新人教（2019）生物必修1分层训练：第5章 细胞的能量供应和利用 1降低化学反应活化能的酶（解析版）

新人教（2019）生物必修1分层训练
第5章　1降低化学反应活化能的酶
题组一　酶的作用和本质
1．关于酶的叙述，错误的一项是(　　)
A．与酶相比，无机催化剂催化的化学反应范围比较广
B．一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
C．酶是活细胞产生的一类特殊有机物，其中大多数酶为蛋白质，少数是RNA
D．酶的催化效率很高，但受温度、酸碱度的影响
【答案】B　【解析】酶具有专一性，而无机催化剂催化的化学反应范围比较广，A正确；只要有适宜的条件，酶在体外也能发挥催化作用，B错误；酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA，C正确；酶在高温、过酸、过碱的条件下活性都会丧失，D正确。
2．下图是某种酶催化底物发生反应的过程示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．图示反应过程还有水的产生
B．酶只能和特定结构的底物结合
C．底物与酶能否结合与酶的结构有关
D．酶在催化过程中的形状改变是不可逆的
【答案】D　【解析】图示为酶催化的氨基酸的脱水缩合过程，产物是二肽和水，A正确；图中酶只能和有特定结构的底物结合，发挥作用，B正确；底物与酶能否结合与酶的结构有关，C正确；酶在催化过程中的形状改变是可逆的，D错误。
3．(2020·河南洛阳检测)物质A在无催化条件和有酶催化条件下生成物质P所需的能量变化如图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．若Ⅱ表示酶促反应曲线，则加热加压曲线应该在Ⅰ、Ⅱ之间
B．bd段表示在有酶催化条件下，为物质A生成物质P化学反应顺利进行所提供的活化能
C．若增加酶的量，则图中曲线的原有形状不发生改变
D．曲线Ⅱ可表示最适酶促条件下的曲线，该反应只能在细胞内进行
【答案】C　【解析】加热加压使底物分子获得能量，从而使底物分子从常态变为活跃状态，即加热加压是给化学反应提供能量，并没有降低化学反应的活化能，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不是提供化学反应的活化能，B错误；若增加酶的量，不改变原有酶降低的活化能，则图中曲线的原有形状不发生改变，C正确；在适宜条件下，酶在细胞内和细胞外都能催化化学反应，D错误。
题组二　酶的特性
4．如图表示温度或pH对酶活性的影响，据图分析，下列选项中错误的是(　　)
A．据a可知，以植物蛋白酶制剂为主要成分的松肉粉不宜与醋同用
B．制作黄桃罐头时需进行蒸煮处理，其依据的原理如c所示
C．如a、c所示，低温、高温导致酶活性下降的原理是相同的
D．唾液淀粉酶随食糜入胃后，其活性会随着pH的改变而出现b→a的变化
【答案】C　【解析】植物体内的酶最适pH大多在4.5～6.5，因此松肉粉不宜与醋同用；制作罐头时加热可使酶失活，利于糖类等物质的保存；胃内的pH为1.0～2.2，会导致唾液淀粉酶活性降低；高温会破坏酶分子的结构，但低温仅抑制酶的活性，而酶结构保持稳定。
5．要探究pH对酶活性的影响，应选择表中进行实验的一组试管是(　　)
试管 内容物 条件
1 1 mL 10%鸡蛋清溶液＋1 mL清水 35～38 ℃水浴
2 1 mL 10%鸡蛋清溶液＋1 mL胰蛋白酶 35～38 ℃水浴，pH＝5
3 1 mL 10%鸡蛋清溶液＋1 mL胰蛋白酶 35～38 ℃水浴，pH＝9
4 1 mL 10%鸡蛋清溶液＋1 mL胰蛋白酶 4 ℃水浴，pH＝9
A.1和4 B．2和3
C．1和3 D．2和4
【答案】B　【解析】1和4有两个变量，即温度和pH，且1中没有酶，不遵循实验设计的原则，A错误；2和3只有一个变量，即pH，其他条件都相同且适宜，符合实验设计的原则，B正确；1和3有两个变量，即pH和酶的有无，不遵循实验设计的原则，C错误；2和4也有两个变量，即温度和pH，不遵循实验设计的原则，D错误。
6．(2020·福建福州考试)通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如下表。下列说法错误的是(　　)
酶种类 温度
40 ℃ 30 ℃ 20 ℃ 10 ℃
a酶的相对活性/% 75 95 65 40
b酶的相对活性/% 25 97 60 15
c酶的相对活性/% 90 50 25 10
A.a酶和b酶的最适温度为30 ℃左右
B．不论温度多少，酶的用量一定会影响实验结果
C．该实验中，自变量有两个，分别为温度和酶的种类
D．三种酶中较适宜高温环境的是c酶
【答案】B　【解析】从表中信息可知，a酶和b酶在20 ℃和40 ℃时对应的酶活性均比30 ℃时对应的酶活性低，可见这两种酶的最适温度为30 ℃左右，c酶在40 ℃时有较高的酶活性，在三种酶中较适宜高温环境，A、D正确；在一个能使酶失活的高温条件下，酶的用量不会影响实验结果，B错误；该实验中温度和酶的种类均为自变量，C正确。
7．下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%的淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL 3%的蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度/℃ 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
注：“＋”表示有，“－”表示无；最后一行“＋”的多少代表颜色的深浅。
根据实验结果，以下结论正确的是(　　)
A．淀粉酶能催化蔗糖的水解
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成葡萄糖
C．淀粉酶活性60 ℃时比40 ℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
【答案】C　【解析】酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，故A项错误，D项错误；有淀粉溶液的三支试管都出现了砖红色沉淀，这说明淀粉酶将淀粉水解成了还原糖，但是不能证明这种还原糖是麦芽糖还是葡萄糖，故B项错误；可以看出在60 ℃的条件下砖红色沉淀量比40 ℃的条件下多，说明60 ℃条件下的试管中还原糖含量比40 ℃的多，这证明淀粉酶的活性在60 ℃时比40 ℃时高，故C项正确。
8．下面的三个图表示某研究小组利用过氧化氢酶探究影响H2O2分解的因素而获得的实验结果。回答下列有关问题：
(1)在图1、2、3所代表的实验中，自变量依次为__________、________、________。
(2)根据图1可以得出的实验结论是酶的催化作用具有______________。
(3)图2中曲线bc段产生的最可能原因是______________________________。
(4)若在图2所代表的实验过程中增加过氧化氢酶的含量，请在图2中，用虚线绘出可能的曲线变化情况。
(5)能否以H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响？________；原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)有同学认为在以淀粉为材料，探究温度对酶活性影响的实验中，不宜选用斐林试剂鉴定麦芽糖，原因是_________________________________________________________。
【答案】(1)催化剂种类　H2O2浓度　pH　(2)高效性
(3)过氧化氢酶的数量(浓度)有限
(4)见右图
(5)不能　H2O2在加热条件下分解速率会加快，影响实验结果
(6)在用斐林试剂鉴定还原糖时需要水浴加热，对实验的自变量会造成干扰
【解析】图1表示过氧化氢酶和Fe3＋对H2O2分解的影响，故实验的自变量为催化剂的种类。在坐标图中，
横坐标表示的是自变量，纵坐标表示的是因变量，故图2、图3表示的实验中自变量分别是H2O2浓度和pH。图1中通过比较过氧化氢酶和Fe3＋对H2O2分解的催化效率，说明酶具有高效性。图2中限制曲线bc段的因素是过氧化氢酶的数量。当增加过氧化氢酶的含量时，反应速率加快，所获得的曲线如答案所示。解题时，需要注意的是纵坐标表示的是O2产生速率，而不是O2的释放量。由于H2O2在加热条件下分解速率加快，会对实验结果造成干扰，因此不宜以H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响。使用斐林试剂时需水浴加热，会对实验结果产生干扰。
　
[能力提升]
9．(2020·湖北黄冈期末)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对实验的处理如下表所示。下列有关分析不正确的是(　　)
试管编号 实验处理
加入体积分数为3%的过氧化氢溶液 温度 加入试剂
试管1 2 mL 常温 —
试管2 2 mL 90 ℃ —
试管3 2 mL 常温 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
试管4 2 mL 常温 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液
A.上表实验涉及温度和催化剂种类两个自变量
B．试管2中没有加入任何试剂，应为空白对照组
C．试管4和试管1形成对照，可说明酶具有催化作用
D．若要研究酶的高效性，可选用实验组合试管3和试管4
【答案】B　【解析】分析表格信息可知，试管1和试管2的区别为温度，试管3和试管4的区别为催化剂种类，即温度和催化剂种类均是自变量，A正确；试管2虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1不同，因此试管2也是实验组，B错误；试管1和试管4的区别为是否添加了酶，两者对照可以证明酶具有催化作用，C正确；试管3和试管4的区别为催化剂的种类(酶或无机催化剂)，可以证明酶具有高效性，D正确。
10．下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案，a～d代表试管，①～⑦代表实验步骤。对该实验方案的有关评价，错误的是(　　)
步骤 a b c d
① 淀粉溶液2 mL 蔗糖溶液2 mL 唾液淀粉酶溶液 2 mL 唾液淀粉酶溶液 2 mL
② 50～65 ℃温水中水浴加热 10 min
③ 将c倒入a，将d倒入b
④ 50～65 ℃温水中水浴加热 10 min
⑤ 加入现配的斐林试剂溶液 2 mL
⑥ 37 ℃恒温水浴
⑦ 观察并记录颜色变化
A.淀粉酶的用量属于自变量
B．②和④会影响酶的活性
C．②④和⑥的温度设置错误
D．④和⑤的顺序有误
【答案】A　【解析】由题干信息可知，验证酶专一性的方式是用同一种酶催化不同物质的反应，因此淀粉酶的用量在不同实验组应完全相同，不属于自变量，故A错误；酶的催化活性受温度影响，故B正确；由于唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，而斐林试剂与还原糖发生反应的最适温度50～65 ℃，因此②④和⑥的温度设置错误，故C正确；加入现配的斐林试剂溶液2 mL后，需要在50～65 ℃温水中水浴加热10 min，故D正确。
11．如图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．物质A能降低该种酶的催化活性
B．物质B能提高该种酶的催化活性
C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响
D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
【答案】D　【解析】加酶和物质A的一组反应速率比只加酶的一组更高，则物质A能提高该种酶的催化活性，A错误；加酶和物质B的一组反应速率比只加酶的一组更低，则物质B抑制了该种酶的催化活性，B错误；底物浓度较低时，三条曲线彼此不重叠，说明减小底物浓度不能消除物质A对该种酶的影响，C错误；当底物浓度达到一定值以后，只加酶与加酶和物质B的曲线重合，所以增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响，D正确。
12．(2021·浙江杭州模拟)如图是某种有机物加入相关水解酶后，在0～80 ℃、pH适宜的环境下，有机物的剩余量与温度(t)的关系图。依图判断，酶的活性变化曲线正确的是(　　)
,A)　,B)
,C)　,D)　
【答案】D　【解析】单位时间内有机物(底物)的减少量可以代表酶活性大小，减少量越大，酶活性越大。在0～80 ℃、pH适宜的环境下，有机物的剩余量与温度(t)的关系图中，纵坐标为有机物的剩余量，横坐标为温度，观察酶活性大小，则看单位温度变化、有机物的改变量。有机物的改变量最大出现在40 ℃之前，即最适温度在40 ℃之前；在0 ℃和80 ℃，有机物的改变量几乎为0，说明此时酶活性最低，将近为0。
13．某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到如图所示的实验结果。请回答相关问题：
(1)酶催化特定化学反应的能力称为________，该实验以__________________作为检测因变量的指标。
(2)如图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行重复实验，得到与上图无显著差异的结果。查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。因此推测，该实验中淀粉可能是在________和________的共同作用下分解的。由此推测pH为3条件下的酶活性________(填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性。
(3)检验蛋白质是否被蛋白酶完全水解，不能用双缩脲试剂，原因是________________________________________________________________________________________________。
(4)在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶具有高效性的原因是________________________________________________________________________。
【答案】(1)酶活性　1 h后淀粉剩余量　(2)盐酸　淀粉酶　小于
(3)蛋白酶本质是蛋白质，也会与双缩脲试剂发生颜色反应　(4)降低活化能的作用更显著
【解析】(1)酶活性就是指酶催化特定化学反应的能力。由题意“用淀粉酶探究pH对酶活性的影响”和柱形图呈现的信息可知：该实验的自变量是pH，以1 h后淀粉剩余量作为检测因变量(淀粉酶活性)的指标。(2)淀粉的水解可以在淀粉酶的催化下进行。据题所述，盐酸也能催化淀粉水解，因此该实验中淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的作用下分解的。柱形图显示：pH为3和pH为9的条件下淀粉剩余量相等，但是pH为3的条件下是盐酸和淀粉酶的共同作用，pH为9(碱性)应该为淀粉酶的催化，因此pH为9时淀粉酶的作用更强，pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性。(3)蛋白酶也是一种蛋白质，因此其催化蛋白质水解的反应无法用双缩脲试剂检验。(4)盐酸是无机催化剂，在常温常压下，相较而言，酶降低反应活化能的作用更显著，这也是酶具有高效性的原理。
14．荔枝果皮的多酚氧化酶能氧化果皮中的一些无色物质为褐色物质，使荔枝果皮褐变。褐变的发生严重影响了荔枝的保鲜效果，因此果皮褐变面积百分率，常作为荔枝保鲜效果的指标。在不考虑其他因素影响褐变的前提下，以荔枝果皮褐变面积百分率为多酚氧化酶活性的指标，某同学设计了一个实验，探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响。
(1)请补充下列实验设计中空缺的内容：
①设计温度梯度：5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃；
②确定测量指标：荔枝果皮褐变面积百分率；
③选择同一品种、__________________和成熟度一致且无机械损伤的新鲜荔枝果实，将其分成__________组，每组数量__________________，装入保鲜袋并作好标签后，分别放入相应温度的恒温箱中；
④经过5天后，取出荔枝果实，测定并记录褐变面积。
(2)请据下图分析实验结果：____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)削皮后的苹果和马铃薯容易发生褐变，请据此分析要选择无机械损伤的荔枝果实为实验材料的原因：__________________________________________________。
(4)在完全无氧条件下，多酚氧化酶将无法催化上述的褐变反应过程。如果在此条件下，荔枝果皮不会发生褐变，可否在此条件下贮藏荔枝？为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)大小　6　相等
(2)在5～30 ℃范围内，荔枝果皮褐变面积百分率随温度升高而增加，表明果皮内多酚氧化酶活性随温度的升高而增强
(3)机械损伤的荔枝易发生褐变，从而影响实验结果的准确性
(4)不可以，因为在完全无氧条件下，果实的有氧呼吸停止，但无氧呼吸明显加强，造成酒精的大量积累，从而对细胞造成毒害，引起果实腐烂