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(共27张PPT)
核心素养测评　
第二单元　第10讲　降低化学反应活化能的酶
(20分钟　18分)
【基础过关练】
1.(2分)(2025·黑吉辽内蒙古卷)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的
是 (　　)
A.基本单位是脱氧核苷酸
B.在细胞内或细胞外均可发挥作用
C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D.为维持较高活性,适宜在70 ℃~75 ℃下保存
√
【解析】选B。耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质,基本单位为氨基酸,A错误;耐高温DNA聚合酶在细胞内的DNA复制和体外的PCR反应中均能发挥作用,B正确;缺少引物和缓冲液时反应无法启动,C错误;高温保存会破坏酶的活性,需低温保存,D错误。
2.(2分)(2024·河北卷)下列关于酶的叙述,正确的是 (　　)
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
√
【解析】选D。本题考查酶的本质、保存条件、在细胞中的分布位置等。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,但其作用的反应物不一定是有机物,如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢是无机物,A错误;胃蛋白酶应在酸性、低温(此条件下酶空间结构稳定)条件下保存,B错误;醋酸杆菌是细菌,无线粒体结构,C错误;成年牛、羊等草食类动物肠道中存在可分解纤维素的微生物,故从其肠道内容物中可获得纤维素酶,D正确。
3.(2分)基质金属蛋白酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和
MMP9可以降解明胶,明胶可被某染液染成蓝色,因此可以利用含有明胶的
凝胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活性。据图分析,下列叙述正确的是
(　　)
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保温提高了MMP2和MMP9活性
C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明胶不具有专一性
√
【解析】选C。37 ℃保温、加SDS、加缓冲液组比37 ℃保温、不加SDS、
加缓冲液组的MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小,说明明胶被降解
得更少,故MMP2和MMP9活性更低,因此,SDS可降低MMP2和MMP9活性,A
错误;与37 ℃(不加SDS)相比,10℃(不加SDS),MMP2和MMP9条带周围的透
明带面积更小,说明明胶被降解得更少,故MMP2和MMP9活性更低,因此,
10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性,B错误;缓冲液可以维持pH的稳定,从
而维持MMP2和MMP9活性,C正确;MMP2和MMP9都属于酶,酶具有专一
性,D错误。
4.(2分)(2026·铁岭模拟)为使反应物A→产物P,采取了酶催化(最适温度和pH)
和无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图甲中两条曲线表示;
图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析不合理的是 (　　)
A.距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化
效率低的原因
B.适当升高温度,酶催化的曲线Ⅱ对应的距离a
将下降
C.图乙中②可代表蔗糖,那么③④可代表葡萄糖和果糖
D.图乙中若①代表胰蛋白酶,当pH稍低于最适值时,③④的生成速率下降
√
【解析】选B。曲线Ⅰ可代表无机催化剂催化的反应,曲线Ⅱ可代表酶催化的反应,距离b表示酶催化时降低的活化能(与无机催化剂催化的反应相比),故距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因,A合理;图甲中该酶所处的环境条件为最适条件,故将酶催化的反应温度升高,酶活性下降,导致其降低化学反应活化能的能力下降,距离a将上升,B不合理;蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖组成,C合理;pH会影响酶活性,pH低于最适值时,酶活性降低,③④的生成速率也会下降,D合理。
5.(2分)(2026·牡丹江模拟)为了探究环境因素对酶活性的影响,某同学设计了
甲、乙两组实验,分别用于探究温度和pH对酶活性的影响。下列设计中最
合理的是 (　　)
A.甲实验,选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液,观察气泡产生速率
B.甲实验,选用淀粉溶液和淀粉酶溶液,用斐林试剂检测
C.乙实验,选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液,观察气泡产生速率
D.乙实验,酶与底物(反应物)混合后迅速放入不同pH的盐酸溶液中
√
【解析】选C。探究温度对酶活性的影响时,不能用过氧化氢溶液,因为温度升高,过氧化氢自身分解加快,A不合理;探究温度对酶活性的影响时,选用淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液,应该用碘液进行检测,因为斐林试剂检测需要水浴加热,会影响酶的活性,B不合理;探究pH对酶活性的影响时,选用新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液,观察气泡产生速率,C合理;探究pH对酶活性的影响时,酶与底物(反应物)应分别在不同pH下处理,然后再混合,D不合理。
【加固训练】
(2025·重庆模拟)果蔬采摘后易发生褐变,使之色泽加深、风味劣化和营养物质流失。褐
变的主要原因是果蔬组织中含有多酚氧化酶(PPO),它能在氧气存在条件下催化酚类物
质氧化成醌并聚合成褐色物质。某兴趣小组同学探究了几种因素对多酚氧化酶活性的
影响,结果如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.本探究实验中的自变量为pH、温度和抑制剂类型
B.根据图甲可知,制作果蔬汁时适当添加柠檬酸可抑制褐变
C.根据图乙分析,90℃处理50s后的PPO失去活性,原因是PPO
的空间结构发生可逆性改变
D.抗坏血酸是一种竞争性抑制剂,其与高温、强酸降低酶活
性的机理相同
√
【解析】选B。本探究实验中的自变量有pH、温度大小、高温处理时间、抑制剂类型和浓度,A错误。PPO的最适pH为弱碱性,柠檬酸等有机酸类物质可降低pH,使PPO所处反应体系远离最适pH,抑制PPO活性,抑制褐变;根据图甲可知,制作果蔬汁时适当添加柠檬酸可抑制褐变,B正确。90 ℃处理50 s后,PPO的空间结构发生不可逆的破坏,导致PPO彻底失活,C错误。竞争性抑制剂和底物争夺酶的同一活性部位但不改变活性部位的空间结构,使酶和底物的结合机会减少,从而降低酶对底物的催化反应速率;高温、强酸通过改变酶的结构使酶的活性受到破坏,故抗坏血酸是一种竞争性抑制剂,其与高温、强酸降低酶活性的机理不相同,D错误。
6.(2分) 【不定项】食品检测时常用涂有胆碱酯酶的“农药残留速测卡”检
测菠菜表面是否残留有机磷农药,操作过程如图所示(操作后将速测卡置于
37℃恒温箱装置中10 min为佳),其原理为:胆碱酯酶催化红色药片中的物质
水解为蓝色物质,有机磷农药对胆碱酯酶有抑制作用。下列叙述错误的是
(　　)
A.将农药残留速测卡置于常温下保存可延长有效期
B.秋冬季节检测,“红色”和“白色”的叠合时间应适当延长
C.白色药片呈现的蓝色越深,说明菠菜表面残留的有机磷农药越多
D.每批测定应设置滴加等量菠菜浸洗液到白色药片上的空白对照卡
√
√
√
【解析】选A、C、D。农药残留速测卡发挥作用依赖于胆碱酯酶,在低温环境下保存酶可以延长有效期,A错误;秋冬季节温度较低,酶的活性减弱,检测时,为保证结果的准确性,“红色”和“白色”的叠合时间应适当延长,B正确;白色药片呈现的蓝色越深,说明菠菜表面残留的有机磷农药越少,对胆碱酯酶的抑制作用越弱,C错误;每批测定应设置滴加等量蒸馏水到白色药片上的空白对照卡,D错误。
【思维进阶练】
7.(3分)(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方
式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结
果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是 (　　)
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
√
【解析】选B。本题考查酶的结构与功能的关系。由表可知,Ce5具有催化纤维素类底物的活性,Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性,Ay3与Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比,当缺少Ce5后,就不能催化纤维素类底物,当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强,所以Ay3与Ce5可能存在相互影响,A正确;不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关,B错误;Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比,去除Ce5后,催化褐藻酸类底物的活性不变,说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关,C正确;需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性,才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关,D正确。
【知识拓展】教材中具有专一性(或特异性)的五类物质
8.(3分) 【不定项】诱导契合模型认为,酶分子具有一定的柔性,当酶与底物
分子接近时,酶受底物分子诱导,构象发生有利于与底物结合的变化,这种构
象的变化能使活性中心的催化基团处于合适的位置。甲物质和乙物质与R
酶之间的关系如图所示。根据诱导契合模型推测,下列叙述正确的是(　　)
A.R酶能催化甲物质和乙物质发生相关的化学反应
B.底物和酶发生结合导致酶的空间结构发生可逆变性
C.构象的变化使酶能更好地结合底物,从而行使催化功能
D.该模型说明了酶促反应在温和的条件下可以高效进行
√
√
【解析】选B、C。根据诱导契合模型和图中信息可知,R酶不能催化甲物质发生相关的化学反应,A错误;酶是生物催化剂,反应前后自身性质不发生改变,因此其空间结构的改变是可逆的,B正确;根据诱导契合模型和图中信息可知,底物和酶活性部位结合,会诱导酶发生构象变化,使酶的活性中心变得与底物的结构互补,两者相互契合,从而发挥催化功能,C正确;该模型不能体现酶促反应在温和的条件下可以高效进行,D错误。
【加固训练】
α-半乳糖苷酶是一类水解α-半乳糖苷键的酶。科研工作者以α-半
乳糖苷为底物,对金针菇α-半乳糖苷酶(FFG)的最佳使用温度和
pH进行测定,结果如图所示。图A中的曲线a表示该酶在各种温度
下的剩余酶活性,反映不同温度下该酶的催化效率。将酶在不同
温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其剩余酶
活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图A中的曲线b。
把温度换为pH作相应处理,得到图B中的曲线c和曲线d。回答下
列问题:
温度(图A)和pH(图B)对FFG活性的影响
(1)酶活性是指_____________________________。温度和pH影响酶活性的
原因为__________________________________________________________
_________________________________________________________________
__________________________________________________________。
【解析】(1)酶活性是指酶催化特定化学反应的能力,常通过单位时间内底
物的消耗量或产物的生成量来衡量。温度和pH影响酶活性,是因为温度和
pH会影响酶的空间结构。过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构被破
坏,导致酶永久失活;低温会抑制酶的活性,但低温下,酶的空间结构稳定,反应
物分子的能量较低,因此酶催化反应的速率较低,适当升温可恢复活性。
　酶催化特定化学反应的能力　
　高温、强酸、强碱会破坏酶的空间结构,从而影响酶的活性;低温
下,酶的空间结构稳定,反应物分子的能量较低,因此酶催化反应的速率较低;
最适温度和pH条件下,酶活性最高,酶促反应速率最快(合理即可)　
(2)根据曲线a分析,该酶的最适温度约为_______ ℃。曲线b中各个数据点
的剩余酶活性是在约_______ ℃条件下测得的。
【解析】(2)曲线a反映不同温度下酶的催化效率(剩余酶活性),峰值对应的
温度就是最适温度,所以该酶的最适温度约为50 ℃。曲线b是酶的热稳定性
数据,实验设计是将酶在不同温度下保温足够长时间后,在酶活性最高的温
度(即最适温度50 ℃)下测剩余酶活性,所以曲线b中各个数据点的剩余酶活
性是在50 ℃条件下测得的。
　50　
　50　
(3)根据图A中数据,在工业生产中该酶使用的最佳温度在30~40 ℃,判断的
依据是_________________________________________________________
_________________________________________________。
【解析】(3)在30~40 ℃,从曲线a看,该温度区间内剩余酶活性(催化效率)较
高,且从曲线b可知,在此温度范围内,酶的热稳定性较好(剩余酶活性下降相
对缓慢),即在30~40 ℃既能达到较高的α-半乳糖苷分解速率,又能保障酶作
用的持续性,所以30~40 ℃是工业生产中该酶使用的最佳温度范围。
　综合考虑该酶的催化效率和热稳定性,温度在30~40 ℃既能达到
较高的α-半乳糖苷分解速率,又能保障酶作用的持续性　
(4)测定曲线d中数据时,将该酶在不同pH下保温足够长的时间后,再在pH约
为______的条件下测其剩余酶活性。根据曲线c和曲线d分析,该酶适宜在酸
性条件下使用,判断的依据是________________________________________
_________________。
【解析】(4)测定曲线d(pH稳定性数据)时,要遵循单一变量原则,将酶在不同
pH下保温足够长时间后,需在该酶最适pH(由曲线c可知约为4)的条件下测其
剩余酶活性。结合曲线c(最适pH,反映不同pH下酶的催化效率)和曲线d(pH
稳定性),在pH为3.0~6.0的条件下,曲线c显示酶的催化效率较高,曲线d显示酶
的稳定性较好(剩余酶活性较高),所以该酶适宜在pH为3.0~6.0的条件下使用。
　4　
　该酶最适pH约为4,在pH为3.0~6.0的条件下
有良好的稳定性　
【方法规律】“四看法”分析酶促反应曲线(共70张PPT)
第10讲　降低化学反应活化能的酶
考点一　酶的作用和本质
考点二　酶的特性及影响酶促反应速率的因素
从教材走向高考
考点三　酶的相关实验探究
【课标要求】
1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。
2.说明酶活性受环境因素(如pH和温度等)的影响。
3.活动:探究酶的催化作用及环境因素对酶活性的影响。
考点一　酶的作用和本质
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.酶在细胞代谢中的作用:
细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多__________,统称为细胞代谢。
主要场所是____________。
化学反应
细胞质基质
2.酶的催化作用的实验验证(比较过氧化氢在不同条件下的分解):
(1)实验过程
(2)变量分析
(3)实验结论
①②对照,说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率;
①④对照,说明酶具有__________;
③④对照,说明酶具有________。
3.酶的催化作用机理:
(1)活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的______状态所需要的
能量。
(2)酶催化作用的原理:______________________。
催化作用
高效性
活跃
降低化学反应的活化能
(3)无机催化剂与酶作用原理图解:
(4)意义:使细胞代谢在______条件下快速有序地进行。
温和
4.酶的本质:
(1)探究历程
(2)本质和功能
【名师点睛】
鉴定酶化学本质的两种方法
(1)试剂鉴定法:用双缩脲试剂与酶作用产生紫色反应→酶为蛋白质。
(2)酶解法:蛋白酶处理丧失活性→酶为蛋白质;RNA酶处理丧失活性→酶为RNA。
【多维赋能】
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。
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同 推断依据是什
么
提示:不同。A酶用蛋白酶处理后活性不变,说明其化学本质不是蛋白质,推
测应该是RNA;B酶用蛋白酶处理后活性降低,说明其化学本质是蛋白质。
(2)B酶活性改变的原因是_________________________________________
______。
B酶被蛋白酶降解的过程中其分子结构会发生
改变
【自测强化】
1.具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷,5D)
( )
2.酶能提高化学反应的活化能,使化学反应顺利进行。(必修1 P78正文)( )
分析:酶的作用机理是降低化学反应的活化能。
3.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~P80思考·讨论)( )
√
×
√
4.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。(必修1
P78黑体)( )
5.酶分子在催化反应完成后化学性质立即改变。
(必修1 P85拓展应用T1【改编】 )( )
分析:酶在化学反应前后化学性质保持不变。
√
×
【精练提素养】
【不定项】(2026·潍坊模拟)在一项新的研究中,中国科学家率先使用人工智能(AI)辅助的方法,通过蛋白质结构预测和分类,发现了具有独特功能的新型脱氨酶。下列叙述正确的是(　　)
A.脱氨酶是以碳链为骨架的生物大分子
B.脱氨酶中的N主要存在于游离的氨基中
C.脱氨酶能与底物结合,从而降低反应的活化能
D.脱氨酶等蛋白质的合成都起始于游离的核糖体
√
√
√
【解析】选A、C、D。脱氨酶是酶,化学本质为蛋白质,蛋白质由氨基酸通过肽键连接形成,以碳链为骨架,属于生物大分子,A正确;脱氨酶中的N元素主要存在于-NH-CO-中,而非游离的氨基,B错误;酶通过与底物结合形成酶-底物复合物,降低反应的活化能,C正确;所有蛋白质的合成都起始于游离的核糖体,后续根据是否需要加工决定是否转移到粗面内质网,D正确。
【加固训练】
反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。如图为蔗糖水解反应能量变化的示意图,已知H+能催化蔗糖水解。下列分析错误的是(　　)
A.E1和E2表示活化能,X表示果糖和葡萄糖
B.H+降低的化学反应活化能的值等于(E2-E1)
C.蔗糖酶使(E2-E1)的值增大,反应结束后X增多
D.升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率
√
【解析】选C。根据题意分析,E2和E1分别表示在无催化剂和加入H+后从常态转变为活跃状态需要的能量,称为活化能,H+降低的反应活化能值为E2-E1,X是蔗糖水解的产物——果糖和葡萄糖,A、B正确;蔗糖酶具有高效性,降低的活化能(E2-E1)的值更大,但由于底物的量有限,所以X产物的量最终不变,C错误;酶促反应存在最适温度,所以升高温度可改变酶的结构,从而影响酶促反应速率,D正确。
考点二　酶的特性及影响酶促反应速率的因素
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.高效性:与____________相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。
无机催化剂
2.专一性:每一种酶只能催化____________化学反应。
只有酶A可催化_______参与的反应,说明酶具有专一性。
一种或一类
底物A
3.酶的作用条件较温和:
【多维赋能】
　酶专一性的两种学说
(1)锁钥学说:整个酶分子的天然构象具有刚性结构,酶表面具有特定的形
状,酶与底物的关系就像__________。
锁和钥匙
(2)诱导契合学说:酶表面没有一种与底物互补的固定形状,只是由于
____________才形成了互补形状,从而有利于底物与之结合。
底物的诱导
【自测强化】
1.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。(2024·河北卷,2B)( )
分析:应在低温和最适pH条件下保存酶。
2.过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解,不能催化其他化学反应,说明了酶具
有高效性。(必修1 P82正文)( )
分析:说明酶具有专一性。
3.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。(2022·浙
江6月卷,10C)( )
分析:pH过高会导致酶变性失活。
×
×
×
4.每一种酶只能催化一种化学反应。(必修1 P82正文)( )
分析:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
5.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。( )
分析:一般来说,动物体内酶的最适温度比植物低。
×
×
【精研强思维】
【思维探究】
如图表示将A、B两种物质混合,T1时加入酶C,在最适温度下这两种物质浓度的变化。
(1)(生命观念)适当降低反应温度,分析T2值如何变化。
提示:题图为最适温度下的物质浓度变化,适当降低反应温度,达到反应平衡的时间会延长,T2值会增大。
(2)(科学思维)分析T2后B增加缓慢的原因。
提示:A浓度降低导致反应速率下降。
(3)(科学思维)T1时加入酶C后,酶促反应速率变化有什么规律
提示:酶促反应速率先快后慢。
(4)(科学思维)温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质区别是什么
提示:温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率,底物浓度和酶浓度不影响酶的活性,通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率。
【思维建构】
模型法分析影响酶促反应的因素
(1)反应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
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响
(4)酶浓度增加或反应物浓度增加后曲线的变化
【精练提素养】
1.(2025·北京卷)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息:本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶;洗涤前先浸泡15~20 min,特别脏的衣物可减少浸泡用水量;请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　)
A.该洗衣粉含多种酶,不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
√
【解析】选A。酶具有专一性,纯棉衣物的主要成分是纤维素,而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶,均无法分解纤维素,故不会损坏纯棉衣物,A错误;洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间,提高催化效率,B正确;一定范围内,减少用水量会提高酶的浓度,从而加快反应速率,C正确;酶活性的发挥需要适宜温度,高温会破坏其空间结构导致酶活性下降,故勿使用60 ℃以上热水,D正确。
2.(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
√
【解析】选C。本题主要考查酶的作用和特性。红茶制作时揉捻的作用是使茶叶成条,同时使茶叶细胞破碎,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触,A正确;发酵过程的实质就是酶促反应过程,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素,B正确;发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性,C错误;高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质,D正确。
3. 【不定项】(2026·哈尔滨模拟)如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(　　)
A.酶量增加后,B点向右上方移动
B.增大pH,重复该实验,A、B点位置都不变
C.限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度
D.B点后,升高温度,酶活性增强,将呈现曲线丙所示变化
√
√
【解析】选A、C。B点的限制因素是酶数量,故酶量增加后,反应速率增大,B点向右上方移动,A正确;曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下进行,因此如果增大pH,酶的活性会下降,A、B点位置都会下移,B错误;在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关,因此限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度,C正确;曲线乙是在最适温度条件下进行的,如果在B点后升高温度,酶活性将会下降,反应速率应下降,不会呈现曲线丙所示变化,D错误。
【加固训练】
(2026·莆田模拟)温度既可以影响反应物使其能量发生变化(如图中曲线a),也可以影响酶的空间结构使其稳定性发生变化(如图中曲线b),从而影响酶促反应,两种影响叠加在一起使酶促反应速率与温度关系如图中曲线c所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.温度越高,反应物更容易从常态转变为活跃状态
B.曲线b表明温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏
C.酶的空间结构越稳定,越有利于酶催化酶促反应
D.t1和t2条件下酶促反应速率相同,酶分子活性可能不同
√
【解析】选C。曲线a中,温度升高,使反应物得到的能量增加,更容易从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态,A正确;曲线b中,温度过高会使酶的空间结构遭到破坏,使酶变性失活,B正确;由曲线b、c可知,酶的空间结构越稳定,酶促反应的速率不一定越快,C错误;与t1相比,t2时反应物得到的能量较多,t1和t2时酶促反应速率相同,可推知t2时酶分子活性较低,D正确。
考点三　酶的相关实验探究
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用:
(1)实验原理:
①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成________。
②在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入________,再用______试剂鉴定溶液中
____________,就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
还原糖
淀粉酶
斐林
有无还原糖
(2)实验步骤:
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL -
注入蔗糖溶液 - 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
沸水浴加热1 min
实验现象(结果) _____________ _______________
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
(3)实验结论:___________________________________________________
________。
2.探究温度对酶活性的影响:
(1)实验原理
①反应原理
②鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响____________,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。
淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶作用具有
专一性
淀粉的水解
(2)实验步骤和结果
取6支试管,分别编号为1与1'、2与2'、3与3',并分别进行以下操作。
试管 编号 1 1' 2 2' 3 3'
实 验 步 骤 一 2 mL淀粉酶溶液　 2 mL可溶性淀粉溶液　 2 mL淀粉酶溶液　 2 mL可溶性淀粉溶液　 2 mL淀粉酶溶液　 2 mL可溶性淀粉溶液　
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴 5 min 在沸水中水浴5 min
三 1与1'试管内液体混合,摇匀 2与2'试管内液体混合,摇匀 3与3'试管内液体混合,摇匀
试管 编号 1 1' 2 2' 3 3'
实验 步骤 四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间
五 取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象
实验 现象 呈_____ ___________ 呈_____
结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高和过低都将影响酶的活性
蓝色
无蓝色出现
蓝色
【名师点睛】
严格控制自变量的2个措施
(1)探究温度对酶活性的影响时,一定要让反应物和酶分别在预设的温度下保温一段时间,再进行混合。
(2)探究pH对酶活性的影响时,先用不同pH的溶液处理酶,再加入底物。
3.探究pH对酶活性的影响:
(1)反应原理(用反应式表示)
2H2O2 2H2O+O2。
(2)鉴定原理
pH影响酶的活性,从而影响____的生成量,可用气泡的产生量(或点燃但无火
焰的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。
O2
(3)步骤及现象
实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 盐酸 1 mL
NaOH溶液
三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生
(4)结论
酶的催化作用需要___________,______________都会影响酶的活性。
适宜的pH
pH偏低或偏高
【自测强化】
1.蔗糖溶液与淀粉酶混合后温水浴,加入斐林试剂可反应生成砖红色沉淀。
(2025·安徽卷,4A)( )
分析:蔗糖为非还原糖,蔗糖溶液与淀粉酶混合后不能生成还原糖,温水浴,
加入斐林试剂不能生成砖红色沉淀。
2.土豆中的过氧化氢酶可用于探究pH对酶活性的影响。(2025·四川卷,
5D)( )
×
√
3.探究温度对酶活性的影响时,先将酶与底物混合,然后在不同温度下水浴
处理。(2024·江苏卷,3C)( )
分析:探究温度对酶活性的影响时,酶与底物应分别在设定温度下保温一
段时间后再混合。
4.酶的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。(必修
1 P82探究·实践)( )
×
√
【精研强思维】
【思维探究】
下表为某生物兴趣小组设计的实验探究方案。
探究方案 实验思路 探究目的
1 酶相同、底物不同 淀粉酶+淀粉 淀粉酶+蔗糖 探究酶的专一性
2 不同温度处理酶 在0 ℃、60 ℃、100 ℃条件下研究淀粉酶催化淀粉的水解情况 探究温度对酶活性的影响
3 不同pH处理酶 在酸性、中性和碱性条件下研究过氧化氢酶催化H2O2的水解情况 探究pH对酶活性的影响
(1)(科学探究)方案1中能不能选用碘液进行检测 为什么
提示:不能。因为蔗糖和淀粉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。
(2)(科学思维)方案2中能不能选过氧化氢和过氧化氢酶进行实验 能不能选择斐林试剂进行实验检测 为什么
提示:方案2不能选过氧化氢和过氧化氢酶进行实验,因为过氧化氢在常温常压下即可分解,加热分解更快;也不能选择斐林试剂进行实验检测,因为方案2要严格控制温度,斐林试剂需加热。
(3)(科学探究)方案3中能不能用淀粉和淀粉酶进行实验 为什么
提示:不能。酸性条件下,淀粉会发生水解。
【思维建构】 酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”
【精练提素养】
1. 【不定项】(2026·滨州模拟)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。下列关于酶特性实验的说法,正确的是(　　)
A.探究pH对胃蛋白酶活性的影响时,不能将胃蛋白酶置于中性环境中保存
B.验证酶的高效性时,可用新鲜肝脏研磨液、FeCl3溶液、过氧化氢溶液进行实验
C.验证淀粉酶的专一性时,可选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液进行实验
D.探究温度对酶活性的影响时,可选用淀粉酶、淀粉和碘液,设置不同温度进行实验
√
√
√
【解析】选A、B、D。胃蛋白酶的最适pH为1.5,不能置于中性环境中保存,否则酶会失活,A正确;验证酶的高效性时,可选用新鲜肝脏研磨液(含过氧化氢酶)和无机催化剂FeCl3溶液,分别与过氧化氢溶液混合进行实验,B正确;验证淀粉酶的专一性时,可用淀粉和淀粉酶、蔗糖和淀粉酶进行两组实验,并用斐林试剂检验,不能用碘液进行检验,因为蔗糖及蔗糖分解产物均不与碘液反应,C错误;探究温度对淀粉酶活性的影响时,可选用淀粉酶、淀粉和碘液为实验材料,设置不同温度梯度进行实验,D正确。
2.(2024·浙江1月卷)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程如下表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol·L-1) - 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加入0.2 mLH2O,将2支试管置于30 ℃下水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol·L-1) 0.2 mL -
⑥ 试管2加入0.2 mLH2O,将2支试管置于30 ℃下水浴1小时
下列叙述错误的是(　　)
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
【解析】选B。温度过高,酶失活,因此本实验采用低温提取,以避免PAL失活,A正确;因为试管2在②中加入了HCl,酶已经变性失活,故不会消耗底物苯丙氨酸,B错误;④加H2O,补齐了②试管1没有加入的液体的体积,即补齐反应体系体积,保证无关变量相同,C正确;pH过低或过高,酶均会失活,⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应,D正确。
√
3.(2025·贵州卷)科研人员筛选得到某种可参与降解塑料的酶,并探究了温
度对该酶催化反应速率的影响,实验结果如下图所示。下列叙述错误的
是(　　)
A.该实验中,酶的用量、pH、处理时间和初始底物浓度相同且适宜
B.该实验中,温度高于60 ℃后酶变性导致反应速率下降
C.该实验条件下,底物充足时增加酶的用量对反应速率无影响
D.进一步探究该酶最适温度时,宜在50~60 ℃设置更小温度梯度
√
【解析】选C。探究温度对该酶催化反应速率的影响应遵循单一变量原则,酶的用量、pH、处理时间和初始底物浓度都是无关变量,无关变量应相同且适宜,A正确;酶在高温条件下会变性失活,从题图中可以看出,温度高于
60 ℃后,反应速率下降,是因为高温使酶的空间结构遭到破坏,酶发生变性,B正确;在底物充足的情况下,酶促反应速率与酶的浓度呈正相关,增加酶的用量会使反应速率加快,C错误;由题图可知,该酶的最适温度在50~60 ℃,所以进一步探究该酶最适温度时,宜在50~60 ℃设置更小温度梯度,D正确。
从教材走向高考
【体验高考真题溯源】
1.(2025·江苏卷)→(必修1 P81探究·实践)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
【教考融通】本题和教材实验高度相似,都是考查“专一性”的实验,考查学生的知识迁移能力。
√
【解析】选C。丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液,而非蔗糖酶溶液。验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同,若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性,A错误。第一次60 ℃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错误。乙组(淀粉+蒸馏水)未加酶,若未显色说明淀粉溶液中不含还原糖,若显色则可能底物被污染或分解,因此乙组结果可用于判断淀粉溶液中是否含还原糖,C正确。甲组(淀粉+淀粉酶)水解产物为葡萄糖(还原糖),与斐林试剂在水浴加热条件下产生砖红色沉淀;丙组(蔗糖+淀粉酶)无水解产物,故丙组不出现砖红色沉淀,D错误。
【加固训练】
(2025·四川卷)→(必修1 P85拓展应用T2)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助
于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在
相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转
化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如下图。下列叙述正确的是
(　　)
A.升高反应温度,可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍
D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
√
【教考融通】教材与本题图形相似,考查角度相似,都是借助图形考查影响酶促反应速率的因素等。
【解析】选D。该实验是在最适反应条件下进行的,升高温度会使酶的活性降低,从而降低D-果糖转化率,A错误;D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关,还与底物(D-果糖)的浓度、反应时间等因素有关,所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强,B错误;Co2+可协助酶Y催化反应,但Co2+不是酶,将Co2+的浓度加倍,不一定会使酶促反应速率也加倍,酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响,C错误;转化率=产物量/底物量×100%,2 h时,500 g·L-1果糖组的转化率不是最高,但底物量是最多的,且转化率也较高,根据产物量=底物量×转化率,可知其产物量最高,D正确。
【深研教材预测高考】
2.(必修1 P77探究·实践【改编】)下图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验处理和在相同时间内测定①~④试管中O2释放量。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验的因变量是H2O2分解速率
B.比较①②组的结果,说明加热可以促进H2O2分解
C.比较③④组的结果,说明过氧化氢酶具有专一性
D.比较①②④组的结果,可推测酶能降低反应的活化能
√
【解析】选C。该实验的因变量是H2O2分解速率,可以用H2O2分解后的O2释放量来表示,A正确;①为室温,②为水浴加热,水浴加热后O2释放量较室温多,说明加热可以促进H2O2分解,B正确;③添加了FeCl3(无机催化剂),④添加过氧化氢酶,比较③④组的结果,说明过氧化氢酶具有高效性,C错误;比较①②④组的结果,可推测酶能降低反应的活化能,D正确。
3.(必修1 P84相关信息【改编】)某研究小组探究 pH 对蔗糖酶和胰蛋白酶活性的影响,结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.各个实验组都应该在相同的低温条件下进行
B.pH为6时两种酶催化相应化学反应的速率相同
C.两种酶在生物体发挥作用时均需要消耗 ATP
D.两种酶最适pH 不同与酶分子的结构不同有关
√
【解析】选D。探究pH对蔗糖酶和胰蛋白酶活性的影响,各个实验组都应该在相同且适宜的温度条件下进行,不是低温条件,A错误;图中pH为6时两条曲线交叉,表面看纵坐标值是相同的,但蔗糖酶和胰蛋白酶是两种不同的酶,是催化不同的化学反应,故不能进行酶活性的比较,B错误;两种酶都是水解酶,在生物体内发挥作用时不需要消耗ATP,C错误;图示显示,两种酶的最适pH不同,这与两种酶分子的结构不同有关,D正确。
第10讲　降低化学反应活化能的酶
【课标要求】
1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。
2.说明酶活性受环境因素(如pH和温度等)的影响。
3.活动:探究酶的催化作用及环境因素对酶活性的影响。
考点一　酶的作用和本质
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.酶在细胞代谢中的作用:
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。主要场所是细胞质基质。
2.酶的催化作用的实验验证(比较过氧化氢在不同条件下的分解):
(1)实验过程
(2)变量分析
(3)实验结论
①②对照,说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率;
①④对照,说明酶具有催化作用;
③④对照,说明酶具有高效性。
3.酶的催化作用机理:
(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)酶催化作用的原理:降低化学反应的活化能。
(3)无机催化剂与酶作用原理图解:
(4)意义:使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。
4.酶的本质:
(1)探究历程
(2)本质和功能
【名师点睛】
鉴定酶化学本质的两种方法
(1)试剂鉴定法:用双缩脲试剂与酶作用产生紫色反应→酶为蛋白质。
(2)酶解法:蛋白酶处理丧失活性→酶为蛋白质;RNA酶处理丧失活性→酶为RNA。
【多维赋能】
　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。
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同 推断依据是什么
提示:不同。A酶用蛋白酶处理后活性不变,说明其化学本质不是蛋白质,推测应该是RNA;B酶用蛋白酶处理后活性降低,说明其化学本质是蛋白质。
(2)B酶活性改变的原因是B酶被蛋白酶降解的过程中其分子结构会发生改变。
【自测强化】
1.具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷,5D)(√)
2.酶能提高化学反应的活化能,使化学反应顺利进行。(必修1 P78正文)(×)
分析:酶的作用机理是降低化学反应的活化能。
3.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~P80思考·讨论)(√)
4.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。(必修1 P78黑体)(√)
5.酶分子在催化反应完成后化学性质立即改变。(必修1 P85拓展应用T1【改编】)(×)
分析:酶在化学反应前后化学性质保持不变。
【精练提素养】
【不定项】(2026·潍坊模拟)在一项新的研究中,中国科学家率先使用人工智能(AI)辅助的方法,通过蛋白质结构预测和分类,发现了具有独特功能的新型脱氨酶。下列叙述正确的是(　　)
A.脱氨酶是以碳链为骨架的生物大分子
B.脱氨酶中的N主要存在于游离的氨基中
C.脱氨酶能与底物结合,从而降低反应的活化能
D.脱氨酶等蛋白质的合成都起始于游离的核糖体
【解析】选A、C、D。脱氨酶是酶,化学本质为蛋白质,蛋白质由氨基酸通过肽键连接形成,以碳链为骨架,属于生物大分子,A正确;脱氨酶中的N元素主要存在于-NH-CO-中,而非游离的氨基,B错误;酶通过与底物结合形成酶-底物复合物,降低反应的活化能,C正确;所有蛋白质的合成都起始于游离的核糖体,后续根据是否需要加工决定是否转移到粗面内质网,D正确。
【加固训练】
　反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。如图为蔗糖水解反应能量变化的示意图,已知H+能催化蔗糖水解。下列分析错误的是(　　)
A.E1和E2表示活化能,X表示果糖和葡萄糖
B.H+降低的化学反应活化能的值等于(E2-E1)
C.蔗糖酶使(E2-E1)的值增大,反应结束后X增多
D.升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率
【解析】选C。根据题意分析,E2和E1分别表示在无催化剂和加入H+后从常态转变为活跃状态需要的能量,称为活化能,H+降低的反应活化能值为E2-E1,X是蔗糖水解的产物——果糖和葡萄糖,A、B正确;蔗糖酶具有高效性,降低的活化能(E2-E1)的值更大,但由于底物的量有限,所以X产物的量最终不变,C错误;酶促反应存在最适温度,所以升高温度可改变酶的结构,从而影响酶促反应速率,D正确。
考点二　酶的特性及影响酶促反应速率的因素
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.高效性: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。
2.专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
只有酶A可催化底物A参与的反应,说明酶具有专一性。
3.酶的作用条件较温和:
【多维赋能】
　酶专一性的两种学说
(1)锁钥学说:整个酶分子的天然构象具有刚性结构,酶表面具有特定的形状,酶与底物的关系就像锁和钥匙。
(2)诱导契合学说:酶表面没有一种与底物互补的固定形状,只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物与之结合。
【自测强化】
1.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。(2024·河北卷,2B)(×)
分析:应在低温和最适pH条件下保存酶。
2.过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解,不能催化其他化学反应,说明了酶具有高效性。(必修1 P82正文)(×)
分析:说明酶具有专一性。
3.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。(2022·浙江6月卷,10C)(×)
分析:pH过高会导致酶变性失活。
4.每一种酶只能催化一种化学反应。(必修1 P82正文)(×)
分析:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
5.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(×)
分析:一般来说,动物体内酶的最适温度比植物低。
【精研强思维】
【思维探究】
　如图表示将A、B两种物质混合,T1时加入酶C,在最适温度下这两种物质浓度的变化。
(1)(生命观念)适当降低反应温度,分析T2值如何变化。
提示:题图为最适温度下的物质浓度变化,适当降低反应温度,达到反应平衡的时间会延长,T2值会增大。
(2)(科学思维)分析T2后B增加缓慢的原因。
提示:A浓度降低导致反应速率下降。
(3)(科学思维)T1时加入酶C后,酶促反应速率变化有什么规律
提示:酶促反应速率先快后慢。
(4)(科学思维)温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质区别是什么
提示:温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率,底物浓度和酶浓度不影响酶的活性,通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率。
【思维建构】
模型法分析影响酶促反应的因素
　(1)反应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
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响
(4)酶浓度增加或反应物浓度增加后曲线的变化
【精练提素养】
1.(2025·北京卷)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息:本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶;洗涤前先浸泡15~20 min,特别脏的衣物可减少浸泡用水量;请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　)
A.该洗衣粉含多种酶,不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
【解析】选A。酶具有专一性,纯棉衣物的主要成分是纤维素,而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶,均无法分解纤维素,故不会损坏纯棉衣物,A错误;洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间,提高催化效率,B正确;一定范围内,减少用水量会提高酶的浓度,从而加快反应速率,C正确;酶活性的发挥需要适宜温度,高温会破坏其空间结构导致酶活性下降,故勿使用60 ℃以上热水,D正确。
2.(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
【解析】选C。本题主要考查酶的作用和特性。红茶制作时揉捻的作用是使茶叶成条,同时使茶叶细胞破碎,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触,A正确;发酵过程的实质就是酶促反应过程,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素,B正确;发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性,C错误;高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质,D正确。
3. 【不定项】(2026·哈尔滨模拟)如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(　　)
A.酶量增加后,B点向右上方移动
B.增大pH,重复该实验,A、B点位置都不变
C.限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度
D.B点后,升高温度,酶活性增强,将呈现曲线丙所示变化
【解析】选A、C。B点的限制因素是酶数量,故酶量增加后,反应速率增大,B点向右上方移动,A正确;曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下进行,因此如果增大pH,酶的活性会下降,A、B点位置都会下移,B错误;在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关,因此限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度,C正确;曲线乙是在最适温度条件下进行的,如果在B点后升高温度,酶活性将会下降,反应速率应下降,不会呈现曲线丙所示变化,D错误。
【加固训练】
(2026·莆田模拟)温度既可以影响反应物使其能量发生变化(如图中曲线a),也可以影响酶的空间结构使其稳定性发生变化(如图中曲线b),从而影响酶促反应,两种影响叠加在一起使酶促反应速率与温度关系如图中曲线c所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.温度越高,反应物更容易从常态转变为活跃状态
B.曲线b表明温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏
C.酶的空间结构越稳定,越有利于酶催化酶促反应
D.t1和t2条件下酶促反应速率相同,酶分子活性可能不同
【解析】选C。曲线a中,温度升高,使反应物得到的能量增加,更容易从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态,A正确;曲线b中,温度过高会使酶的空间结构遭到破坏,使酶变性失活,B正确;由曲线b、c可知,酶的空间结构越稳定,酶促反应的速率不一定越快,C错误;与t1相比,t2时反应物得到的能量较多,t1和t2时酶促反应速率相同,可推知t2时酶分子活性较低,D正确。
考点三　酶的相关实验探究
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用:
(1)实验原理:
①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。
②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。
(2)实验步骤:
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL -
注入蔗糖溶液 - 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
沸水浴加热1 min
实验现象(结果) 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
(3)实验结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶作用具有专一性。
2.探究温度对酶活性的影响:
(1)实验原理
①反应原理
②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。
(2)实验步骤和结果
取6支试管,分别编号为1与1'、2与2'、3与3',并分别进行以下操作。
试管 编号 1 1' 2 2' 3 3'
实 验 步 骤 一 2 mL淀粉酶溶液　 2 mL可溶性淀粉溶液　 2 mL淀粉酶溶液　 2 mL可溶性淀粉溶液　 2 mL淀粉酶溶液　 2 mL可溶性淀粉溶液　
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1与1'试管内液体混合,摇匀 2与2'试管内液体混合,摇匀 3与3'试管内液体混合,摇匀
四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间
五 取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象
实验 现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色
结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高和过低都将影响酶的活性
【名师点睛】
严格控制自变量的2个措施
(1)探究温度对酶活性的影响时,一定要让反应物和酶分别在预设的温度下保温一段时间,再进行混合。
(2)探究pH对酶活性的影响时,先用不同pH的溶液处理酶,再加入底物。
3.探究pH对酶活性的影响:
(1)反应原理(用反应式表示)
2H2O22H2O+O2。
(2)鉴定原理
pH影响酶的活性,从而影响O2的生成量,可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。
(3)步骤及现象
实验 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 盐酸 1 mL NaOH溶液
三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生
(4)结论
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏低或偏高都会影响酶的活性。
【自测强化】
1.蔗糖溶液与淀粉酶混合后温水浴,加入斐林试剂可反应生成砖红色沉淀。(2025·安徽卷,4A)(×)
分析:蔗糖为非还原糖,蔗糖溶液与淀粉酶混合后不能生成还原糖,温水浴,加入斐林试剂不能生成砖红色沉淀。
2.土豆中的过氧化氢酶可用于探究pH对酶活性的影响。(2025·四川卷,5D)(√)
3.探究温度对酶活性的影响时,先将酶与底物混合,然后在不同温度下水浴处理。(2024·江苏卷,3C)(×)
分析:探究温度对酶活性的影响时,酶与底物应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。
4.酶的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。(必修1 P82探究·实践)(√)
【精研强思维】
【思维探究】
下表为某生物兴趣小组设计的实验探究方案。
探究方案 实验思路 探究目的
1 酶相同、底物不同 淀粉酶+淀粉 淀粉酶+蔗糖 探究酶的专一性
2 不同温度处理酶 在0 ℃、60 ℃、100 ℃条件下研究淀粉酶催化淀粉的水解情况 探究温度对酶活性的影响
3 不同pH处理酶 在酸性、中性和碱性条件下研究过氧化氢酶催化H2O2的水解情况 探究pH对酶活性的影响
(1)(科学探究)方案1中能不能选用碘液进行检测 为什么
提示:不能。因为蔗糖和淀粉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。
(2)(科学思维)方案2中能不能选过氧化氢和过氧化氢酶进行实验 能不能选择斐林试剂进行实验检测 为什么
提示:方案2不能选过氧化氢和过氧化氢酶进行实验,因为过氧化氢在常温常压下即可分解,加热分解更快;也不能选择斐林试剂进行实验检测,因为方案2要严格控制温度,斐林试剂需加热。
(3)(科学探究)方案3中能不能用淀粉和淀粉酶进行实验 为什么
提示:不能。酸性条件下,淀粉会发生水解。
【思维建构】
酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”
【精练提素养】
1. 【不定项】(2026·滨州模拟)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。下列关于酶特性实验的说法,正确的是(　　)
A.探究pH对胃蛋白酶活性的影响时,不能将胃蛋白酶置于中性环境中保存
B.验证酶的高效性时,可用新鲜肝脏研磨液、FeCl3溶液、过氧化氢溶液进行实验
C.验证淀粉酶的专一性时,可选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液进行实验
D.探究温度对酶活性的影响时,可选用淀粉酶、淀粉和碘液,设置不同温度进行实验
【解析】选A、B、D。胃蛋白酶的最适pH为1.5,不能置于中性环境中保存,否则酶会失活,A正确;验证酶的高效性时,可选用新鲜肝脏研磨液(含过氧化氢酶)和无机催化剂FeCl3溶液,分别与过氧化氢溶液混合进行实验,B正确;验证淀粉酶的专一性时,可用淀粉和淀粉酶、蔗糖和淀粉酶进行两组实验,并用斐林试剂检验,不能用碘液进行检验,因为蔗糖及蔗糖分解产物均不与碘液反应,C错误;探究温度对淀粉酶活性的影响时,可选用淀粉酶、淀粉和碘液为实验材料,设置不同温度梯度进行实验,D正确。
2.(2024·浙江1月卷)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程如下表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol·L-1) - 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加入0.2 mLH2O,将2支试管置于30 ℃下水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol·L-1) 0.2 mL -
⑥ 试管2加入0.2 mLH2O,将2支试管置于30 ℃下水浴1小时
下列叙述错误的是(　　)
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
【解析】选B。温度过高,酶失活,因此本实验采用低温提取,以避免PAL失活,A正确;因为试管2在②中加入了HCl,酶已经变性失活,故不会消耗底物苯丙氨酸,B错误;④加H2O,补齐了②试管1没有加入的液体的体积,即补齐反应体系体积,保证无关变量相同,C正确;pH过低或过高,酶均会失活,⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应,D正确。
3.(2025·贵州卷)科研人员筛选得到某种可参与降解塑料的酶,并探究了温度对该酶催化反应速率的影响,实验结果如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.该实验中,酶的用量、pH、处理时间和初始底物浓度相同且适宜
B.该实验中,温度高于60 ℃后酶变性导致反应速率下降
C.该实验条件下,底物充足时增加酶的用量对反应速率无影响
D.进一步探究该酶最适温度时,宜在50~60 ℃设置更小温度梯度
【解析】选C。探究温度对该酶催化反应速率的影响应遵循单一变量原则,酶的用量、pH、处理时间和初始底物浓度都是无关变量,无关变量应相同且适宜,A正确;酶在高温条件下会变性失活,从题图中可以看出,温度高于60 ℃后,反应速率下降,是因为高温使酶的空间结构遭到破坏,酶发生变性,B正确;在底物充足的情况下,酶促反应速率与酶的浓度呈正相关,增加酶的用量会使反应速率加快,C错误;由题图可知,该酶的最适温度在50~60 ℃,所以进一步探究该酶最适温度时,宜在50~60 ℃设置更小温度梯度,D正确。
【体验高考真题溯源】
1.(2025·江苏卷)→(必修1 P81探究·实践)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
【教考融通】本题和教材实验高度相似,都是考查“专一性”的实验,考查学生的知识迁移能力。
【解析】选C。丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液,而非蔗糖酶溶液。验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同,若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性,A错误。第一次60 ℃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错误。乙组(淀粉+蒸馏水)未加酶,若未显色说明淀粉溶液中不含还原糖,若显色则可能底物被污染或分解,因此乙组结果可用于判断淀粉溶液中是否含还原糖,C正确。甲组(淀粉+淀粉酶)水解产物为葡萄糖(还原糖),与斐林试剂在水浴加热条件下产生砖红色沉淀;丙组(蔗糖+淀粉酶)无水解产物,故丙组不出现砖红色沉淀,D错误。
【加固训练】
(2025·四川卷)→(必修1 P85拓展应用T2)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如下图。下列叙述正确的是(　　)
A.升高反应温度,可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍
D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
【教考融通】教材与本题图形相似,考查角度相似,都是借助图形考查影响酶促反应速率的因素等。
【解析】选D。该实验是在最适反应条件下进行的,升高温度会使酶的活性降低,从而降低D-果糖转化率,A错误;D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关,还与底物(D-果糖)的浓度、反应时间等因素有关,所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强,B错误;Co2+可协助酶Y催化反应,但Co2+不是酶,将Co2+的浓度加倍,不一定会使酶促反应速率也加倍,酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响,C错误;转化率=产物量/底物量×100%,2 h时,500 g·L-1果糖组的转化率不是最高,但底物量是最多的,且转化率也较高,根据产物量=底物量×转化率,可知其产物量最高,D正确。
【深研教材预测高考】
2.(必修1 P77探究·实践【改编】)下图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验处理和在相同时间内测定①~④试管中O2释放量。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验的因变量是H2O2分解速率
B.比较①②组的结果,说明加热可以促进H2O2分解
C.比较③④组的结果,说明过氧化氢酶具有专一性
D.比较①②④组的结果,可推测酶能降低反应的活化能
【解析】选C。该实验的因变量是H2O2分解速率,可以用H2O2分解后的O2释放量来表示,A正确;①为室温,②为水浴加热,水浴加热后O2释放量较室温多,说明加热可以促进H2O2分解,B正确;③添加了FeCl3(无机催化剂),④添加过氧化氢酶,比较③④组的结果,说明过氧化氢酶具有高效性,C错误;比较①②④组的结果,可推测酶能降低反应的活化能,D正确。
3.(必修1 P84相关信息【改编】)某研究小组探究 pH 对蔗糖酶和胰蛋白酶活性的影响,结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.各个实验组都应该在相同的低温条件下进行
B.pH为6时两种酶催化相应化学反应的速率相同
C.两种酶在生物体发挥作用时均需要消耗 ATP
D.两种酶最适pH 不同与酶分子的结构不同有关
【解析】选D。探究pH对蔗糖酶和胰蛋白酶活性的影响,各个实验组都应该在相同且适宜的温度条件下进行,不是低温条件,A错误;图中pH为6时两条曲线交叉,表面看纵坐标值是相同的,但蔗糖酶和胰蛋白酶是两种不同的酶,是催化不同的化学反应,故不能进行酶活性的比较,B错误;两种酶都是水解酶,在生物体内发挥作用时不需要消耗ATP,C错误;图示显示,两种酶的最适pH不同,这与两种酶分子的结构不同有关,D正确。核心素养测评　
第二单元　第10讲　降低化学反应活化能的酶
(20分钟　18分)
【基础过关练】
1.(2分)(2025·黑吉辽内蒙古卷)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的是 (　　)
A.基本单位是脱氧核苷酸
B.在细胞内或细胞外均可发挥作用
C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D.为维持较高活性,适宜在70 ℃~75 ℃下保存
【解析】选B。耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质,基本单位为氨基酸,A错误;耐高温DNA聚合酶在细胞内的DNA复制和体外的PCR反应中均能发挥作用,B正确;缺少引物和缓冲液时反应无法启动,C错误;高温保存会破坏酶的活性,需低温保存,D错误。
2.(2分)(2024·河北卷)下列关于酶的叙述,正确的是 (　　)
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
【解析】选D。本题考查酶的本质、保存条件、在细胞中的分布位置等。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,但其作用的反应物不一定是有机物,如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢是无机物,A错误;胃蛋白酶应在酸性、低温(此条件下酶空间结构稳定)条件下保存,B错误;醋酸杆菌是细菌,无线粒体结构,C错误;成年牛、羊等草食类动物肠道中存在可分解纤维素的微生物,故从其肠道内容物中可获得纤维素酶,D正确。
3.(2分)基质金属蛋白酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和MMP9可以降解明胶,明胶可被某染液染成蓝色,因此可以利用含有明胶的凝胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活性。据图分析,下列叙述正确的是 (　　)
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保温提高了MMP2和MMP9活性
C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明胶不具有专一性
【解析】选C。37 ℃保温、加SDS、加缓冲液组比37 ℃保温、不加SDS、加缓冲液组的MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小,说明明胶被降解得更少,故MMP2和MMP9活性更低,因此,SDS可降低MMP2和MMP9活性,A错误;与37 ℃(不加SDS)相比,10℃(不加SDS),MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小,说明明胶被降解得更少,故MMP2和MMP9活性更低,因此,10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性,B错误;缓冲液可以维持pH的稳定,从而维持MMP2和MMP9活性,C正确;MMP2和MMP9都属于酶,酶具有专一性,D错误。
4.(2分)(2026·铁岭模拟)为使反应物A→产物P,采取了酶催化(最适温度和pH)和无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析不合理的是 (　　)
A.距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因
B.适当升高温度,酶催化的曲线Ⅱ对应的距离a将下降
C.图乙中②可代表蔗糖,那么③④可代表葡萄糖和果糖
D.图乙中若①代表胰蛋白酶,当pH稍低于最适值时,③④的生成速率下降
【解析】选B。曲线Ⅰ可代表无机催化剂催化的反应,曲线Ⅱ可代表酶催化的反应,距离b表示酶催化时降低的活化能(与无机催化剂催化的反应相比),故距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因,A合理;图甲中该酶所处的环境条件为最适条件,故将酶催化的反应温度升高,酶活性下降,导致其降低化学反应活化能的能力下降,距离a将上升,B不合理;蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖组成,C合理;pH会影响酶活性,pH低于最适值时,酶活性降低,③④的生成速率也会下降,D合理。
5.(2分)(2026·牡丹江模拟)为了探究环境因素对酶活性的影响,某同学设计了甲、乙两组实验,分别用于探究温度和pH对酶活性的影响。下列设计中最合理的是 (　　)
A.甲实验,选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液,观察气泡产生速率
B.甲实验,选用淀粉溶液和淀粉酶溶液,用斐林试剂检测
C.乙实验,选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液,观察气泡产生速率
D.乙实验,酶与底物(反应物)混合后迅速放入不同pH的盐酸溶液中
【解析】选C。探究温度对酶活性的影响时,不能用过氧化氢溶液,因为温度升高,过氧化氢自身分解加快,A不合理;探究温度对酶活性的影响时,选用淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液,应该用碘液进行检测,因为斐林试剂检测需要水浴加热,会影响酶的活性,B不合理;探究pH对酶活性的影响时,选用新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液,观察气泡产生速率,C合理;探究pH对酶活性的影响时,酶与底物(反应物)应分别在不同pH下处理,然后再混合,D不合理。
【加固训练】
(2025·重庆模拟)果蔬采摘后易发生褐变,使之色泽加深、风味劣化和营养物质流失。褐变的主要原因是果蔬组织中含有多酚氧化酶(PPO),它能在氧气存在条件下催化酚类物质氧化成醌并聚合成褐色物质。某兴趣小组同学探究了几种因素对多酚氧化酶活性的影响,结果如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.本探究实验中的自变量为pH、温度和抑制剂类型
B.根据图甲可知,制作果蔬汁时适当添加柠檬酸可抑制褐变
C.根据图乙分析,90℃处理50s后的PPO失去活性,原因是PPO的空间结构发生可逆性改变
D.抗坏血酸是一种竞争性抑制剂,其与高温、强酸降低酶活性的机理相同
【解析】选B。本探究实验中的自变量有pH、温度大小、高温处理时间、抑制剂类型和浓度,A错误。PPO的最适pH为弱碱性,柠檬酸等有机酸类物质可降低pH,使PPO所处反应体系远离最适pH,抑制PPO活性,抑制褐变;根据图甲可知,制作果蔬汁时适当添加柠檬酸可抑制褐变,B正确。90 ℃处理50 s后,PPO的空间结构发生不可逆的破坏,导致PPO彻底失活,C错误。竞争性抑制剂和底物争夺酶的同一活性部位但不改变活性部位的空间结构,使酶和底物的结合机会减少,从而降低酶对底物的催化反应速率;高温、强酸通过改变酶的结构使酶的活性受到破坏,故抗坏血酸是一种竞争性抑制剂,其与高温、强酸降低酶活性的机理不相同,D错误。
6.(2分) 【不定项】食品检测时常用涂有胆碱酯酶的“农药残留速测卡”检测菠菜表面是否残留有机磷农药,操作过程如图所示(操作后将速测卡置于37℃恒温箱装置中10 min为佳),其原理为:胆碱酯酶催化红色药片中的物质水解为蓝色物质,有机磷农药对胆碱酯酶有抑制作用。下列叙述错误的是 (　　)
A.将农药残留速测卡置于常温下保存可延长有效期
B.秋冬季节检测,“红色”和“白色”的叠合时间应适当延长
C.白色药片呈现的蓝色越深,说明菠菜表面残留的有机磷农药越多
D.每批测定应设置滴加等量菠菜浸洗液到白色药片上的空白对照卡
【解析】选A、C、D。农药残留速测卡发挥作用依赖于胆碱酯酶,在低温环境下保存酶可以延长有效期,A错误;秋冬季节温度较低,酶的活性减弱,检测时,为保证结果的准确性,“红色”和“白色”的叠合时间应适当延长,B正确;白色药片呈现的蓝色越深,说明菠菜表面残留的有机磷农药越少,对胆碱酯酶的抑制作用越弱,C错误;每批测定应设置滴加等量蒸馏水到白色药片上的空白对照卡,D错误。
【思维进阶练】
7.(3分)(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是 (　　)
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
【解析】选B。本题考查酶的结构与功能的关系。由表可知,Ce5具有催化纤维素类底物的活性,Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性,Ay3与Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比,当缺少Ce5后,就不能催化纤维素类底物,当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强,所以Ay3与Ce5可能存在相互影响,A正确;不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关,B错误;Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比,去除Ce5后,催化褐藻酸类底物的活性不变,说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关,C正确;需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性,才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关,D正确。
【知识拓展】教材中具有专一性(或特异性)的五类物质
8.(3分) 【不定项】诱导契合模型认为,酶分子具有一定的柔性,当酶与底物分子接近时,酶受底物分子诱导,构象发生有利于与底物结合的变化,这种构象的变化能使活性中心的催化基团处于合适的位置。甲物质和乙物质与R酶之间的关系如图所示。根据诱导契合模型推测,下列叙述正确的是 (　　)
A.R酶能催化甲物质和乙物质发生相关的化学反应
B.底物和酶发生结合导致酶的空间结构发生可逆变性
C.构象的变化使酶能更好地结合底物,从而行使催化功能
D.该模型说明了酶促反应在温和的条件下可以高效进行
【解析】选B、C。根据诱导契合模型和图中信息可知,R酶不能催化甲物质发生相关的化学反应,A错误;酶是生物催化剂,反应前后自身性质不发生改变,因此其空间结构的改变是可逆的,B正确;根据诱导契合模型和图中信息可知,底物和酶活性部位结合,会诱导酶发生构象变化,使酶的活性中心变得与底物的结构互补,两者相互契合,从而发挥催化功能,C正确;该模型不能体现酶促反应在温和的条件下可以高效进行,D错误。
【加固训练】
α-半乳糖苷酶是一类水解α-半乳糖苷键的酶。科研工作者以α-半乳糖苷为底物,对金针菇α-半乳糖苷酶(FFG)的最佳使用温度和pH进行测定,结果如图所示。图A中的曲线a表示该酶在各种温度下的剩余酶活性,反映不同温度下该酶的催化效率。将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其剩余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图A中的曲线b。把温度换为pH作相应处理,得到图B中的曲线c和曲线d。回答下列问题:
温度(图A)和pH(图B)对FFG活性的影响
(1)酶活性是指　酶催化特定化学反应的能力　。温度和pH影响酶活性的原因为　高温、强酸、强碱会破坏酶的空间结构,从而影响酶的活性;低温下,酶的空间结构稳定,反应物分子的能量较低,因此酶催化反应的速率较低;最适温度和pH条件下,酶活性最高,酶促反应速率最快(合理即可)　。
【解析】(1)酶活性是指酶催化特定化学反应的能力,常通过单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来衡量。温度和pH影响酶活性,是因为温度和pH会影响酶的空间结构。过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构被破坏,导致酶永久失活;低温会抑制酶的活性,但低温下,酶的空间结构稳定,反应物分子的能量较低,因此酶催化反应的速率较低,适当升温可恢复活性。
(2)根据曲线a分析,该酶的最适温度约为　50　 ℃。曲线b中各个数据点的剩余酶活性是在约　50　 ℃条件下测得的。
【解析】(2)曲线a反映不同温度下酶的催化效率(剩余酶活性),峰值对应的温度就是最适温度,所以该酶的最适温度约为50 ℃。曲线b是酶的热稳定性数据,实验设计是将酶在不同温度下保温足够长时间后,在酶活性最高的温度(即最适温度50 ℃)下测剩余酶活性,所以曲线b中各个数据点的剩余酶活性是在50 ℃条件下测得的。
(3)根据图A中数据,在工业生产中该酶使用的最佳温度在30~40 ℃,判断的依据是　综合考虑该酶的催化效率和热稳定性,温度在30~40 ℃既能达到较高的α-半乳糖苷分解速率,又能保障酶作用的持续性　。
【解析】(3)在30~40 ℃,从曲线a看,该温度区间内剩余酶活性(催化效率)较高,且从曲线b可知,在此温度范围内,酶的热稳定性较好(剩余酶活性下降相对缓慢),即在30~40 ℃既能达到较高的α-半乳糖苷分解速率,又能保障酶作用的持续性,所以30~40 ℃是工业生产中该酶使用的最佳温度范围。
(4)测定曲线d中数据时,将该酶在不同pH下保温足够长的时间后,再在pH约为
　4　的条件下测其剩余酶活性。根据曲线c和曲线d分析,该酶适宜在酸性条件下使用,判断的依据是　该酶最适pH约为4,在pH为3.0~6.0的条件下有良好的稳定性　。
【解析】(4)测定曲线d(pH稳定性数据)时,要遵循单一变量原则,将酶在不同pH下保温足够长时间后,需在该酶最适pH(由曲线c可知约为4)的条件下测其剩余酶活性。结合曲线c(最适pH,反映不同pH下酶的催化效率)和曲线d(pH稳定性),在pH为3.0~6.0的条件下,曲线c显示酶的催化效率较高,曲线d显示酶的稳定性较好(剩余酶活性较高),所以该酶适宜在pH为3.0~6.0的条件下使用。
【方法规律】“四看法”分析酶促反应曲线

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