第1節 降低化學反應活化能的酶
【高考目標定位】
1、酶在代謝中的作用
2、探究影響酶活性的因素
【考綱知識梳理】
一、酶及在細胞代謝中的作用
1、酶的發現：[高考資源網]
（1）1773年，意，斯帕蘭扎尼，胃具有化學性消化的作用
（2）1836年，德，施旺，從胃液中提取了胃蛋白酶
（3）1926年，美，薩姆納，通過化學試驗證實脲酶是蛋白質
（4）20世紀80年代，美，切赫和奧特曼發現少數的RNA也有生物催化作用
2、酶的定義：酶是由活細胞產生的一類具有生物催化功能的有機物
3、細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，是細胞生命活動的基礎。
4、酶的作用：通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，可以說明酶在細胞代謝中具有催化作用，同時證明，與無機催化劑相比，酶具有高效性的特性。
5、酶的作用機理：
（1）活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
（2）作用機理：催化劑是降低了反應的活化能。與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。
二、酶的本質：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數是蛋白質，少數是RNA。
三、酶的特性：
1、高效性：催化效率是無機催化劑的107~1013倍
2、專一性：一種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應
3、需要適宜的條件：a.最適溫度； b.最適PH
【要點名師精解】
一、酶的本質、作用及其實驗驗證
1、酶的本質及生理功能
化學本質絕大多數是蛋白質少數是RNA
合成原料氨基酸核糖核苷酸
合成場所核糖體細胞核（真核生物）
來源一般來說，活細胞都能產生酶
作用場所細胞內、外或生物體外均可
生理功能生物催化作用
作用原理降低化學反應的活化能
2、酶化學本質的實驗驗證
（1）證明某種酶是蛋白質：
實驗組：待測酶液＋雙縮脲試劑→是否出現紫色反應。
對照組：已知蛋白液＋雙縮脲試劑→出現紫色反應。
（2）證明某種酶是RNA：
實驗組：待測酶液＋吡羅紅染液→是否出現紅色。
對照組：已知RNA溶液＋吡羅紅染液→出現紅色。
【例1】下列有關酶的敘述，正確的是
A. 高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性
B. 酶是活細胞產生并具有催化作用的蛋白質
C. 細胞質基質中的催化葡萄糖分析的酶[高考資源網KS5U.COM]
D. 細胞質中沒有作用于DNA的解旋酶
【解析】只有在高溫下酶的結構被破壞失去活性不可恢復，而在低溫下酶只是活性降低；根據酶的概念，酶可以是蛋白質，也可以是RNA質基質中可完成有氧呼吸和無氧呼吸共有的第一階段，即有分解葡萄糖為丙酮酸的酶；細胞質中的線粒體和葉綠體中有DNA，DNA復制和轉錄的時候DNA的解旋酶。此題為容易題，識記類。
【答案】C
二、酶的專一性的驗證實驗分析
1、實驗原理
（1）
（2）用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據是否有磚紅色沉淀來判定淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。
2、實驗程序
序號[高考資源網KS5U.COM]項目試管[Ks5u.cn][Ks5u.cn]
12
1注入可溶性淀粉2mL無
2注入蔗糖溶液無2mL
3注入新鮮淀粉酶溶液2mL振蕩2mL振蕩
450℃溫水保溫5min5min
5加斐林試劑1mL振蕩1mL振蕩
6將試管下部放入60℃熱水中2min2min
7觀察實驗結果有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀
結論淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
【例2】下表是探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用實驗設計及結果。
根據實驗結果，以下結論正確的是（多選）
A.蔗糖被水解成非還原糖
B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成還原糖
C.淀粉酶活性在60℃時比40℃高
D.淀粉酶對蔗糖的水解具有專一性
【解析】讀表格中的信息可知：淀粉酶能夠催化淀粉分解（試管①②③），而對蔗糖不起作用（試管④⑤⑥），說明酶具有專一性，一種酶只能催化一種或一類物質的化學反應。從磚紅色的深淺可以看出，不同溫度條件下，淀粉酶對淀粉的水解作用不同，以60℃時最高，說明酶的催化效率的高低受溫度的影響較大。
【答案】BC
三、與酶有關的曲線解讀
1、表示酶高效性的曲線：
（1）催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平衡點。
（3）酶只能催化已存在的化學反應。
2、表示酶專一性的曲線：
（1）在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應。
（2）在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化底物A參加反應。
3、影響酶活性的曲線：
（1）甲圖表明：在一定溫度范圍內，隨溫度的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍酶催化作用將減弱。
（2）乙圖表明：在最適pH時，酶的催化作用最強，高于或低于最適pH，酶的催化作用都將減弱。
由甲、乙兩圖可見：過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。
（4）從丙圖可以看出：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
4、底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響：
（1）在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當底物達到一定濃度后，受酶數量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。
（2）在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
【例3】下圖表示不同溫度下酵母菌發酵時氣體產生量與反應時間的關系。由圖可知
①有多種酶參與 ②最適pH是7
③最適溫度是40℃ ④50℃時酶逐漸失活
⑤0℃時酶逐漸失活
A.①③ B.②⑤ C.③④ D.④⑤
【解析】該圖只反映出不同溫度下酵母菌發酵時氣體產生量與反應時間的關系，不能反映出是否有多種酶參與，也看不出最適pH是多少。0℃時酶的催化活性極低，但是低溫不會使酶變性失活，高溫和強酸、強堿才會導致酶失活。
【答案】C。
【感悟高考真題】
（2010?江蘇高考）3．某種蛋白酶是由129個氨基酸脫水縮合形成的蛋白質．下列敘述正確的是
A.該蛋白酶分子結構中至少古有l29個氨基酸和l29個羧基
B.該蛋白酶溶液與雙縮脲試劑發生作用．產生紫色反應
C.利用透析法純化該蛋白酶時，應以蒸餾水作為透析液
D.用含該蛋白酶的洗衣粉擊除油漬，效果比其他類型加酶洗衣粉好
【解析】本題考查蛋白酶的化學本質、組成、結構及鑒定等。該蛋白酶只有一條鏈時，所含有的氨基和羧基數目最好，都至少含有一個，Ａ項錯誤。因其本質為蛋白質，故可與雙縮脲試劑反應產生紫色反應，Ｂ項正確。用透析法純化蛋白酶時，應用緩沖液做透析液以保持蛋白酶的活性，C項錯誤。因酶具有專一性，油漬為脂肪，故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶的效果差，Ｄ項錯誤。
【答案】B
（2009?重慶高考）下列有關酶的敘述，正確的是
A. 高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性
B. 酶是活細胞產生并具有催化作用的蛋白質
C. 細胞質基質中的催化葡萄糖分析的酶
D. 細胞質中沒有作用于DNA的解旋酶
【解析】只有在高溫下酶的結構被破壞失去活性不可恢復，而在低溫下酶只是活性降低；根據酶的概念，酶可以是蛋白質，也可以是RNA質基質中可完成有氧呼吸和無氧呼吸共有的第一階段，即有分解葡萄糖為丙酮酸的酶；細胞質中的線粒體和葉綠體中有DNA，DNA復制和轉錄的時候DNA的解旋酶。此題為容易題，識記類。
【答案】C
（2009?海南高考）酶A、B、C是大腸桿菌的三種酶，每種酶只能催化下列反應鏈中的一個步驟，其中任意一種酶的缺失均能導致該菌因缺少化合物丁而不能在基本培養基上生長。
現有三種營養缺陷型突變體，在添加不同化合物的基本培養基上的生長情況如下表：
突變體
添加物突變體a
酶A缺陷突變體b
酶B缺陷突變體c
酶C缺陷
化合物乙不生長不生長生 長
化合物丙不生長生 長生 長
由上可知：酶A、B、C在該反應鏈中的作用順序依次是
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】由圖表信息可知，添加化合物乙突變體c能生長，說明其不能合成化合物乙，屬于反應鏈1；添加化合物丙突變體a不能生長，說明其不能合成化合物乙，屬于反應鏈3。
【答案】D。
（2009?遼寧、寧夏高考）右圖表示酶活性與溫度的關系。下列敘述正確的是
A.當反應溫度由t2調到最適溫度時酶活性下降
B.當反應溫度由t2調到最適溫度時酶活性上升
C.酶活性在t2時比t1高故t2時更適合酶的保存
D.酶活性在t1時比t2低,表明t1時酶的空間結構破壞更嚴重
【解析】在最適宜的溫度下，酶的活性最高。溫度偏高或偏低,酶活性都會明顯降低。當反應溫度t2調到最適溫度時，酶活性上升。溫度過高，還會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活，0左右的低溫雖然使酶的活性明顯降低，但能使酶的空間結構保持穩定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復，酶適于在低溫下保存，故C，D錯誤。
【答案】B
（2009?江蘇高考）加工橘子罐頭，采用酸堿處理脫去中果皮（橘絡），會產生嚴重污染。目前使用酶解法去除橘絡，可減少污染。下列生長在特定環境中的4類微生物，可以大量產生所用酶的有
A．生長在麥麩上的黑曲霉 B．生長在酸奶中的乳酸菌
C．生長在棉籽殼上的平菇 D．生長在木屑上的木霉
【解析】本題考查酶的專一性。橘絡的主要成分是纖維素，要將其分解需要纖維素酶，麥麩、棉籽殼、木屑的主要成分也是纖維素，所以生長在上述三種成分的黑曲霉，平菇、木酶肯定能產生纖維素酶，所以可以利用。而乳酸菌的培養基為酸奶，其主要成分是蛋白質，不含纖維素，所以乳酸菌不能產生纖維素酶。
【答案】ACD
（2009?上海高考）將剛采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。這是因為加熱會
A.提高淀粉酶活性
B.改變可溶性糖分子結構
C.防止玉米粒發芽
D.破壞將可溶性糖轉化為淀粉的酶
【解析】剛采摘的甜玉米內含有大量將可溶性糖轉化為淀粉的酶，這些酶可將可溶性糖轉化為淀粉使其失去甜味，經沸水高溫處理使酶失活來保持甜味。
【答案】D
（09全國卷Ⅱ）32. （14分）
請用所給的實驗材料和用具，設計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成實驗設計、補充實驗步驟、預測試驗結果、得出結論，并回答問題。
實驗材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、37℃恒溫水浴鍋、沸水浴鍋。
（1）若“+”代表加入適量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標號，請用這些符號完成下表實驗設計（把答案填在答題卡上相應的表格中）。
蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液
甲+?+?
×××××
×××××
×××××
（2）實驗步驟：
①按照上表中的設計，取試管、加溶液。
（3）結果預測：
（4）結論：
（5）在上述實驗中，如果僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調到20℃，而在其他條件不變的情況下重做上述實驗，出現磚紅色試管中的顏色會比37℃時淺，其原因是 。
【解析】該題是要驗證蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性，因此應遵循對照性原則、科學性原則和單一變量原則。
（1）因此表格中所填內容如下
溶液
試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液淀粉酶溶液
甲+?+?
乙?+?+
丙+??+
丁?++?
（2）實驗步驟①按照上表中的設計，取試管、加溶液。
②將上述溶液混合均勻，在37℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間。
③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混合均勻，再在沸水浴中保溫一定時間。
④觀察現象并記錄實驗結果。
（3）應該在只有含蔗糖和蔗糖酶溶液的甲試管以及含淀粉和淀粉酶溶液的乙試管出現磚紅色沉淀，其他試管不應該出現磚紅色沉淀。
（4）結論：說明酶的催化作用具有專一性。
（5）如果將37℃恒溫水浴鍋的溫度調到20℃，由于20℃低于酶的最適溫度，酶的活性會下降，水解產生的還原糖少，所以出現磚紅色試管中的顏色會比37℃時的淺。
【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混勻，37℃恒溫水浴一段時間
③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，沸水水浴一段時間
④觀察實驗現象并記錄實驗結果
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現磚紅色沉淀，其他試管中不出現磚紅色沉淀
（4）酶的催化作用有專一性
（5）20℃低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產生的還原糖少
（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，但不能催化麥芽糖分解為葡萄糖。這表明，β-半乳糖苷酶的催化作用具有
A.高效性 B.專一性 C.穩定性 D.多樣性
【解析】一種酶只能催化一種化學反應，說明催化具有專一性。
【答案】B。
（2008?廣東高考）關于蛋白酶的敘述，不正確的是
A.蛋白酶是蛋白質
B.蛋白酶可以作為藥品治療某些疾病
C.蛋白酶可以水解所有的肽鍵
D.利用酶工程可以提高蛋白酶的穩定性
【解析】蛋白酶具有專一性，并不能水解所有肽鍵，蛋白酶可以作為藥品治療消化不良等疾病。
【答案】C。
【考點精題精練】
1.下列關于酶的敘述中正確的是（ B ）
A、酶是由有分泌功能的細胞產生的并且能調節生物體的生命活動
B、活細胞都可以產生酶，酶可在細胞外起作用
C、酶都是在核糖體上合成的
D、所有的酶與雙縮脲試劑發生作用都可產生紫色反應
2.下列關于酶本質的研究，按研究時間的先后順序，排列正確的是（ A ）
①證明了脲酶是一種蛋白質； ②酒精發酵需要活細胞的參與；
③發現少數RNA也具有生物催化功能；
④人們認識到釀酒就是讓糖類通過發酵變成酒精和二氧化碳；
⑤用不含酵母菌的酵母提取液進行發酵獲得成功，證明生物體內的催化反應也可在體外進行。
A、④②⑤①③B、③④⑤②①C、①⑤④②③D、③④①②⑤
3.下列關于酶的敘述中，正確的是 C
A．人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內環境中起作用
B．酶的形成都要經過核糖體的合成、內質網和高爾基體的加工等幾個階段
C．與光合作用有關的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質中
D．酶均是由腺細胞合成的，具有高效性、專一性
4.（2010?天津市河東區高三一模）以下關于酶的相關敘述．正確的是( B )
A、解旋酶在PCR擴增目的基因時也可正常發揮作用
B、在細胞質內合成的酶也可在細胞核內發揮作用
C、磷酸二酯鍵只能由DNA聚合酶催化形成
D、能合成酶的細胞一定能合成激素
5.果子酒放久了易產生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶則無濟于事，這說明（ A ）
A、酶的催化作用具有專一性B、酶的化學本質是蛋白質
C、酶的催化作用受環境影響D、酒中的這種沉淀是氨基酸
6.關于洗衣粉中的酶說法錯誤的是 A
A．洗衣粉中的酶是人工合成的無機催化劑
B.洗衣粉中的酶是生物工程的產物
C．加酶洗衣粉也有保質期，時間長了，酶活性會降低或喪失
D．加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低
7.將胃蛋白酶、淀粉、蛋清蛋白、唾液淀粉酶和適量的水混合放入一燒杯內，調pH至2.0并保存在37℃的水浴鍋內。一段時間后，燒杯內的物質是（ D ）
Ａ、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 Ｂ、唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
Ｃ、麥芽糖、多肽、水 Ｄ、胃蛋白酶、淀粉、多肽、水
8.在適宜的條件下，用含有過氧化氫酶的鮮豬肝研磨液催化過氧化氫分解，比用FeCl3溶液催化過氧化氫分解的速度快得多，這說明與無機催化劑相比，酶具有的特性是 C
A．專一性 B．多樣性 C．高效性 D．適應性
9.下列是有關某種淀粉酶的實驗，處理方式及結果如下表與下圖。根據結果判斷，下列敘述正確的是
A．甲物質可能是淀粉酶的激活劑
B．該酶較適合在40℃的環境下作用
C．該酶在中性環境中的作用速度比堿性快
D．該酶在作用35分鐘后便會失去活性
10.（2010?安徽省巢湖市高三第一次質檢）下圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率（或生成物）變化。下列有關敘述中，不正確的是 C
A．圖①虛線表示酶量增加一
倍 時，底物濃度和反應速率的關系
B．圖②虛線表示增加酶濃度，其他條 件不變時，生成物量與反應時間的關系
C．圖③不能表示在反應開始的一段時
間內，反應速率與時間的關系
D．若圖②中的實線表示Fe3+的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率
11.下圖一表示溫度對酶促反應速率的影響示意圖，圖二的實線表示在溫度為a的情況下生成物量與時間的關系圖。則可用來表示當溫度為2a時生成物量與時間關系的是： B
A．曲線1 B．曲線2 C．曲線3 D．曲線4
12.將2mL體積分數為3%的過氧化氫溶液分別加入a、b兩支試管中，再在a試管加入2滴新鮮的肝臟研磨液，b試管中加入4滴新鮮的肝臟研磨液。下圖橫軸為反應時間，縱軸為底物濃度，其中能正確表示時間和底物濃度關系的是 C
答案：C
13.下列圖中，①表示有酶催化的反應曲線，②表示沒有酶催化的反應曲線，E表示酶降低的活化能。正確的圖解是
答案：C
14.下列有關酶特性的實驗設計中，最科學、嚴謹的一項是（ B ）
15.探索溫度對酶活性影響的實驗，需進行如下步驟 D
①取3支試管，編號并注入2mL淀粉溶液
②向各試管注入1mL淀粉酶溶液
③向各試管滴1滴碘液
④將3支試管分別放在60℃的熱水，沸水和冰塊中維持溫度5min
⑤觀察實驗現象
最合理的實驗順序應為
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質檢）探究淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用。
材料用具：質量分數為2%的市售新鮮ａ?淀粉酶，質量分數3%的可溶性淀粉溶液，質量分數為3%的蔗糖溶液，裴林試劑，熱水，酒精燈，試管，大燒杯，蒸餾水等。
注：“+”表示添加
（1）根據上表寫出A表示的內容： 。
（2）實驗分析：
①實驗組的自變量是 ，因變量是 。
②試管1與2溶液顏色為什么不同： ；試管1與3溶液顏色不同的原因是 ；試管2與4溶液顏色相同的原因是 。
③如果懷疑蔗糖不純，利用該實驗條件最簡便的檢驗方法是 。
④本實驗是想驗證 ，如果不改變自變量，請提出一種新的設計方案：
。
答案：（10分）
（1）A表示的內容是：加淀粉酶液2ml（1分）
（2）①底物的種類（1分） 溶液顏色變化(是否產生磚紅色)（1分）
② 底物性質不同（1分）（注：其他合理答案可給分）
有無淀粉酶催化反應（1分）（注：其他合理答案可給分）
淀粉酶沒有起催化作用（1分）（注：其他合理答案可給分）
③于實驗前用斐林試劑檢測有無磚紅色沉淀（1分）
④酶的專一性（1分），
可改用換酶不換底物進行實驗（2分）（注：其他合理答案可給分）
17.為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進行3組實驗。甲、乙組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實驗條件均相同，下表為實驗記錄。請回答下列問題。
（1）提高洗衣粉去污能力的方法有________。甲組在洗衣粉中加入了________。乙組在洗衣粉中加入了_________
（2）甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有_________。
（3）如果甲、乙和丙3組均在水溫為80℃時洗滌同一種污漬，請比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由。 。
（4）加酶洗衣粉中的酶是特殊的化學物質包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發揮催化作用。請說明這是否運用了酶的固定化技術及其理由。
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