素养提升课(二) 关于酶的实验探究与曲线分析
例1 磷酸化酶溶液 2 mL已知蛋白质溶液(如蛋清稀释液) 双缩脲 紫色
[解析] 对照实验要遵循单一变量和对照原则,鉴定蛋白质的原理:蛋白质与双缩脲试剂会产生紫色反应。在探究磷酸化酶的化学本质是否为蛋白质的实验过程中,实验组试管中加入2 mL磷酸化酶溶液,对照组试管中应加入2 mL已知蛋白质溶液(如蛋清稀释液), 然后分别向两支试管中加入等量的双缩脲试剂。若实验组试管中溶液颜色呈紫色,则证明磷酸化酶的化学本质为蛋白质。
例2 (1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解的活化能
(2)等量RNA水解酶 等量新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液 加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液 A、C试管中气泡产生速率快,B试管中气泡产生速率慢或无气泡 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA
[解析] (1)酶具有催化作用的机理是降低化学反应的活化能,故过氧化氢酶能促进过氧化氢分解的作用机理是过氧化氢酶能降低过氧化氢分解的活化能。(2)为了验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA,可采用酶解法(蛋白酶和RNA水解酶)处理,看处理后是否还能起催化作用,若处理后不起作用,则可证明过氧化氢酶是被相应的酶分解了,根据实验的单一变量原则和等量原则,设计实验如下:①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份,一份用适量蛋白酶处理,另一份用等量RNA水解酶处理,备用;②取三支试管,分别编号为A、B、C,分别加入等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液;③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液,向B试管中加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液,向C试管中加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液;④观察三支试管中气泡产生的速率。预期实验结果为A、C试管气泡产生速率快,B试管气泡产生速率慢或无气泡,可说明过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA。
例3 C [解析] 本题实验的自变量是温度和酶的种类,A错误;据题图可知,在20~50 ℃之间,酶A对应的淀粉剩余量一直在减少,因此仅根据图中的结果无法确定酶A的最适温度,B错误;若酶 A 不与双缩脲试剂发生反应,说明酶A不是蛋白质,可能是RNA,则其可被 RNA 水解酶催化水解,C正确;在最适温度和最适pH的条件下,酶的活性最大,不易保存,酶应该在低温、最适pH条件下保存,D错误。
例4 C [解析] 酶具有高效性,一旦与底物接触就会发生反应,故实验中需将过氧化氢溶液、白菜梗提取液和焦性没食子酸溶液分别置于相应的温度下预保温一段时间后再混合,A错误;6号试管中溶液颜色会变成橙红色,说明有氧气的生成,但是过氧化氢本身在高温下也会分解,故无法说明100 ℃下白菜梗提取液中的过氧化氢酶仍具有一定的活性,B错误;由于过氧化氢本身在高温下也会分解,为排除温度对实验结果的影响,每个温度梯度下均需增加一组不添加白菜梗提取液的实验,使得实验结果更为准确,C正确;依据表中数据推测,白菜梗提取液中过氧化氢酶的最适温度应在40~80 ℃之间,D错误。
例5 A [解析] 过氧化氢酶是生物催化剂,其催化原理是降低化学反应的活化能,A错误;根据题图中曲线,过氧化氢酶催化曲线下降幅度越来越小,说明在酶催化下,过氧化氢分解速率是逐渐减小的,B正确;题中曲线是在最适温度下测定的,若降低温度则酶活性降低,反应时间变长,故M点右移,C正确;该实验说明过氧化氢酶催化效率高于二氧化锰(无机催化剂)催化效率,即酶具有高效性,D正确。
例6 A [解析] 题图甲曲线①②③中,曲线①最先达到平衡点,其次是曲线②,曲线③最后达到平衡点,可知曲线①②③依次代表的是加入酶、加入无机催化剂、未加酶时的反应曲线。故选A。
例7 C [解析] 芽孢杆菌合成的耐热蛋白酶在高温条件下也会变性,A错误;根据结果可知,在pH=7的环境中该酶活性最高,但60 ℃条件不适合长期保存该酶,长期保存酶应置于低温、适宜pH条件下,B错误;结合图示信息可知,与80 ℃条件相比,60 ℃条件下该酶在碱性环境中的活性较强,说明该酶在60 ℃条件下对碱性环境的适应性更强,C正确;酶能降低化学反应的活化能,不能提供活化能,D错误。
例8 D [解析] 曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是在不同温度下反应速率随底物浓度变化的曲线,曲线Ⅰ中的AB段随着底物浓度的增大,反应速率逐渐增加,说明影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度,A正确;曲线Ⅰ中的BC段随着底物浓度的增大,反应速率基本不变,说明影响BC段反应速率的因素不是底物浓度,影响BC段反应速率的主要因素可能是酶量,B正确;曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应温度不同,二者的反应速率也不同,C正确;测定最适温度还需要在37 ℃左右设置一系列温度梯度来进行检测,最适温度不一定是37 ℃,D错误。
当堂自测
1.C [解析] 由图甲可知,反应物浓度超过某一浓度时,反应速率不再随反应物浓度增大而增大,此时的限制因素是酶的浓度,A正确;高温会破坏酶的空间结构,故图乙中,a点到b点的变化是由于酶的空间结构随着温度的升高逐渐被破坏而使酶的活性降低,B正确;胃蛋白酶的最适pH为1.5,与题图所示最适pH为8左右不符,故图丙不可表示pH对胃蛋白酶催化反应的反应速率的影响,C错误;图丁是在最适温度下测得的酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线,温度降低后酶的活性降低,底物完全反应所需要的时间延长,但最终生成氨基酸的总量不变,即M值不变,D正确。
2.C [解析] 据题图分析,实验的自变量是反应物浓度,因变量是反应速率,图中OA段表示随着反应物浓度的增加,反应速率不断加快,A正确;由图可知,BC段表示反应速率不再随反应底物浓度的增加而增加,B正确;该实验在最适温度下进行,如果从A点开始温度适当升高,酶的活性会下降,反应速率下降,则B点会下移,C错误;B点后,随反应物浓度的增加,反应速率不再增加的原因是酶的数量有限,如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶,酶的数量增加,则反应速率加快,B点会上移,D正确。
3.(1)专一 作用条件较温和 降低化学反应(纤维素分解)的活化能
(2)温度 玉米秸秆溶液的体积、纤维素酶溶液的体积、反应时间等 将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理,再将相同温度的玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液混合反应 不能 25~35 ℃
[解析] (1)由于酶具有专一性,纤维素酶只能催化纤维素水解,淀粉酶只能催化淀粉水解,因此,若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄糖,应在粉碎后的玉米秸秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶。在适宜的温度和pH条件下,纤维素酶能将纤维素分解,而在高温或强酸、强碱条件下纤维素酶不能发挥作用,这说明酶的作用条件较温和。纤维素酶作用的机理是降低化学反应(纤维素分解)的活化能。(2)①此实验的目的是探究某种纤维素酶的最适温度,所以自变量是温度,无关变量一般应保持相同且适宜,依据实验步骤,可知实验的无关变量有加入的玉米秸秆溶液的体积、纤维素酶溶液的体积、反应时间等。②由于酶具有高效性,因此在进行实验时,应先使酶溶液和底物溶液分别达到实验设定的温度后再混合,以免对实验结果产生干扰,而在题述的b步骤中并没有进行此项操作,存在明显的错误,正确的操作应该是将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理,再将相同温度处理后的玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液混合反应。③还原糖与斐林试剂在水浴加热(50~65 ℃)的条件下反应生成砖红色沉淀。因该实验的自变量为温度,而用斐林试剂检测还原糖时需50~65 ℃水浴加热,会导致反应体系温度发生改变,进而影响实验结果,所以该实验不能用斐林试剂作为检测试剂。④依据实验结果的柱形图可知,30 ℃时纤维素酶活力值最大,由于该实验温度梯度跨度较大,所以可推知纤维素酶的最适温度可能在25~35 ℃之间。素养提升课(二) 关于酶的实验探究与曲线分析
一、关于酶的实验探究
1.鉴定酶本质的两种常用方法
(1)试剂检测法
从酶的化学本质上来讲,绝大多数的酶是蛋白质,极少数的酶是RNA。所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。设计鉴定方案:
项目 实验组 对照组
材料 待测酶溶液 已知蛋白质溶液(等量)
试剂 分别加入等量的双缩脲试剂
现象 是否呈现紫色 呈现紫色
结论 实验组溶液呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质,否则该酶的化学本质不是蛋白质
(2)酶解法
酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用,因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理待测酶,再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计鉴定方案:
例1小麦是我国主要的农作物,小麦种子成熟时,淀粉的形成与一种磷酸化酶的活性密切相关。为探究该磷酸化酶的化学本质是否为蛋白质,实验过程中实验组试管中加入2mL ,对照组试管中加入 ,
然后分别向两支试管中加入等量的 试剂。若实验组试管中溶液颜色为 ,则证明磷酸化酶的化学本质为蛋白质。
例2[2024·湖北沙市中学高一月考]细胞在代谢过程中会产生过氧化氢,它对细胞有毒害作用,但细胞内有过氧化氢酶,能将过氧化氢分解成无毒物质。据此回答下列问题:
(1)过氧化氢酶促进过氧化氢分解的作用机理是 。
(2)“生物体内绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA”。某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA,根据实验室提供的以下材料进行实验,请帮他补充完整:
实验材料和试剂:新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液,过氧化氢酶溶液,蛋白酶,RNA水解酶。试管,量筒,滴管,试管架,试管夹等。
实验步骤:
①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份,一份用适量蛋白酶处理,另一份用 处理,备用;
②取三支试管,分别编号为A、B、C,分别加入 ;
③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液,B试管的处理是 ;C试管的处理是 。
④观察三支试管中气泡产生的速率。
预期实验结果,得出实验结论:
预期实验结果: 。
实验结论: 。
2.探究酶的最适温度或最适pH
(1)实验设计思路
设置一系列温度(或pH)梯度的实验组进行相互对照。检测相同时间内底物的分解量(或剩余量)或产物的生成量。
说明:其他条件相同且适宜;相邻组间差值越小,测得的最适温度(或pH)就越精确。
(2)实验设计程序
例3为探究不同温度下两种淀粉酶的活性,某同学设计了多组实验并对各组淀粉的剩余量进行检测,结果如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.该实验的自变量是温度
B.据图分析可知酶A的最适温度是50℃,高于酶B的最适温度
C.若酶A不与双缩脲试剂发生反应,则其可被RNA水解酶催化水解
D.酶的作用条件较温和,故保存酶B时,应选择40℃和最适pH来保存
例4[2024·河南长葛高一期末]过氧化氢在过氧化氢酶的催化下分解为H2O和O2,O2可将无色的焦性没食子酸溶液氧化为橙红色,可通过检测溶液变色所需时间长短来判断O2的产生速率。为探究白菜梗中过氧化氢酶的最适温度,某科研小组设计了相关实验,实验处理及结果如下表所示。下列相关叙述正确的是 ( )
试管编号 1 2 3 4 5 6
反应温度/℃ 0 20 40 60 80 100
溶液变色所需时间/s 90 40 18 15 37 240
A.实验中需将过氧化氢溶液、白菜梗提取液和焦性没食子酸溶液混合后立即置于相应温度下进行预保温
B.6号试管中溶液颜色会变成橙红色,说明100℃下白菜梗提取液中的过氧化氢酶仍具有一定的活性
C.为排除温度对实验结果的直接影响,每个温度梯度下均需增加一组不添加白菜梗提取液的实验
D.依据表中数据推测,白菜梗提取液中过氧化氢酶的最适温度应在40~60℃之间
二、酶的相关曲线分析
1.酶高效性的曲线
(1)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样,只能缩短到达平衡点所需要的时间,不能改变化学反应的平衡点。
(3)只能催化原本就能发生的化学反应。
2.酶专一性的曲线
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快,说明酶A对此反应有催化作用。
例5“验证酶的催化效率”的实验结果如图。实线表示在最适温度下过氧化氢酶的催化效率,虚线表示相同温度下二氧化锰(无机催化剂)的催化效率。下列有关叙述错误的是 ( )
A.过氧化氢酶提高了过氧化氢分子的能量,使其处于易分解的活跃状态
B.该实验中,在酶催化下,过氧化氢分解速率是逐渐减小的
C.若降低温度,M点右移
D.该实验可以说明酶具有高效性
例6图甲表示未加酶、加入无机催化剂、加入酶时生成物的量与时间的关系,图乙表示加入酶A、酶B、未加酶时反应速率的变化曲线,下列说法错误的是 ( )
A.图甲中曲线①表示加入酶,曲线②表示未加酶,曲线③表示加入无机催化剂
B.图甲中三条曲线对比说明酶具有催化作用和高效性
C.据图甲可以得知酶只改变反应速率,并没有改变生成物的量
D.图乙中两条曲线比较表明酶具有专一性
3.影响酶活性因素的相关曲线
(1)温度
①在AB段酶促反应速率随温度的升高而加快,酶活性增强;BC段酶促反应速率随着温度的升高而下降,酶活性下降。
②B点酶活性最大时对应的温度称为该酶的最适温度。
③低温(如A点)影响酶的活性,但不会使酶的空间结构受到破坏,温度升高后,酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构发生改变,使其永久失去活性。
④一般来说,动物体内的酶最适温度在35~40℃。植物体内的酶最适温度在40~50℃。细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。
⑤酶制剂适于在低温下保存。
(2)pH
①E点酶活性最大时对应的pH称为该酶的最适pH。偏离该pH,不论是偏高还是偏低,酶促反应速率都会下降,酶活性下降。
②过酸(如D点)、过碱(如F点)都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。
③动物体内的酶最适pH大多在6.5~8.0,但胃蛋白酶比较特殊(最适pH为1.5)。植物体内的酶最适pH大多为4.5~6.5。
(3)温度和pH共同作用对酶活性的影响
①甲图:反应中pH的变化不影响酶作用的最适温度。
②乙图:反应中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线
①甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率先随底物浓度的增加而增大,当底物达到一定浓度后,受酶数量的限制,酶促反应速率不再加快。
②乙图:在底物足量、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。
例7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,结果如下图所示。相关叙述正确的是 ( )
A.芽孢杆菌合成的耐热蛋白酶在高温条件下不会变性
B.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℃下该酶为反应提供等量的活化能
例8下图表示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线,据图分析下列叙述不正确的是 ( )
A.影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度
B.影响BC段反应速率的主要因素可能是酶量
C.温度导致曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同
D.曲线Ⅰ显示,该酶促反应的最适温度为37℃
注:酶的活性常受到某些物质影响,有些物质能增加酶的活性,称为酶的激活剂;另一些物质则降低酶的活性,称为酶的抑制剂。很少量的激活剂或抑制剂就会影响酶的活性,而且常具有特异性(值得注意的是激活剂和抑制剂不是绝对的,有些物质在低浓度时为某种酶的激活剂,而在高浓度时则成为该酶的抑制剂,如NaCl是唾液淀粉酶的激活剂,但NaCl浓度到1/3饱和度时就会抑制唾液淀粉酶的活性)。
1.[2024·内蒙古赤峰高一月考]图甲、乙、丙分别表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。图丁表示在最适温度下该酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线。下列有关表述错误的是 ( )
A.图甲中,反应速率不再上升是因为受到酶浓度的限制
B.图乙中,a点到b点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏
C.图丙可表示胃蛋白酶催化反应的反应速率变化曲线
D.如果适当降低温度,则图丁中的M值将保持不变
2.[2025·河北保定高一期中]下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。下列选项错误的是 ( )
A.图中OA段表示随着反应物浓度的增加,反应速率不断加快
B.图中BC段表示反应速率不再随反应物浓度的增加而升高
C.如果从A点开始温度适当升高,图中B点会上移
D.如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶,B点会上移
3.[2025·黑龙江哈尔滨高一期中]黑龙江省每年大面积种植玉米,玉米收获后,大部分地区的玉米秸秆成为废弃物,或被焚烧或被粉碎,造成环境污染和资源浪费。玉米秸秆中富含纤维素,生产中可通过添加酶制剂将秸秆分解成葡萄糖,再进一步转化为其他化工原料。回答下列问题:
(1)若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄糖,应在粉碎后的玉米秸秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶,这是因为酶具有 性。在适宜的温度和pH条件下,纤维素酶能将纤维素分解,而在高温或强酸、强碱条件下纤维素酶不能发挥作用,这说明酶具有的特性是 。纤维素酶作用的机理是 。
(2)实际生产中要严格控制反应时间和反应条件。科研人员想要探究某种纤维素酶的最适温度,实验过程如下:
a.将玉米秸秆粉碎制成溶液,设置20℃、25℃、30℃、35℃、40℃5个温度梯度。
b.取5支试管均加入10mL玉米秸秆溶液,向每支试管中各加入1mL适宜浓度的纤维素酶溶液。
c.将5支试管分别置于不同温度的水浴锅中保温,反应5min后进行检测并记录。
①本实验的自变量为 ,无关变量有 (写出1点)。
②本实验过程中有1处错误,请改正:
。
③该实验 (填“能”或“不能”)用斐林试剂作为检测试剂。
④科研人员根据上述检测统计的实验结果绘制出下图,根据下列数据分析,纤维素酶的最适作用温度在 之间。(共51张PPT)
素养提升课(二) 关于酶的实验探究
与曲线分析
一、关于酶的实验探究
1.鉴定酶本质的两种常用方法
(1)试剂检测法
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，极少数的酶是
。所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。
设计鉴定方案：
项目 实验组 对照组
材料 待测酶溶液 已知蛋白质溶液(等量)
试剂 分别加入等量的双缩脲试剂
现象 是否呈现紫色 呈现紫色
结论 实验组溶液呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质，否则 该酶的化学本质不是蛋白质
(2)酶解法
酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，因此可以分别利用蛋白
酶和 酶处理待测酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本
质。设计鉴定方案：
例1 小麦是我国主要的农作物,小麦种子成熟时,淀粉的形成与一种磷
酸化酶的活性密切相关。为探究该磷酸化酶的化学本质是否为蛋白
质,实验过程中实验组试管中加入 ______________,对照组试管中
加入_________________________________,然后分别向两支试管中加
入等量的________试剂。若实验组试管中溶液颜色为______,则证明
磷酸化酶的化学本质为蛋白质。
磷酸化酶溶液
已知蛋白质溶液(如蛋清稀释液)
双缩脲
紫色
[解析] 对照实验要遵循单一变量和对照原则，鉴定蛋白质的原理:蛋
白质与双缩脲试剂会产生紫色反应。在探究磷酸化酶的化学本质是
否为蛋白质的实验过程中，实验组试管中加入 磷酸化酶溶液,对
照组试管中应加入 已知蛋白质溶液(如蛋清稀释液),然后分别向
两支试管中加入等量的双缩脲试剂。若实验组试管中溶液颜色呈紫
色,则证明磷酸化酶的化学本质为蛋白质。
例2 ［2024·湖北沙市中学高一月考］ 细胞在代谢过程中会产生过
氧化氢，它对细胞有毒害作用，但细胞内有过氧化氢酶，能将过氧
化氢分解成无毒物质。据此回答下列问题：
(1)过氧化氢酶促进过氧化氢分解的作用机理是___________________
_____________________。
过氧化氢酶能降低
过氧化氢分解的活化能
[解析] 酶具有催化作用的机理是降低化学反应的活化能，故过氧化
氢酶能促进过氧化氢分解的作用机理是过氧化氢酶能降低过氧化氢
分解的活化能。
(2)“生物体内绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 ”。某同学为验证
过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是 ，根据实验室提供的以
下材料进行实验，请帮他补充完整：
实验材料和试剂：新配制的体积分数为 的过氧化氢溶液，过氧化
氢酶溶液，蛋白酶， 水解酶。试管，量筒，滴管，试管架，试
管夹等。
实验步骤：
①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，一份用适量蛋白酶处理，另
一份用___ ______ 处理，备用；
②取三支试管，分别编号为A、B、C，分别加入_________________
_________________________；
③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B试管的处理是__________
_________________________________；C试管的处理是___________
____________________________________。
④观察三支试管中气泡产生的速率。
等量
等量新配制的体
积分数为的过氧化氢溶液
加入等量
的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液
加入等量
的用水解酶处理过的过氧化氢酶溶液
预期实验结果，得出实验结论：
预期实验结果：_____________________________________________
_____________。
实验结论：_______________________________________。
A、C试管中气泡产生速率快，B试管中气泡产生速
率慢或无气泡
过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是
[解析] 为了验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是 ，可采
用酶解法(蛋白酶和 水解酶)处理，看处理后是否还能起催化作用，
若处理后不起作用，则可证明过氧化氢酶是被相应的酶分解了，根
据实验的单一变量原则和等量原则，设计实验如下：①取适量过氧
化氢酶溶液均分为两份，一份用适量蛋白酶处理，另一份用等量
水解酶处理，备用；②取三支试管，分别编号为A、B、C，分
别加入等量的新配制的体积分数为 的过氧化氢溶液；③向A试管
中滴加两滴过氧化氢酶溶液，向B试管中加入等量的用蛋白酶处理过
的过氧化氢酶溶液，向C试管中加入等量的用 水解酶处理过的过
氧化氢酶溶液；④观察三支试管中气泡产生的速率。预期实验结果
为A、C试管气泡产生速率快，B试管气泡产生速率慢或无气泡，可
说明过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是 。
2.探究酶的最适温度或最适
(1)实验设计思路
设置一系列温度或 梯度的实验组进行相互对照。检测相同时间
内底物的分解量(或剩余量)或产物的生成量。
说明：其他条件相同且适宜；相邻组间差值越小，测得的最适温度
或 就越精确。
(2)实验设计程序
例3 为探究不同温度下两种淀粉酶的活性，某同学设计了多组实验
并对各组淀粉的剩余量进行检测，结果如图所示。下列叙述正确的
是( )
A.该实验的自变量是温度
B.据图分析可知酶A的最适温度是 ，高于酶B的最适温度
C.若酶A不与双缩脲试剂发生反应，则其可被 水解酶催化水解
D.酶的作用条件较温和，故保存酶B时，应选择和最适 来保存
√
[解析] 本题实验的自变量是温度和酶的种类，A错误；据题图可知，
在 之间，酶A对应的淀粉剩余量一直在减少，因此仅根据
图中的结果无法确定酶A的最适温度，B错误；若酶A不与双缩脲试
剂发生反应，说明酶A不是蛋白质，可能是，则其可被 水解
酶催化水解，C正确；在最适温度和最适 的条件下，酶的活性最
大，不易保存，酶应该在低温、最适 条件下保存，D错误。
例4 ［2024·河南长葛高一期末］ 过氧化氢在过氧化氢酶的催化下
分解为和， 可将无色的焦性没食子酸溶液氧化为橙红色，
可通过检测溶液变色所需时间长短来判断 的产生速率。为探究白
菜梗中过氧化氢酶的最适温度，某科研小组设计了相关实验，实验
处理及结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
试管编号 1 2 3 4 5 6
反应温度/ 0 20 40 60 80 100
溶液变色所需时间/ 90 40 18 15 37 240
A.实验中需将过氧化氢溶液、白菜梗提取液和焦性没食子酸溶液混
合后立即置于相应温度下进行预保温
B.6号试管中溶液颜色会变成橙红色，说明 下白菜梗提取液中
的过氧化氢酶仍具有一定的活性
C.为排除温度对实验结果的直接影响，每个温度梯度下均需增加一
组不添加白菜梗提取液的实验
D.依据表中数据推测，白菜梗提取液中过氧化氢酶的最适温度应在
之间
√
[解析] 酶具有高效性，一旦与底物接触就会发生反应，故实验中需
将过氧化氢溶液、白菜梗提取液和焦性没食子酸溶液分别置于相应
的温度下预保温一段时间后再混合，A错误；6号试管中溶液颜色会
变成橙红色，说明有氧气的生成，但是过氧化氢本身在高温下也会
分解，故无法说明 下白菜梗提取液中的过氧化氢酶仍具有一
定的活性，B错误；由于过氧化氢本身在高温下也会分解，为排除温
度对实验结果的影响，每个温度梯度下均需增加一组不添加白菜梗
提取液的实验，使得实验结果更为准确，C正确；依据表中数据推测，
白菜梗提取液中过氧化氢酶的最适温度应在 之间，D错误。
二、酶的相关曲线分析
1.酶高效性的曲线
(1)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样,只能缩短到达平衡点所需要的时间,不能改变
化学反应的平衡点。
(3)只能催化原本就能发生的化学反应。
2.酶专一性的曲线
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反
应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快,说明酶A
对此反应有催化作用。
例5 “验证酶的催化效率”的实验结果如图。实线表示在最适温度下
过氧化氢酶的催化效率，虚线表示相同温度下二氧化锰(无机催化剂)
的催化效率。下列有关叙述错误的是( )
A.过氧化氢酶提高了过氧化氢分子的
能量，使其处于易分解的活跃状态
B.该实验中，在酶催化下，过氧化氢
分解速率是逐渐减小的
C.若降低温度， 点右移
D.该实验可以说明酶具有高效性
√
[解析] 过氧化氢酶是生物催化剂，其
催化原理是降低化学反应的活化能，
A错误；根据题图中曲线，过氧化氢
酶催化曲线下降幅度越来越小，说明
在酶催化下，过氧化氢分解速率是逐渐减小的，B正确；题中曲线是在
最适温度下测定的，若降低温度则酶活性降低，反应时间变长，故 点
右移，C正确；该实验说明过氧化氢酶催化效率高于二氧化锰
(无机催化剂)催化效率，即酶具有高效性，D正确。
例6 图甲表示未加酶、加入无机催化剂、加入酶时生成物的量与时
间的关系，图乙表示加入酶A、酶B、未加酶时反应速率的变化曲线，
下列说法错误的是( )
A.图甲中曲线①表示加入酶，曲线②表示
未加酶，曲线③表示加入无机催化剂
B.图甲中三条曲线对比说明酶具有催化作用和高效性
C.据图甲可以得知酶只改变反应速率，并没有改变生
成物的量
D.图乙中两条曲线比较表明酶具有专一性
[解析] 题图甲曲线①②③中，曲线①最先达到平衡点，
其次是曲线②，曲线③最后达到平衡点，可知曲线①②③依次代表的
是加入酶、加入无机催化剂、未加酶时的反应曲线。故选A。
√
3.影响酶活性因素的相关曲线
(1)温度
①在 段酶促反应速率随温度的升高
而加快,酶活性增强; 段酶促反应速
率随着温度的升高而下降,酶活性下降。
②B点酶活性最大时对应的温度称为
该酶的最适温度。
③低温(如A点)影响酶的活性,但不会使酶的空间结构受到破坏,温度升高
后,酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构发生改变,使其
永久失去活性。
④一般来说，动物体内的酶最适温度在 。植物体内的酶最适
温度在 。细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。
⑤酶制剂适于在低温下保存。
(2)
点酶活性最大时对应的称为该酶的最适。偏离该 ,不论是
偏高还是偏低,酶促反应速率都会下降,酶活性下降。
②过酸(如D点)、过碱(如 点)都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永
久失活。
③动物体内的酶最适大多在,但胃蛋白酶比较特殊
最适为。植物体内的酶最适大多为 。
(3)温度和 共同作用对酶活性的影响
①甲图：反应中 的变化不影响酶作用的最适温度。
②乙图：反应中温度的变化不影响酶作用的最适 。
(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随
底物浓度的增加而增大，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，
酶促反应速率不再加快。
②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶
浓度成正比。
例7 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
在和两个温度条件下 对
酶活性的影响，结果如下图所示。相
关叙述正确的是( )
A.芽孢杆菌合成的耐热蛋白酶在高温条件下不会变性
B.该酶适合在、温度为 的条件下长期保存
C.与相比， 条件下该酶对碱性环境的适应性更强
D.当时，和 下该酶为反应提供等量的活化能
√
[解析] 芽孢杆菌合成的耐热蛋白酶在
高温条件下也会变性，A错误；根据
结果可知，在 的环境中该酶活
性最高，但 条件不适合长期保存
该酶，长期保存酶应置于低温、适宜
条件下，B错误；结合图示信息可知，与条件相比， 条件
下该酶在碱性环境中的活性较强，说明该酶在 条件下对碱性环境的
适应性更强，C正确；酶能降低化学反应的活化能，不能提供活化能，
D错误。
例8 下图表示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线，据图分析下列
叙述不正确的是( )
A.影响 段反应速率的主要因素是底物浓度
B.影响 段反应速率的主要因素可能是酶量
C.温度导致曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同
D.曲线 Ⅰ 显示，该酶促反应的最适温度为
√
[解析] 曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是在不同温度下反应速率
随底物浓度变化的曲线，曲线Ⅰ中的 段随着底物
浓度的增大，反应速率逐渐增加，说明影响 段反
应速率的主要因素是底物浓度，A正确；曲线Ⅰ中的
段随着底物浓度的增大，反应速率基本不变，说明影响 段反应速
率的因素不是底物浓度，影响 段反应速率的主要因素可能是酶量，B
正确；曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应温度不同，二者的反应速率也不同，C正确；
测定最适温度还需要在 左右设置一系列温度梯度来进行检测，最适
温度不一定是 ，D错误。
［拓展］影响酶促反应速率的因素及其作用实质
注：酶的活性常受到某些物质影响，有些物质能增加酶的活性，称
为酶的激活剂；另一些物质则降低酶的活性，称为酶的抑制剂。很
少量的激活剂或抑制剂就会影响酶的活性，而且常具有特异性
(值得注意的是激活剂和抑制剂不是绝对的，有些物质在低浓度时为
某种酶的激活剂，而在高浓度时则成为该酶的抑制剂，如 是唾
液淀粉酶的激活剂，但浓度到 饱和度时就会抑制唾液淀粉酶
的活性)。
1.［2024·内蒙古赤峰高一月考］图甲、乙、丙分别表示酶浓度一定
时，反应速率和反应物浓度、温度、 的关系。图丁表示在最适温
度下该酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线。下列有关表述
错误的是( )
A.图甲中，反应速率不再上升是因为受到酶浓度的限制
B.图乙中，点到 点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏
C.图丙可表示胃蛋白酶催化反应的反应速率变化曲线
D.如果适当降低温度，则图丁中的 值将保持不变
√
[解析] 由图甲可知，反应物浓度超过某一浓度时，反应速率不再随
反应物浓度增大而增大，此时的限制因素是酶的浓度，A正确；高温
会破坏酶的空间结构，故图乙中，点到 点的变化是由于酶的空间
结构随着温度的升高逐渐被破坏而使酶的活性降低，B正确；胃蛋白
酶的最适为，与题图所示最适 为8左右不符，故图丙不可表
示 对胃蛋白酶催化反应的反应速率的影响，C错误；图丁是在最
适温度下测得的酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线，温度
降低后酶的活性降低，底物完全反应所需要的时间延长，但最终生
成氨基酸的总量不变，即 值不变，D正确。
2.［2025·河北保定高一期中］下图表示最适温度
下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
下列选项错误的是( )
A.图中 段表示随着反应物浓度的增加，反应速率不断加快
B.图中 段表示反应速率不再随反应物浓度的增加而升高
C.如果从A点开始温度适当升高，图中B点会上移
D.如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，B点会上移
√
[解析] 据题图分析，实验的自变量是反应物浓度，
因变量是反应速率，图中 段表示随着反应物浓
度的增加，反应速率不断加快，A正确；由图可
知， 段表示反应速率不再随反应底物浓度的增
加而增加，B正确；该实验在最适温度下进行，如果从A点开始温度适
当升高，酶的活性会下降，反应速率下降，则B点会下移，C错误；B点
后，随反应物浓度的增加，反应速率不再增加的原因是酶的数量有限，
如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，酶的数量增加，则反
应速率加快，B点会上移，D正确。
3.［2025·黑龙江哈尔滨高一期中］黑龙江省每年大面积种植玉米，
玉米收获后，大部分地区的玉米秸秆成为废弃物，或被焚烧或被粉
碎，造成环境污染和资源浪费。玉米秸秆中富含纤维素，生产中可
通过添加酶制剂将秸秆分解成葡萄糖，再进一步转化为其他化工原
料。回答下列问题：
(1)若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄糖，应在粉碎后的玉米秸
秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶，这是因为酶具有______性。在适
宜的温度和 条件下，纤维素酶能将纤维素分解，而在高温或强酸、
强碱条件下纤维素酶不能发挥作用，这说明酶具有的特性是_______
_________。纤维素酶作用的机理是____________________________
_____。
专一
作用条
件较温和
降低化学反应(纤维素分解)的活
化能
[解析] 由于酶具有专一性，纤维素酶只能催化纤维素水解，淀粉酶
只能催化淀粉水解，因此，若要将玉米秸秆中的纤维素分解为葡萄
糖，应在粉碎后的玉米秸秆中加入纤维素酶而不是淀粉酶。在适宜
的温度和 条件下，纤维素酶能将纤维素分解，而在高温或强酸、
强碱条件下纤维素酶不能发挥作用，这说明酶的作用条件较温和。
纤维素酶作用的机理是降低化学反应(纤维素分解)的活化能。
(2)实际生产中要严格控制反应时间和反应条件。科研人员想要探究
某种纤维素酶的最适温度，实验过程如下：
.将玉米秸秆粉碎制成溶液，设置、、、 、
个温度梯度。
.取5支试管均加入玉米秸秆溶液，向每支试管中各加入
适宜浓度的纤维素酶溶液。
.将5支试管分别置于不同温度的水浴锅中保温，反应 后进行检
测并记录。
①本实验的自变量为______，无关变量有_______________________
_____________________________(写出1点)。
温度
玉米秸秆溶液的体积、纤
维素酶溶液的体积、反应时间等
[解析] 此实验的目的是探究某种纤维素酶的最适温度，所以自变量
是温度，无关变量一般应保持相同且适宜，依据实验步骤，可知实
验的无关变量有加入的玉米秸秆溶液的体积、纤维素酶溶液的体积、
反应时间等。
②本实验过程中有1处错误，请改正：__________________________
___________________________________________________________
_____________________________。
将玉米秸秆溶液和纤维素酶
溶液在不同温度水浴锅中保温进行预处理，再将相同温度的玉米秸
秆溶液和纤维素酶溶液混合反应
[解析] 由于酶具有高效性，因此在进行实验时，应先使酶溶液和底
物溶液分别达到实验设定的温度后再混合，以免对实验结果产生干
扰，而在题述的 步骤中并没有进行此项操作，存在明显的错误，正
确的操作应该是将玉米秸秆溶液和纤维素酶溶液在不同温度水浴锅
中保温进行预处理，再将相同温度处理后的玉米秸秆溶液和纤维素
酶溶液混合反应。
③该实验______(填“能”或“不能”)用斐林试剂作为检测试剂。
不能
[解析] 还原糖与斐林试剂在水浴加热 的条件下反应生成
砖红色沉淀。因该实验的自变量为温度，而用斐林试剂检测还原糖
时需 水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，进而影响
实验结果，所以该实验不能用斐林试剂作为检测试剂。
④科研人员根据上述检测统计的实验结果绘制出下图，根据下列数
据分析，纤维素酶的最适作用温度在__________之间。
[解析] 依据实验结果的柱形图可知， 时纤维素酶活力值最大，
由于该实验温度梯度跨度较大，所以可推知纤维素酶的最适温度可
能在 之间。
