第1节 降低化学反应活化能的酶
[基础达标]
题组一 酶的作用和本质
1．关于酶的叙述，错误的是( )
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
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
3．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
题组二 酶的特性
4．（2023·新疆实验校考期末）如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A．当温度为t2时，该反应需要的活化能最高
B．当反应物浓度升高时，t2对应的数值一定会增加
C．温度在t1时比在t2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
5．（2023·陕西咸阳实验中学阶段练习）科研人员从某种微生物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1所示；图2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。下列叙述错误的是( )
A．酶Q的化学本质是蛋白质或RNA
B．由图1可知，该种微生物适合在较低的温度环境中生存
C．图2实验中若升高温度，酶Q的活性可能升高
D．图2实验中，若在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变
6．（2023·广东广州名校期末）图甲表示在最适温度下，H2O2酶促反应速率受pH影响的曲线，图乙表示适宜温度下，pH＝b时H2O2酶促分解产生的O2量随时间的变化。下列说法正确的是( )
A．可用H2O2和H2O2酶探究温度对酶活性的影响
B．其他条件保持相同且适宜，则pH由b变为a时，反应完成时，e点下降
C．其他条件保持相同且适宜，温度降低时，d点左移
D．在图甲中c点对应的条件下，向该反应体系中加入双缩脲试剂，溶液仍变紫
7．（2023·四川成都高一校联考期末）取A、B两支试管并分别加入2 mL淀粉，向试管A中加入2 mL唾液，试管B中加入等量的盐酸，然后将试管A、B同时放在37 ℃条件下反应适宜的时间，加入适量碘液后观察两试管内颜色变化。下列说法错误的是( )
A．该实验可验证淀粉酶具有专一性
B．实验中的试管A、B都属于实验组
C．可增加一组用等量蒸馏水处理的试管C作对照
D．加入碘液后A、B两试管颜色变化可能有差异
[能力提升]
8．（2024·重庆高一统考期末）抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制，如图为两种抑制剂的作用机理模型。下列说法错误的是( )
A．竞争性抑制剂与底物有相同的结合部位
B．非竞争性抑制剂能改变酶与底物结合部位的结构
C．酶的活性还受温度、pH、重金属离子等因素的影响
D．酶是蛋白质，完成催化作用后酶的活性也随之丧失
9．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
10．（2024·福建龙岩一中阶段练习）青霉素酰化酶主要从大肠埃希菌和巨大芽孢杆菌中获得，该酶已大规模应用于工业生产β 内酰胺类抗生素的关键中间体和半合成β 内酰胺类抗生素。某科研小组测定了青霉素酰化酶活性与pH和温度的关系，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．青霉素酰化酶经内质网、高尔基体加工形成的结构与底物结合有关
B．酶可以通过进食从食物中直接获取，并且一般可多次使用
C．反应体系的pH由2上升到6.5的过程中该酶活性逐渐增强
D．若温度由10 ℃上升到28 ℃，则该酶降低化学反应活化能的能力增强
11．（2024·山东临沂高一校考阶段练习）健康人的唾液中水分约占80%，含有唾液淀粉酶、溶菌酶、免疫球蛋白等物质，pH为6.6～7.1。下表是在36 ℃下研究唾液淀粉酶和可溶性淀粉含量（质量分数）对水解反应速率影响的系列实验结果。下列叙述错误的是( )
实验 实验一 实验二
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
唾液淀粉 酶含量 1% 2% 3% 4% 5% 2%
可溶性淀 粉含量 3% 1% 2% 3% 4% 5%
相对反 应速率 25 50 75 100 125 20 35 50 65 65
A．两实验的因变量是淀粉水解速率
B．两实验需要控制的无关变量不完全相同
C．两实验温度由36 ℃降到20 ℃反应速率均降低
D．实验使用的酶和反应物可用于探究pH对酶活性的影响
12．（2024·河北任丘一中联考阶段练习）茶叶细胞中存在多种酚类物质，酚氧化酶能使无色的酚类物质氧化生成褐色的物质。某实验小组分别在25 ℃和35 ℃条件下，测定了酚氧化酶在不同的pH条件下催化酚类物质氧化所需要的时间，结果如下图。据此回答下列问题。
(1)该实验的自变量是________。请列举出此实验中的一条无关变量：________ ______________。
(2)若酚氧化酶催化的最适温度为35 ℃，则曲线①是在________（填温度）下测定的结果。35 ℃条件下的实验操作步骤排序正确的是________。
①加入酚类物质 ②加入酚氧化酶 ③水浴保持35 ℃ ④调节不同的pH ⑤检测实验结果
A．①②③⑤ B．②④③①⑤
C．①③②⑤ D．①②④③⑤
(3)两种温度条件下，酚氧化酶的最适pH是否相同？______，判断的依据是________________________。在pH为1和13的条件下，实验结束后观察到溶液的颜色为无色，说明__________________________________。
(4)绿茶加工过程中，首先要进行高温炒制才能形成绿叶绿汤的品质特点，你认为这一过程的原理是__________________________________。
13．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_______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第1节 降低化学反应活化能的酶
[基础达标]
题组一 酶的作用和本质
1．关于酶的叙述，错误的是( )
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】只要有适宜的条件，酶在体外也能发挥催化作用，B错误。
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．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．（2023·新疆实验校考期末）如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A．当温度为t2时，该反应需要的活化能最高
B．当反应物浓度升高时，t2对应的数值一定会增加
C．温度在t1时比在t2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】C 【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；当反应物浓度升高时，化学反应速率可能加快，t2对应的数值可能会增加，但增加到一定程度，就不会再增大，B错误；酶活性在t2时比t1高，但低温条件下酶的分子结构更稳定，即酶适合在低温条件下保存，因此t1的温度更适合酶的保存，C正确；酶活性在t1时与t3相差不大，但t1时的低温只是抑制了酶的活性，而t3时高温使酶失活，故酶的空间结构在t3时比t1时破坏更严重，D错误。
5．（2023·陕西咸阳实验中学阶段练习）科研人员从某种微生物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1所示；图2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。下列叙述错误的是( )
A．酶Q的化学本质是蛋白质或RNA
B．由图1可知，该种微生物适合在较低的温度环境中生存
C．图2实验中若升高温度，酶Q的活性可能升高
D．图2实验中，若在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变
【答案】B 【解析】酶是具有催化作用的一类有机物，酶Q的化学本质是蛋白质或RNA，A正确；由图1可知，在实验条件下，该微生物体内的酶在60 ℃时反应速率最高，说明这种微生物适合在较高的温度环境中生存，B错误；结合图示可知，由于未探究大于60 ℃的条件，故60 ℃不一定是酶Q的最适温度，因此升高温度，酶Q的活性可能升高，C正确；增加底物的浓度并不能改变酶的活性，因此酶Q的活性不变，D正确。
6．（2023·广东广州名校期末）图甲表示在最适温度下，H2O2酶促反应速率受pH影响的曲线，图乙表示适宜温度下，pH＝b时H2O2酶促分解产生的O2量随时间的变化。下列说法正确的是( )
A．可用H2O2和H2O2酶探究温度对酶活性的影响
B．其他条件保持相同且适宜，则pH由b变为a时，反应完成时，e点下降
C．其他条件保持相同且适宜，温度降低时，d点左移
D．在图甲中c点对应的条件下，向该反应体系中加入双缩脲试剂，溶液仍变紫
【答案】D 【解析】温度可直接影响H2O2的分解速率，因此不能用H2O2和H2O2酶探究温度对酶活性的影响，A错误；酶不能改变生成物的量，pH由b变为a时，酶促反应速率下降，但e点不动，B错误；图乙表示适宜温度时的情况，若温度降低时，酶促反应速率降低，d点右移，C错误；H2O2酶的本质为蛋白质，酶在反应前后本质不变，因此在图甲中c点对应的条件下，向该反应体系中加入双缩脲试剂，溶液仍变紫，D正确。
7．（2023·四川成都高一校联考期末）取A、B两支试管并分别加入2 mL淀粉，向试管A中加入2 mL唾液，试管B中加入等量的盐酸，然后将试管A、B同时放在37 ℃条件下反应适宜的时间，加入适量碘液后观察两试管内颜色变化。下列说法错误的是( )
A．该实验可验证淀粉酶具有专一性
B．实验中的试管A、B都属于实验组
C．可增加一组用等量蒸馏水处理的试管C作对照
D．加入碘液后A、B两试管颜色变化可能有差异
【答案】A 【解析】实验中A组用唾液淀粉酶处理，B组用盐酸处理，两者都能催化淀粉水解，相比较可证明酶具有高效性，要证明酶的专一性，需用同种酶与不同底物反应或同种底物与不同酶反应，A错误。
[能力提升]
8．（2024·重庆高一统考期末）抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制，如图为两种抑制剂的作用机理模型。下列说法错误的是( )
A．竞争性抑制剂与底物有相同的结合部位
B．非竞争性抑制剂能改变酶与底物结合部位的结构
C．酶的活性还受温度、pH、重金属离子等因素的影响
D．酶是蛋白质，完成催化作用后酶的活性也随之丧失
【答案】D 【解析】竞争性抑制剂与底物有相同的结合部位，A正确；图中非竞争性抑制剂能改变酶与底物结合部位的结构，使酶无法和底物结合，B正确；酶的活性还受温度、pH、重金属离子等因素的影响，C正确；酶一般是蛋白质，完成催化作用后酶的活性不会立即丧失，还能重复起作用，D错误。
9．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。
10．（2024·福建龙岩一中阶段练习）青霉素酰化酶主要从大肠埃希菌和巨大芽孢杆菌中获得，该酶已大规模应用于工业生产β 内酰胺类抗生素的关键中间体和半合成β 内酰胺类抗生素。某科研小组测定了青霉素酰化酶活性与pH和温度的关系，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．青霉素酰化酶经内质网、高尔基体加工形成的结构与底物结合有关
B．酶可以通过进食从食物中直接获取，并且一般可多次使用
C．反应体系的pH由2上升到6.5的过程中该酶活性逐渐增强
D．若温度由10 ℃上升到28 ℃，则该酶降低化学反应活化能的能力增强
【答案】D 【解析】分析题意可知，合成该酶分子的细胞均为原核细胞，不存在内质网、高尔基体，成熟的酶有一定的结构能与特定的底物结合，A错误；酶绝大多数是蛋白质，食物中的蛋白质在消化道内被分解，失去作用，故不能直接从食物中获取，B错误；据图可知，青霉素酰化酶最适pH约为6.5，pH为2时，其已经变性失活，反应体系的pH由2上升到6.5的过程中该酶活性不能增强，C错误；温度由10 ℃上升到28 ℃的过程中，该酶活性增强，降低化学反应活化能的能力逐渐增加，D正确。
11．（2024·山东临沂高一校考阶段练习）健康人的唾液中水分约占80%，含有唾液淀粉酶、溶菌酶、免疫球蛋白等物质，pH为6.6～7.1。下表是在36 ℃下研究唾液淀粉酶和可溶性淀粉含量（质量分数）对水解反应速率影响的系列实验结果。下列叙述错误的是( )
实验 实验一 实验二
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
唾液淀粉 酶含量 1% 2% 3% 4% 5% 2%
可溶性淀 粉含量 3% 1% 2% 3% 4% 5%
相对反 应速率 25 50 75 100 125 20 35 50 65 65
A．两实验的因变量是淀粉水解速率
B．两实验需要控制的无关变量不完全相同
C．两实验温度由36 ℃降到20 ℃反应速率均降低
D．实验使用的酶和反应物可用于探究pH对酶活性的影响
【答案】D 【解析】据题意可知，实验目的是在36 ℃下研究唾液淀粉酶和可溶性淀粉含量（质量分数）对水解反应速率的影响，表中实验一的自变量是唾液淀粉酶含量，实验二的自变量是可溶性淀粉含量，因变量是淀粉水解速率，两实验需要控制的无关变量不完全相同，A、B正确；唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，两实验温度由36 ℃降到20 ℃反应速率均降低，C正确；淀粉在酸性条件下分解，实验使用的酶和反应物不可用于探究pH对酶活性的影响，D错误。
12．（2024·河北任丘一中联考阶段练习）茶叶细胞中存在多种酚类物质，酚氧化酶能使无色的酚类物质氧化生成褐色的物质。某实验小组分别在25 ℃和35 ℃条件下，测定了酚氧化酶在不同的pH条件下催化酚类物质氧化所需要的时间，结果如下图。据此回答下列问题。
(1)该实验的自变量是________。请列举出此实验中的一条无关变量：________ ______________。
(2)若酚氧化酶催化的最适温度为35 ℃，则曲线①是在________（填温度）下测定的结果。35 ℃条件下的实验操作步骤排序正确的是________。
①加入酚类物质 ②加入酚氧化酶 ③水浴保持35 ℃ ④调节不同的pH ⑤检测实验结果
A．①②③⑤ B．②④③①⑤
C．①③②⑤ D．①②④③⑤
(3)两种温度条件下，酚氧化酶的最适pH是否相同？______，判断的依据是________________________。在pH为1和13的条件下，实验结束后观察到溶液的颜色为无色，说明__________________________________。
(4)绿茶加工过程中，首先要进行高温炒制才能形成绿叶绿汤的品质特点，你认为这一过程的原理是__________________________________。
【答案】(1)温度、pH 反应物的浓度、反应物的体积 (2)25 ℃ B (3)相同 两条曲线最低点对应的pH相同 过酸、过碱都能使酶失去活性 (4)高温使酚氧化酶失去活性
13．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)如图
(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
