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(共39张PPT)
第8讲降低化学反应活化能的酶
内容索引
NEIRONGSUOYIN
考点二
酶的特性及影响酶促反应速率的因素
酶的作用和本质
考点一
考点三
酶的相关探究实验
酶的作用和本质
考点一
梳理 必备知识
1.酶的催化作用机理
(1)活化能:分子从常态转变为 的活跃状态所需要的能量称为活化能。
(2)酶催化作用的机理: 。
容易发生化学反应
降低化学反应的活化能
(3)曲线解读
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
③表示酶降低的活化能是 段。
(4)意义:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,使细胞代谢能在
条件下快速有序地进行。
AC
BC
AB
温和
2.酶的本质和作用
蛋白质
RNA
核糖核苷酸
核糖体
活细胞
精练 迁移应用
考向1　酶的本质与作用分析
1.(2024·河北卷,2)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
D
解析:一般来说,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、低温条件下保存,B错误;醋酸杆菌是细菌,属于原核生物,没有线粒体,C错误;草食类动物需借助某些微生物才能分解利用纤维素,成年牛、羊等草食类动物消化道内寄生有纤维素分解菌,可分泌纤维素酶,所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶,D正确。
考向2　酶的作用机理及其实验分析
2.(2026·江西南昌模拟)在一个固定温度下,反应体系中不同能量底物分子的数量呈正态分布,其分布规律如图中钟形实线所示。分子能量达到活化能的底物分子可以发生反应。下列相关叙述错误的是(　　)
A.若反应体系原本没有酶,加入酶之后的活化能可以
用①表示
B.若反应体系原本没有酶,加热之后不同能量底物分子的数量分布可以用③表示
C.若反应体系原本有酶,加入酶的抑制剂后,活化能可以用②表示
D.若反应体系原本有酶且处于最适温度,加热之后的活化能可以用①表示
D
解析:酶的作用机理是降低化学反应的活化能,若反应体系原本没有酶,加入酶之后的活化能下降,可以用①表示,A正确;加热可提高底物分子能量,故若反应体系原本没有酶,加热之后不同能量底物分子的数量分布可以用③表示,B正确;酶可以降低化学反应的活化能,加入酶的抑制剂后,活化能上升,可用②表示,C正确;若反应体系原本有酶且处于最适温度,加热后,虽然底物的分子能量上升,但酶的高效性对反应显著影响,加热后酶的活性下降,活化能上升,D错误。
酶的特性及影响酶促反应速率的因素
考点二
梳理 必备知识
1.酶的特性
(1)高效性
①含义:酶降低活化能的作用比 更显著。
②数学模型
无机催化剂
高效性
催化
(2)专一性
①定义:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②意义:使细胞代谢有条不紊地进行。
③曲线分析
只有酶A能催化 参与的反应,说明酶具有专一性。
反应物A
(3)作用条件较温和
①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用 ,超过这一范围,酶的催化作用逐渐 。
②过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶变性失活,而低温只是抑制酶的 ,酶的空间结构 。
增强
减弱
活性
未被破坏
2.影响酶促反应速率的因素分析
(1)温度和pH
据图可知,不同pH条件下,酶的最适温度不变;不同温度条件下,酶的最适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)。
(2)酶浓度
①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呈
。
②Oa段限制因素是 ;ab段限制因素是 。
正相关
酶浓度
底物浓度
(3)底物浓度(酶浓度一定)
①Oa段:在一定底物浓度范围内,随底物浓度的增加,反应速率增加(酶没有完全与底物结合)。
②ab段:当底物浓度增大到某一值(M)时,反应速率达到最大值,不再增加
(酶完全与底物结合)。
③Oa段限制因素是 ;ab段限制因素是 。
底物浓度
酶浓度
精练 迁移应用
考向1　酶的特性的判断
1.(2026·湖南师大附中模拟)科学家提取到的第一份纯酶结晶是脲酶,与没有催化剂相比,适宜条件下,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍。幽门螺杆菌是一种与胃部疾病密切相关的细菌,常寄生于胃黏膜组织中,通过分泌脲酶水解尿素产生氨。下列相关叙述错误的是(　　)
A.脲酶只能催化尿素分解,说明脲酶具有专一性
B.幽门螺杆菌核糖体合成脲酶所需ATP来自细胞质
C.与没有催化剂相比,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍,说明脲酶具有高效性
D.幽门螺杆菌产生的NH3可以抵抗胃酸的杀灭作用,同时也会导致人“口气”重
C
解析:脲酶只能催化尿素分解,符合酶专一性的定义,A正确;幽门螺杆菌是原核生物,没有线粒体,呼吸作用发生在细胞质,ATP直接来自细胞质,B正确;与没有催化剂相比,适宜条件下,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍,说明脲酶具有催化功能,若要证明脲酶具有高效性,需与无机催化剂相比,C错误;幽门螺杆菌产生的NH3可以中和胃酸,抵抗胃酸的杀灭作用,同时也会从口腔挥发出氨气的味道,导致人“口气”重,D正确。
考向2　分析影响酶活性的因素
2.(2025·四川卷,10)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-1D-果糖组产物量最高
D
解析:题干中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变化判断酶Y的活性,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
D-果糖组的底物量是最多的,且转化率与其他两组相差不大,根据产物量=底物量×转化率,可知其产物量最高,D正确。
3.(2026·广东茂名模拟)叶酸是某些细菌生长所必需的物质,对氨基苯甲酸是合成叶酸的原料。磺胺类药与对氨基苯甲酸结构相似,与其竞争性结合叶酸合成酶,从而抑制叶酸的合成,起到杀菌作用。研究人员进行了相关实验,结果如图。下列分析正确的是(　　)
A.底物增大到一定浓度时,两组的反应速率不再增加主要受时间限制
B.可推测磺胺类药对叶酸合成酶的空间结构造成了不可逆的破坏
C.若细菌产生的叶酸合成酶量增加,则可能减弱磺胺类药的杀菌作用
D.促进细菌吸收对氨基苯甲酸,可增强磺胺类药物的杀菌作用
C
解析:底物增大到一定浓度时,两组的反应速率不再增加主要受酶数量限制,A错误。由题图可知,当对氨基苯甲酸浓度足够大时,有无磺胺类药;合成叶酸速率相同,可推测磺胺类药与对氨基苯甲酸竞争性结合酶活性中心,并未改变酶的空间结构,B错误。若细菌产生的叶酸合成酶量增加,其与对氨基苯甲酸结合的概率增大,合成叶酸的量增多,可能减弱磺胺类药的杀菌作用,C正确。高浓度的对氨基苯甲酸有利于叶酸的合成,因此可通过抑制细菌吸收对氨基苯甲酸增强磺胺类药物的杀菌作用,D错误。
酶的相关探究实验
考点三
梳理 必备知识
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 糖。它们在酶的催化作用下都能水解成
,还原糖能与 反应,生成砖红色沉淀。
②在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶,再用 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
序号 操作步骤 1号试管 2号试管
6 水浴加热 两支试管下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热约2 min
7 观察溶液颜色 ____________ _____
砖红色沉淀
蓝色
(3)实验结论:酶具有 ,淀粉酶只能催化 水解,而不能催化
水解。
专一性
淀粉
蔗糖
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。
麦芽糖
(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 试管1 试管1' 试管2 试管2' 试管3 试管3'
实验 步骤 一 2 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉 溶液 2 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉 溶液 2 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀
粉溶液
二 放入0 ℃冰水中水浴5 min 放入60 ℃温水中水浴5 min 放入100 ℃热水中水浴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 ℃温水内放置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 _______ _____________ _______
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________ ______都会影响酶的活性
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
过高或
过低
3.探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理:2H2O2 2H2O+O2↑。
②鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响O2的生成速率,可根据观察试管中气泡的密集程度来判断反应速率,进而判断酶的活性。
(2)实验步骤和结果
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 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 _______________ _______________
实验结论 酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏低或偏高都会影响其活性
无明显气泡产生
无明显气泡产生
酶活性探究实验中的“三宜”“五不宜”
归纳提升
精练 迁移应用
考向　酶的特性及其作用条件的实验探究
1.(2025·江苏卷,8)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
答案:C
解析:由实验目的和实验设计的单一变量原则可知,甲和丙组底物不同,则加入的酶应相同,即丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液,A错误;第二次水浴加热的目的是促进还原糖与加入的斐林试剂的氧化还原反应高效进行,并均匀受热保证实验安全和现象清晰,B错误;乙组加入2 mL淀粉溶液和
2 mL蒸馏水,可通过观察乙组是否出现砖红色沉淀判断淀粉中是否含有还原糖,C正确;丙组加入的淀粉酶无法催化蔗糖水解,蔗糖为非还原糖,丙组不会出现砖红色沉淀,D错误。
2.(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①②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是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
答案:C
解析:②③组进行对照,自变量为有无CaCl2,无CaCl2组的降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2,A正确;①②进行对照,只有温度不同,则温度为自变量,70 ℃比90 ℃条件下酶活性高,②④进行对照,自变量为pH,pH为9时酶活性高,但不能说明最适温度是70 ℃,最适pH为9,应分别缩小温度梯度、pH梯度再次进行实验以确定最适条件,B正确,C错误;要确定该酶是否能水解其他反应物,需添加自变量为底物种类的实验,D正确。(共28张PPT)
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1.下列对酶作用特点的叙述,正确的是(　　)
A.只有酶能够降低活化能
B.与过氧化氢酶相比,淀粉酶具有高效性
C.淀粉酶只能催化淀粉的水解
D.低温导致淀粉酶的空间结构改变
C
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解析:酶和无机催化剂均能降低反应的活化能,但酶的作用更高效,A错误;酶的高效性需与无机催化剂比较(如过氧化氢酶与Fe3+),而不同酶(如淀粉酶与过氧化氢酶)催化不同反应,无法直接比较高效性,B错误;淀粉酶的专一性表现为只能催化淀粉水解,不能作用于其他物质(如糖原),C正确;低温仅抑制酶活性,未破坏其空间结构,高温会导致酶的空间结构改变,D错误。
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2.下列关于酶的说法,正确的是(　　)
A.生物体内的酶都是在核糖体上合成的
B.离子泵既可运输物质也可催化化学反应
C.酶可以为化学反应提供更多的活化能
D.细胞内所有的化学反应都需要酶的催化
B
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解析:生物体内的酶大多数是蛋白质(在核糖体合成),但少数酶是RNA(如核酶),RNA的合成场所主要是细胞核,A错误;离子泵作为载体蛋白,在进行主动运输时能转运离子,同时具有ATP水解酶的活性,可催化ATP水解供能,B正确;酶的作用是降低化学反应的活化能,C错误;细胞内绝大多数化学反应需要酶催化,但并非所有反应都需要酶,D错误。
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3.(2026·安徽芜湖模拟)如图是某种核酶催化反应的示意图,则下列叙述正确的是(　　)
A.该酶可与双缩脲试剂反应生成紫色物质
B.该酶与底物通过氢键连接形成酶——底物复合物
C.在该酶的催化下底物被彻底水解
D.该酶的催化活性不受温度影响
B
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解析:据题图中反应产物可知,此反应的底物是RNA,该酶是一条单链,有5'端和3'端,故该酶为RNA类物质,不能与双缩脲试剂反应生成紫色物质,A错误;该酶与底物均为RNA类物质,通过氢键连接形成复合物,B正确;在该酶的催化下,底物水解成了两个RNA片段,并没有被彻底水解,C错误;该酶通过氢键形成了一定的空间结构,温度会影响氢键的形成和断裂,故温度会影响该酶的空间结构,进而影响其催化活性,D错误。
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4.(2026·湖北襄阳模拟)过渡态是指化学反应过程中反应物达到的能量最高状态。根据过渡态理论,没有催化剂作用的化学反应进程示意图如图所示,其中E1、E2代表相应过程中的能量,下列有关分析正确的是(　　)
A.酶能降低图中E2代表的活化能
B.加热能降低图中E1代表的活化能
C.pH能影响酶使反应物转化到过渡态所需的时间
D.酶的用量能影响图中E1代表的能量多少
C
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解析:酶和无机催化剂均能降低图中E1代表的活化能,A错误;加热能够为反应提供能量,不是降低图中E1代表的活化能,B错误;pH能影响酶的活性,酶的活性不同,反应物转化到过渡态所需的时间不同,C正确;酶的用量不能影响图中E1代表的能量多少,只影响反应完成所需的时间,D错误。
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5.生物的生命活动离不开酶的作用。下列关于酶的叙述正确的是(　　)
A.由于胃蛋白酶的催化效率高,因此不能用于动物细胞间的分离
B.酶在细胞内既可催化有机物的反应,也可催化无机物的反应
C.无机催化剂催化细胞外的反应,酶催化细胞内的反应
D.酶是蛋白质,高温保存可引起其空间结构改变导致活性降低
B
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解析:胃蛋白酶不能用于动物细胞间的分离是由于在动物细胞培养的pH条件下胃蛋白酶会变性失活,A错误;酶是生物催化剂,既可催化有机物的反应(如淀粉酶催化淀粉水解),也可催化无机物的反应(如过氧化氢酶催化过氧化氢分解为水和氧气),B正确;酶不仅催化细胞内的反应(如细胞呼吸中的酶),也催化细胞外的反应(如消化酶在消化道中作用),C错误;酶的本质是蛋白质或RNA,D错误。
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6.请判断下列利用相关材料、试剂开展的实验,实验目标能够达成的是(　　)
A.利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响
B.利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性
C.利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响
D.利用蛋清液、蛋白酶、双缩脲试剂探究pH对酶活性的影响
C
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解析:酸能水解淀粉,所以不能利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响,A错误;蔗糖酶可以催化蔗糖水解产生葡萄糖和果糖,葡萄糖、果糖都是还原糖,与斐林试剂在加热的条件下反应呈现砖红色沉淀,麦芽糖是由2分子葡萄糖组成的,麦芽糖和葡萄糖都是还原糖,因此不能判断麦芽糖是否发生水解,故不能利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性,B错误;淀粉酶可以催化淀粉的水解,而淀粉遇碘液变蓝,可以检测淀粉是否被淀粉酶催化水解,可以利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响,C正确;蛋白酶能将蛋白质水解为多肽,而蛋白质和多肽都会与双缩脲试剂反应生成紫色络合物,所以不能用该组材料探究pH对酶活性的影响,D错误。
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7.(2026·北京海淀模拟)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(　　)
A.温度为t2时,酶促反应所需的活化能最高
B.当反应物浓度增大时,t2对应的反应速率可能会增加
C.温度在t2时比在t1时更适合酶的保存
D.酶的空间结构在t1时比t3时破坏更严重
B
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解析:当温度为t2时,化学反应速率最快,即酶的催化效率最高,降低活化能的效果更为显著,则该反应需要的活化能最低,A错误;当反应物浓度增大时,化学反应速率可能加快,t2对应的数值可能会增加,B正确;酶活性在t2时比t1高,但低温条件下,酶的分子结构稳定,即酶适合在低温条件下保存,C错误;t1时的低温只是抑制了酶的活性,但能使酶的空间结构保持稳定,高温可能会破坏酶的空间结构,造成酶活性降低甚至失活,D错误。
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8.某研究小组为探究影响H2O2分解的因素,设计并进行了两个实验,实验过程中无关变量均保持相同且适宜,结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.实验1、2的自变量分别为催化剂的种类和时间、pH
B.实验1中过氧化氢酶和FeCl3发挥作用的原理不同
C.实验2表明过氧化氢酶适宜在pH为c的条件下保存
D.当pH小于b或大于d时,过氧化氢酶会永久失活
B
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解析:由题图可知,实验1的自变量是催化剂的种类和时间,实验2的自变量是pH,A正确;实验1中过氧化氢酶和FeCl3的作用原理相同,都是降低化学反应的活化能,B错误;实验2表明过氧化氢酶适宜在pH为c的条件下保存,C正确;当pH小于b或大于d时,酶的空间结构遭到破坏,过氧化氢酶会永久失活,D正确。
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9.(2026·湖南长沙模拟)细胞代谢中某种酶与其反应物、产物的关系如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.酶1与产物b结合后失活,说明酶的功能由其空间结构决定
B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C.酶1有两种反应物且能与产物b结合,因此酶1不具有专一性
D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a
C
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解析:酶1与产物b结合后失活,酶1失活后与有活性时相比空间结构发生了变化,说明酶的功能由其空间结构决定,A正确;酶1的活性位点和变构位点分别是蛋白质的一部分,两者的结构取决于特定的氨基酸序列,B正确;酶1只能催化两种反应物合成产物a的反应,具有专一性,C错误;酶1与产物b的结合使酶1无活性,合成产物a的反应会停止,这样可以防止细胞产生过多的产物a,D正确。
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10.(2026·河南郑州模拟)α-淀粉酶能够把淀粉水解为糊精,在工业生产中有着广泛应用。科研人员为研究甲、乙、丙三种离子对其活性的影响,将三种离子的盐酸盐配制成1.0 mol/L的溶液,分别测定三种溶液对酶活性的影响,结果如表所示(相对酶活性=加入盐酸盐后的酶活性/未加盐酸盐的酶活性)。下列说法错误的是(　　)
A.表中实验结果可能是在温度相同但pH不同的条件下测定的
B.为保证实验结果的可靠性,每组实验需要设置一定的重复组
C.三种盐酸盐可能是通过改变酶的空间结构影响酶的活性
D.该实验的自变量和因变量分别为盐酸盐的种类、酶的活性
盐酸盐 甲 乙 丙
相对酶活性 115% 95% 90%
A
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解析:实验研究的是不同离子对酶活性的影响,根据单一变量原则,除自变量(离子种类)外,其他无关变量(如温度、pH)应保持相同且适宜,A错误;设置重复组可减少实验误差,提高结果可靠性,符合实验设计规范,B正确;离子可能通过改变酶的空间结构(如可逆结合或轻微构象变化)影响其活性,如甲离子可能作为激活剂,乙、丙可能为抑制剂,C正确;该实验的自变量为三种盐酸盐的种类(对应不同离子),而因变量为(相对)酶活性,D正确。
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11.(2026·重庆渝中区模拟)在催化反应中,竞争性抑制剂与底物(S)结构相似,可与S竞争性结合酶(E)的活性部位;反竞争性抑制剂只能与酶—底物复合物(ES)结合,不能直接与游离酶结合。抑制剂与E 或ES结合后,催化反应无法进行,产物(P)无法形成。下列说法错误的是(　　)
A.酶是多聚体,大多数以氨基酸为单体
B.ES→P+E所需要的活化能比S直接转化为P 所需要的活化能要低
C.酶量一定的条件下,底物浓度越高,竞争性抑制剂的抑制效率越高
D.底物充足的条件下,即使酶量增加,反竞争性抑制剂存在的反应速率也不会增加
C
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解析:酶是蛋白质或RNA,蛋白质和RNA均为多聚体,大多数酶是蛋白质,其单体是氨基酸,A正确;酶能降低化学反应的活化能,ES→P+E是有酶催化下的反应,所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低,B正确;在酶量一定的条件下,底物浓度越高,底物与酶活性部位结合的机会越大,竞争性抑制剂与酶活性部位结合的机会就越小,抑制效率越低,C错误;反竞争性抑制剂只能与酶—底物复合物(ES)结合,底物充足的条件下,增加酶量会使ES增多,但由于反竞争性抑制剂的存在,其与ES结合后催化反应无法进行,所以反应速率不会增加,D正确。
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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。
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(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。
解析:酶都有最适温度和pH,温度过高或过低,pH过低或过高都会影响酶的活性,实验应维持适宜的反应环境。
温度
pH
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(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:“诱导契合”学说是在“锁钥”学说的基础上提出的, “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。
(酶的)空间结构
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(3)为更直观地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: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。
SCU+CTH→SCTH+P
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(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:由①②组实验可知,S酶既可以催化CTH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。
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”
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(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: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,则酶没有失活,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。
用SCTH和CTH
进行反应(加入CTH),检测反应产物的生成量第8讲 降低化学反应活化能的酶
考点一　酶的作用和本质
1.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称为活化能。
(2)酶催化作用的机理:降低化学反应的活化能。
(3)曲线解读
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
(4)意义:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。
2.酶的本质和作用
考向1　酶的本质与作用分析
1.(2024·河北卷,2)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
答案:D
解析:一般来说,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、低温条件下保存,B错误;醋酸杆菌是细菌,属于原核生物,没有线粒体,C错误;草食类动物需借助某些微生物才能分解利用纤维素,成年牛、羊等草食类动物消化道内寄生有纤维素分解菌,可分泌纤维素酶,所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶,D正确。
考向2　酶的作用机理及其实验分析
2.(2026·江西南昌模拟)在一个固定温度下,反应体系中不同能量底物分子的数量呈正态分布,其分布规律如图中钟形实线所示。分子能量达到活化能的底物分子可以发生反应。下列相关叙述错误的是(　　)
A.若反应体系原本没有酶,加入酶之后的活化能可以用①表示
B.若反应体系原本没有酶,加热之后不同能量底物分子的数量分布可以用③表示
C.若反应体系原本有酶,加入酶的抑制剂后,活化能可以用②表示
D.若反应体系原本有酶且处于最适温度,加热之后的活化能可以用①表示
答案:D
解析:酶的作用机理是降低化学反应的活化能,若反应体系原本没有酶,加入酶之后的活化能下降,可以用①表示,A正确;加热可提高底物分子能量,故若反应体系原本没有酶,加热之后不同能量底物分子的数量分布可以用③表示,B正确;酶可以降低化学反应的活化能,加入酶的抑制剂后,活化能上升,可用②表示,C正确;若反应体系原本有酶且处于最适温度,加热后,虽然底物的分子能量上升,但酶的高效性对反应显著影响,加热后酶的活性下降,活化能上升,D错误。
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:酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著。
②数学模型
(2)专一性
①定义:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②意义:使细胞代谢有条不紊地进行。
③曲线分析
只有酶A能催化反应物A参与的反应,说明酶具有专一性。
(3)作用条件较温和
①在一定温度(pH)范围内,随温度(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。
②过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶的空间结构未被破坏。
2.影响酶促反应速率的因素分析
(1)温度和pH
据图可知,不同pH条件下,酶的最适温度不变;不同温度条件下,酶的最适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)。
(2)酶浓度
①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呈正相关。
②Oa段限制因素是酶浓度;ab段限制因素是底物浓度。
(3)底物浓度(酶浓度一定)
①Oa段:在一定底物浓度范围内,随底物浓度的增加,反应速率增加(酶没有完全与底物结合)。
②ab段:当底物浓度增大到某一值(M)时,反应速率达到最大值,不再增加(酶完全与底物结合)。
③Oa段限制因素是底物浓度;ab段限制因素是酶浓度。
考向1　酶的特性的判断
1.(2026·湖南师大附中模拟)科学家提取到的第一份纯酶结晶是脲酶,与没有催化剂相比,适宜条件下,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍。幽门螺杆菌是一种与胃部疾病密切相关的细菌,常寄生于胃黏膜组织中,通过分泌脲酶水解尿素产生氨。下列相关叙述错误的是(　　)
A.脲酶只能催化尿素分解,说明脲酶具有专一性
B.幽门螺杆菌核糖体合成脲酶所需ATP来自细胞质
C.与没有催化剂相比,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍,说明脲酶具有高效性
D.幽门螺杆菌产生的NH3可以抵抗胃酸的杀灭作用,同时也会导致人“口气”重
答案:C
解析:脲酶只能催化尿素分解,符合酶专一性的定义,A正确;幽门螺杆菌是原核生物,没有线粒体,呼吸作用发生在细胞质,ATP直接来自细胞质,B正确;与没有催化剂相比,适宜条件下,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍,说明脲酶具有催化功能,若要证明脲酶具有高效性,需与无机催化剂相比,C错误;幽门螺杆菌产生的NH3可以中和胃酸,抵抗胃酸的杀灭作用,同时也会从口腔挥发出氨气的味道,导致人“口气”重,D正确。
考向2　分析影响酶活性的因素
2.(2025·四川卷,10)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-1D-果糖组产物量最高
答案:D
解析:题干中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变化判断酶Y的活性,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-1D-果糖组的底物量是最多的,且转化率与其他两组相差不大,根据产物量=底物量×转化率,可知其产物量最高,D正确。
3.(2026·广东茂名模拟)叶酸是某些细菌生长所必需的物质,对氨基苯甲酸是合成叶酸的原料。磺胺类药与对氨基苯甲酸结构相似,与其竞争性结合叶酸合成酶,从而抑制叶酸的合成,起到杀菌作用。研究人员进行了相关实验,结果如图。下列分析正确的是(　　)
A.底物增大到一定浓度时,两组的反应速率不再增加主要受时间限制
B.可推测磺胺类药对叶酸合成酶的空间结构造成了不可逆的破坏
C.若细菌产生的叶酸合成酶量增加,则可能减弱磺胺类药的杀菌作用
D.促进细菌吸收对氨基苯甲酸,可增强磺胺类药物的杀菌作用
答案:C
解析:底物增大到一定浓度时,两组的反应速率不再增加主要受酶数量限制,A错误。由题图可知,当对氨基苯甲酸浓度足够大时,有无磺胺类药;合成叶酸速率相同,可推测磺胺类药与对氨基苯甲酸竞争性结合酶活性中心,并未改变酶的空间结构,B错误。若细菌产生的叶酸合成酶量增加,其与对氨基苯甲酸结合的概率增大,合成叶酸的量增多,可能减弱磺胺类药的杀菌作用,C正确。高浓度的对氨基苯甲酸有利于叶酸的合成,因此可通过抑制细菌吸收对氨基苯甲酸增强磺胺类药物的杀菌作用,D错误。
考点三　酶的相关探究实验
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,还原糖能与斐林试剂反应,生成砖红色沉淀。
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 两支试管下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热约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。
2. 探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理
蓝色淀粉麦芽糖无蓝色出现
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 试管1 试管1' 试管2 试管2' 试管3 试管3'
实验 步骤 一 2 mL 淀粉 酶溶液 2 mL 淀粉 溶液 2 mL 淀粉 酶溶液 2 mL 淀粉 溶液 2 mL 淀粉 酶溶液 2 mL淀 粉溶液
二 放入0 ℃冰水中水浴5 min 放入60 ℃温水中水浴5 min 放入100 ℃热水中水浴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 ℃温水内放置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
实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色
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
3.探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理:2H2O22H2O+O2↑。
②鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响O2的生成速率,可根据观察试管中气泡的密集程度来判断反应速率,进而判断酶的活性。
(2)实验步骤和结果
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 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 无明显气泡产生 无明显气泡产生
实验结论 酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏低或偏高都会影响其活性
　酶活性探究实验中的“三宜”“五不宜”
考向　酶的特性及其作用条件的实验探究
1.(2025·江苏卷,8)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
答案:C
解析:由实验目的和实验设计的单一变量原则可知,甲和丙组底物不同,则加入的酶应相同,即丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液,A错误;第二次水浴加热的目的是促进还原糖与加入的斐林试剂的氧化还原反应高效进行,并均匀受热保证实验安全和现象清晰,B错误;乙组加入2 mL淀粉溶液和2 mL蒸馏水,可通过观察乙组是否出现砖红色沉淀判断淀粉中是否含有还原糖,C正确;丙组加入的淀粉酶无法催化蔗糖水解,蔗糖为非还原糖,丙组不会出现砖红色沉淀,D错误。
2.(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①②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是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
答案:C
解析:②③组进行对照,自变量为有无CaCl2,无CaCl2组的降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2,A正确;①②进行对照,只有温度不同,则温度为自变量,70 ℃比90 ℃条件下酶活性高,②④进行对照,自变量为pH,pH为9时酶活性高,但不能说明最适温度是70 ℃,最适pH为9,应分别缩小温度梯度、pH梯度再次进行实验以确定最适条件,B正确,C错误;要确定该酶是否能水解其他反应物,需添加自变量为底物种类的实验,D正确。
1.下列对酶作用特点的叙述,正确的是(　　)
A.只有酶能够降低活化能
B.与过氧化氢酶相比,淀粉酶具有高效性
C.淀粉酶只能催化淀粉的水解
D.低温导致淀粉酶的空间结构改变
答案:C
解析:酶和无机催化剂均能降低反应的活化能,但酶的作用更高效,A错误;酶的高效性需与无机催化剂比较(如过氧化氢酶与Fe3+),而不同酶(如淀粉酶与过氧化氢酶)催化不同反应,无法直接比较高效性,B错误;淀粉酶的专一性表现为只能催化淀粉水解,不能作用于其他物质(如糖原),C正确;低温仅抑制酶活性,未破坏其空间结构,高温会导致酶的空间结构改变,D错误。
2.下列关于酶的说法,正确的是(　　)
A.生物体内的酶都是在核糖体上合成的
B.离子泵既可运输物质也可催化化学反应
C.酶可以为化学反应提供更多的活化能
D.细胞内所有的化学反应都需要酶的催化
答案:B
解析:生物体内的酶大多数是蛋白质(在核糖体合成),但少数酶是RNA(如核酶),RNA的合成场所主要是细胞核,A错误;离子泵作为载体蛋白,在进行主动运输时能转运离子,同时具有ATP水解酶的活性,可催化ATP水解供能,B正确;酶的作用是降低化学反应的活化能,C错误;细胞内绝大多数化学反应需要酶催化,但并非所有反应都需要酶,D错误。
3.(2026·安徽芜湖模拟)如图是某种核酶催化反应的示意图,则下列叙述正确的是(　　)
A.该酶可与双缩脲试剂反应生成紫色物质
B.该酶与底物通过氢键连接形成酶——底物复合物
C.在该酶的催化下底物被彻底水解
D.该酶的催化活性不受温度影响
答案:B
解析:据题图中反应产物可知,此反应的底物是RNA,该酶是一条单链,有5'端和3'端,故该酶为RNA类物质,不能与双缩脲试剂反应生成紫色物质,A错误;该酶与底物均为RNA类物质,通过氢键连接形成复合物,B正确;在该酶的催化下,底物水解成了两个RNA片段,并没有被彻底水解,C错误;该酶通过氢键形成了一定的空间结构,温度会影响氢键的形成和断裂,故温度会影响该酶的空间结构,进而影响其催化活性,D错误。
4.(2026·湖北襄阳模拟)过渡态是指化学反应过程中反应物达到的能量最高状态。根据过渡态理论,没有催化剂作用的化学反应进程示意图如图所示,其中E1、E2代表相应过程中的能量,下列有关分析正确的是(　　)
A.酶能降低图中E2代表的活化能
B.加热能降低图中E1代表的活化能
C.pH能影响酶使反应物转化到过渡态所需的时间
D.酶的用量能影响图中E1代表的能量多少
答案:C
解析:酶和无机催化剂均能降低图中E1代表的活化能,A错误;加热能够为反应提供能量,不是降低图中E1代表的活化能,B错误;pH能影响酶的活性,酶的活性不同,反应物转化到过渡态所需的时间不同,C正确;酶的用量不能影响图中E1代表的能量多少,只影响反应完成所需的时间,D错误。
5.生物的生命活动离不开酶的作用。下列关于酶的叙述正确的是(　　)
A.由于胃蛋白酶的催化效率高,因此不能用于动物细胞间的分离
B.酶在细胞内既可催化有机物的反应,也可催化无机物的反应
C.无机催化剂催化细胞外的反应,酶催化细胞内的反应
D.酶是蛋白质,高温保存可引起其空间结构改变导致活性降低
答案:B
解析:胃蛋白酶不能用于动物细胞间的分离是由于在动物细胞培养的pH条件下胃蛋白酶会变性失活,A错误;酶是生物催化剂,既可催化有机物的反应(如淀粉酶催化淀粉水解),也可催化无机物的反应(如过氧化氢酶催化过氧化氢分解为水和氧气),B正确;酶不仅催化细胞内的反应(如细胞呼吸中的酶),也催化细胞外的反应(如消化酶在消化道中作用),C错误;酶的本质是蛋白质或RNA,D错误。
6.请判断下列利用相关材料、试剂开展的实验,实验目标能够达成的是(　　)
A.利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响
B.利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性
C.利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响
D.利用蛋清液、蛋白酶、双缩脲试剂探究pH对酶活性的影响
答案:C
解析:酸能水解淀粉,所以不能利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响,A错误;蔗糖酶可以催化蔗糖水解产生葡萄糖和果糖,葡萄糖、果糖都是还原糖,与斐林试剂在加热的条件下反应呈现砖红色沉淀,麦芽糖是由2分子葡萄糖组成的,麦芽糖和葡萄糖都是还原糖,因此不能判断麦芽糖是否发生水解,故不能利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性,B错误;淀粉酶可以催化淀粉的水解,而淀粉遇碘液变蓝,可以检测淀粉是否被淀粉酶催化水解,可以利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响,C正确;蛋白酶能将蛋白质水解为多肽,而蛋白质和多肽都会与双缩脲试剂反应生成紫色络合物,所以不能用该组材料探究pH对酶活性的影响,D错误。
7.(2026·北京海淀模拟)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(　　)
A.温度为t2时,酶促反应所需的活化能最高
B.当反应物浓度增大时,t2对应的反应速率可能会增加
C.温度在t2时比在t1时更适合酶的保存
D.酶的空间结构在t1时比t3时破坏更严重
答案:B
解析:当温度为t2时,化学反应速率最快,即酶的催化效率最高,降低活化能的效果更为显著,则该反应需要的活化能最低,A错误;当反应物浓度增大时,化学反应速率可能加快,t2对应的数值可能会增加,B正确;酶活性在t2时比t1高,但低温条件下,酶的分子结构稳定,即酶适合在低温条件下保存,C错误;t1时的低温只是抑制了酶的活性,但能使酶的空间结构保持稳定,高温可能会破坏酶的空间结构,造成酶活性降低甚至失活,D错误。
8.某研究小组为探究影响H2O2分解的因素,设计并进行了两个实验,实验过程中无关变量均保持相同且适宜,结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.实验1、2的自变量分别为催化剂的种类和时间、pH
B.实验1中过氧化氢酶和FeCl3发挥作用的原理不同
C.实验2表明过氧化氢酶适宜在pH为c的条件下保存
D.当pH小于b或大于d时,过氧化氢酶会永久失活
答案:B
解析:由题图可知,实验1的自变量是催化剂的种类和时间,实验2的自变量是pH,A正确;实验1中过氧化氢酶和FeCl3的作用原理相同,都是降低化学反应的活化能,B错误;实验2表明过氧化氢酶适宜在pH为c的条件下保存,C正确;当pH小于b或大于d时,酶的空间结构遭到破坏,过氧化氢酶会永久失活,D正确。
9.(2026·湖南长沙模拟)细胞代谢中某种酶与其反应物、产物的关系如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.酶1与产物b结合后失活,说明酶的功能由其空间结构决定
B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C.酶1有两种反应物且能与产物b结合,因此酶1不具有专一性
D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a
答案:C
解析:酶1与产物b结合后失活,酶1失活后与有活性时相比空间结构发生了变化,说明酶的功能由其空间结构决定,A正确;酶1的活性位点和变构位点分别是蛋白质的一部分,两者的结构取决于特定的氨基酸序列,B正确;酶1只能催化两种反应物合成产物a的反应,具有专一性,C错误;酶1与产物b的结合使酶1无活性,合成产物a的反应会停止,这样可以防止细胞产生过多的产物a,D正确。
10.(2026·河南郑州模拟)α-淀粉酶能够把淀粉水解为糊精,在工业生产中有着广泛应用。科研人员为研究甲、乙、丙三种离子对其活性的影响,将三种离子的盐酸盐配制成1.0 mol/L的溶液,分别测定三种溶液对酶活性的影响,结果如表所示(相对酶活性=加入盐酸盐后的酶活性/未加盐酸盐的酶活性)。下列说法错误的是(　　)
盐酸盐 甲 乙 丙
相对酶活性 115% 95% 90%
A.表中实验结果可能是在温度相同但pH不同的条件下测定的
B.为保证实验结果的可靠性,每组实验需要设置一定的重复组
C.三种盐酸盐可能是通过改变酶的空间结构影响酶的活性
D.该实验的自变量和因变量分别为盐酸盐的种类、酶的活性
答案:A
解析:实验研究的是不同离子对酶活性的影响,根据单一变量原则,除自变量(离子种类)外,其他无关变量(如温度、pH)应保持相同且适宜,A错误;设置重复组可减少实验误差,提高结果可靠性,符合实验设计规范,B正确;离子可能通过改变酶的空间结构(如可逆结合或轻微构象变化)影响其活性,如甲离子可能作为激活剂,乙、丙可能为抑制剂,C正确;该实验的自变量为三种盐酸盐的种类(对应不同离子),而因变量为(相对)酶活性,D正确。
11.(2026·重庆渝中区模拟)在催化反应中,竞争性抑制剂与底物(S)结构相似,可与S竞争性结合酶(E)的活性部位;反竞争性抑制剂只能与酶—底物复合物(ES)结合,不能直接与游离酶结合。抑制剂与E 或ES结合后,催化反应无法进行,产物(P)无法形成。下列说法错误的是(　　)
A.酶是多聚体,大多数以氨基酸为单体
B.ES→P+E所需要的活化能比S直接转化为P 所需要的活化能要低
C.酶量一定的条件下,底物浓度越高,竞争性抑制剂的抑制效率越高
D.底物充足的条件下,即使酶量增加,反竞争性抑制剂存在的反应速率也不会增加
答案:C
解析:酶是蛋白质或RNA,蛋白质和RNA均为多聚体,大多数酶是蛋白质,其单体是氨基酸,A正确;酶能降低化学反应的活化能,ES→P+E是有酶催化下的反应,所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低,B正确;在酶量一定的条件下,底物浓度越高,底物与酶活性部位结合的机会越大,竞争性抑制剂与酶活性部位结合的机会就越小,抑制效率越低,C错误;反竞争性抑制剂只能与酶—底物复合物(ES)结合,底物充足的条件下,增加酶量会使ES增多,但由于反竞争性抑制剂的存在,其与ES结合后催化反应无法进行,所以反应速率不会增加,D正确。
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。
(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。
(3)为更直观地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　　　　　　　　　　　　　　　　。
(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。
(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: 　 。
答案:(1)温度　pH
(2)(酶的)空间结构
(3)SCU+CTH→SCTH+P
(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)用SCTH和CTH进行反应(加入CTH),检测反应产物的生成量
解析:(1)酶都有最适温度和pH,温度过高或过低,pH过低或过高都会影响酶的活性,实验应维持适宜的反应环境。
(2)“诱导契合”学说是在“锁钥”学说的基础上提出的, “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。
(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。
(4)由①②组实验可知,S酶既可以催化CTH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。
(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,则酶没有失活,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。

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