第1节 降低化学反应活化能的酶
【高考目标定位】
1、酶在代谢中的作用
2、探究影响酶活性的因素
【考纲知识梳理】
一、酶及在细胞代谢中的作用
1、酶的发现：[高考资源网]
（1）1773年，意，斯帕兰扎尼，胃具有化学性消化的作用
（2）1836年，德，施旺，从胃液中提取了胃蛋白酶
（3）1926年，美，萨姆纳，通过化学试验证实脲酶是蛋白质
（4）20世纪80年代，美，切赫和奥特曼发现少数的RNA也有生物催化作用
2、酶的定义：酶是由活细胞产生的一类具有生物催化功能的有机物
3、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命活动的基础。
4、酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有催化作用，同时证明，与无机催化剂相比，酶具有高效性的特性。
5、酶的作用机理：
（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。
（2）作用机理：催化剂是降低了反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
二、酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
三、酶的特性：
1、高效性：催化效率是无机催化剂的107~1013倍
2、专一性：一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应
3、需要适宜的条件：a.最适温度； b.最适PH
【要点名师精解】
一、酶的本质、作用及其实验验证
1、酶的本质及生理功能
化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA
合成原料氨基酸核糖核苷酸
合成场所核糖体细胞核（真核生物）
来源一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所细胞内、外或生物体外均可
生理功能生物催化作用
作用原理降低化学反应的活化能
2、酶化学本质的实验验证
（1）证明某种酶是蛋白质：
实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。
对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。
（2）证明某种酶是RNA：
实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色。
对照组：已知RNA溶液＋吡罗红染液→出现红色。
【例1】下列有关酶的叙述，正确的是
A. 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B. 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C. 细胞质基质中的催化葡萄糖分析的酶[高考资源网KS5U.COM]
D. 细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
【解析】只有在高温下酶的结构被破坏失去活性不可恢复，而在低温下酶只是活性降低；根据酶的概念，酶可以是蛋白质，也可以是RNA质基质中可完成有氧呼吸和无氧呼吸共有的第一阶段，即有分解葡萄糖为丙酮酸的酶；细胞质中的线粒体和叶绿体中有DNA，DNA复制和转录的时候DNA的解旋酶。此题为容易题，识记类。
【答案】C
二、酶的专一性的验证实验分析
1、实验原理
（1）
（2）用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。
2、实验程序
序号[高考资源网KS5U.COM]项目试管[Ks5u.cn][Ks5u.cn]
12
1注入可溶性淀粉2mL无
2注入蔗糖溶液无2mL
3注入新鲜淀粉酶溶液2mL振荡2mL振荡
450℃温水保温5min5min
5加斐林试剂1mL振荡1mL振荡
6将试管下部放入60℃热水中2min2min
7观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀
结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
【例2】下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。
根据实验结果，以下结论正确的是（多选）
A.蔗糖被水解成非还原糖
B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C.淀粉酶活性在60℃时比40℃高
D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
【解析】读表格中的信息可知：淀粉酶能够催化淀粉分解（试管①②③），而对蔗糖不起作用（试管④⑤⑥），说明酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。从砖红色的深浅可以看出，不同温度条件下，淀粉酶对淀粉的水解作用不同，以60℃时最高，说明酶的催化效率的高低受温度的影响较大。
【答案】BC
三、与酶有关的曲线解读
1、表示酶高效性的曲线：
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
（3）酶只能催化已存在的化学反应。
2、表示酶专一性的曲线：
（1）在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。
（2）在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。
3、影响酶活性的曲线：
（1）甲图表明：在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。
（2）乙图表明：在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱。
由甲、乙两图可见：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
（4）从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响：
（1）在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
（2）在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
【例3】下图表示不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系。由图可知
①有多种酶参与 ②最适pH是7
③最适温度是40℃ ④50℃时酶逐渐失活
⑤0℃时酶逐渐失活
A.①③ B.②⑤ C.③④ D.④⑤
【解析】该图只反映出不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系，不能反映出是否有多种酶参与，也看不出最适pH是多少。0℃时酶的催化活性极低，但是低温不会使酶变性失活，高温和强酸、强碱才会导致酶失活。
【答案】C。
【感悟高考真题】
（2010?江苏高考）3．某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质．下列叙述正确的是
A.该蛋白酶分子结构中至少古有l29个氨基酸和l29个羧基
B.该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用．产生紫色反应
C.利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液
D.用含该蛋白酶的洗衣粉击除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好
【解析】本题考查蛋白酶的化学本质、组成、结构及鉴定等。该蛋白酶只有一条链时，所含有的氨基和羧基数目最好，都至少含有一个，Ａ项错误。因其本质为蛋白质，故可与双缩脲试剂反应产生紫色反应，Ｂ项正确。用透析法纯化蛋白酶时，应用缓冲液做透析液以保持蛋白酶的活性，C项错误。因酶具有专一性，油渍为脂肪，故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶的效果差，Ｄ项错误。
【答案】B
（2009?重庆高考）下列有关酶的叙述，正确的是
A. 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B. 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C. 细胞质基质中的催化葡萄糖分析的酶
D. 细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
【解析】只有在高温下酶的结构被破坏失去活性不可恢复，而在低温下酶只是活性降低；根据酶的概念，酶可以是蛋白质，也可以是RNA质基质中可完成有氧呼吸和无氧呼吸共有的第一阶段，即有分解葡萄糖为丙酮酸的酶；细胞质中的线粒体和叶绿体中有DNA，DNA复制和转录的时候DNA的解旋酶。此题为容易题，识记类。
【答案】C
（2009?海南高考）酶A、B、C是大肠杆菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。
现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表：
突变体
添加物突变体a
酶A缺陷突变体b
酶B缺陷突变体c
酶C缺陷
化合物乙不生长不生长生 长
化合物丙不生长生 长生 长
由上可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是
A.酶A、酶B、酶C B.酶A、酶C、酶B
C.酶B、酶C、酶A D.酶C、酶B、酶A
【解析】由图表信息可知，添加化合物乙突变体c能生长，说明其不能合成化合物乙，属于反应链1；添加化合物丙突变体a不能生长，说明其不能合成化合物乙，属于反应链3。
【答案】D。
（2009?辽宁、宁夏高考）右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是
A.当反应温度由t2调到最适温度时酶活性下降
B.当反应温度由t2调到最适温度时酶活性上升
C.酶活性在t2时比t1高故t2时更适合酶的保存
D.酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重
【解析】在最适宜的温度下，酶的活性最高。温度偏高或偏低,酶活性都会明显降低。当反应温度t2调到最适温度时，酶活性上升。温度过高，还会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，0左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复，酶适于在低温下保存，故C，D错误。
【答案】B
（2009?江苏高考）加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮（橘络），会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有
A．生长在麦麸上的黑曲霉 B．生长在酸奶中的乳酸菌
C．生长在棉籽壳上的平菇 D．生长在木屑上的木霉
【解析】本题考查酶的专一性。橘络的主要成分是纤维素，要将其分解需要纤维素酶，麦麸、棉籽壳、木屑的主要成分也是纤维素，所以生长在上述三种成分的黑曲霉，平菇、木酶肯定能产生纤维素酶，所以可以利用。而乳酸菌的培养基为酸奶，其主要成分是蛋白质，不含纤维素，所以乳酸菌不能产生纤维素酶。
【答案】ACD
（2009?上海高考）将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会
A.提高淀粉酶活性
B.改变可溶性糖分子结构
C.防止玉米粒发芽
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
【解析】刚采摘的甜玉米内含有大量将可溶性糖转化为淀粉的酶，这些酶可将可溶性糖转化为淀粉使其失去甜味，经沸水高温处理使酶失活来保持甜味。
【答案】D
（09全国卷Ⅱ）32. （14分）
请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测试验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、37℃恒温水浴锅、沸水浴锅。
（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计（把答案填在答题卡上相应的表格中）。
蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液
甲+?+?
×××××
×××××
×××××
（2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
（3）结果预测：
（4）结论：
（5）在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37℃时浅，其原因是 。
【解析】该题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。
（1）因此表格中所填内容如下
溶液
试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液淀粉酶溶液
甲+?+?
乙?+?+
丙+??+
丁?++?
（2）实验步骤①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②将上述溶液混合均匀，在37℃恒温水浴锅中保温适当时间。
③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混合均匀，再在沸水浴中保温一定时间。
④观察现象并记录实验结果。
（3）应该在只有含蔗糖和蔗糖酶溶液的甲试管以及含淀粉和淀粉酶溶液的乙试管出现砖红色沉淀，其他试管不应该出现砖红色沉淀。
（4）结论：说明酶的催化作用具有专一性。
（5）如果将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，由于20℃低于酶的最适温度，酶的活性会下降，水解产生的还原糖少，所以出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅。
【答案】（1）
蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液
甲+?+?
乙?+?+
丙+??+
丁?++?
（2）②混匀，37℃恒温水浴一段时间
③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间
④观察实验现象并记录实验结果
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
（4）酶的催化作用有专一性
（5）20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
（2008?上海高考）β-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明，β-半乳糖苷酶的催化作用具有
A.高效性 B.专一性 C.稳定性 D.多样性
【解析】一种酶只能催化一种化学反应，说明催化具有专一性。
【答案】B。
（2008?广东高考）关于蛋白酶的叙述，不正确的是
A.蛋白酶是蛋白质
B.蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病
C.蛋白酶可以水解所有的肽键
D.利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性
【解析】蛋白酶具有专一性，并不能水解所有肽键，蛋白酶可以作为药品治疗消化不良等疾病。
【答案】C。
【考点精题精练】
1.下列关于酶的叙述中正确的是（ B ）
A、酶是由有分泌功能的细胞产生的并且能调节生物体的生命活动
B、活细胞都可以产生酶，酶可在细胞外起作用
C、酶都是在核糖体上合成的
D、所有的酶与双缩脲试剂发生作用都可产生紫色反应
2.下列关于酶本质的研究，按研究时间的先后顺序，排列正确的是（ A ）
①证明了脲酶是一种蛋白质； ②酒精发酵需要活细胞的参与；
③发现少数RNA也具有生物催化功能；
④人们认识到酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳；
⑤用不含酵母菌的酵母提取液进行发酵获得成功，证明生物体内的催化反应也可在体外进行。
A、④②⑤①③B、③④⑤②①C、①⑤④②③D、③④①②⑤
3.下列关于酶的叙述中，正确的是 C
A．人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用
B．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
C．与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中
D．酶均是由腺细胞合成的，具有高效性、专一性
4.（2010?天津市河东区高三一模）以下关于酶的相关叙述．正确的是( B )
A、解旋酶在PCR扩增目的基因时也可正常发挥作用
B、在细胞质内合成的酶也可在细胞核内发挥作用
C、磷酸二酯键只能由DNA聚合酶催化形成
D、能合成酶的细胞一定能合成激素
5.果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明（ A ）
A、酶的催化作用具有专一性B、酶的化学本质是蛋白质
C、酶的催化作用受环境影响D、酒中的这种沉淀是氨基酸
6.关于洗衣粉中的酶说法错误的是 A
A．洗衣粉中的酶是人工合成的无机催化剂
B.洗衣粉中的酶是生物工程的产物
C．加酶洗衣粉也有保质期，时间长了，酶活性会降低或丧失
D．加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低
7.将胃蛋白酶、淀粉、蛋清蛋白、唾液淀粉酶和适量的水混合放入一烧杯内，调pH至2.0并保存在37℃的水浴锅内。一段时间后，烧杯内的物质是（ D ）
Ａ、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 Ｂ、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
Ｃ、麦芽糖、多肽、水 Ｄ、胃蛋白酶、淀粉、多肽、水
8.在适宜的条件下，用含有过氧化氢酶的鲜猪肝研磨液催化过氧化氢分解，比用FeCl3溶液催化过氧化氢分解的速度快得多，这说明与无机催化剂相比，酶具有的特性是 C
A．专一性 B．多样性 C．高效性 D．适应性
9.下列是有关某种淀粉酶的实验，处理方式及结果如下表与下图。根据结果判断，下列叙述正确的是
A．甲物质可能是淀粉酶的激活剂
B．该酶较适合在40℃的环境下作用
C．该酶在中性环境中的作用速度比碱性快
D．该酶在作用35分钟后便会失去活性
10.（2010?安徽省巢湖市高三第一次质检）下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率（或生成物）变化。下列有关叙述中，不正确的是 C
A．图①虚线表示酶量增加一
倍 时，底物浓度和反应速率的关系
B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条 件不变时，生成物量与反应时间的关系
C．图③不能表示在反应开始的一段时
间内，反应速率与时间的关系
D．若图②中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
11.下图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图二的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图。则可用来表示当温度为2a时生成物量与时间关系的是： B
A．曲线1 B．曲线2 C．曲线3 D．曲线4
12.将2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液分别加入a、b两支试管中，再在a试管加入2滴新鲜的肝脏研磨液，b试管中加入4滴新鲜的肝脏研磨液。下图横轴为反应时间，纵轴为底物浓度，其中能正确表示时间和底物浓度关系的是 C
答案：C
13.下列图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是
答案：C
14.下列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一项是（ B ）
15.探索温度对酶活性影响的实验，需进行如下步骤 D
①取3支试管，编号并注入2mL淀粉溶液
②向各试管注入1mL淀粉酶溶液
③向各试管滴1滴碘液
④将3支试管分别放在60℃的热水，沸水和冰块中维持温度5min
⑤观察实验现象
最合理的实验顺序应为
A、①→②→③→④→⑤ B、①→③→②→④→⑤
C、①→③→④→②→⑤ D、①→④→②→③→⑤
16.（2010?安徽省巢湖市高三第一次质检）探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用。
材料用具：质量分数为2%的市售新鲜ａ?淀粉酶，质量分数3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液，裴林试剂，热水，酒精灯，试管，大烧杯，蒸馏水等。
注：“+”表示添加
（1）根据上表写出A表示的内容： 。
（2）实验分析：
①实验组的自变量是 ，因变量是 。
②试管1与2溶液颜色为什么不同： ；试管1与3溶液颜色不同的原因是 ；试管2与4溶液颜色相同的原因是 。
③如果怀疑蔗糖不纯，利用该实验条件最简便的检验方法是 。
④本实验是想验证 ，如果不改变自变量，请提出一种新的设计方案：
。
答案：（10分）
（1）A表示的内容是：加淀粉酶液2ml（1分）
（2）①底物的种类（1分） 溶液颜色变化(是否产生砖红色)（1分）
② 底物性质不同（1分）（注：其他合理答案可给分）
有无淀粉酶催化反应（1分）（注：其他合理答案可给分）
淀粉酶没有起催化作用（1分）（注：其他合理答案可给分）
③于实验前用斐林试剂检测有无砖红色沉淀（1分）
④酶的专一性（1分），
可改用换酶不换底物进行实验（2分）（注：其他合理答案可给分）
17.为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。
（1）提高洗衣粉去污能力的方法有________。甲组在洗衣粉中加入了________。乙组在洗衣粉中加入了_________
（2）甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有_________。
（3）如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。 。
（4）加酶洗衣粉中的酶是特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。
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