第13講降低化學反應活化能的酶考點一酶在細胞代謝中的作用1．細胞代謝(1)場所：活細胞內。(2)實質：各種化學反應的總稱。(3)意義：細胞生命活動的基礎。2.【實驗】比較過氧化氫在不同條件下的分解反應式：2H2O2eq\o(──────────────→,\s\up7(常溫、加熱、Fe3＋、過氧化氫酶))2H2O＋O2↑(1)實驗步驟和實驗現象試管步驟相同處理向4支試管中分別加入2mL過氧化氫溶液不同處理不處理放在90℃左右的水浴中加熱滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝臟研磨液現象氣泡基本無少較多很多帶火星衛生香無復燃有復燃復燃性較強復燃性很強（2）變量分析（自變量、因變量、無關變量）①實驗條件常溫、加熱、氯化鐵溶液、肝臟研磨液屬于自變量。②H2O2分解速率(指標：氣泡產生數量、速度，衛生香燃燒情況)屬于因變量。③試管中H2O2溶液的性質、濃度和用量、FeCl3和肝臟的新鮮程度、加入試劑的量等屬于無關變量。（3）加熱、Fe3＋、H2O2酶促進H2O2分解的原理①加熱能促進H2O2分解是因為提供了能量。②Fe3＋、H2O2酶能促進H2O2分解是因為降低了化學反應的活化能。③H2O2酶的催化效率比Fe3＋高（4）實驗結論：酶具有催化作用，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。考點二酶的作用原理和本質1．酶的作用原理（1）活化能：指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）原理：同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。（3）意義：使細胞代謝能在溫和條件下快速有序地進行。2.酶的本質概念酶是活細胞產生的具催化作用的有機物來源一般來說，活細胞都能產生酶(哺乳動物成熟的紅細胞不能產生酶，但含有酶)化學本質絕大多數是蛋白質極少數是RNA合成原料氨基酸(約21種)核糖核苷酸(4種)合成場所核糖體細胞核(主要)、線粒體、葉綠體生理作用催化作用作用原理降低化學反應的活化能3.酶作用機理曲線分析（右圖）（1）ac段表示無催化劑時反應進行所需要的活化能；bc段表示酶催化時反應進行所需要的活化能；ab段表示酶降低的活化能。酶的特性（1）酶具有高效性①含義：酶的催化效率是無機催化劑的107～1013倍。②意義：使細胞代謝高效進行。（2）酶具有專一性①含義：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。②意義：使細胞代謝能夠穩定地進行。（1）酶的作用條件較溫和①酶活性：可用在一定條件下酶所催化某一化學反應的速率表示。②酶所催化的化學反應一般是在溫和的條件下進行的。過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。低溫只能使酶的活性降低，但酶的空間結構穩定，在適宜的溫度下酶的活性會恢復。③曲線分析酶活性條件溫度pH最高最適溫度最適PH失活溫度過高PH過酸過堿對應曲線圖5.實驗分析（1）驗證酶的高效性，實驗的自變量是催化劑的種類(酶和無機催化劑)。（2）驗證酶的專一性，實驗的自變量是酶的種類或底物的種類。（3）探究溫度對酶活性的影響，自變量是溫度，因變量是反應速率。①該實驗不能用H2O2作為材料，因為H2O2受熱會加快分解。②一般用淀粉為材料來探究溫度對酶活性的影響，且檢測時只能用碘液，不能用斐林試劑，因為該試劑需要水浴加熱，而該實驗需要嚴格控制溫度。（4）探究pH對酶活性的影響，自變量是pH，因變量是反應速率。實驗不能用淀粉作為材料，因為淀粉在酸性條件下會分解。6.科學探究——酶具有催化作用的實驗驗證思路設計思路實驗組：底物＋相應酶液eq\o(→,\s\up7(檢測),\s\do5())檢測底物被分解對照組：底物＋等量蒸餾水eq\o(→,\s\up7(檢測),\s\do5())底物不被分解實驗變量自變量是相應酶液的有無，因變量是底物是否被分解結果分析根據底物性質利用相應試劑檢測，若底物被分解，則證明酶具有催化作用，否則不具有催化作用7.關于酶的幾點易錯提示(1)酶在反應前后的數量和性質不變。(2)酶只能催化原本能進行的反應，而不能催化原本不能進行的反應。(3)酶的作用只是催化化學反應的進行，使反應速率加快，并不為化學反應提供物質和能量，不改變化學反應的方向，也不改變生成物的量。【典型真題訓練】一、單選題1．（2022·浙江·高考真題）下列關于研究淀粉酶的催化作用及特性實驗的敘述，正確的是（

）A．低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成，導致酶變性失活B．稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，是因為酶的作用具高效性C．淀粉酶在一定pH范圍內起作用，酶活性隨pH升高而不斷升高D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，會加快淀粉的水解速率【答案】B【詳解】A、低溫可以抑制酶的活性，不會改變淀粉酶的氨基酸組成，也不會導致酶變性失活，A錯誤；B、酶具有高效性，故稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，B正確；C、酶活性的發揮需要適宜條件，在一定pH范圍內，隨著溫度升高，酶活性升高，超過最適pH后，隨pH增加，酶活性降低甚至失活，C錯誤；D、淀粉酶的本質是蛋白質，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，會將淀粉酶水解，則淀粉的水解速率會變慢，D錯誤。2．（2022·廣東·高考真題）某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結果見下表。下列分析錯誤的是（

）組別pHCaCl2溫度（℃）降解率（%）①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030注：+/-分別表示有/無添加，反應物為Ⅰ型膠原蛋白A．該酶的催化活性依賴于CaCl2B．結合①、②組的相關變量分析，自變量為溫度C．該酶催化反應的最適溫度70℃，最適pH9D．尚需補充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應物【答案】C【詳解】A、分析②③組可知，沒有添加CaCl2，降解率為0，說明該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；B、分析①②變量可知，pH均為9，都添加了CaCl2，溫度分別為90℃、70℃，故自變量為溫度，B正確；C、②組酶的活性最高，此時pH為9，溫度為70℃，但由于溫度梯度、pH梯度較大，不能說明最適溫度為70℃，最適pH為9，C錯誤；D、該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，要確定該酶能否水解其他反應物還需補充實驗，D正確。3．（2022·全國·高考真題）某種酶P由RNA和蛋白質組成，可催化底物轉化為相應的產物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件。某同學進行了下列5組實驗（表中“+”表示有，“－”表示無）。實驗組①②③④⑤底物+++++RNA組分++－+－蛋白質組分+－+－+低濃度Mg2++++－－高濃度Mg2+－－－++產物+－－+－根據實驗結果可以得出的結論是（）A．酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性B．蛋白質組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高C．在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性D．在高濃度Mg2+條件下蛋白質組分具有催化活性【答案】C【詳解】A、第①組中，酶P在低濃度Mg2+條件，有產物生成，說明酶P在該條件下具有催化活性，A錯誤；BD、第③組和第⑤組對照，無關變量是底物和蛋白質組分，自變量是Mg2+濃度，無論是高濃度Mg2+條件下還是低濃度Mg2+條件下，兩組均沒有產物生成，說明蛋白質組分無催化活性，BD錯誤；C、第②組和第④組對照，無關變量是底物和RNA組分，自變量是Mg2+濃度，第④組在高濃度Mg2+條件下有產物生成，第②組在低濃度Mg2+條件下，沒有產物生成，說明在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性，C正確。4．（2021·海南·高考真題）某種酶的催化反應速率隨溫度和時間變化的趨勢如圖所示。據圖分析，下列有關敘述錯誤的是（

）A．該酶可耐受一定的高溫B．在t1時，該酶催化反應速率隨溫度升高而增大C．不同溫度下，該酶達到最大催化反應速率時所需時間不同D．相同溫度下，在不同反應時間該酶的催化反應速率不同【答案】D【詳解】A、據圖可知，該酶在70℃條件下仍具有一定的活性，故該酶可以耐受一定的高溫，A正確；B、據圖可知，在t1時，酶促反應速率隨溫度升高而增大，即反應速率與溫度的關系為40℃＜＜50℃＜60℃＜70℃，B正確；C、由題圖可知，在不同溫度下，該酶達到最大催化反應速率（曲線變平緩）時所需時間不同，其中70℃達到該溫度下的最大反應速率時間最短，C正確；D、相同溫度下，不同反應時間內該酶的反應速率可能相同，如達到最大反應速率（曲線平緩）之后的反應速率相同，D錯誤。5．（2021·湖北·高考真題）很久以前，勤勞的中國人就發明了制飴（麥芽糖技術，這種技術在民間沿用至今。麥芽糖制作的大致過程如圖所示。下列敘述正確的是（

）A．麥芽含有淀粉酶，不含麥芽糖B．麥芽糖由葡萄糖和果糖結合而成C．55～60℃保溫可抑制該過程中細菌的生長D．麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低【答案】C【詳解】A、麥芽糖屬于植物細胞特有的二糖，在麥芽中存在麥芽糖，A錯誤；B、麥芽糖是由2分子葡萄糖脫水縮合而成的，B錯誤；C、細菌的生長需要適宜溫度，據圖可知，該過程中需要在55-60℃條件下保溫6小時左右，目的是抑制細菌的生長，避免雜菌污染，C正確；D、一般而言，植物體內酶的最適溫度高于動物，故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高，D錯誤。6．（2021·浙江·高考真題）下列關于酶的特性及其影響因素相關實驗的敘述，正確的是（）A．“酶的催化效率”實驗中，若以熟馬鈴薯塊莖代替生馬鈴薯塊莖，實驗結果相同B．“探究pH對過氧化氧酶的影響”實驗中，分別加入不同pH的緩沖液后再加入底物C．“探究酶的專一性”實驗中，設置1、2號試管的目的是檢驗酶液中是否混有還原糖D．設溫度對蛋白酶活性影響的實驗方案時，可選擇本尼迪特試劑檢測反應產物【答案】B【詳解】A、熟馬鈴薯塊莖中酶已經失活，用其代替生馬鈴薯塊莖，實驗結果不相同，A錯誤；B、“探究pH對過氧化氧酶的影響”實驗中，不同pH為自變量，在酶溶液中分別加入不同pH的緩沖液后，再與底物混合，以保證反應pH為預設pH，B正確；C、“探究酶的專一性”實驗中，設置1、2號試管的目的是檢驗淀粉溶液和蔗糖溶液中是否混有還原糖，C錯誤；D、探究溫度對蛋白酶活性影響的實驗中，溫度作為自變量，而本尼迪特試劑檢驗還原糖需要水浴加熱，會改變實驗溫度，影響實驗結果，故不能選擇本尼迪特試劑檢測反應產物，D錯誤。7．（2020·北京·高考真題）用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗，兩組實驗結果如圖。第1組曲線是在pH=7．0、20℃條件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0．5mL酶懸液的結果。與第1組相比，第2組實驗只做了一個改變。第2組實驗提高了（

）A．懸液中酶的濃度 B．H2O2溶液的濃度C．反應體系的溫度 D．反應體系的pH【答案】B【詳解】A、提高酶的濃度能夠提高速率，不能提高氧氣的量，A錯誤；B、提高H2O2溶液的濃度，就是提高底物濃度，產物的量增加，B正確；C、適度的提高溫度可以加快反應速率，不能提高產物的量，C錯誤；D、改變反應體系的pH，可以改變反應速率，不能提高產物的量，D錯誤。8．（2020·山東·高考真題）經內質網加工的蛋白質進入高爾基體后，S酶會在其中的某些蛋白質上形成M6P標志。具有該標志的蛋白質能被高爾基體膜上的M6P受體識別，經高爾基體膜包裹形成囊泡，在囊泡逐漸轉化為溶酶體的過程中，帶有M6P標志的蛋白質轉化為溶酶體酶；不能發生此識別過程的蛋白質經囊泡運往細胞膜。下列說法錯誤的是（

）A．M6P標志的形成過程體現了S酶的專一性B．附著在內質網上的核糖體參與溶酶體酶的合成C．S酶功能喪失的細胞中，衰老和損傷的細胞器會在細胞內積累D．M6P受體基因缺陷的細胞中，帶有M6P標志的蛋白質會聚集在高爾基體內【答案】D【詳解】A、酶具有專一性的特點，S酶在某些蛋白質上形成M6P標志，體現了S酶的專一性，A正確；B、由分析可知，部分經內質網加工的蛋白質，在S酶的作用下會轉變為溶酶體酶，該蛋白質是由附著在內質網上的核糖體合成的，B正確；C、由分析可知，在S酶的作用下形成溶酶體酶，而S酶功能喪失的細胞中，溶酶體的合成會受阻，則衰老和損傷的細胞器會在細胞內積累，C正確；D、M6P受體基因缺陷的細胞中，帶有M6P標志的蛋白質不能被識別，最終會被分泌到細胞外，D錯誤。9．（2020·浙江·高考真題）為研究酶作用的影響因素，進行了“探究pH對過氧化氫酶的影響”的活動。下列敘述錯誤的是（

）A．反應小室應保持在適宜水溫的托盤中B．加入各組反應小室中含有酶的濾紙片的大小和數量應一致C．將H2O2加到反應小室中的濾紙片上后需迅速加入pH緩沖液D．比較各組量筒中收集的氣體量可判斷過氧化氫酶作用的適宜pH范圍【答案】C【詳解】A、溫度也會影響酶的活性，且該實驗中溫度為無關變量，應保持相同且適宜，則反應小室應保持在適宜水溫的托盤中，A正確；B、各組的濾紙片大小和數量屬于無關變量，應保持一致，B正確；C、應將反應小室稍立起，使有濾紙片的一側在上面，然后依次小心加入pH緩沖液和H2O2溶液，此時混合液不能與濾紙片接觸，C錯誤；D、比較各組量筒中收集的氣體量，可以反映在不同pH條件下過氧化氫酶的活性大小，從而判斷過氧化氫酶的適宜pH范圍，D正確。10．（2020·浙江·高考真題）溶酶體是內含多種酸性水解酶的細胞器。下列敘述錯誤的是（

）A．高爾基體斷裂后的囊泡結構可形成溶酶體B．中性粒細胞吞入的細菌可被溶酶體中的多種酶降解C．溶酶體是由脂雙層構成的內、外兩層膜包被的小泡D．大量堿性物質進入溶酶體可使溶酶體中酶的活性發生改變【答案】C【詳解】A、溶酶體是由高爾基體斷裂后的囊泡結構形成，其內包裹著多種水解酶，A正確；B、溶酶體的功能是消化細胞從外界吞入的顆粒和細胞自身產生的碎渣，因此中性粒細胞吞入的細菌可被溶酶體中的多種水解酶降解，B正確；C、溶酶體是由脂雙層構成的單層膜包被的小泡，C錯誤；D、酶的活性會受到pH的影響，大量堿性物質進入溶酶體會使其中的酶活性發生改變，D正確。11．（2020·浙江·高考真題）細菌內某種物質在酶的作用下轉變為另一種物質的過程如圖所示，其中甲～戊代表生長必需的不同物質，①～⑤代表不同的酶。野生型細菌只要在培養基中添加甲就能生長，而突變型細菌必須在培養基中添加甲、乙、丁才能生長。下列敘述正確的是A．突變型細菌缺乏酶①、②、③B．酶④與乙結合后不會改變酶④的形狀C．酶②能催化乙轉變為丙，也能催化丙轉變為丁D．若丙→戊的反應受阻，突變型細菌也能生長【答案】D【詳解】A、突變型細菌必須在培養基中添加甲、乙、丁才能生長，說明缺乏合成乙、丁所必需的的酶，即酶①、③，A錯誤；B、酶與底物結合后會改變酶的形狀，反應完成后，酶分子又恢復原狀，B錯誤；C、酶具有專一性，酶②能催化乙轉變為丙，酶③能催化丙轉變為丁，C錯誤；

D、若丙→戊的反應受阻，乙可以合成戊，所以突變型細菌也能生長，D正確。二、解答題12．（2021·湖北·高考真題）使酶的活性下降或喪失的物質稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型：一類是可逆抑制劑（與酶可逆結合，酶的活性能恢復）；另一類是不可逆抑制劑（與酶不可逆結合，酶的活性不能恢復）。已知甲、乙兩種物質（能通過透析袋）對酶A的活性有抑制作用。實驗材料和用具：蒸餾水，酶A溶液，甲物質溶液，乙物質溶液，透析袋（人工合成半透膜），試管，燒杯等為了探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，提出以下實驗設計思路。請完善該實驗設計思路，并寫出實驗預期結果。(1)實驗設計思路取___________支試管（每支試管代表一個組），各加入等量的酶A溶液，再分別加等量________________，一段時間后，測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶活性。(2)實驗預期結果與結論若出現結果①：_________________________________。結論①：甲、乙均為可逆抑制劑。若出現結果②：_________________________________。結論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。若出現結果③：_________________________________。結論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。若出現結果④：_________________________________。結論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。【答案】(1)

2

甲物質溶液、