1、 第 三 单 元 细胞的能量供应和利用【考情微解读】第 01 讲 降低化学反应活化能的酶考点一 酶的本质及特性知| 识|链| 接1酶的作用与本质(1)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。(3)探究酶的作用原理酶与无机催化剂降低化学反应活化能的作用比较，如图所示：无催化剂催化的反应是曲线 a。有无机催化剂催化的反应是曲线 b。有酶催化的反应是曲线 c。从三条曲线上看，发生反应所需的活化能：曲线 a曲线 b曲线 c。无论是否有催化剂催化，反应的最终结果是不变的。(4)酶本质的探索(连线)2酶的特性(1)高效性 ：催化效率约是无机催化剂的 10710 13 倍。(2)专一性 ：每一种酶只能催化一
2、种或一类化学反应。(3)作用条件较温和：在最适温度和 pH 条件下，酶的活性最高。3比较过氧化氢在不同条件下的分解变量分析：4实验成功的 3 个关键点(1)肝脏倘若不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低，故宜用新鲜肝脏。(2)实验中使用肝脏的“研磨”液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。(3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，(因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入 FeCl3 溶液后就会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。)深度思考1生物体内的酶能在体外发挥
3、作用吗？提示 能。只要条件适宜，酶就可以发挥作用。2加热能提升化学反应速度，其作用机理与酶相同吗？提示 不同。加热能提高反应物分子的能量，不能降低反应的活化能。题| 组|微| 练1.现有甲、乙两种化学本质不同的酶：逆转录酶和淀粉酶，因标签丢失而无法区分。某同学为区分这两种酶，用蛋白酶 X 对二者进行处理，并定时测定酶活性的变化，其结果如图所示，下列对于甲酶和乙酶的分析错误的是( )A甲酶是逆转录酶B甲酶能够抗 X 酶降解，所以活性保持不变C乙酶的化学本质是蛋白质或 RNAD乙酶被降解，导致其分子结构发生改变、活性下降解析 大部分酶的本质是蛋白质，少量的酶是 RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低
4、，说明乙酶的成分是蛋白质，被蛋白酶处理后而分解，而甲酶不变，则说明甲酶可能成分是 RNA 或者能够抗这种蛋白酶的降解。答案 C2(2017广东惠州调研)下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。下列有关分析合理的是( )A本实验的因变量是不同的催化剂B本实验的无关变量有温度和酶的用量等C1 号与 3 号、1 号与 4 号可分别构成对照实验D分析 1 号、2 号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能解析 本实验的因变量是气泡的产生速率，即过氧化氢的分解速率。本实验中催化剂的种类、温度是自变量，酶的用量是无关变量。1 号与 3 号、1 号与 4 号中都只有一个变量不同，可分别构成对照实验。
5、2 号在高温下反应加快，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。答案 C3某同学通过实验探究唾液淀粉酶对淀粉和蔗糖的分解作用，实验过程及结果如下表所示。下列叙述错误的是( )A.是指置于 37 下保温一段时间B两组实验中唾液用量相同遵循了单一变量原则C本实验用到的斐林试剂可用碘液替代D该实验说明酶具有专一性解析 本实验中用碘液能检测出淀粉有没有被分解，但不能检测蔗糖有没有被分解，故本实验用到的斐林试剂不可用碘液替代。答案 C考点二 影响酶促反应的因素知| 识|链| 接1探究酶的高效性、专一性(1)酶的高效性曲线如图 A 表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化
6、曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。提示：如图所示由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率更高；酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能(“ 能”或“不能”)改变最终生成物的量。(2)酶的专一性曲线在 A 反应物中加入酶 A，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶 A 能催化该反应。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 不能催化该反应。2探究影响酶活性的因素(1)分析图 A、B 可知，在最适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。温度和 pH 偏高或偏低，酶活性都会明显降低。(2)分析图 A、B 曲线可知：过酸、过碱、高
7、温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构和空间结构。(3)分析图 C 中的曲线，反应溶液中 pH 的变化是否会影响酶作用的最适温度呢？不会(“会”或“不会” )。深度思考1当唾液淀粉酶溶液的 pH 值从 1 上升到 8 的过程中酶活性怎样变化？为什么会发生这样的变化？提示 不变，因为酶已经失活。2若将探究 2 图 A 中的横坐标改为底物浓度或酶浓度，曲线又该如何画呢？请在下面的坐标系中绘出。提示 如图所示题| 组|微| 练1如图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH 的关系。下列相关分析不正确的是(
8、 )A图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升B图乙中，a 点对应的温度称为最适温度C图乙中，温度超过 a 点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活D图丙中，pH 从 6 上升到 10 的过程中，酶活性先增强，后降低解析 由于酶数量的限制，当反应物达到一定的浓度后，反应速率不再随反应物浓度的增加而上升。酶活性最大时所对应的温度称为最适温度。一般情况下，高温、过酸和过碱都会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，因此，当 pH 从 6 上升到 10 的过程中，酶在pH 为 6 时已变性失活，当 pH 再升高时，酶活性不变。答案 D2(2016吉林大学附中一模)下
9、图表示在最适温度和 pH 条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是 ( )A若在 A 点提高反应温度，反应速率会加快B若在 B 点增加酶的浓度，反应速率不会加快C若在 C 点增加反应物浓度，反应速率将加快D反应物浓度是限制曲线 AB 段反应速率的主要因素解析 由于该图是在最适温度下绘制的。因此改变温度都会使酶活性降低，反应速率变慢，A 错误；B 点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快，说明反应物浓度不是限制因素，可能受酶浓度的限制，因此当在 B 点及以后提高酶的浓度，反应速率加快，提高反应物浓度，反应速率不会变化，B、C 错误；
10、从曲线图可知，A 点后 B 点前，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，说明此时的主要限制因素是反应物浓度，D 正确。答案 D整合提升1.在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率在一定范围内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。3温度和 pH 是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。4底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。考点三 与酶相关的实验探究知| 识|链| 接1用“试剂检测法”鉴定酶的本质实验原理和方法2用“对比实验法”探究或验证
11、酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素 Z(1)验证酶的高效性设计思路验证酶高效性的方法是“对比法” ，实验变量为不同类型催化剂，因变量为底物的反应速率进行比较。设计方案(2)酶的专一性的实验探究方法对比法设计思路：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3.用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或 pH)(1)设计思路：设计实验时需设置一系列不同温度(或 pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或 pH)最接近最适温度(或 pH)。相邻组间的差值( 即梯度值 )越小，测定的最适温度
12、( 或 pH)就越精确。中/ 华-资*源%库(2)设计方案题| 组|微| 练1(2016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 本题考查测定酶活力实验的相关知识，意在考查考生的理解能力和实验探究能力。依题意可知，该实验的 pH 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 p
13、H 环境，A、B、D 项均错误，C 项正确。答案 C2(2016安徽 1 号卷)某兴趣小组围绕酶的特性进行如下两个实验：实验一：已知酚氧化酶的本质为蛋白质，能使无色的酚氧化生成褐色的物质，比如酚氧化酶可引起果蔬酶促褐变，也是引起果汁褐变的最主要因素。将含有酚氧化酶的提取液分装在甲、乙、丙三只试管内，然后进行以下操作：第一步：甲试管不做处理，乙试管加入蛋白酶，丙试管滴加强酸物质第二步：10 min 后，向每只试管内分别加入 2 mL 缓冲液。第三步：再向每试管内加入 2 mL 酚类物质，并观察三只试管内溶液的颜色变化。(1)预测实验结果：甲、乙、丙三支试管内的颜色分别为_、_、_。(2)实验分析
14、：试管甲、丙对照，可得出的结论是_。(3)知识拓展：酚氧化酶的合成是否需要酶的催化？_；是否需要 ATP 提供能量？_。实验二：验证淀粉酶的专一性，设计以下三种方法方案。各组试管的添加物质 鉴定试剂方案一一组试管内加淀粉酶和淀粉，另一组试管内加淀粉酶和蔗糖 碘液方案二一组试管内加淀粉酶和淀粉，另一组试管内加淀粉酶和蔗糖 斐林试剂方案三一组试管内加淀粉酶和淀粉，另一组试管内加蔗糖酶和淀粉 碘液(4)方案一不可行的原因是_；方案三不可行的原因是_。答案 (1) 褐色 无色 无色(2)强酸使酶失去活性(3)需要 需要 Z(4)该方案所用的碘液不能检测蔗糖是否被水解 该方案只能验证酶具有专一性，但不能
15、验证特定酶的专一性整合提升酶活性实验探究中的“三宜” “四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)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。(3)在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H 2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H 2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)在探究 pH 对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干
16、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，让反应物与底物接触。术语强记 一定记清背熟1.酶具有催化作用，其作用原理是降低化学反应的活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。2酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是 RNA。3酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。4低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。5影响酶活性的因素有温度、pH 和酶的抑制剂等。高温、过酸、过碱都会导致酶分子因结构被破坏而永久失去活性。思维辨析 千万分清辨明1.自变量、因变量、无关变量三者之间的关系(1)自
17、变量，指实验中由实验者根据实验目的所研究操纵的因素或条件。因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的即在于解释这种前因后果。(2)无关变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰，如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现，此无关变量就成为干扰变量了，所以消除无关变量成为干扰变量是实验成功的前提。2酶促反应速率不同于酶活性(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应速率的
18、，并不影响酶的活性。3比较酶与激素4.正确分析同一坐标系中的多条曲线：不同的酶具有不同的最适温度或 pH，比较不同的曲线时，不仅要关注曲线之间的“异” ，还要关注曲线之间的“同” 。如下图所示，甲图表示的是 pH 对植物和人的淀粉酶活性的影响；乙图表示的是3 种脱氢酶(a、b、c)的活性受温度影响的情况。从上图甲可以看出，两条曲线的变化趋势相同，但植物淀粉酶的最适 pH 在 5 和 6 之间，人的淀粉酶的最适 pHZ在 7 左右。在上图乙中，在一定温度范围内，三条曲线的变化趋势相同，但酶 c 活性曲线只是画出了一部分(从乙图中无法知道酶 c 的最适温度)；从乙图中可以看出，酶活性温度范围最窄的
19、是酶 b。考题演练 试试真本事1.判断正误(1)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质都能催化生物化学反应。( )(2)酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。( )(3)体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快。()(4)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温度下保温。()(5)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。()(6)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。( )(7)酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。()(8)同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同，代谢不同。()2(2016江苏卷)
20、 过氧化物酶能分解 H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是( )管号 1%焦性没食子酸/mL 2%H2O2/mL缓冲液/mL过氧化物酶溶液/mL白菜梗提取液/mL煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL1 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 4 2 2 2A.1 号管为对照组，其余不都是实验组B 2 号管为对照组，其余都为实验组C若 3 号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D若 4 号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶解析 本题考查酶的特性与影响因素，意在考查考生的实验与探究能力。由题干信息可知，该实验的自
21、变量是是否加入白菜梗的提取液，故加入白菜梗提取液的 3 号管为实验组，其他都为对照组，A 项正确；由题干信息可知 2 号管是对照组，只有 3 号管是实验组，B 项错误；若 3 号管显橙红色，还需要与 1、2、4 号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶，C 项错误；4 号管不显橙红色是因为高温处理使过氧化物酶变性失活，D 项错误。答案 A3(2017河北保定月考)细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示。下列有关叙述不正确的是( )A酶 1 与产物 B 结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定B酶 1 有两种底物且能与产物 B 结合，因此酶 1 不具有专一性C酶 1 的变构位点和活性位点的结
22、构取决于特定的氨基酸序列D酶 1 与产物 B 的相互作用可以防止细胞产生过多的产物 A解析 根据题意和图示分析可知，酶 1 与产物 B 结合后失活，与有活性时相比结构发生了变化，说明酶的功能由其空间结构决定，A 正确；酶 1 只催化两种底物合成产物 A 的反应，具有专一性，B错误；同一种酶，氨基酸种类和数目相同，所以酶 1 的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列，C 正确；酶 1 与产物 B结合使酶 1 无活性，合成产物 A 的反应会中断，这样可以防止细胞产生过多的产物 A，D 正确。答案 B4(2016四川邻水检测)图一中曲线 a 表示在最适温度、最适pH 条件下时间与生成物量的关
23、系，图二中曲线 b 表示在最适温度、最适 pH 条件下，底物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是( )A图一曲线 a 中，A 点后，限制生成物量不再增加的因素是酶的数量不足B图二中，酶减少后，反应速率 WWW可用曲线 f 表示C分别在图二中取 B、C 点的速率值，对应图一中的曲线 c和 dD减小 pH，重复该实验，图二中曲线 b 可能变为曲线 f；增大 pH，可能变为曲线 e解析 图一曲线 a 中，A 点后，限制因素为底物的浓度，A 项错误；图二中，当底物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低，B项正确；图二中 B、C 点的反应速率是一个定值，图一中 c、d 曲线表示的是生成物的量，无法用曲
24、线 c 和 d 表示，C 项错误；图二中曲线 b 是在最适 pH 下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，无论 pH 增大还是减小，曲线 b 都可能变为曲线 f，都不可能变为曲线 e，D 项错误。答案 B5(2016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：(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_组。(2)在时间 t1 之前，如果 A 组温度提高 10 ，那么 A 组酶催化反应的速度会_。(3)如果在时间 t2 时，向 C 组反应体系中增加 2 倍量
25、的底物，其他条件保持不变，那么在 t3 时，C 组产物总量_，原因是_。(4)生物体内酶的化学本质是_，其特性有_(答出两点即可)。解析 本题主要考查温度对酶活性的影响以及酶的化学本质和酶的特性，意在考查考生的理解能力、获取信息能力及分析能力。(1)图示信息显示：40 条件下产物浓度达到最大值所需时间比 20 条件下短，且 40 条件下产物浓度最大值大于 60 条件下，故在三个温度条件下，该酶活性最高的是 B 组。 (2)由题图信息可知，在 20 40 范围内的酶活性均大于 20 时的酶活性，故在 t1 之前，如果 A 组温度提高 10 ，那么 A 组酶催化反应的速度会加快。(3)图示信息显示：在 t2 时，60 条件下的酶已失活，故此时增加底物，反应产物总量不会增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是 RNA；酶的特性包括：高效性、专一性、作用条件较温和。答案 (1)B (2)加快 (3)不变 60 条件下，t 2 时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加$来&源： $来& 源：(4)蛋白质或 RNA 高效性和专一性
