PAGEPAGE15第6講酶的本質、特性及相關試驗探究考綱考情——知考向核心素養——提考能最新考綱1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)2.試驗：探究影響酶活性的因素生命觀念比較酶、激素等物質的異同，建立辯證統一和普遍聯系的觀念科學思維與酶有關的曲線分析近三年考情2024·全國卷Ⅰ(1、6)、2024·全國卷Ⅲ(30)、2024·全國卷Ⅱ(3)、2024·全國卷Ⅰ(3)、2024·全國卷Ⅱ(29)科學探究與酶有關的試驗設計與分析社會責任分析酶在生產、生活中的應用實例，讓學生關注科學、技術和社會發展考點一酶的本質和作用機理1.酶的本質及作用■助學巧記巧記酶概念的“二、一、一、一”2.比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)試驗流程(2)變量分析3.酶的作用機理分析4.酶本質的探究歷程(連一連)1.(中圖版必修1P59“探究活動”拓展)在“比較過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率”試驗中為什么要以簇新肝臟研磨液為試驗材料？若用煮熟的肝臟研磨液為試驗材料能否達到預期的試驗效果？為什么？提示簇新的豬肝含有豐富的過氧化氫酶，能快速地催化過氧化氫分解，產生大量的氧氣，與Fe3＋的催化形成顯明對比。假如肝臟不簇新，那么肝臟細胞內的過氧化氫酶會在細菌的作用下分解，影響試驗效果。用煮熟的肝臟研磨液為試驗材料不能達到預期的試驗效果，是因為高溫破壞了酶的結構，使酶丟失了活性。2.(中圖版必修1P59“分析探討”拓展)酶作為生物催化劑，與無機催化劑相比，在發揮作用過程中有哪些共同特點？酶除了具有催化功能外，可以調整生命活動嗎？提示共同點：①化學反應前后其數量和性質不變；②加快化學反應的速率，縮短達到化學平衡的時間，但不能變更平衡點；③二者都能降低化學反應的活化能。催化(降低化學反應的活化能)是酶唯一的功能，它不具調整功能，也不作為能源(或組成)物質。結合酶的化學本質、分布及功能，考查歸納與概括實力1.(2024·全國卷Ⅱ，3)下列關于生物體中酶的敘述，正確的是()A.在細胞中，核外沒有參加DNA合成的酶B.由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性C.從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法D.唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃解析DNA的合成主要發生在細胞核中，此外在線粒體和葉綠體中也能合成，因此細胞核、線粒體和葉綠體中都有參加DNA合成的酶，A錯誤；只要賜予相宜的溫度、pH等條件，由活細胞產生的酶在生物體外也具有催化活性，B錯誤；鹽析可使蛋白質在水溶液中的溶解度降低，但不影響蛋白質的活性。而胃蛋白酶的化學本質是蛋白質，因此從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法，C正確；唾液淀粉酶催化反應最適溫度是37℃，但是37℃不是保存該酶的最適溫度，酶應當在低溫條件下保存，D錯誤。答案C2.(2024·海淀模擬)為使反應物A→產物P，實行了酶催化(最適溫度和pH)和無機催化劑催化兩種催化方法，其能量變更過程用圖甲中兩條曲線表示；圖乙表示某酶促反應過程的示意圖，下列有關分析不合理的是()A.距離b可反映無機催化劑催化效率比酶催化效率低的緣由B.適當上升溫度，酶催化的曲線Ⅱ對應的距離a將下降C.圖乙中②可代表蔗糖，那么③④可代表葡萄糖和果糖D.圖乙中若①代表胰蛋白酶，當pH稍低于最適值時，③④的生成速率也會下降解析曲線Ⅰ可代表無機催化劑催化的反應，曲線Ⅱ可代表酶催化的反應，距離b表示酶催化時降低的活化能(與無機催化劑催化的反應相比)，故距離b可反映無機催化劑催化效率比酶催化效率低的緣由，A正確；圖甲中該酶所處的環境條件為最適條件，故將酶催化的反應溫度上升，酶活性下降，導致其降低化學反應活化能的實力下降，a將上升，B錯誤；蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖組成，C正確；pH會影響酶活性，pH低于最適值時，酶活性降低，③④的生成速率也會下降，D正確。答案B結合創新拓展試驗，考查科學探究實力3.(2024·豫西南示范性中學聯考)超氧化物歧化酶(SOD)能消退生物體在新陳代謝過程中產生的有害物質，具有抗蒼老的特別效果，其含有的金屬離子對增加酶的熱穩定性有重要影響。資料報道，當反應溫度為88℃，時間為15～30min時對SOD的活性影響不大。下面是通過光催化反應裝置分別在四種條件下檢測紫外光對DNA損傷的相關曲線(TiO2表示二氧化鈦，是一種光催化劑；UV表示紫外光)。Ⅰ組：黑暗處理曲線a(TiO2/DNA體系)、Ⅱ組：紫外光處理曲線b(UV/DNA體系)、Ⅲ組：光催化曲線c(UV/TiO2/DNA體系)、Ⅳ組：光催化引入SOD曲線d(UV/TiO2/SOD/DNA體系)。據圖回答下列問題：(1)依據SOD的化學性質，我們可以利用________________的方法來除去一部分其他雜質蛋白。試驗中設計黑暗處理作為比照組的目的是__________________。曲線b說明__________________________________________。(2)分析曲線c、d可以得出的試驗結論是________________________(3)DNA損傷過程中會伴有H2O2產生，若要驗證(2)中的試驗結果，可通過檢測H2O2的有無及產生量來推斷，寫出你的試驗思路并預料試驗結果(注：H2O2的檢測方法不做要求)。試驗思路：______________________________________________________________________________________________________________________。預料試驗結果：______________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)當反應溫度為88℃，時間為15～30min時對SOD的影響不大，而部分其他酶在該條件下已經失活，故可利用這個特性來除去其他雜質蛋白。黑暗處理組為TiO2/DNA體系，設計黑暗處理比照組的目的是證明TiO2不會損傷DNA。紫外光處理曲線b(UV/DNA體系)說明沒有TiO2(催化劑)的條件下，紫外光對DNA的損傷很小。(2)光催化曲線c(UV/TiO2/DNA體系)說明紫外光對DNA的損傷特別嚴峻，300min時，DNA幾乎全部損傷，而光催化引入SOD曲線d(UV/TiO2/SOD/DNA體系)，由于有SOD存在，DNA損傷很緩慢，說明SOD能夠明顯延緩或抑制DNA的損傷。(3)要通過H2O2的有無及產生量來驗證(2)中的試驗結論，很明顯要設置試驗檢測H2O2的產生量，H2O2的產生量越多，DNA損傷越嚴峻，故本試驗思路是依據題干條件，設置同樣的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四組試驗，測定不同體系DNA損傷過程中H2O2的產生量；預料的試驗結果是Ⅰ組、Ⅱ組沒有H2O2產生，Ⅲ組和Ⅳ組均有H2O2產生，且Ⅲ組H2O2產生量較Ⅳ組多，時間較早。答案(1)高溫變性(或88℃環境下處理15～30min)證明TiO2不會損傷DNA無TiO2(催化劑)的條件下，紫外光對DNA損傷很小(2)SOD能夠明顯延緩或抑制DNA的損傷(3)試驗思路：依據題干條件，設置同樣的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四組試驗，測定不同體系DNA損傷過程中H2O2的產生量預料試驗結果：Ⅰ組、Ⅱ組沒有H2O2產生，Ⅲ組和Ⅳ組均有H2O2產生，且Ⅲ組H2O2產生量較Ⅳ組多，時間較早考點二酶的作用特性及影響因素1.酶的特性(1)高效性：與無機催化劑相比，酶降低化學反應活化能的作用更顯著，催化效率更高。①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②a、b→酶的催化具有高效性；a、c→酶具有催化作用。(2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。物理模型——“鎖和鑰匙學說”圖中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示不能被A催化的物質。(3)酶的作用條件“較溫柔”①含義：酶所催化的化學反應一般是在溫柔的條件進行的。②在最相宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶活性都會明顯降低。③過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。低溫時，酶的活性很低，但酶的空間結構穩定，在相宜的溫度下酶的活性可以上升。2.影響酶促反應速率的因素分析圍繞酶的作用特性，考查科學思維實力1.(2024·河南天一大聯考)圖中甲曲線表示在最適溫度下α－淀粉酶催化淀粉水解的反應速率與淀粉濃度之間的關系，乙、丙兩曲線表示α－淀粉酶催化淀粉水解的反應速率隨溫度或pH的變更，下列相關分析正確的是()A.乙、丙兩曲線橫軸對應的影響因素分別為溫度和pHB.分析曲線可知，E、G兩點所示條件是短期內保存該酶的最適條件C.D、F兩點所示的α－淀粉酶活性一樣，該酶的空間結構都遭到破壞D.若在A點升溫或在BC段增加淀粉的濃度，都將使反應速率增大解析據圖分析可知，丙曲線與橫軸有兩個交點，交點處反應速率為0，而強酸或強堿都會使酶變性失活，因此丙曲線橫軸對應的影響因素為pH，乙曲線橫軸對應的影響因素為溫度，A正確；保存該酶的最適條件應當是低溫柔最適pH，對應曲線中的D、H兩點，B錯誤；乙曲線中D、F兩點所對應的α－淀粉酶活性一樣，D點α－淀粉酶的空間結構未遭到破壞，只是低溫導致酶活性降低，C錯誤；甲曲線表示在最適溫度下α－淀粉酶催化淀粉水解的反應速率與淀粉濃度之間的關系，所以在A點升溫，反應速率會降低，BC段增加淀粉的濃度，反應速率不變，D錯誤。答案A2.(2024·襄陽四中調研)下列關于激素、抗體、酶和神經遞質的敘述，正確的是()A.激素和抗體都具有特異性，只能作用于特定的靶細胞B.激素和酶都具有高效性，非細胞條件下也能發揮作用C.激素彌散在全身的體液中，一經靶細胞接受即被滅活D.乙酰膽堿與特異性受體結合后可在神經元之間傳遞信息解析激素和抗體都具有特異性，但與抗體特異性結合的是抗原，而不是特定的靶細胞，A錯誤；激素和酶都有高效性，但激素作用對象是靶細胞或靶器官，必需在細胞條件下才能發揮作用，B錯誤；激素經靶細胞接受并發揮作用后才被滅活，而不是一經靶細胞接受即被滅活，C錯誤；乙酰膽堿(一種神經遞質)與突觸后膜上的特異性受體結合后，能將化學信號轉變成電信號，從而在神經元之間傳遞信息，D正確。答案D結合酶的活性影響因素曲線，考查模型與建模的實力3.(2024·湖北黃岡質檢)用某種酶進行有關試驗的結果如下圖所示，下列有關說法錯誤的是()A.該酶的最適催化溫度不確定B.圖2和圖4能說明該酶肯定不是胃蛋白酶C.由圖4試驗結果可知酶具有高效性D.由圖3試驗結果可知Cl－是該酶的激活劑解析圖1顯示溫度對酶活性的影響，圖中結果只能顯示30℃比較相宜，但溫度梯度太大，不能確定最適催化溫度，A正確；圖2顯示該酶的最適pH為7，而胃蛋白酶的最適pH為1.5，由圖4可知該酶為麥芽糖酶，B正確；圖3能說明Cl－是該酶的激活劑，Cu2＋是該酶的抑制劑，D正確；圖4可說明酶具有專一性，C錯誤。答案C4.(2024·江西金太陽全國大聯考)圖甲表示人和植物體內的淀粉酶在不同pH條件下的活性，圖乙表示a、b、c三種脫氫酶的活性受溫度影響的狀況。下列說法正確的是()A.人和植物體內的淀粉酶活性相同時，它們所處的pH也可以相同B.若淀粉酶所處的環境由中性變成酸性，人體內的淀粉酶的活性漸漸上升C.圖乙中a、b曲線對應的兩種酶活性相同時，溫度對酶的影響相同D.c曲線對應的酶的最適溫度應是40℃解析人和植物體內的淀粉酶活性相同時(如圖甲中兩曲線的交點處)，它們所處的pH也可相同，A正確；由圖甲可知，若淀粉酶所處的環境由中性變成酸性，人體內的淀粉酶的活性漸漸降低，B錯誤；圖乙中a、b曲線對應的兩種酶活性相同時，溫度對酶的影響不肯定相同，如圖乙中a、b曲線有兩個交點，其中右側交點對應的溫度對兩種酶的影響不相同，對a曲線對應的酶來說，該溫度為較低溫度，對該酶結構沒有破壞作用，對b曲線對應的酶而言，該溫度為較高溫度，該酶結構已經被輕度破壞，C錯誤；圖乙中c曲線在探討范圍內單調遞增，無法推斷其對應的酶的最適溫度，D錯誤。答案A解答坐標曲線題的“三步曲”考點三與酶相關的試驗探究——“三法”探究酶本質及特性方法1用“試劑檢測法”鑒定酶的本質可采納“試劑檢測法”或“蛋白酶水解法”確認酶的化學本質。方法2用“對比試驗法”探究或驗證酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素(1)驗證酶的高效性試驗中自變量是無機催化劑和酶，因變量是反應速率。eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(比照組：反應物＋無機催化劑→慢,試驗組：反應物＋等量酶溶液→快))(2)探究酶的專一性自變量可以是不同反應物，也可以是不同酶溶液，因變量是反應物是否被分解。①設計思路一：換反應物不換酶eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(試驗組：反應物＋相應酶溶液\o(→,\s\up7(檢測))被分解,比照組：另一反應物＋等量相同酶溶液\o(→,\s\up7(檢測))不被分解))②設計思路二：換酶不換反應物eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(試驗組：反應物＋相應酶溶液\o(→,\s\up7(檢測))被分解,比照組：相同反應物＋等量另一種酶溶液\o(→,\s\up7(檢測))不被分解))方法3用“梯度法”探究影響酶活性的因素(溫度或pH)(1)設計思路：設計試驗時需設置一系列不同溫度(或pH)的試驗組進行相互比照，最終依據試驗現象得出結論。酶促反應所需時間最短的一組對應的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH)。(2)設計方案結合教材拓展試驗考查科學探究實力1.(2024·全國卷Ⅰ，3)若除酶外全部試劑已預保溫，則在測定酶活力的試驗中，下列操作依次合理的是()A.加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量B.加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量C.加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量D.加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量解析測定酶活力影響因素時，在變更被探究因素之前，務必防止酶與底物混合，故只有C選項所述操作依次正確。答案C2.(2024·河南百校聯盟聯考)為探討影響酶活性的因素，進行了以下試驗：試驗材料：兩支20mL的注射器(除去針頭)，一段長約5cm的硅膠管，鑷子，培育皿，打孔器，濾紙，3%H2O2溶液，pH分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的緩沖液，簇新豬肝，H2O2酶濾紙小圓片(將1g簇新豬肝剪碎，置于研磨過濾器中充分研磨，加入10mL蒸餾水制成鮮肝液；用打孔器制作直徑為1.5cm的濾紙小圓片，用鮮肝液浸泡1min后待用)。試驗步驟：①拉出A注射器的活塞，用鑷子將1片H2O2酶濾紙小圓片貼到活塞的頂端，將活塞推至注射器筒的底端。②用A注射器吸取2mLpH為5.0的緩沖液。③用B注射器吸取3%H2O2溶液。④用硅膠管連接A注射器與B注射器，連接方式如圖所示。⑤將B注射器中的3%H2O2溶液快速推入A注射器。⑥平放裝置，視察注射器中活塞的變更。⑦利用該裝置重復上述試驗，測量緩沖液pH為6.0、7.0、8.0、9.0時的狀況。(1)本試驗的自變量為________，因變量為________，因變量可通過________計算得出。(2)若上述步驟③改為“用A注射器吸取3%H2O2溶液，然后堵上注射器頭部”，那么通過刻度讀出反應產生的氣體量，與實際值相比，結果________(填“增大”或“減小”)，因為________________________________________________。(3)若利用上述裝置探討酶濃度對試驗的影響，試驗的改進之處是___________________________________________________________________。(4)若利用上述裝置探討溫度對酶活性的影響，應在pH為________的條件下設置合理溫度梯度。該設計的不合理之處是________________，試驗誤差會隨溫度上升而________。解析(1)從試驗步驟可以看出，該試驗探究pH對酶活性的影響，所以自變量為pH，因變量為酶的活性(在濾紙小圓片上的H2O2酶催化下H2O2分解所釋放的O2量)，其可以通過A、B注射器活塞移動空間的大小之和計算得出。(2)若用A注射器吸取3%H2O2溶液，由于A注射器的活塞上貼有H2O2酶濾紙小圓片，而酶具有高效性，H2O2溶液與酶接觸的瞬間會快速反應，故在堵上注射器頭部前，已溢出大量氣體，所以通過刻度讀出反應產生的氣體量，與實際值相比會減小。(3)若利用該試驗裝置探討酶濃度對試驗的影響，自變量變為酶的濃度，可通過變更A注射器中H2O2酶濾紙小圓片的數量來實現。(4)若利用該試驗裝置探討溫度對酶活性的影響，自變量變為溫度，pH是無關變量，故設置合理溫度梯度時應在最適pH的條件下進行。由于除了酶的活性可以影響H2O2分解外，溫度也會影響，高溫會促進H2O2分解，所以該設計不合理，試驗誤差會隨著溫度的上升而增大。答案(1)pH酶的活性(O2的釋放量)A、B注射器活塞移動空間的大小之和(2)減小酶具有高效性，H2O2溶液與酶接觸的瞬間會快速反應，溢出大量氣體(3)變更A注射器中H2O2酶濾紙小圓片的數量，其余條件相同且相宜(4)最適高溫會促進H2O2分解增大酶活性試驗探究中的“三宜”“五不宜”澄清易錯易混·強化科學思維[易錯易混]易錯點1高溫柔低溫對酶活性的影響不同點撥高溫(過酸、過堿)使酶的空間結構破壞而失活，低溫并沒有破壞其空間結構而只是降低酶活性。因此酶在高溫下失活后，即使移到適溫環境中也不會復原活性，但從低溫到適溫環境活性可上升。易錯點2對酶的本質與性質辨別不清點撥(1)酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。(2)酶只能催化熱力學上允許進行的反應。(3)酶通過降低活化能加快化學反應速率。(4)酶只提高化學反應速率，縮短反應時間，