第11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,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
2.活动:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
考点一 酶的作用和本质
1.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)实验原理。
2H2O22H2O+O2,可用 的情况来检验O2的生成速率。
(2)实验思路、结果和结论。
(3)实验变量分析。
(4)实验结论。
①②对照,说明加热能促进过氧化氢的分解;
①④对照,说明酶具有 ;
③④对照,说明酶具有 。
2.酶的催化作用机理
3.酶本质的探究历程(连线)
4.归纳酶的本质和作用
1.判断正误
(1)(必修1 P79思考·讨论)1716年《康熙字典》收录了酶字,并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。( )
(2)(必修1 P79~80思考·讨论)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。( )
(3)(必修1 P85拓展应用1)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )
2.规范表达
(1)(必修1 P79~80思考·讨论拓展)设计简单的实验验证脲酶是蛋白质,实验思路是 。
(2)(必修1 P82~83探究·实践拓展)当人误食了含有重金属的食物或有机溶剂类农药后,有一种应急措施就是立刻给病人喝大量牛奶或豆浆,原因是
。
能力1 结合酶的本质、作用,考查理解能力
1.(2024·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味,这是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法错误的是( )
[A] 升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率,二者作用机理相同
[B] 高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活
[C] 唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂,又可作为蛋白酶催化的反应底物
[D] 唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色
2.(2024·江西南昌二模)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
考点二 酶的特性及相关实验探究
1.酶的特性
(1)酶具有高效性。
与无机催化剂相比,酶降低化学反应 的作用更显著,催化效率更高。
(2)酶具有专一性。
每一种酶只能催化 化学反应。
①物理模型——“锁钥学说”。
图中A表示 ,B表示 ,E、F表示 ,C、D表示不能被A催化的物质。
②曲线分析。
只有酶A能催化 参与的反应,说明酶具有专一性。
(3)酶的作用条件“较温和”。
①在 条件下,酶的活性最高;温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显 。
②过酸、过碱或温度过高,会使酶的 遭到破坏,使酶永久失活。
2.酶相关实验
(1)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。
实 验 步 骤 一 取两支试管,编号1、2
二 1号试管中加入2 mL 淀粉溶液 2号试管中加入2 mL 蔗糖溶液
三 加入淀粉酶溶液2滴,振荡,试管下半部浸到60 ℃左右的热水中,保温5 min
四 加入斐林试剂→振荡→50~65 ℃水浴加热约2 min
实验 现象 无变化
实验 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解
(2)探究温度和pH对酶活性的影响。
①探究温度对酶活性的影响。
实 验 步 骤 一 六支试管分三组分别进行编号 1 1' 2 2' 3 3'
二 可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
三 淀粉酶 溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL
四 分别在不 同条件下 放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温
五 混合 在各自的温度下反应约5 min
六 加碘液 分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象
实验现象 变蓝
实验结论
[思考] a.同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合
b.能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响 为什么
c.在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测 为什么
②探究pH对酶活性的影响。
实 验 步 骤 一 1号试管 2号试管 3号试管
二 各加入新鲜肝脏研磨液2滴
三 1 mL 蒸馏水 1 mL HCl 溶液 1 mL NaOH 溶液
四 各加入2 mL H2O2溶液
五 反应约5 min,记录气泡产生情况
实验 现象 较多气泡 几乎无气泡
实验 结论
[思考] 为什么实验材料选过氧化氢和新鲜肝脏研磨液,而不选淀粉和淀粉酶
1.判断正误
(1)(必修1 P82正文)每一种酶只能催化一种化学反应。( )
(2)(必修1 P84正文)过酸、过碱或温度过高、过低,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。( )
(3)(必修1 P84正文)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行,与酶在细胞中的分布有关。( )
2.规范表达
(1)(必修1 P84与社会的联系)20世纪60年代以前,医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的,60年代后改用酶法生产。用酶来水解淀粉生产葡萄糖的优越性表现在 (至少写出两点)。
(2)(必修1 P85科学·技术·社会)溶菌酶为什么具有抗菌消炎的作用
。
细菌性溶菌酶能否防御真菌感染
。
(3)(必修1 P77探究·实践)若要利用适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5% FeCl3溶液、0.01%过氧化氢酶溶液等材料用品,设计实验同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性,请简要写出实验思路及预期的实验结果。
1.“对照实验法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性。
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种反应物
试剂 与反应物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快, 或反应用时短 反应速率缓慢, 或反应用时长
结论 酶具有高效性
(2)验证酶的专一性。
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种反应物(等量) 与酶相对应 的反应物 另外一种 反应物
试剂 与反应物 相对应的 酶 另外一 种酶 同一种酶(等量)
现象 发生反应 不发生 反应 发生反应 不发生 反应
结论 酶具有专一性 酶具有专一性
2.“梯度法”探究酶的最适温度或pH
(1)探究酶的最适温度。
(2)探究酶的最适pH。
能力2 结合酶的特性,考查理解能力
3.(2024·湖北武汉模拟)某实验小组从热泉的芽孢杆菌中获取了某耐热蛋白酶,并探究了该酶在60 ℃和80 ℃两个温度条件下,pH对酶活性的影响,结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
[A] 芽孢杆菌合成耐热蛋白酶是在热泉环境的诱导下产生的适应性变异
[B] 根据结果可知,该酶适合在pH=7、温度为 60 ℃的条件下长期保存
[C] 与80 ℃相比,60 ℃条件下该酶对碱性环境的适应性更强
[D] 当pH=7时,80 ℃和60 ℃条件下该酶为化学反应提供等量的活化能
4(2024·四川眉山模拟)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是( )
[A] 该酶可耐受一定的高温
[B] 在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
[C] 不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
[D] 相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
能力3 围绕实验操作和结果分析,考查实验探究能力
5.(2024·四川绵阳模拟)下列是某同学设计的几个实验内容,有关分析正确的是( )
①淀粉酶+淀粉溶液 ②淀粉溶液+蒸馏水 ③淀粉酶+蔗糖 ④H2O2+肝脏研磨液
⑤H2O2+FeCl3溶液
[A] 证明酶具有高效性实验时,可进行①②组实验
[B] 证明酶的专一性实验时,可设置①③组实验,检验试剂可用碘液
[C] 探究温度对酶活性影响实验时,应在不同温度下进行第④组实验
[D] 探究pH对酶活性影响实验时,不宜选择第①组中的实验材料进行实验
酶实验探究中的“宜”与“不宜”
6.(2024·安徽六安模拟)为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响,某同学具体的实验操作步骤如下:
①在1~5号试管中分别加入0.5%的唾液1 mL。
②分别向1~5号试管中加入0.5%的淀粉溶液2 mL。
③向各试管中加入相应的缓冲液3 mL,使各试管中的pH依次稳定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。
④将1~5号试管均放入37 ℃温水中恒温水浴。
⑤反应过程中,每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上,加1滴碘液显色。待呈橙黄色时,立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录结果如表所示。
试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.60 6.20 6.80 7.40 8.00
颜色 ++ + 橙黄色 + ++
注:“+”表示蓝色程度。
(1)实验设计中,观察的指标是 。实验过程中选择37 ℃恒温的理由是
。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色,说明 。
(3)如果反应速率过快,应当对唾液进行怎样的处理
。
(4)该同学的操作中有一处错误,请改正: 。
(5)该实验得出的结论是 。
考点三 影响酶促反应速率的因素分析
1.温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知,不同pH条件下,酶的最适温度 ;不同温度条件下,酶的最适pH ,即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
2.酶浓度对酶促反应速率的影响
(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 。
(2)ab段限制因素是 ;bc段限制因素是 。
3.底物浓度(酶浓度一定)对酶促反应速率的影响
(1)ab段:在一定底物浓度范围内,随底物浓度的增加,反应速率 (酶没有完全与底物结合)。
(2)bc段:当底物浓度增大到某一值(M)时,反应速率达到 ,不再 (酶完全与底物结合)。
(3)ab段限制因素是 ;bc段限制因素是 。
1.判断正误
(1)(必修1 P84相关信息拓展)在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的pH由10降到2的过程中,其催化能力将逐渐增强。( )
(2)(必修1 P84正文)改变酶催化的温度条件,其最适pH也会随之而改变。( )
2.规范表达
(1)(必修1 P84正文拓展)酶制剂适于在低温(0~4 ℃)下保存的原因是
。
(2)请思考在不同条件下曲线a如何变化,并在图中绘制出相应的曲线。
①在a的基础上,增加酶浓度,请绘制曲线b。
②在a的基础上,增加反应物浓度,请绘制曲线c。
酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析
提醒 酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。
能力4 结合酶促反应速率曲线,考查模型构建与分析能力
7.(2025·四川高考适应性考试)生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜,多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质,导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
[A] 低氧环境可促进褐变发生
[B] 喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
[C] 保存和运输生菜的最适pH为6
[D] 40 ℃时PPO活性最高,适于生菜保存
8.(2024·四川绵阳联考)酶抑制剂包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂通过与底物争夺酶的结合位点来抑制酶的活性,非竞争性抑制剂通过与酶结合后改变酶的结合位点的结构来抑制酶的活性。如图表示相同酶溶液分别在无抑制剂、两种不同抑制剂条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的情况。已知该实验中只使用了一种酶,下列说法错误的是( )
[A] 甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系
[B] 乙组反应体系中加入了竞争性抑制剂,增加底物浓度能促进反应速率提高
[C] 丙组反应体系中加入了非竞争性抑制剂,增加酶浓度不能促进反应速率提高
[D] 甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶,酶促反应速率将呈现上升趋势
“四看法”分析酶促反应曲线
考向一 结合生命观念与社会责任,考查酶的本质和作用
1.(2024·广东卷,15)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5Ay3BiCB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
Ce5Ay3BiCB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3BiCB - - ++ +++
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
2.(2021·海南卷,13)研究发现,人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是( )
[A] 该酶的空间结构由氨基酸的种类决定
[B] 该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与
[C] “废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂
[D] “废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用
考向二 结合科学探究,考查酶的特性及影响因素
3.(2024·浙江1月选考,17)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) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O。2支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl 溶液 (6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O。2支试管置30 ℃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
4.(2023·浙江6月选考,7)为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实验分组、处理及结果如下表所示。
组 别 甲中 溶液 (0.2 mL) 乙中 溶液 (2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏 提取液 H2O2 溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2 溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2 溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是( )
[A] H2O2分解生成O2导致压强改变
[B] 从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
[C] 250 s时 Ⅰ 组和 Ⅲ 组反应已结束而 Ⅱ 组仍在进行
[D] 实验结果说明酶的催化作用具有高效性
第11讲 降低化学反应活化能的酶
考点一 酶的作用和本质
必备知识·梳理
1.(1)点燃但无火焰的卫生香燃烧 (2)对照 少量 促进过氧化氢分解 较多 过氧化氢酶 复燃明显 降低活化能的作用更显著 (3)过氧化氢酶 产生的气泡数目的多少 温度 (4)催化作用 高效性
2.ac bc ab 向上
3.①—e,②—a,③—c,④—d,⑤—b
4.活细胞 RNA 核糖体(主要)或细胞核(真核生物) 催化
数量 活化能
深挖教材
1.(1)× “酒母”就是现在所说的酵母。
(2)√
(3)× 酶在催化反应的前后本身的质和量都不变。
2.(1)向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂,若都出现紫色反应,则说明脲酶是蛋白质 (2)牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质,这些蛋白质可以和重金属或有机溶剂结合从而降低有毒物质与人体中正常的酶接触的机会,从而保护了人体中蛋白质(主要是酶)的活性
关键能力·提升
能力1
1.A 升高温度的原理是提供能量,加酶的原理是降低化学反应所需的活化能,作用机理不同;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,高温、强酸、强碱都会导致蛋白质的空间结构改变而使其失活;由于唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,因此唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂,又可作为蛋白酶催化的反应底物;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,蛋白质能够与双缩脲试剂反应显紫色。
2.D 酶的作用机理是能够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;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;酶可以降低化学反应的活化能,加入酶的抑制剂后,化学反应所需的活化能上升,可以用②表示;若反应体系原本有酶且处于最适温度,加热后,酶的活性下降,活化能上升,可以用②表示。
考点二 酶的特性及相关实验探究
必备知识·梳理
1.(1)活化能
(2)一种或一类 ①酶 被A催化的反应物 B被分解后的产物 ②反应物A (3)①最适宜的温度和pH 降低 ②空间结构
2.(1)砖红色沉淀 (2)①不变蓝 变蓝 温度对酶的活性有影响,温度偏低或偏高都会降低酶的活性
[思考] a.保证反应一开始就达到预设温度,不会因为混合而改变温度。
b.不能。探究温度对酶活性的影响时,自变量是温度,而过氧化氢在高温时会自动分解,影响对实验结果的分析。
c.不能。因为斐林试剂与还原糖只有在水浴加热的条件下才有砖红色沉淀生成,而该实验需严格控制不同温度。
②几乎无气泡 过酸、过碱会影响酶的活性,适宜pH下酶的催化效率最高
[思考] 酸性条件下淀粉会分解,而酸性条件对过氧化氢的分解几乎无影响。
深挖教材
1.(1)× 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)× 温度过低不会破坏酶的空间结构,不会使酶永久失活。
(3)√
2.(1)生产效率高、生产的葡萄糖纯度高,生产过程中的反应条件较温和 (2)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,起到抗菌消炎的作用 不能,因为真菌和细菌细胞壁的成分不同,而酶具有专一性
(3)实验思路:取3支试管,先各加适量H2O2溶液,再分别向上述3支试管中加适量且等量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。观察各试管中释放气泡(氧气)的快慢。
预期的实验结果:O2的释放速度从快到慢依次是加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管。
关键能力·提升
能力2
3.C 芽孢杆菌能合成耐热蛋白酶,是热泉环境对芽孢杆菌产生选择作用的结果;根据题图可知,在pH=7、温度为60 ℃的环境中,该酶活性较高,但不适合长期保存该酶,应置于低温条件下保存;分析题图可知,60 ℃条件下该酶对碱性环境的适应性更强;酶可降低化学反应的活化能,不能提供活化能。
4D 据题图可知,该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性,推测该酶可以耐受一定的高温;据题图可知,在t1时,70 ℃时的反应速率>60 ℃时的反应速率>50 ℃时的反应速率>40 ℃时的反应速率,即在t1时酶促反应速率随温度的升高而增大;据题图可知,在不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同,其中70 ℃条件下该酶达到最大催化反应速率所需时间最短,60 ℃条件下次之,50 ℃条件下再次之,40 ℃条件下所需时间最长;相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率可能相同,如达到最大反应速率后,继续增加反应时间,该酶的催化反应速率不发生改变。
能力3
5.D ①②组实验只能证明酶具有催化作用,不能证明酶具有高效性;证明酶的专一性时,可设置①③组实验,但检验试剂应使用斐林试剂,不能用碘液;H2O2在加热条件下分解加快,故不宜选用④组实验探究温度对酶活性的影响;酸性条件下,淀粉会水解,故不宜选用①组实验材料探究pH对酶活性的影响。
6.【答案】 (1)颜色变化 保证温度恒定,排除温度对实验结果的干扰;37 ℃是唾液淀粉酶的最适催化温度
(2)淀粉已经被完全水解
(3)适当稀释唾液
(4)将步骤③移到②之前
(5)唾液淀粉酶催化的最适pH是6.80左右,高于或低于此值,酶的活性都会降低
【解析】 (1)根据题表信息可知,因变量是淀粉的水解程度、观察的指标为颜色变化。温度为无关变量,无关变量要保持相同且适宜,因此实验过程中选择37 ℃恒温是为了排除温度对实验结果的干扰,且37 ℃是唾液淀粉酶起催化作用的最适温度。(2)由于淀粉遇碘液变蓝,而3号试管加碘液后出现橙黄色,说明淀粉已被完全水解。(3)反应速率较快时,可对唾液加水稀释,从而减慢反应速率。(4)实验过程中先将酶用不同pH溶液处理,然后再与等量淀粉溶液混合,即该实验应将步骤③移到②之前。(5)根据题表数据可知,实验结论为唾液淀粉酶的活性受pH的影响,唾液淀粉酶的最适pH是6.80 左右,高于或低于此值,酶活性都会降低。
考点三 影响酶促反应速率的因素分析
必备知识·梳理
1.不变 也不变
2.(1)正相关 (2)酶浓度 底物浓度
3.(1)增加 (2)最大值 增加 (3)底物浓度 酶浓度
深挖教材
1.(1)× 胃蛋白酶的最适pH为1.5,在pH=10的条件下会变性失活,无法复原。
(2)× 酶催化的最适温度及最适pH,均不会随外界条件的改变而改变。
2.(1)在0~4 ℃时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高
(2)① ②
关键能力·提升
能力4
7.B 由题可知,PPO在有氧条件下起催化作用,导致植物组织褐变,故低氧环境可抑制褐变发生;由图可知,随着柠檬酸浓度升高,PPO相对活性下降,故喷洒柠檬酸可抑制褐变发生;由图可知,pH为6、反应温度为40 ℃时,吸光度最高,醌类物质含量最高,植物组织褐变最严重,不适合生菜的保存和运输。
8.C 甲组反应速率均高于加入了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的反应速率,说明甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系;乙组为竞争性抑制剂与酶结合后的反应速率曲线,其特点是随着底物浓度的增加,底物与酶结合的概率增大,反应速率逐渐提高;丙组即使增加底物浓度也不能提高反应速率,但是可以通过增加酶浓度来促进反应速率提高,说明丙组为非竞争性抑制剂与酶结合后的反应速率曲线;甲组在底物浓度为15时,酶促反应速率已达到最大,此时限制酶促反应速率的因素为酶浓度,故甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶,酶促反应速率将呈现上升趋势。
研练真题·感悟高考
考向一
1.B 由题表可知,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,当Ay3与Ce5同时存在(Ce5Ay3BiCB)时,酶对于两类底物均有催化活性,且催化纤维素类底物W2的活性增强,所以Ay3与Ce5可能存在相互影响;由题表可知,不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化褐藻酸类底物S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关;由题表可知,Ay3BiCB与Ce5Ay3BiCB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;需要检测Ce5Ay3Bi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。
2.A 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,大多数为蛋白质。根据题意可知:该酶的化学本质为蛋白质,蛋白质空间结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同;根据题意可知:该酶的化学本质为蛋白质,因此该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与;“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生分解,肽键断裂;氨基酸是蛋白质的基本单位,“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用。
考向二
3.B 温度过高会使酶失活,因此本实验采用低温提取,以避免PAL 失活;因为试管2在②中加入了HCl溶液,酶已经变性失活,故不会消耗底物苯丙氨酸;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,保持无关变量相同;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。
4.C H2O2分解产物是H2O和O2,其中O2属于气体,会导致压强改变;据表分析可知,甲中溶液为肝脏提取液(含过氧化氢酶)或无机催化剂等,乙中是底物,应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时;三组中的H2O2溶液均为2 mL,则最终产生的相对压强应相同,据表可知,250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束,但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0,故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行;酶的高效性是指与无机催化剂相比,酶的催化效率更显著,对比Ⅰ、Ⅱ组可知,在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快,说明酶的催化作用具有高效性。(共100张PPT)
第11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,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
2.活动:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
酶的作用和本质
考点一
1.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)实验原理。
点燃但无火焰的卫生香燃烧
(2)实验思路、结果和结论。
对照
少量
促进过氧化氢分解
较多
过氧化氢酶
复燃明显
降低活化能的作用更
显著
(3)实验变量分析。
过氧化氢酶
产生的气泡数目的多少
温度
(4)实验结论。
①②对照,说明加热能促进过氧化氢的分解;
①④对照,说明酶具有 ;
③④对照,说明酶具有 。
催化作用
高效性
2.酶的催化作用机理
ac
bc
ab
向上
3.酶本质的探究历程(连线)
4.归纳酶的本质和作用
活细胞
RNA
核糖体(主要)或细
胞核(真核生物)
催化
数量
活化能
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P79思考·讨论)1716年《康熙字典》收录了酶字,并将“酶”解释为
“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。( )
×
【提示】 “酒母”就是现在所说的酵母。
(2)(必修1 P79~80思考·讨论)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。( )
(3)(必修1 P85拓展应用1)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。
( )
√
【提示】 酶在催化反应的前后本身的质和量都不变。
×
2.规范表达
(1)(必修1 P79~80思考·讨论拓展)设计简单的实验验证脲酶是蛋白质,实验思路是
。
(2)(必修1 P82~83探究·实践拓展)当人误食了含有重金属的食物或有机溶剂类农药后,有一种应急措施就是立刻给病人喝大量牛奶或豆浆,原因是
。
向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂,若都出现紫色反应,
则说明脲酶是蛋白质
牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质,这些蛋白质可以和重金属或有机溶剂结合
从而降低有毒物质与人体中正常的酶接触的机会,从而保护了人体中蛋白质
(主要是酶)的活性
能力1 结合酶的本质、作用,考查理解能力
1.(2024·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味,这是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法错误的是( )
[A] 升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率,二者作用机理相同
[B] 高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活
[C] 唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂,又可作为蛋白酶催化的反应底物
[D] 唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色
A
【解析】 升高温度的原理是提供能量,加酶的原理是降低化学反应所需的活化能,作用机理不同;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,高温、强酸、强碱都会导致蛋白质的空间结构改变而使其失活;由于唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,因此唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂,又可作为蛋白酶催化的反应底物;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,蛋白质能够与双缩脲试剂反应显紫色。
2.(2024·江西南昌二模)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】 酶的作用机理是能够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;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;酶可以降低化学反应的活化能,加入酶的抑制剂后,化学反应所需的活化能上升,可以用②表示;若反应体系原本有酶且处于最适温度,加热后,酶的活性下降,活化能上升,可以用②表示。
考点二
酶的特性及相关实验探究
1.酶的特性
(1)酶具有高效性。
与无机催化剂相比,酶降低化学反应 的作用更显著,催化效率更高。
活化能
(2)酶具有专一性。
每一种酶只能催化 化学反应。
①物理模型——“锁钥学说”。
一种或一类
图中A表示 ,B表示 ,E、F表示 ,
C、D表示不能被A催化的物质。
酶
被A催化的反应物
B被分解后的产物
②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)酶的作用条件“较温和”。
①在 条件下,酶的活性最高;温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显 。
②过酸、过碱或温度过高,会使酶的 遭到破坏,使酶永久失活。
最适宜的温度和pH
降低
空间结构
2.酶相关实验
(1)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。
实 验 步 骤 一 取两支试管,编号1、2
二 1号试管中加入2 mL淀粉溶液 2号试管中加入2 mL蔗糖溶液
三 加入淀粉酶溶液2滴,振荡,试管下半部浸到60 ℃左右的热水中,保温5 min
四 加入斐林试剂→振荡→50~65 ℃水浴加热约2 min
实验现象 无变化
实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解
砖红色沉淀
(2)探究温度和pH对酶活性的影响。
①探究温度对酶活性的影响。
实 验 步 骤 一 六支试管分三组分别进行编号 1 1′ 2 2′ 3 3′
二 可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
三 淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL
四 分别在不同条件下放置5 min 0 ℃保温 60 ℃保温 100 ℃保温
五 混合 在各自的温度下反应约5 min
六 加碘液 分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象
实验现象 变蓝
实验结论
不变蓝
变蓝
温度对酶的活性有影响,温度偏低或偏高都会降低酶的活性
[思考] a.同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合
【提示】 保证反应一开始就达到预设温度,不会因为混合而改变温度。
b.能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响 为什么
【提示】 不能。探究温度对酶活性的影响时,自变量是温度,而过氧化氢在高温时会自动分解,影响对实验结果的分析。
c.在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测 为
什么
【提示】 不能。因为斐林试剂与还原糖只有在水浴加热的条件下才有砖红色沉淀生成,而该实验需严格控制不同温度。
②探究pH对酶活性的影响。
实 验 步 骤 一 1号试管 2号试管 3号试管
二 各加入新鲜肝脏研磨液2滴
三 1 mL 蒸馏水 1 mL HCl溶液 1 mL NaOH溶液
四 各加入2 mL H2O2溶液
五 反应约5 min,记录气泡产生情况
实验现象 较多气泡 几乎无气泡
实验结论
几乎无气泡
过酸、过碱会影响酶的活性,适宜pH下酶的催化效率最高
[思考] 为什么实验材料选过氧化氢和新鲜肝脏研磨液,而不选淀粉和
淀粉酶
【提示】 酸性条件下淀粉会分解,而酸性条件对过氧化氢的分解几乎无
影响。
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P82正文)每一种酶只能催化一种化学反应。( )
×
【提示】 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)(必修1 P84正文)过酸、过碱或温度过高、过低,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。( )
×
【提示】 温度过低不会破坏酶的空间结构,不会使酶永久失活。
(3)(必修1 P84正文)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行,与酶在细胞中的分布有关。( )
√
2.规范表达
(1)(必修1 P84与社会的联系)20世纪60年代以前,医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的,60年代后改用酶法生产。用酶来水解淀粉生产葡萄糖的优越性表现在
(至少写出两点)。
生产效率高、生产的葡萄糖纯度高,生产过程
中的反应条件较温和
(2)(必修1 P85科学·技术·社会)溶菌酶为什么具有抗菌消炎的作用
。细菌性溶菌酶能否防御真菌感染 。
溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,起到抗菌消炎的作用
不能,因为真菌和细菌细胞壁的成分不同,而酶具有专一性
(3)(必修1 P77探究·实践)若要利用适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5% FeCl3溶液、0.01%过氧化氢酶溶液等材料用品,设计实验同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性,请简要写出实验思路及预期的实验结果。
【提示】 实验思路:取3支试管,先各加适量H2O2溶液,再分别向上述3支试管中加适量且等量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。观察各试管中释放气泡(氧气)的快慢。
预期的实验结果:O2的释放速度从快到慢依次是加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管。
1.“对照实验法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性。
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种反应物
试剂 与反应物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快,或反应用时短 反应速率缓慢,或反应用时长
结论 酶具有高效性
(2)验证酶的专一性。
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种反应物(等量) 与酶相对应 的反应物 另外一种
反应物
试剂 与反应物 相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)
现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 酶具有专一性
2.“梯度法”探究酶的最适温度或pH
(1)探究酶的最适温度。
(2)探究酶的最适pH。
能力2 结合酶的特性,考查理解能力
3.(2024·湖北武汉模拟)某实验小组从热泉的芽孢杆菌中获取了某耐热蛋白酶,并探究了该酶在60 ℃和80 ℃两个温度条件下,pH对酶活性的影响,结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
[A] 芽孢杆菌合成耐热蛋白酶是在热泉环境的
诱导下产生的适应性变异
[B] 根据结果可知,该酶适合在pH=7、温度为 60 ℃的条件下长期保存
[C] 与80 ℃相比,60 ℃条件下该酶对碱性环境的适应性更强
[D] 当pH=7时,80 ℃和60 ℃条件下该酶为化学反应提供等量的活化能
C
【解析】 芽孢杆菌能合成耐热蛋白酶,是热泉环境对芽孢杆菌产生选择作用的结果;根据题图可知,在pH=7、温度为60 ℃的环境中,该酶活性较高,但不适合长期保存该酶,应置于低温条件下保存;分析题图可知,60 ℃条件下该酶对碱性环境的适应性更强;酶可降低化学反应的活化能,不能提供活化能。
4(2024·四川眉山模拟)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是( )
[A] 该酶可耐受一定的高温
[B] 在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
[C] 不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
[D] 相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
D
【解析】 据题图可知,该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性,推测该酶可以耐受一定的高温;据题图可知,在t1时,70 ℃时的反应速率>60 ℃时的反应速率>50 ℃时的反应速率>40 ℃时的反应速率,即在t1时酶促反应速率随温度的升高而增大;据题图可知,在不同温度下,该酶达到最大催化
反应速率时所需时间不同,其中70 ℃条件下该酶达到最大催
化反应速率所需时间最短,60 ℃条件下次之,50 ℃条件下再
次之,40 ℃条件下所需时间最长;相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率可能相同,如达到最大反应速率后,继续增加反应时间,该酶的催化反应速率不发生改变。
能力3 围绕实验操作和结果分析,考查实验探究能力
5.(2024·四川绵阳模拟)下列是某同学设计的几个实验内容,有关分析正确的是
( )
①淀粉酶+淀粉溶液 ②淀粉溶液+蒸馏水 ③淀粉酶+蔗糖 ④H2O2+肝脏研磨液 ⑤H2O2+FeCl3溶液
[A] 证明酶具有高效性实验时,可进行①②组实验
[B] 证明酶的专一性实验时,可设置①③组实验,检验试剂可用碘液
[C] 探究温度对酶活性影响实验时,应在不同温度下进行第④组实验
[D] 探究pH对酶活性影响实验时,不宜选择第①组中的实验材料进行实验
D
【解析】 ①②组实验只能证明酶具有催化作用,不能证明酶具有高效性;证明酶的专一性时,可设置①③组实验,但检验试剂应使用斐林试剂,不能用碘液;H2O2在加热条件下分解加快,故不宜选用④组实验探究温度对酶活性的影响;酸性条件下,淀粉会水解,故不宜选用①组实验材料探究pH对酶活性的影响。
归纳总结
酶实验探究中的“宜”与“不宜”
6.(2024·安徽六安模拟)为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响,某同学具体的实验操作步骤如下:
①在1~5号试管中分别加入0.5%的唾液1 mL。
②分别向1~5号试管中加入0.5%的淀粉溶液2 mL。
③向各试管中加入相应的缓冲液3 mL,使各试管中的pH依次稳定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。
④将1~5号试管均放入37 ℃温水中恒温水浴。
⑤反应过程中,每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上,加
1滴碘液显色。待呈橙黄色时,立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录结果如表所示。
试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.60 6.20 6.80 7.40 8.00
颜色 ++ + 橙黄色 + ++
注:“+”表示蓝色程度。
(1)实验设计中,观察的指标是 。实验过程中选择37 ℃恒温的理由是
。
颜色变化
保证温度恒定,排除温度对实验结果的干扰;37 ℃是唾液淀粉酶的最适催化温度
【解析】 (1)根据题表信息可知,因变量是淀粉的水解程度、观察的指标为颜色变化。温度为无关变量,无关变量要保持相同且适宜,因此实验过程中选择37 ℃恒温是为了排除温度对实验结果的干扰,且37 ℃是唾液淀粉酶起催化作用的最适温度。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色,说明 。
淀粉已经被完全水解
【解析】 (2)由于淀粉遇碘液变蓝,而3号试管加碘液后出现橙黄色,说明淀粉已被完全水解。
(3)如果反应速率过快,应当对唾液进行怎样的处理 。
适当稀释唾液
【解析】 (3)反应速率较快时,可对唾液加水稀释,从而减慢反应速率。
(4)该同学的操作中有一处错误,请改正: 。
将步骤③移到②之前
【解析】 (4)实验过程中先将酶用不同pH溶液处理,然后再与等量淀粉溶液混合,即该实验应将步骤③移到②之前。
(5)该实验得出的结论是
。
唾液淀粉酶催化的最适pH是6.80左右,高于或低于
【解析】 (5)根据题表数据可知,实验结论为唾液淀粉酶的活性受pH的影响,唾液淀粉酶的最适pH是6.80左右,高于或低于此值,酶活性都会降低。
此值,酶的活性都会降低
考点三
影响酶促反应速率的
因素分析
1.温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知,不同pH条件下,酶的最适温度 ;不同温度条件下,酶的最适pH ,即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
不变
也不变
2.酶浓度对酶促反应速率的影响
(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 。
(2)ab段限制因素是 ;bc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)对酶促反应速率的影响
(3)ab段限制因素是 ;bc段限制因素是 。
(1)ab段:在一定底物浓度范围内,随底物浓度的增加,反应速率 (酶没有完全与底物结合)。
(2)bc段:当底物浓度增大到某一值(M)时,反应速率达到 ,不再 (酶完全与底物结合)。
增加
最大值
增加
底物浓度
酶浓度
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P84相关信息拓展)在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的pH由10降到2的过程中,其催化能力将逐渐增强。( )
×
【提示】 胃蛋白酶的最适pH为1.5,在pH=10的条件下会变性失活,无法复原。
(2)(必修1 P84正文)改变酶催化的温度条件,其最适pH也会随之而改变。
( )
×
【提示】 酶催化的最适温度及最适pH,均不会随外界条件的改变而改变。
2.规范表达
(1)(必修1 P84正文拓展)酶制剂适于在低温(0~4 ℃)下保存的原因是
。
在0~4 ℃时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性
可以升高
(2)请思考在不同条件下曲线a如何变化,并在图中绘制出相应的曲线。
①在a的基础上,增加酶浓度,请绘制曲线b。
【提示】 ①
②在a的基础上,增加反应物浓度,请绘制曲线c。
【提示】 ②
酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析
提醒 酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。
能力4 结合酶促反应速率曲线,考查模型构建与分析能力
7.(2025·四川高考适应性考试)生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜,多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质,导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
[A] 低氧环境可促进褐变发生
[B] 喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
[C] 保存和运输生菜的最适pH为6
[D] 40 ℃时PPO活性最高,适于生菜保存
B
【解析】 由题可知,PPO在有氧条件下起催化作用,导致植物组织褐变,故低氧环境可抑制褐变发生;由图可知,随着柠檬酸浓度升高,PPO相对活性下降,故喷洒柠檬酸可抑制褐变发生;由图可知,pH为6、反应温度为40 ℃时,吸光度最高,醌类物质含量最高,植物组织褐变最严重,不适合生菜的保存和运输。
8.(2024·四川绵阳联考)酶抑制剂包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂通过与底物争夺酶的结合位点来抑制酶的活性,非竞争性抑制剂通过与酶结合后改变酶的结合位点的结构来抑制酶的活性。如图表示相同酶溶液分别在无抑制剂、两种不同抑制剂条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的情况。已知该实验中只使用了一种酶,下列说法错误的是( )
[A] 甲组为无抑制剂条件下底物浓度与
反应速率的关系
[B] 乙组反应体系中加入了竞争性抑制剂,增加底物浓度能促进反应速率提高
[C] 丙组反应体系中加入了非竞争性抑制剂,增加酶浓度不能促进反应速率提高
[D] 甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶,酶促反应速率将呈现上升趋势
C
【解析】 甲组反应速率均高于加入了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的反应速率,说明甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系;乙组为竞争性抑制剂与酶结合后的反应速率曲线,其特点是随着底物浓度的增加,底物与酶结合的概率增大,反应速率逐渐提高;丙组即使增加底物浓度也不能提高反应速率,但是可以通过增加酶浓度来促进反应速率提高,说明丙组为非竞争性抑制剂与酶结合后的反应速率曲线;甲组在底物浓度为15时,酶促反应速率已达到最大,此时限制酶促反应速率的因素为酶浓度,故甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶,酶促反应速率将呈现上升趋势。
归纳总结
“四看法”分析酶促反应曲线
考向一 结合生命观念与社会责任,考查酶的本质和作用
1.(2024·广东卷,15)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。
研练真题·感悟高考
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。
关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
[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
B
【解析】 由题表可知,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,当Ay3与Ce5同时存在(Ce5-Ay3-Bi-CB)时,酶对于两类底物均有催化活性,且催化纤维素类底物W2的活性增强,所以Ay3与Ce5可能存在相互影响;由题表可知,不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化褐藻酸类底物S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关;由题表可知,
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;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。
2.(2021·海南卷,13)研究发现,人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是( )
[A] 该酶的空间结构由氨基酸的种类决定
[B] 该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与
[C] “废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂
[D] “废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用
A
【解析】 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,大多数为蛋白质。根据题意可知:该酶的化学本质为蛋白质,蛋白质空间结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同;根据题意可知:该酶的化学本质为蛋白质,因此该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与;“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生分解,肽键断裂;氨基酸是蛋白质的基本单位,“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用。
考向二 结合科学探究,考查酶的特性及影响因素
3.(2024·浙江1月选考,17)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) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O。2支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl 溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O。2支试管置30 ℃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
B
【解析】 温度过高会使酶失活,因此本实验采用低温提取,以避免PAL 失活;因为试管2在②中加入了HCl溶液,酶已经变性失活,故不会消耗底物苯丙氨酸;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,保持无关变量相同;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。
4.(2023·浙江6月选考,7)为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实验分组、处理及结果如下表所示。
组 别 甲中 溶液 (0.2 mL) 乙中 溶液 (2mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏 提取液 H2O2 溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2 溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2 溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是( )
[A] H2O2分解生成O2导致压强改变
[B] 从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
[C] 250 s时 Ⅰ 组和 Ⅲ 组反应已结束而 Ⅱ 组仍在进行
[D] 实验结果说明酶的催化作用具有高效性
C
【解析】 H2O2分解产物是H2O和O2,其中O2属于气体,会导致压强改变;据表分析可知,甲中溶液为肝脏提取液(含过氧化氢酶)或无机催化剂等,乙中是底物,应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时;三组中的H2O2溶液均为2 mL,则最终产生的相对压强应相同,据表可知,250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束,但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0,故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行;酶的高效性是指与无机催化剂相比,酶的催化效率更显著,对比Ⅰ、Ⅱ组可知,在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快,说明酶的催化作用具有高效性。
(时间:30分钟 满分:36分)
基础强化练
选择题:1~6题,每题2分。
1.(酶的作用|2024·深圳调研)乳汁中的糖类主要是乳糖。有些婴儿体内乳糖酶活性低,会出现腹泻等乳糖不耐受症状。下列叙述正确的是( )
[A] 乳糖与乳糖酶的结合过程中酶的结构发生了改变
[B] 乳糖酶具有高效性的原因是能够为乳糖分解提供活化能
[C] 乳糖由两分子半乳糖组成,不能被小肠直接吸收
[D] 乳糖分解反应最适温度和乳糖酶最佳保存温度均为37 ℃
A
【解析】 酶的作用机理是降低化学反应的活化能;乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成,不能被小肠直接吸收;酶适于在低温条件下保存。
2.(酶促反应的因素及实验|2024·武汉模拟)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。下列与酶有关的实验中,叙述错误的是( )
[A] 比较H2O2在不同条件下的分解时,H2O2溶液需现配现用以防止其在常温下分解
[B] 探究pH对胃蛋白酶活性的影响时,先将胃蛋白酶置于中性环境中保存
[C] 验证淀粉酶的专一性时,可选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林试剂进行
实验
[D] 探究温度对酶活性的影响时,底物与酶应先在相应温度条件下保温处理后再混合
B
【解析】 H2O2溶液常温下也会缓慢分解为氧气和水,故在比较H2O2在不同条件下的分解时,应现配现用;胃蛋白酶的最适pH为1.5,在探究pH对胃蛋白酶活性的影响时,先将胃蛋白酶置于pH=1.5的酸性环境中保存;用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时,应该选用斐林试剂鉴定实验结果;探究温度对酶活性的影响时,要先将酶与底物溶液分别置于相应温度一段时间后,再进行混合,如果先进行混合再保温,酶与底物接触就会进行反应,影响实验结果。
3.(酶的作用及特性|2025·云南高考适应性考试)酶不仅在生命活动中具有重要作用,还在日常生活中有广泛运用。下列说法正确的是( )
[A] 植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁
[B] 能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉,可用来洗涤蚕丝制品
[C] 食物中的淀粉和蔗糖在咀嚼过程中会被唾液淀粉酶催化水解
[D] 参与细胞内DNA复制的酶有解旋酶、DNA聚合酶和T4 DNA连接酶
A
【解析】 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁;蚕丝制品含有大量蛋白质,能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉中含有蛋白酶,可能会对蚕丝制品造成破坏;酶具有专一性,唾液淀粉酶无法催化蔗糖水解;细胞内DNA复制时,解旋酶解开双螺旋,DNA聚合酶催化子链的延伸,而T4 DNA连接酶催化双链DNA片段连接,一般用于基因工程。
4.(新情境·诱导契合学说|2024·福州月考)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心又恢复到原构象。下列相关说法错误的是( )
[A] 某种酶能催化可逆反应双向进行的事实,可用这一模型解释
[B] 这一模型可以解释淀粉酶可以催化二糖水解成2分子单糖的过程
[C] ATP水解释放的磷酸基团使某些酶磷酸化导致其空间结构改变
[D] 酶活性中心的构象发生变化的过程中肽键没有断裂
B
【解析】 酶具有专一性,淀粉酶不能催化二糖的水解;酶活性中心的构象发生变化的实质是酶的空间结构改变,若此过程中有肽键的断裂,则产物脱落后酶活性中心不会恢复到原构象。
5.(酶的作用及特性|2025·龙岩期中)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。下列说法正确的是( )
[A] 酶是多聚体,其基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
[B] ES→P+E所需要的活化能与S直接转化为P所需要的活化能相等
[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] 反竞争性抑制剂与酶的结合位点可能是底物诱导酶空间结构改变后造成的
D
【解析】 绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少部分是RNA,其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸;酶的作用机理是能降低化学反应的活化能,故ES→
P+E(有酶催化)所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低;竞争性抑制剂可与S竞争性结合酶(E)的活性部位,酶量一定的条件下,底物浓度越高,底物和酶结合的机会就越多,竞争性抑制剂与酶结合的机会就越少,抑制效率越低;反竞争性抑制剂是一类只能与酶—底物复合物(ES)结合,但不能直接与游离酶结合的抑制剂,因此反竞争性抑制剂与酶的结合位点可能是底物诱导酶空间结构改变产生的。
6.(影响酶促反应速率的因素分析|2024·铜川模拟)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。据图分析下列说法正确的是( )
[A] 增大pH后重复该实验,a、b点位置均会上升
[B] 酶浓度降低后,图示反应速率可用曲线甲表示
[C] 酶浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素
[D] 若b点后升高温度,将呈现曲线丙所示变化
B
【解析】 由题可知,“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”,因此如果增大pH,酶的活性会下降,a、b点位置都会下移;在曲线ab段酶促反应速率与反应物浓度呈正相关,因此反应物浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素;
由题可知,曲线乙是在最适温度条件
下进行的,如果升高温度,酶的活性
会下降,反应速率应在b点后下降。
选择题:7~9题,每题4分。
7.(影响酶促反应速率的因素分析及实验|2024·柳州模拟)如图是某兴趣小组用淀粉和淀粉酶探究酶活性影响因素时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创造酸性条件,盐酸能催化淀粉水解)。下列有关叙述错误的是( )
[A] 实验中温度、淀粉用量、淀粉酶的浓度等为无关变量
[B] pH为1时淀粉酶可能已经失活,淀粉发生分解是盐酸起催化作用
[C] pH为3和9时淀粉剩余量基本相同,说明两种条件下淀粉酶的酶活性相同
[D] 实验中用适量的H2O2和过氧化氢酶代替淀粉和淀粉酶作实验材料更为科学
C
能力提升练
【解析】 分析题图可知,pH为3和9时淀粉剩余量基本相等,而pH=3时淀粉水解还有盐酸的作用,因此pH为3时的酶活性小于pH为9时的酶活性。
8.(酶的本质及特性|2024·潍坊一模)牛奶中富含蛋白质胶体,新鲜生姜根茎榨碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,使其他蛋白质暴露出来,与某些盐离子相互作用,形成网状的凝胶体,导致牛奶凝固。下列说法错误的是( )
[A] 生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体
[B] 凝乳酶属于外分泌蛋白,只能在细胞外发挥作用
[C] 牛奶的温度过高或过低,与姜末混合后均不易凝固
[D] 可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
B
【解析】 凝乳酶的化学本质是蛋白质,其合成部位是核糖体;依据“新鲜生姜根茎榨碎后,其中的一种凝乳酶能够水解……,导致牛奶凝固”,说明凝乳酶是胞内酶,在细胞内和细胞外都能发挥作用。
9.(影响酶促反应速率的因素分析及实验|2024·重庆三模)马铃薯削皮后置于空气中一段时间后表面会变成黑色或褐色,这种现象被称为“酶促褐化反应”。科学家研究发现,该反应主要是因为马铃薯中的儿茶酚氧化酶可催化儿茶酚和氧气反应生成褐色的对羟基醌。下表是某实验小组探究温度对儿茶酚氧化酶活性影响的实验结果。
温度/℃ 10 15 20 25 30 35 40 45
耗氧量/mL 28.6 43.2 36.3 29.2 21.1 10.0 4.1 0.7
下列相关叙述正确的是( )
[A] 实验结束时15 ℃下溶液颜色最深,45 ℃下溶液颜色最浅
[B] 将8组恒温箱均置于摇床上振荡,可提高氧气的消耗速率和酶活性
[C] 据实验结果推测儿茶酚氧化酶的最适温度在15~20 ℃之间
[D] 实验中将儿茶酚和儿茶酚氧化酶混匀后调整温度,置于对应恒温箱中
保存
A
【解析】 由题表可知,实验结束时15 ℃下耗氧量最多,生成的褐色物质最多,溶液颜色最深,45 ℃下则相反;振荡可提高溶液中溶氧量,进而提高氧气的消耗速率,但酶活性是酶本身的特性,不会因振荡而发生改变;据实验结果推测儿茶酚氧化酶的最适温度在10~20 ℃之间;实验中应先将8组儿茶酚和8组儿茶酚氧化酶分开放入对应温度恒温箱中一段时间后将相同温度下的两种物质混合,再将混合物置于对应恒温箱中保存。
10.(12分)(酶综合|2024·泉州模拟)淀粉是人体获取能量的主要来源,经胰淀粉酶和α-葡萄糖苷酶消化后以葡萄糖的形式被人体吸收。对上述两种酶的活性进行抑制,能降低淀粉的消化速率,进而减缓餐后血糖的上升速率,以帮助高血糖人群控制血糖含量。回答下列问题。
(1)淀粉能在人体温和条件下快速消化的原因是胰淀粉酶能降低淀粉水解反应的 。
活化能
【解析】 (1)酶具有催化作用的机理是能降低化学反应所需的活化能,故淀粉能在人体温和条件下快速消化的原因是胰淀粉酶能降低淀粉水解反应的活化能。
(2)消化道内同时存在上述两种酶,淀粉先经胰淀粉酶分解为麦芽糖,再经α-葡萄糖苷酶分解为葡萄糖,这主要与酶的 性有关。
专一
【解析】 (2)消化道内同时存在胰淀粉酶和α-葡萄糖苷酶,淀粉先经胰淀粉酶分解为麦芽糖,再经α-葡萄糖苷酶分解为葡萄糖,这主要与酶的专一性有关,即一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行。
(3)原花青素和原儿茶酸可抑制这两种酶的活性。科研人员探究单独使用两种抑制剂或按不同比例混合使用两种抑制剂对两种酶活性的影响。该探究实验的自变量是 。
本实验 (填“能”或“不能”)用斐林试剂作为检测试剂,原因是
。
抑制剂的种类、两种抑制剂的比例、酶的种类
不能
斐林试剂可用于鉴定还原糖,麦芽糖及其分解产物葡萄糖均为还原糖,无法
确定α-葡萄糖苷酶的受抑制情况
【解析】 (3)自变量是指为达成实验目的而人为控制的量,科研人员探究单独使用两种抑制剂或按不同比例混合使用两种抑制剂对两种酶活性的影响,该探究实验的自变量是抑制剂的种类、两种抑制剂的比例以及酶的种类。因为斐林试剂可用于鉴定还原糖,麦芽糖及其分解产物葡萄糖均为还原糖,无法确定α-葡萄糖苷酶的受抑制情况,故本实验不能用斐林试剂作为检测试剂。第11讲 降低化学反应活化能的酶
(时间:30分钟 满分:36分)
基础强化练
选择题:1~6题,每题2分。
1.(酶的作用|2024·深圳调研)乳汁中的糖类主要是乳糖。有些婴儿体内乳糖酶活性低,会出现腹泻等乳糖不耐受症状。下列叙述正确的是( )
[A] 乳糖与乳糖酶的结合过程中酶的结构发生了改变
[B] 乳糖酶具有高效性的原因是能够为乳糖分解提供活化能
[C] 乳糖由两分子半乳糖组成,不能被小肠直接吸收
[D] 乳糖分解反应最适温度和乳糖酶最佳保存温度均为37 ℃
2.(酶促反应的因素及实验|2024·武汉模拟)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。下列与酶有关的实验中,叙述错误的是( )
[A] 比较H2O2在不同条件下的分解时,H2O2溶液需现配现用以防止其在常温下分解
[B] 探究pH对胃蛋白酶活性的影响时,先将胃蛋白酶置于中性环境中保存
[C] 验证淀粉酶的专一性时,可选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林试剂进行实验
[D] 探究温度对酶活性的影响时,底物与酶应先在相应温度条件下保温处理后再混合
3.(酶的作用及特性|2025·云南高考适应性考试)酶不仅在生命活动中具有重要作用,还在日常生活中有广泛运用。下列说法正确的是( )
[A] 植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁
[B] 能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉,可用来洗涤蚕丝制品
[C] 食物中的淀粉和蔗糖在咀嚼过程中会被唾液淀粉酶催化水解
[D] 参与细胞内DNA复制的酶有解旋酶、DNA聚合酶和T4 DNA连接酶
4.(新情境·诱导契合学说|2024·福州月考)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心又恢复到原构象。下列相关说法错误的是( )
[A] 某种酶能催化可逆反应双向进行的事实,可用这一模型解释
[B] 这一模型可以解释淀粉酶可以催化二糖水解成2分子单糖的过程
[C] ATP水解释放的磷酸基团使某些酶磷酸化导致其空间结构改变
[D] 酶活性中心的构象发生变化的过程中肽键没有断裂
5.(酶的作用及特性|2025·龙岩期中)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。下列说法正确的是( )
[A] 酶是多聚体,其基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
[B] ES→P+E所需要的活化能与S直接转化为P所需要的活化能相等
[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] 反竞争性抑制剂与酶的结合位点可能是底物诱导酶空间结构改变后造成的
6.(影响酶促反应速率的因素分析|2024·铜川模拟)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。据图分析下列说法正确的是( )
[A] 增大pH后重复该实验,a、b点位置均会上升
[B] 酶浓度降低后,图示反应速率可用曲线甲表示
[C] 酶浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素
[D] 若b点后升高温度,将呈现曲线丙所示变化
能力提升练
选择题:7~9题,每题4分。
7.(影响酶促反应速率的因素分析及实验|2024·柳州模拟)如图是某兴趣小组用淀粉和淀粉酶探究酶活性影响因素时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创造酸性条件,盐酸能催化淀粉水解)。下列有关叙述错误的是( )
[A] 实验中温度、淀粉用量、淀粉酶的浓度等为无关变量
[B] pH为1时淀粉酶可能已经失活,淀粉发生分解是盐酸起催化作用
[C] pH为3和9时淀粉剩余量基本相同,说明两种条件下淀粉酶的酶活性相同
[D] 实验中用适量的H2O2和过氧化氢酶代替淀粉和淀粉酶作实验材料更为科学
8.(酶的本质及特性|2024·潍坊一模)牛奶中富含蛋白质胶体,新鲜生姜根茎榨碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,使其他蛋白质暴露出来,与某些盐离子相互作用,形成网状的凝胶体,导致牛奶凝固。下列说法错误的是( )
[A] 生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体
[B] 凝乳酶属于外分泌蛋白,只能在细胞外发挥作用
[C] 牛奶的温度过高或过低,与姜末混合后均不易凝固
[D] 可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
9.(影响酶促反应速率的因素分析及实验|2024·重庆三模)马铃薯削皮后置于空气中一段时间后表面会变成黑色或褐色,这种现象被称为“酶促褐化反应”。科学家研究发现,该反应主要是因为马铃薯中的儿茶酚氧化酶可催化儿茶酚和氧气反应生成褐色的对羟基醌。下表是某实验小组探究温度对儿茶酚氧化酶活性影响的实验结果。下列相关叙述正确的是( )
温度/℃ 10 15 20 25 30 35 40 45
耗氧量/mL 28.6 43.2 36.3 29.2 21.1 10.0 4.1 0.7
[A] 实验结束时15 ℃下溶液颜色最深,45 ℃下溶液颜色最浅
[B] 将8组恒温箱均置于摇床上振荡,可提高氧气的消耗速率和酶活性
[C] 据实验结果推测儿茶酚氧化酶的最适温度在15~20 ℃之间
[D] 实验中将儿茶酚和儿茶酚氧化酶混匀后调整温度,置于对应恒温箱中保存
10.(12分)(酶综合|2024·泉州模拟)淀粉是人体获取能量的主要来源,经胰淀粉酶和α葡萄糖苷酶消化后以葡萄糖的形式被人体吸收。对上述两种酶的活性进行抑制,能降低淀粉的消化速率,进而减缓餐后血糖的上升速率,以帮助高血糖人群控制血糖含量。回答下列问题。
(1)淀粉能在人体温和条件下快速消化的原因是胰淀粉酶能降低淀粉水解反应的
。
(2)消化道内同时存在上述两种酶,淀粉先经胰淀粉酶分解为麦芽糖,再经α葡萄糖苷酶分解为葡萄糖,这主要与酶的 性有关。
(3)原花青素和原儿茶酸可抑制这两种酶的活性。科研人员探究单独使用两种抑制剂或按不同比例混合使用两种抑制剂对两种酶活性的影响。该探究实验的自变量是 。
本实验 (填“能”或“不能”)用斐林试剂作为检测试剂,原因是
。
第11讲 降低化学反应活化能的酶
1.A 酶的作用机理是降低化学反应的活化能;乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成,不能被小肠直接吸收;酶适于在低温条件下保存。
2.B H2O2溶液常温下也会缓慢分解为氧气和水,故在比较H2O2在不同条件下的分解时,应现配现用;胃蛋白酶的最适pH为1.5,在探究pH对胃蛋白酶活性的影响时,先将胃蛋白酶置于pH=1.5的酸性环境中保存;用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时,应该选用斐林试剂鉴定实验结果;探究温度对酶活性的影响时,要先将酶与底物溶液分别置于相应温度一段时间后,再进行混合,如果先进行混合再保温,酶与底物接触就会进行反应,影响实验结果。
3.A 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁;蚕丝制品含有大量蛋白质,能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉中含有蛋白酶,可能会对蚕丝制品造成破坏;酶具有专一性,唾液淀粉酶无法催化蔗糖水解;细胞内DNA复制时,解旋酶解开双螺旋,DNA聚合酶催化子链的延伸,而T4 DNA连接酶催化双链DNA片段连接,一般用于基因工程。
4.B 酶具有专一性,淀粉酶不能催化二糖的水解;酶活性中心的构象发生变化的实质是酶的空间结构改变,若此过程中有肽键的断裂,则产物脱落后酶活性中心不会恢复到原构象。
5.D 绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少部分是RNA,其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸;酶的作用机理是能降低化学反应的活化能,故ES→P+E(有酶催化)所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低;竞争性抑制剂可与S竞争性结合酶(E)的活性部位,酶量一定的条件下,底物浓度越高,底物和酶结合的机会就越多,竞争性抑制剂与酶结合的机会就越少,抑制效率越低;反竞争性抑制剂是一类只能与酶—底物复合物(ES)结合,但不能直接与游离酶结合的抑制剂,因此反竞争性抑制剂与酶的结合位点可能是底物诱导酶空间结构改变产生的。
6.B 由题可知,“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”,因此如果增大pH,酶的活性会下降,a、b点位置都会下移;在曲线ab段酶促反应速率与反应物浓度呈正相关,因此反应物浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素;由题可知,曲线乙是在最适温度条件下进行的,如果升高温度,酶的活性会下降,反应速率应在b点后下降。
7.C 分析题图可知,pH为3和9时淀粉剩余量基本相等,而pH=3时淀粉水解还有盐酸的作用,因此pH为3时的酶活性小于pH为9时的酶活性。
8.B 凝乳酶的化学本质是蛋白质,其合成部位是核糖体;依据“新鲜生姜根茎榨碎后,其中的一种凝乳酶能够水解……,导致牛奶凝固”,说明凝乳酶是胞内酶,在细胞内和细胞外都能发挥作用。
9.A 由题表可知,实验结束时15 ℃下耗氧量最多,生成的褐色物质最多,溶液颜色最深,45 ℃下则相反;振荡可提高溶液中溶氧量,进而提高氧气的消耗速率,但酶活性是酶本身的特性,不会因振荡而发生改变;据实验结果推测儿茶酚氧化酶的最适温度在10~20 ℃之间;实验中应先将8组儿茶酚和8组儿茶酚氧化酶分开放入对应温度恒温箱中一段时间后将相同温度下的两种物质混合,再将混合物置于对应恒温箱中保存。
10.【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)活化能
(2)专一
(3)抑制剂的种类、两种抑制剂的比例、酶的种类(3分) 不能 斐林试剂可用于鉴定还原糖,麦芽糖及其分解产物葡萄糖均为还原糖,无法确定α葡萄糖苷酶的受抑制情况(3分)
【解析】 (1)酶具有催化作用的机理是能降低化学反应所需的活化能,故淀粉能在人体温和条件下快速消化的原因是胰淀粉酶能降低淀粉水解反应的活化能。(2)消化道内同时存在胰淀粉酶和α葡萄糖苷酶,淀粉先经胰淀粉酶分解为麦芽糖,再经α葡萄糖苷酶分解为葡萄糖,这主要与酶的专一性有关,即一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行。(3)自变量是指为达成实验目的而人为控制的量,科研人员探究单独使用两种抑制剂或按不同比例混合使用两种抑制剂对两种酶活性的影响,该探究实验的自变量是抑制剂的种类、两种抑制剂的比例以及酶的种类。因为斐林试剂可用于鉴定还原糖,麦芽糖及其分解产物葡萄糖均为还原糖,无法确定α葡萄糖苷酶的受抑制情况,故本实验不能用斐林试剂作为检测试剂。
