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1、届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第8讲降低化学反应活化能的酶学案第8讲降低化学反应活化能的酶酶的本质和作用1酶的本质及生理功能助学巧记酶概念的“二、一、一、一”(必修1 P78“问题探讨”改编)1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了，下列叙述错误的是()A该实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化B该实验的推论是胃内的化学物质将肉块分解了C欲证明相关推论可收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解D胃内的化学物质只能在胃内发挥“

2、分解肉块”的作用，若该物质提取出来，则不能将肉块分解解析：选D。胃内的化学物质中含胃蛋白酶，即使在胃外，也能将肉块分解。 2酶的作用原理下图曲线表示在无催化剂和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。(1)无催化剂的反应曲线是。(2)有酶催化的反应曲线是。(3)ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。(4)ba段的含义是酶降低的活化能。(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。 考向1酶的本质1(2018安徽黄山质检)下列有关酶的叙述，正确的是()A酶是活细胞产生的在细胞内外均可起调节作用的微量有机物B检测蛋白酶的催化作用可用双缩脲试剂检验反应物是否完全

3、水解C较弱光照条件下，因与光反应有关的酶的活性降低，光合作用的速率会减小D淀粉酶经高温烘干制成药剂后会因空间结构遭到破坏而失活解析：选D。酶是活细胞产生的，在细胞内外均可起催化作用的有机物，具有微量、高效性，A错误；蛋白酶的化学本质为蛋白质，蛋白质和多肽都含肽键，都会与双缩脲试剂反应呈紫色，B错误；较弱光照下，由于能量供应减少使光反应速率减小，并未使有关酶的活性降低，C错误；高温可破坏酶的空间结构，导致酶变性失活，D正确。2(2018云南玉溪一中月考)在生命活动中，酶、激素、神经递质、抗体、tRNA等都有一定的专一性，下列叙述正确的是()ARNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂B

4、性激素的合成需要mRNA和核糖体的参与C淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，均在第二道防线中发挥作用D神经递质通过载体进入突触后神经元时发生了“化学信号电信号”的转变解析：选A。RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂，A正确；性激素的化学本质是固醇，在内质网中合成，B错误；淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，溶菌酶在第一、二道防线中发挥作用，淋巴因子在第三道防线中发挥作用，C错误；神经递质通过与突触后膜的特异性受体结合，使突触后神经元发生“化学信号电信号”的转变，D错误。具有专一性的五类物质(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特

5、定的切割位点上切割DNA分子。(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 考向2结合具体生理情景考查酶的作用3(2016高考海南卷)下列有关生物膜上蛋白质或酶的叙述，错误的是()A植物根细胞膜上存在运输离子的蛋白质B植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同C光合作用中，催化ATP合成的酶分布在类囊体膜上

6、D呼吸作用中，催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上解析：选D。植物根细胞通过主动运输吸收离子，存在载体蛋白，A项正确；液泡膜与类囊体膜功能不同，其上的蛋白质不同，B项正确；类囊体薄膜上发生光反应，存在催化ATP合成的酶，C项正确；细胞呼吸第一、二、三阶段都可以产生ATP，分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上，D项错误。4(2015高考福建卷)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2C5(即RuBP)2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2 的反应，并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是()A菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上

7、述反应的场所是叶绿体基质BRuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行C测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高解析：选B。由题意可知，RuBP羧化酶催化的反应为CO2的固定，发生在暗反应阶段，其反应场所是叶绿体基质，A项正确；光合作用的暗反应在有光、无光条件下都可以进行，B项错误；从菠菜叶中提取该酶后，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度，说明该过程运用了同位素标记法，C项正确；RuBP羧化酶活性越高，其催化CO2的固定产生的C3就会越多，D项正确。高考常考的几种酶及作用归纳(1)ATP水解酶：能打

8、开远离腺苷的高能磷酸键。(2)ATP合成酶：能连接远离腺苷的高能磷酸键。(3)蛋白酶：将蛋白质的部分肽键切断，得到不同的肽链和氨基酸。(4)纤维素酶、果胶酶：水解纤维素、果胶，破坏植物细胞壁。(5)胰蛋白酶：动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶第一次为用其处理剪碎的组织以使其分散成单个细胞，第二次为用其处理贴于瓶壁生长的细胞。 酶的作用特性及影响因素1酶的特性(1)酶具有高效性图中曲线A、B、C代表酶的是A。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短化学反应的时间，不改变化学反应的结果。(2)酶具有专一性写出图中所示的化学反应BEF。图中C、D表示不能(填“能”或“不能”)被该酶催化的物质。结论

9、：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。下图曲线甲表示酶A催化该化学反应的反应速率，直线乙表示无酶催化时的反应速率。若加入酶C，则最可能的曲线是乙。2影响酶促反应速率的因素分析 考向1酶的特性1.(2018合肥六校联考)如图为酶与底物结合示意图，下列有关叙述不正确的是()A酶的形状在催化过程中会发生改变B底物与酶特定部位的结合具有专一性C此图可表示1分子蔗糖经酶催化后产生2分子葡萄糖的过程D图示过程能够保证酶保持较高的催化活性解析：选C。1分子蔗糖经酶催化后产生1分子葡萄糖和1分子果糖，C错误。 考向2酶活性的影响因素2(2017高考天津卷)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下

10、A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是() A酶C降低了A生成B这一反应的活化能B该体系中酶促反应速率先快后慢CT2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D适当降低反应温度，T2值增大解析：选C。加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，A项正确；随着反应的进行，底物A浓度由大变小，酶促反应速率先快后慢，B项正确，C项错误；图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，T2值增大，D项正确。“四看法”分析酶促反应曲线变式1 在最适温度和pH条件下将一定量的淀粉与淀粉酶进行混合，图中曲线为麦芽糖生成量情况，曲线或为在P点

11、时改变某一条件后所得。下列叙述中正确的是()A曲线所示麦芽糖生成速率不断减小说明淀粉酶活性不断降低B在P点时若降低温度会得到曲线，若提高温度会得到曲线C在P点时若适当降低pH、将酶换成无机催化剂均会得到曲线D在P点时若增加一定量的淀粉会得到曲线解析：选C。曲线是在最适pH条件下得到的，故在P点时适当提高或降低pH均会得到曲线；酶的催化效率高于无机催化剂，故将酶换成无机催化剂也会得到曲线，C正确。曲线所示麦芽糖生成速率不断减小是淀粉不断被消耗，含量减少所致，淀粉酶活性不改变，A错误。曲线是在最适温度条件下得到的，故在P点时提高或降低温度均会得到曲线，B错误。在P点时若增加淀粉量会使最终生成的麦芽

12、糖总量增加，而图中麦芽糖的最终生成量是恒定的，所以曲线不是增加淀粉量造成的，D错误。变式2 (2018安徽六安一中模拟)如图表示改变某一因素前后，淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果，请据此分析，改变下列哪种因素才能获得改变后的结果()A温度 BpH值C淀粉溶液量 D唾液量解析：选C。改变温度和pH会影响酶的活性，从而影响化学反应速率，但不改变化学反应的平衡点，即产物的最终产量不变，图中实验组的还原糖生成量明显减少，A、B错误；改变底物的量，产物的量则会改变。图中对照组的还原糖生成量一直多于实验组的还原糖生成量，故改变的是淀粉溶液量，即降低了淀粉溶液量，C正确；改变唾液量，即唾液淀

13、粉酶的量，会影响化学反应速率，但不改变化学反应的平衡点，即产物的最终产量不变，图中实验组的还原糖生成量明显减少，D错误。“三法”突破酶的实验设计题型 突破点1“试剂检测法”鉴定酶的本质(1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或RNA的鉴定方法。因此，利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应，而RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案即可。 (2)设计方案突破训练1猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示，在

14、35 水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂，下列对实验现象的预测正确的是()A甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失B甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失C甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失D甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失解析：选C。本实验属于验证性实验，因为分泌液中含有蛋白酶，蛋白酶和蛋白液的化学本质都是蛋白质。鉴定蛋白质常用的试剂是双缩脲试剂，呈紫色反应。实验中的甲和乙试管始终显示紫色，不能形成对照；而实验改用观察蛋白块的存在情况(丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失)，形成

15、鲜明的对照，说明了猪笼草的分泌液中含有蛋白酶。 突破点2“对比法”验证酶的高效性和专一性(1)验证酶的高效性设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)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)验证酶的专一性设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。设计方案项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂

16、与底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突破训练2(2018北京海淀区练习)为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是()组别酶蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶反应物蛋白质淀粉蛋白质淀粉麦芽糖A.和对比，用双缩脲试剂检测B和对比，用碘液检测C和对比，用斐林试剂检测D和对比，用斐林试剂检测解析：选B。由于蛋白酶本身是蛋白质，遇双缩脲试剂呈现紫色，不能断定蛋白质是否被分解，A错误；淀粉酶能催化淀粉的水解，蛋白酶不能催化淀粉的水解，用碘液检测，颜色反应不同，B正确；淀粉是非还原糖，在淀粉酶

17、的作用下分解生成还原糖，麦芽糖是还原糖，用斐林试剂不能判断麦芽糖是否分解，C错误；斐林试剂不能判断蛋白质是否分解，D错误。3(2018山西名校联考)现有甲、乙、丙三支试管，先向三支试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按下图所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列分析不正确的是()A甲试管和乙试管对照，说明酶具有专一性B甲试管和丙试管对照，说明酶活性受高温影响C实验结果是甲试管内会出现砖红色沉淀D实验结果是乙试管和丙试管内出现砖红色沉淀解析：选D。甲与乙对照，底物相同，酶不同，可证明酶的专一性，A正确；甲和丙对照，酶相同，温度不同，可以说明温度影响酶的活性，B正确；甲试管中淀粉在唾液淀粉酶的作

18、用下水解生成还原糖，用斐林试剂检验在水浴加热条件下可以出现砖红色沉淀，C正确；乙试管中胃蛋白酶不能催化淀粉水解，丙试管中唾液淀粉酶失活，两试管中均不出现砖红色沉淀，D错误。 突破点3“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH(1)设计思路(2)设计方案突破训练4(2018山东淄博月考)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是()实验编号探究课题选用材料与试剂温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液pH对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液pH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂A.实验 B

19、实验C实验 D实验解析：选B。过氧化氢在高温下易分解，因此不能用过氧化氢作为底物来探究温度对酶活性的影响，A错误；可以利用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液来探究温度对酶活性的影响，B正确；根据酶的专一性，蔗糖酶不能使淀粉水解，C错误；淀粉在酸性条件下易分解，因此不能用淀粉作为底物来探究pH对酶活性的影响，D错误。(1)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶的最适温度的实验中，不宜选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，

20、从而影响实验结果。(3)在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。变式1 (2018北京东城模拟)20世纪60年代，医院开始用淀粉酶替代酸来分解淀粉。下图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列说法不正确的是()A应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合BpH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同CpH为13的试管调到pH为7后淀粉含量基本不变D淀粉酶通过降低淀粉分解反应的活化能起到催化作用解析：选B。本实验的目的是探究不同pH条件下淀粉酶对淀

21、粉的分解作用，实验时应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合，A正确；在pH为3和9时两支试管中的淀粉剩余量相同，但pH为3时，酶可以催化淀粉水解，酸也会促进淀粉水解，而pH为9时只有酶的催化作用，所以两种pH下酶的催化效率应该是不同的，即pH为3和9时酶的活性不同，B错误；pH为13时，酶已经变性失活，因此再将pH调为7时，反应速率不变，即淀粉含量基本不变，C正确；淀粉酶对淀粉分解反应起催化作用的原理是降低该反应的活化能，D正确。变式2 (2018河北冀州模拟)受损伤的马铃薯细胞内酚氧化酶(PPO)和底物(酚类物质)直接接触，引起马铃薯的褐变，为探究温度为PPO活性的影响，实验小组进行了

22、如下实验：(1)PPO粗提液的提取：低温下将新鲜马铃薯用蒸馏水洗净、去皮，取20 g样品放入含50 mL磷酸缓冲液(pH值为5.5)的研钵中，同时加入少量石英砂，研磨、离心后， 上清液即为PPO的粗提液，加缓冲液研磨的目的是_。(2)不同温度下PPO活性的测定步骤顺序试管1试管2试管3试管4试管5试管6试管7试管8PPO粗提液2 mL2 mL2 mL2 mL酚类底物2 mL2 mL2 mL2 mL反应混合振荡混合振荡混合振荡混合振荡温度预处理(5 min)0 15 30 45 保温时间5 min5 min5 min5 min记录结果注：反应底物充足；实验结果中“”越多褐色越深。实验步骤顺序有不

23、妥之处，请改正_。实验结果表明：15 和30 温度条件下，PPO具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是_。为进一步探究PPO的最适温度，应在_范围内设置温度梯度。解析：(1)过酸、过碱会使酶变性失活，所以缓冲液是为了维持pH，保证PPO的活性。(2)为保证酶在设定的温度下作用，所以“反应”的步骤应改在“温度预处理”步骤之后。15 和30 温度条件下，PPO具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是温度对酶活性的影响呈倒钟型，在酶的最适温度前后有相同的催化效率。由表可知在15 和30 时酶活性较高，因为褐色最深，所以为进一步探究PPO最适温度，应在1530 范围内设置更小的温度梯度。答案：(1)维持

24、pH，保持PPO的活性(或防止PPO失活)(2)“反应”步骤改在“温度预处理”步骤之后在酶的最适温度前后，可以有相同的催化效率1530 清一清易错点1对酶在细胞代谢中作用的理解不到位点拨(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(3)在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。(4)酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥催化作用。(5)由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。易错点2混淆“酶促反应速率”与“酶活性”点拨(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反

25、应速率的，并不影响酶的活性。易错点3酶的探究实验的两个误区点拨(1)探究酶的高效性时，对照组应用无机催化剂对照。(2)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。判一判(1)酶在细胞内产生，一定要在细胞内发挥作用()(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸()(3)高温、低温都使酶活性降低，二者的作用实质不同()(4)酶活性最高时的温度不适合酶的保存()(5)在测定唾液淀粉酶活性时，将溶液pH由3提升到6的过程中，该酶的活性将不断上升()(6)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同

26、温度下保温()(7)如图在t时加酶后反应曲线由变为()(8)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化()(9)不同酶的最适温度可能相同()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9) (2017高考全国卷)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是()A在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 解析：选C。真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中，A项错误。酶作为生物

27、催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用，B项错误。盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因而可用盐析法进行沉淀，C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 左右，而该酶通常在低温下保存，D项错误。 (2016高考全国卷)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是()A加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量解析：选C。依题意可知，该实验的pH

28、为无关变量，为了排除pH的干扰，应在酶和底物混合之前加入缓冲液，为酶促反应提供稳定的pH环境，A、B、D项均错误，C项正确。 (2015高考海南卷)关于生物体产生的酶的叙述，错误的是()A酶的化学本质是蛋白质或RNAB脲酶能够将尿素分解成氨和CO2C蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类D纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁解析：选D。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；脲酶能够将尿素分解成氨和CO2；蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类；细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，纤维素酶不能降解细菌细胞壁。 (2016高考全国卷)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 )、B组(40 )和C组(60 )，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：