。

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