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2020版高考一轮复习生物新课改省份专用讲义：第三单元 第一讲 降低化学反应活化能的酶
展开
第一讲降低化学反应活化能的酶
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命观念
通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立起辩证统一和普遍联系的观念
理性思维
通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的思维习惯
科学探究
通过与酶有关的实验设计与分析，培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力，及对实验方案的评价能力
社会责任
通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展
考点一 酶的本质、作用和特性[重难深化类]
一、酶的本质和作用
1．酶的基本概念图示
2．酶本质的探索历程(连线)
3．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程
(2)变量分析
二、酶的特性(将“□”的内容补充完整)
[基础自测]
1．判断正误
(1)从八个角度判断有关酶说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
角度
说法
正误判断
①产生场所
一般来说，活细胞都能产生酶
√
②化学本质
酶是具有催化作用的蛋白质
×
③合成原料
酶的基本单位是氨基酸，因此氨基酸是酶的合成原料
×
④合成场所
酶是在核糖体上合成的
×
⑤来源
酶只能在生物体内合成，不能从食物中获得
√
⑥作用
酶具有催化、调节等多种功能
×
⑦作用场所
酶只在细胞内发挥作用
×
⑧温度影响
低温和高温均能使酶变性失活
×
(2)酶提供了反应过程所必需的活化能(×)
(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(×)
(4)不同酶的最适温度可能相同(2013·海南卷，T3A)(√)
(5)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(×)
(2013·海南卷，T3B)
(6)酶活性最高时的温度不适合酶的保存(√)
(2013·海南卷，T3C)
2．据图完成有关问题
如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)没有催化剂参与的反应曲线是。
(2)有酶催化的反应曲线是。
(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
(4)BC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，即反应需要的活化能要增大。
3．连线酶的特性和原理
4．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如右图所示，请据图回答：
(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？请说出判断依据。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质
(2)乙酶活性改变的机制是什么？其活性能否恢复？
_________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：乙酶被降解的过程中其空间结构会发生改变，从而使其活性丧失，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复
(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？________________。
提示：RNA水解酶
1．对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
相同
都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性
不同
产生部位
几乎所有活细胞都产生酶；而只有内分泌细胞才能产生激素
化学本质
酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质则为蛋白质、脂质、氨基酸衍生物等
作用机制
酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子在发挥完作用后被灭活
2．归纳概括具有“专一性(特异性)”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，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白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：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
[对点落实]
1．(2019·菏泽一模)下列关于酶的说法，正确的是( )
A．酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体
B．pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性
C．在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著
D．所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中
解析：选D 化学本质是蛋白质类的酶需要在核糖体上合成，而化学本质为RNA的酶合成则不需要，有些酶是分泌蛋白，有些酶是胞内蛋白，其中胞内蛋白不需要高尔基体的加工；不同酶的最适pH不同，因此pH较低时不一定会降低酶的活性，反而可能升高酶的活性，如胃蛋白酶；酶降低化学反应的活化能较无机催化剂显著，体现出酶的高效性，但酶的催化作用需要适宜的条件，因此并不是在任何条件下酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著；所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，无氧呼吸及有氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中进行的，催化这些反应的酶不在线粒体中，另外原核细胞没有线粒体也能进行呼吸作用。
2．下列对动物体内酶、激素和ATP三类有机物的相关叙述，错误的是( )
A．这三类有机物一定都含有C、H、O
B．成年男性体内，精原细胞形成精子的过程中有酶、激素和ATP的参与
C．能合成酶的细胞一定都能合成ATP
D．酶和ATP均可以在细胞内外发挥作用，而激素只能在细胞内发挥作用
解析：选D 酶的本质为蛋白质或RNA，激素的本质为蛋白质、固醇或氨基酸衍生物等，它们和ATP都含有C、H、O；精原细胞形成精子的过程中需要酶的催化、性激素的调节，并消耗ATP；活细胞均能合成酶和ATP，能合成酶的细胞一定都能合成ATP；激素由内分泌腺细胞分泌进入细胞外液中，通过体液运输到相应部位的细胞内或细胞外发挥作用。
3．核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子，在特异性地结合并切断特定的mRNA后，核酶可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其他的mRNA分子，下列关于核酶的叙述，正确的是( )
A．向核酶中滴加双缩脲试剂，水浴加热可发生紫色反应
B．与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶的高效性
C．核酸具有热稳定性，故核酶的活性不受温度的影响
D．核酶与催化底物特异性结合时，有氢键形成，也有磷酸二酯键的断裂
解析：选D 根据题意可知，核酶是具有催化功能的RNA分子，因此不会和双缩脲试剂发生紫色反应；与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶的催化性；核酸具有热稳定性，但是在高温条件下其结构也会发生改变，因此核酶的活性也会受温度的影响；核酶与催化底物特异性结合时，核酶和mRNA之间有氢键形成，而切割mRNA分子也会有磷酸二酯键的断裂。
用曲线模型表示酶的三大特性
[典型图示]
[问题设计]
(1)图1中酶参与的反应对应曲线，无机催化剂参与的反应对应曲线，未加催化剂时对应曲线，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。
(2)图2中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性。
(3)①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。
②温度在a点时，酶的活性较，但不会失活；温度≥c点，酶会失活。pH≤点、pH≥点，酶都会失活。
③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
[对点落实]
4．(2019·临沂一模)如图为pH对作用于同一底物的两种水解酶活性的影响，下列相关叙述正确的是( )
A．在任何温度条件下，pH＝5时，酶1的活性高于酶2
B．将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，活性上升
C．在两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同
D．酶1和酶2能够水解同一种底物是酶专一性的体现
解析：选C 高温使酶变性失活，在高温环境条件下，pH＝5时，酶1的活性等于酶2；过酸、过碱使酶变性失活，pH＝9的环境下，酶2的空间结构被破坏，即使pH恢复到4，酶的活性也不能恢复；据图分析可知，在最适pH的两侧，有两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同；酶1和酶2能够水解同一种底物不是酶专一性的体现。
5．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述，错误的是( )
A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率的因素不同
C．乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
解析：选C 低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构不被破坏，温度恢复，酶的活性即恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。
酶在人们的日常生活和生产中都有广泛的应用，以此为素材，设置新情景考查酶的应用也是常见的命题形式。
[对点落实]
6．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可安心分解酒精分子。下列推测合理的是( )
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
解析：选C 酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质；酶具有专一性，人体内无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，故该酶不能分解人体内无氧呼吸的产物；根据题干信息可知，该“防护服”的作用是防止酶被消化道内的蛋白酶分解；酶应放在低温条件下储藏。
7．科学研究发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称之为抗体酶。如图表示某新型抗体酶的结构，据图判断下列叙述错误的是( )
A．抗体酶能与双缩脲试剂发生紫色反应
B．抗体酶能与各种抗原结合
C．抗体酶与底物结合后，能降低反应的活化能
D．利用抗体酶特异性识别抗原和催化无活性药物前体的转化反应，可靶向治疗癌症
解析：选B 由题干信息可知，抗体酶的化学成分是蛋白质，功能上既具有抗体特异性识别抗原的功能，又具有酶的催化功能。
[归纳拓展]
关注常考的五类酶及其作用
(1)DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。
(2)RNA聚合酶：催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。
(3)解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。
(5)各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋白质水解等。
考点二 影响酶活性的因素与相关实验探究[重难深化类]
巧用三种方法破解酶实验难题
1．鉴定酶的本质——试剂检测法
2．验证酶的高效性和专一性——对比法
(1)验证酶的高效性
[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
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
[操作示例]
(2)验证酶的专一性
[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
底物相同(等量)
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
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
[操作示例]
3．探究酶的最适温度或pH——梯度法
[设计方案]
组别编号
1
2
…
n
实验材料
等量的同种底物
温度(pH)
T1(a1)
T2(a2)
…
Tn(an)
衡量指标
相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少
实验结论
生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)
(1)探究酶的最适温度
[操作示例]
(2)探究酶的最适pH
[操作示例]
[对点落实]
题点(一) 考查实验材料和实验试剂的选取
1．下列关于淀粉酶参与催化的实验中，可采用斐林试剂来检验淀粉水解情况的是( )
A．探究pH对酶活性的影响
B．探究温度对酶活性的影响
C．探究酶是否具有专一性
D．探究Cu2＋对酶活性的影响
解析：选C 淀粉在酸性环境中能够直接水解为麦芽糖，故不能用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；用斐林试剂检测时需要水浴加热，故不能用来探究温度对酶活性的影响；可以用斐林试剂来检验淀粉水解情况，探究酶是否具有专一性；斐林试剂与还原糖反应的实质是还原糖将Cu2＋还原为Cu2O而呈砖红色沉淀，故不能用来探究Cu2＋对酶活性的影响。
2．为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述，正确的是( )
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
中性
室温
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
A．方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
解析：选B 在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性。
[归纳拓展]
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pH对酶活性影响时，“宜”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。
(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)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。
题点(二) 考查实验操作过程及评价
3．(2016·全国卷Ⅰ)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 在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。
4．(2019·威海模拟)某生物兴趣小组要设计实验验证酶的专一性。请根据题意回答问题：
备选实验材料和用具：蛋白块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。
(1)该实验的自变量是________________。
(2)实验步骤：
①取两支洁净的相同试管，编号为甲、乙。
②取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。
③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温(39 ℃)5 min。
④分别加入等体积等质量的蛋白块，其他条件相同且适宜。
⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。
上述实验步骤中，有两处明显错误，请找出这两处错误并更正。
a．________________________________________________________________________。
b．________________________________________________________________________。
解析：(1)探究酶的专一性，需要设计对照实验，该实验变量是酶的种类。(2)实验步骤中加入到乙试管中的牛胰淀粉酶溶液没有注明用量，不符合单一变量原则。两支试管中都有蛋白质类酶，遇双缩脲试剂呈紫色，因而不能用双缩脲试剂检测。
答案：(1)酶的种类 (2)a.不符合单一变量原则(或不符合等量原则)，取5 mL牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中 B．不能用双缩脲检测，应直接观察蛋白块体积的大小
[类题通法]
解答实验方案评价试题的一般思路
用曲线模型表示影响酶促反应的因素
[典型图示]
[问题设计]
1．底物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、2)
(1)图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率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)图2：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
2．温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)
(1)图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
(2)图3：反应溶液pH的变化不影响(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变(填“改变”或“不改变”)酶作用的最适pH。
3．反应时间与酶促反应的关系(图4、5、6)
(1)图4、5、6的时间t0、t1和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多。
(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物也不再增加，此时反应速率为。
[对点落实]
5．在最适温度和最适pH条件下，用人体胃蛋白酶溶液与一定量的稀释鸡蛋清溶液混合，测得生成物量与反应时间的关系如图中甲曲线所示。下列说法正确的是( )
A．甲曲线70 min后，生成物量不再增加的原因是酶的数量有限
B．探究胃蛋白酶的最适pH时应设置过酸、过碱和中性三组实验
C．将胃蛋白酶溶液的pH调至10进行实验，结果与乙曲线一致
D．形成乙曲线的原因可能是将反应温度变为25 ℃，其他条件不变
解析：选D 根据题意可知，甲曲线70 min后，生成物量不再增加的原因蛋清中蛋白质被水解完；探究胃蛋白酶的最适pH时应设置等pH梯度的一系列实验组，不能只有三组实验；由于胃蛋白酶的最适pH大约在1.5左右，如果将胃蛋白酶溶液的pH调至10进行实验，胃蛋白酶已经失去活性，不能水解蛋白质，此时生成物的量为0，结果与乙曲线完全不同；根据前面的分析，甲曲线比乙曲线先达到平衡，说明甲曲线代表的反应速率比乙快，导致形成乙曲线的原因可能是将反应温度变为25 ℃，即反应温度不是在最适温度下进行，此时反应速率减慢。
6．(2016·全国卷Ⅱ)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：(1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应达到反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，因此提高A组的温度酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度过高导致t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
答案：(1)B (2)加快 (3)不变 60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA 高效性和专一性(其他合理答案也可)
[类题通法]
“四看法”分析酶促反应曲线
课堂一刻钟
1．(2017·全国卷Ⅱ)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 ℃
易错探因——概念不清
酶是在活细胞中产生的，但并不一定只在细胞内发挥作用。命题者有意混淆产生部位和发挥作用的部位，考查对“酶”这一核心概念的理解。
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；酶作为生物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；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；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。
2．(2017·天津高考)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下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
C．T2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
解题关键——图文转换
解答本题的关键是正确将图示信息转换为文字信息：加入酶C后A的浓度降低，B的浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B。只要明确这一关键信息，题目就会迎刃而解。
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；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；T2后B增加缓慢是由底物A不足导致的；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。
3．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A．蛋白酶 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
易错探因——逻辑不明
核糖体的组成成分是rRNA和蛋白质，若用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后发挥作用的物质当然应为rRNA。
解析：选C 核糖体由rRNA和蛋白质组成，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体为rRNA，而催化核糖体内氨基酸脱水缩合反应的物质是酶，由此可推测该酶的化学本质是RNA。
4．(2013·全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是( )
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
易错探因——概念不清
若对酶认识不清，易错选D。酶具有催化作用是功能特性，酶作为有机物又可以被其他酶水解是其物质特性。
解析：选B 同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如催化有氧呼吸的酶；低温未破坏酶的空间结构，低温处理后再升高温度，酶的活性可恢复，高温可破坏酶的空间结构；酶可以降低化学反应的活化能，从而提高化学反应速度；酶可以催化化学反应，也可以作为另一个反应的底物，如唾液淀粉酶可以催化淀粉的水解，又可以被胃蛋白酶水解。
5．(2016·江苏高考)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( )
失分原因——原理不明
过氧化物酶分解H2O2产生的氧化性物质能氧化焦性没食子酸使之呈橙红色，据此通过颜色变化判断过氧化物酶的有无。
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(mL)
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2
A.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：选A 根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组，1号、2号和4号管都为对照组；若3号管显橙红色，还需要与2号管、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。
6．(2015·重庆高考)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：(注：“＋”数目越多表示蓝色越深)
分 组
步 骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5 mL提取液
0.5 mL提取液
C
②
加缓冲液(mL)
1
1
1
③
加淀粉溶液(mL)
1
1
1
④
37 ℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋
＋＋
步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是______；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
(2)小麦淀粉酶包括α淀粉酶和β淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
失分原因——原理不明
提取液中含有淀粉酶，穗发芽率越高的种子淀粉酶活性越高，显色结果的蓝色越浅。许多学生对实验分析题感到棘手的原因多在于对实验原理理解不到位，不能据原理确定实验过程。
解析：(1)本实验的自变量是小麦种子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步骤①对照管中可加入等量(0.5 mL)的蒸馏水作为空白对照。②中加缓冲液的目的是控制pH，以保证酶的活性。显色结果表明，淀粉酶活性越高，则蓝色越浅；反之，则蓝色越深，即红粒小麦的淀粉酶活性较低，其穗发芽率也较低。若③中淀粉溶液(反应底物)浓度适当减小，要使显色结果不变，保温时间应缩短，以缩短反应时间。(2)本实验要证明两种淀粉酶活性对穗发芽率的影响，则自变量为淀粉酶的种类，因变量仍为显色结果。相对于实验Ⅰ中使α淀粉酶失活(保留β淀粉酶活性)(作为对照)，实验Ⅱ也应使β淀粉酶失活(保留α淀粉酶活性)。若实验Ⅰ(α淀粉酶失活)中两管显色结果无明显差异，且实验Ⅱ(β淀粉酶失活)中显色结果为红粒管颜色显著深于白粒管，则可以说明α淀粉酶活性对显色结果造成了影响，即α淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
答案：(1)0.5 mL 蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短 (2)β淀粉酶失活 深于
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.酶的本质、作用和特性，其中酶的特性是重点，也是高考的常考点。
2.影响酶活性的因素与相关实验探究，其中与酶有关的实验设计与分析是高考的高频点，也是难点 。
考查能力
1.识记能力：主要考查对酶的本质、作用原理的识记能力。
2.推理能力：借助曲线模型考查对曲线的分析能力和推理能力。
3.实验探究能力：通过对影响酶活性的因素的相关实验探究，考查实验探究能力和分析问题、解决问题的能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．酶的来源及本质：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。
2．酶的特性：酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
3．影响酶活性的因素
(1)低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
(2)高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
4．酶的作用原理：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。
[课下达标检测]
一、选择题
1．(2018·浙江11月选考单科卷)酶是生物催化剂，其作用受pH等因素的影响。下列叙述错误的是( )
A．酶分子有一定的形状，其形状与底物的结合无关
B．绝大多数酶是蛋白质，其作用的强弱可用酶活性表示
C．麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解，不能催化蔗糖的水解
D．将胃蛋白酶加入到pH＝10的溶液中，其空间结构会改变
解析：选A 酶具有一定可变的几何形状，酶的活性部位与底物结合时形状发生改变发挥催化作用，作用完成后恢复原状，其形状与底物的结合有关；酶的本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，其催化作用的强弱可以用酶活性来表示；酶具有专一性，麦芽糖酶可以催化麦芽糖水解，不能催化蔗糖水解；酶在过酸或过碱的溶液中会发生变性失活，胃蛋白酶的最适pH为1.8左右，加入到pH＝10的溶液中会使酶变性，空间结构发生改变。
2．(2019·济南模拟)适当提高温度、加FeCl3和过氧化氢酶都可以加快过氧化氢的分解。下列各项分组中，加快过氧化氢的分解所遵循的原理相同的是( )
A．提高温度、加FeCl3
B．提高温度、加过氧化氢酶
C．加FeCl3和过氧化氢酶
D．提高温度、加FeCl3和过氧化氢酶
解析：选C 升高温度加快过氧化氢的分解的原理是给反应物提供能量；加FeCl3和过氧化氢酶加快过氧化氢的分解的原理是降低反应的活化能。
3.如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是( )
A．此反应为放能反应
B．曲线Ⅰ表示有酶参与
C．E2为反应前后能量的变化
D．酶参与反应时，所降低的活化能为E4
解析：选D 曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，反应前后能量的变化应为E3，反应产物乙物质的能量值比反应物甲物质的高，则该反应为吸能反应。
4．下图是酶催化特性的“酶－底物复合反应”模型，图中数字表示反应过程，字母表示相关物质。则下列各选项对此图意的解释正确的是( )
A．X是酶，过程①表示缩合反应
B．Y可表示酶，过程②体现酶的多样性
C．复合物Z是酶发挥高效性的关键
D．①、②可以表示葡萄糖水解过程
解析：选C 据图分析，X在化学反应前后不变，说明X是酶；Y在酶的作用下生成F和G，说明该反应是分解反应。根据以上分析可知，Y不是酶，过程②体现了酶具有催化作用。图中的复合物Z是酶与反应物的结合体，是酶发挥高效性的关键。葡萄糖是单糖，是不能水解的糖。
5．某同学进行了下列有关酶的实验：
甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀
乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀
丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？
下列叙述正确的是( )
A．丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”
B．三组实验都应该在37 ℃条件下进行
C．该同学的实验目的是验证酶的专一性
D．可用碘液代替斐林试剂进行检测
解析：选C 因为蔗糖被蔗糖酶催化水解生成葡萄糖和果糖，有还原性，加入斐林试剂出现砖红色沉淀；加入斐林试剂必须水浴加热至50～65 ℃；唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖，蔗糖酶才能水解蔗糖，故该实验能验证酶的专一性；如用碘液代替斐林试剂，则三个组都不会出现蓝色，无法检测。
6．某实验室研制出一种X酶，为测出X酶的最适温度，有人设置了a、25 ℃、b(已知：a低于25 ℃和b，b高于25 ℃)三种温度进行实验，结果发现，此三种温度下的X酶活性无显著差异。据此可推测X酶的最适温度( )
A．一定在25 ℃左右
B．一定在a～25 ℃之间
C．一定在25 ℃～b之间
D．低于a或高于b或在a～b之间都有可能
解析：选D 由于只设置了3组温度对照，温度梯度过大或过小都会导致三种温度下X酶的活性无显著差异，因此不能确定具体的最适温度。
7.如图表示不同pH对某种酶活性的影响。下列分析正确的是( )
A．据图分析，储存该酶的最适pH为4
B．据图分析，t时刻各组酶促反应速率达到最大值
C．a条件下，增加底物浓度，反应速率增大但酶活性不变
D．b条件下，提高反应体系温度，反应速率增大
解析：选C 据图分析，pH为4条件下，酶活性最低，因此储存该酶的最适pH不为4，应该为该酶的最适pH；据图分析，t时刻，各组产物浓度均达到最大，此时底物已经被消耗完，反应速率为0；a条件下，限制酶促反应速率的因素可能有底物浓度、酶浓度、温度、pH等，此时增加底物浓度，反应速率增大；b条件下，底物已经被分解完，此时提高反应体系温度，反应速率依旧为0。
8．(2019·日照模拟)如图表示酶X的活性与温度的关系示意图，下列有关分析错误的是( )
A．在实际生产中，酶X制剂几乎在所有的季节都能使用
B．测定酶X的活性时，实验对pH、底物量和酶量没有要求
C．酶X的化学本质是有机物，具有高效性和专一性
D．在20～40 ℃范围内设置更小的温度梯度，可进一步探究酶X的最适温度
解析：选B 分析题图，酶X适用的温度范围较大，在实际生产中，酶X制剂几乎在所有的季节都能使用；测定酶X的活性时，实验对pH、底物量和酶量有要求，无关变量要严格保持一致且适宜；酶X的化学本质是有机物(蛋白质或RNA)，具有高效性和专一性；在20～40 ℃范围内设置更小的温度梯度，可进一步探究酶X的最适温度。
9．(2018·嘉兴模拟)为了验证酶的高效性及发挥作用需要温和的条件，某实验小组设计了如下的实验方案，其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而释放O2。下列叙述错误的是( )
试管编号
加入材料
气泡
1
5 mL 3%H2O2
0.5 mL蒸馏水
2
5 mL 3%H2O2
0.5 mL新鲜猪肝匀浆
3
5 mL 3%H2O2
0.5 mL 3.5%FeCl3溶液
4
5 mL 3%H2O2
0.5 mL 100 ℃处理过的猪肝匀浆
A.新鲜猪肝匀浆含有过氧化氢酶是实验原理之一
B．2号与4号试管在相同的温度条件下进行实验
C．2号试管在初期产生气泡最多实验目的才能达到
D．1、2和3号试管间的比较也可验证酶的专一性
解析：选D 验证酶的专一性的实验应是相同底物，不同种酶，而FeCl3属于无机催化剂。
10.如图为酶促反应相关曲线图，Km表示酶促反应速率为1/2vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是( )
A．Km越大，酶与底物亲和力越高
B．加入竞争性抑制剂，Km增大
C．加入非竞争性抑制剂，vmax降低
D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构
解析：选A 根据题干信息可知，Km越大，代表酶促反应速率达到1/2vmax时所需要的底物浓度越大，即酶促反应需要高浓度的底物才能正常进行，从而说明底物与酶的亲和力越低；当反应环境中存在竞争性抑制剂时，需要增加底物的浓度才能保证反应的正常进行，即Km会增大；由“非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失”可知，若反应环境中增加了非竞争性抑制剂，则会导致部分酶的活性部位空间结构改变、功能丧失，进而导致vmax降低。
二、非选择题
11．研究者用磷酸化酶(混合酶，可将淀粉水解成单糖)、单糖、淀粉和不同pH缓冲液组成不同反应体系，并测定了各反应体系中淀粉含量的变化(实验中pH对淀粉含量没有直接影响)，结果见下表。随后，研究者测定了水稻开花后至籽粒成熟期间，水稻籽粒中淀粉含量和磷酸化酶相对活性的变化，结果如下图，回答下列问题：
不同反应体系中淀粉含量的变化
pH
淀粉含量(mg/mL)
作用前
作用后
5.7
0.846
0.612
6.0
0.846
0.801
6.6
0.846
1.157
6.9
0.846
1.121
7.4
0.846
0.918
(1)分析表格中淀粉含量的变化情况，推测磷酸化酶的具体功能包括______________________。
(2)结合图、表分析，开花后10～20天内，水稻籽粒细胞中pH可能在________(填“5.7”“6.0”或“6.6”)附近，此时间段内，水稻籽粒中磷酸化酶相对活性与淀粉含量变化的关系是______________________________________________________________________。
(3)若要检测实验中酶促反应速率，可通过检测底物的消耗速率或产物的生成速率来判定，从操作简便的角度分析，最好选择__________(试剂)检测；题中的淀粉属于________(填“底物”“产物”或“底物和产物”)；若反应在适宜的温度、pH等条件下进行，则影响酶促反应速率的因素还有______________________________(至少写出2点)。
解析：(1)题中表格呈现了实验结果，从表中数据比较分析可知，本实验的自变量是pH，因变量是淀粉含量的变化，当pH为5.7和6.0时，反应体系中淀粉的含量减少，说明反应体系中部分淀粉在磷酸化酶作用下分解了；当pH为6.6、6.9和7.4时，反应体系中淀粉的含量增加，说明反应体系中在磷酸化酶作用下有淀粉合成。由此可推测磷酸化酶(混合酶)在这个反应体系中在不同pH条件下，既可以催化淀粉分解，也可以催化单糖合成淀粉。(2)结合图表分析，开花后10～20天内磷酸化酶的活性高，淀粉积累的速度最快，所以水稻籽粒细胞中pH可能在6.6；从图中曲线分析，可知前段磷酸化酶相对活性增高，淀粉含量积累加快，后段磷酸化酶相对活性下降，淀粉含量积累减缓。(3)题中涉及的酶促反应为淀粉水解和合成，淀粉水解形成的单糖是葡萄糖(还原糖)，可选择碘液或斐林试剂来检测，但斐林试剂使用中需进行水浴加热，故碘液是最佳选择；由第(1)小题分析可知，淀粉既属于底物，又属于产物；影响酶促反应速率的因素有酶的活性、底物浓度、酶的浓度等。
答案：(1)催化淀粉的分解与合成 (2)6.6 前段磷酸化酶相对活性增高，淀粉含量积累加快，后段磷酸化酶相对活性下降，淀粉含量积累减缓(可合并回答) (3)碘液 底物和产物 底物浓度、酶的浓度、酶的活性等(答出2点即可)
12.(2019·泰安三模)如图是某种淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与温度的关系曲线，回答下列问题：
(1)图中b、c两点中通过改变温度条件可明显提高反应速率的是________，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某同学为验证温度对该酶活性的影响，设计了如下实验：
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
试管C
1
淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2
温度处理(℃)
37
100
0
3
淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
4
碘液
2滴
2滴
2滴
5
现象
X
变蓝
变蓝
①该实验的自变量是________。若反应时间相对充分，请写出表格中X表示的内容：________。操作步骤4______(填“可以”或“不可以”)用斐林试剂代替碘液，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②能不能利用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响原因？________。原因是______________________________________________。
③若需判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，从实验的科学角度分析，最好检测：________。
解析：(1)分析曲线，c点属于低温，b点是高温，所以通过改变温度条件可明显提高反应速率的为c点，原因是低温虽然抑制酶活性，但低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，对酶活性的影响是不可逆的。(2)①分析表格可看出，温度是自变量，变色情况是因变量；X是37 ℃时的变色情况，在此温度淀粉酶活性强，将淀粉水解，加碘液不变蓝；不能用斐林试剂代替碘液，因为用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50～65 ℃，对实验有影响。②也不能用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响，原因是温度对H2O2分解的速度有影响，同样会对实验结果造成干扰。③判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，最好检测生成物情况，若检验反应物有可能反应物在较长时间都存在，不易判断。
答案：(1)c 低温抑制酶活性，低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，高温对酶活性的影响是不可逆的
(2)①温度 不变蓝 不可以 用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50～65 ℃，改变了实验的自变量，对实验结果有干扰 ②不能 温度对H2O2分解的速度有影响，会对实验结果造成干扰 ③生成物
13．丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰富且结构稳定的蛋白质，几乎存在于包括结核杆菌的所有病原细菌中。FtsZ也是一种GTP酶，有一个GTP(三磷酸鸟苷)的结合位点，在GTP存在的条件下，可以在分裂细菌中间部位聚集成Z环，Z环不断收缩，引导细菌的细胞分裂。寻找靶向FtsZ的抑制剂，可有效抑制细菌的细胞分裂。为建立靶向FtsZ的新型抗菌药筛选模型，科研人员对大肠杆菌表达的FtsZ蛋白进行了相关研究。
(1)人类病原微生物耐药性的提高，严重影响传染性疾病治疗的成功几率。FtsZ抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性，原因是FtsZ蛋白____________________。
(2)下图1表示利用荧光散射法测定FtsZ蛋白在体外的聚集程度。当加入________时，FtsZ蛋白迅速聚集，由此可见，FtsZ在体外依然具备________功能。实验选取BSA作为对照，原因是____________________________。
(3)下面两组实验研究温度对FtsZ酶活性的影响。
实验一：将FtsZ蛋白分别置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃条件下，同时加入等量GTP混匀反应30 min，测定酶的活性，结果见图2。
实验二：将FtsZ蛋白分别置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃条件下保温2 h，然后加入等量GTP混匀，置于37 ℃反应30 min，测定酶的活性，结果见图3。
①37 ℃不一定是FtsZ酶的最适温度，请你设计实验确定其最适温度，实验思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②实验一、实验二处理的区别是__________________________________________
________________________________________________________________________。
③实验二的目的是_______________________________________________________
__________________。
④当温度高于45 ℃时，酶的活性迅速丧失，原因是____________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)据题意“丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰富且结构稳定的蛋白质”可知，FtsZ结构稳定，因此FtsZ抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性。(2)据图可知，在4 min后加入了GTP，FtsZ蛋白迅速聚集，说明FtsZ在体外依然具备催化功能。据图可知，加入GTP后，BSA聚集程度与加入前相比，都是50左右，说明BSA不会在GTP的诱导下发生聚合反应，因此选取BSA作为对照。(3)①据图2可知，37 ℃时FtsZ酶活性最高，但此温度不一定是FtsZ酶的最适温度，其最适温度在37 ℃左右，因此设计FtsZ酶的最适温度的实验思路是在30～45 ℃温度范围内设置较小的温度梯度，重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度。②据实验一及实验二的内容可知，实验一、实验二处理的区别是实验一先混匀再在不同温度下反应；实验二先保温再加GTP。③实验二的目的是测定酶具有催化活性的温度范围。④酶的活性受到温度的影响，高温会破坏酶的空间结构导致酶失去活性，因此当温度高于45 ℃时，酶的活性迅速丧失。
答案：(1)结构稳定 (2)GTP 催化 BAS不会在GTP的诱导下发生聚合反应 (3)在30～45 ℃温度范围内设置较小的温度梯度，重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度 实验一是先混匀再在不同温度下反应；实验二是先保温再加GTP 测定酶具有催化活性的温度范围 温度过高使蛋白质的空间结构遭到破坏，导致酶失活
[教师备选题]
1．(2019·绍兴模拟)如图是在适宜温度下pH对某种过氧化氢酶活性影响的曲线，下列叙述错误的是( )
A．该酶的最适pH范围比较宽
B．过酸或过碱条件下该酶都可能失去活性
C．该酶的活性可达到100%，可以说明酶具有高效性
D．若升高温度，该酶的最高活性会降低
解析：选C 分析曲线图可以看出，该酶最适pH为6～11，范围比较宽；过酸或过碱会改变酶的空间结构，导致酶活性丧失；酶的高效性表现在酶与无机催化剂相比，酶降低活化能的效果更显著；图示是在适宜温度下相对酶活性的曲线，因此升高温度会导致酶活性降低。
2．将等量的α淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组后，分别按下表所示步骤进行实验。下列说法正确的是( )
组别步骤
甲
乙
丙
步骤一
25 ℃下处理
70 ℃水浴处理15 min后取出
100 ℃下处理15 min后取出
步骤二
在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液
步骤三
一段时间后，分别测量三组淀粉剩余量
淀粉剩余量
a
b
c
A.上述两种酶存在差异的根本原因是氨基酸与肽链的空间结构不同
B．丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，其中α淀粉酶有活性
C．a与b的差值可体现出α淀粉酶的活性
D．a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性
解析：选D α淀粉酶和β淀粉酶存在差异的根本原因是控制酶合成的基因不同；由于α淀粉酶在100 ℃高温下失活，而β淀粉酶70 ℃处理15 min即失活，因此丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，α淀粉酶与β淀粉酶均无活性；由于25 ℃下处理甲组，两种酶均具有活性，70 ℃水浴处理15 min 后b组β淀粉酶失活，因此a与b的差值可体现出β淀粉酶的活性；70 ℃水浴处理15 min后β淀粉酶失活，而100 ℃下处理15 min后两种酶均失活，因此b－c的大小可体现出α淀粉酶在25 ℃下的活性，结合C项的分析可知a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性。
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命观念
通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立起辩证统一和普遍联系的观念
理性思维
通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的思维习惯
科学探究
通过与酶有关的实验设计与分析，培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力，及对实验方案的评价能力
社会责任
通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展
考点一 酶的本质、作用和特性[重难深化类]
一、酶的本质和作用
1．酶的基本概念图示
2．酶本质的探索历程(连线)
3．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程
(2)变量分析
二、酶的特性(将“□”的内容补充完整)
[基础自测]
1．判断正误
(1)从八个角度判断有关酶说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
角度
说法
正误判断
①产生场所
一般来说，活细胞都能产生酶
√
②化学本质
酶是具有催化作用的蛋白质
×
③合成原料
酶的基本单位是氨基酸，因此氨基酸是酶的合成原料
×
④合成场所
酶是在核糖体上合成的
×
⑤来源
酶只能在生物体内合成，不能从食物中获得
√
⑥作用
酶具有催化、调节等多种功能
×
⑦作用场所
酶只在细胞内发挥作用
×
⑧温度影响
低温和高温均能使酶变性失活
×
(2)酶提供了反应过程所必需的活化能(×)
(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(×)
(4)不同酶的最适温度可能相同(2013·海南卷，T3A)(√)
(5)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(×)
(2013·海南卷，T3B)
(6)酶活性最高时的温度不适合酶的保存(√)
(2013·海南卷，T3C)
2．据图完成有关问题
如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)没有催化剂参与的反应曲线是。
(2)有酶催化的反应曲线是。
(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
(4)BC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，即反应需要的活化能要增大。
3．连线酶的特性和原理
4．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如右图所示，请据图回答：
(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？请说出判断依据。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质
(2)乙酶活性改变的机制是什么？其活性能否恢复？
_________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：乙酶被降解的过程中其空间结构会发生改变，从而使其活性丧失，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复
(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？________________。
提示：RNA水解酶
1．对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
相同
都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性
不同
产生部位
几乎所有活细胞都产生酶；而只有内分泌细胞才能产生激素
化学本质
酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质则为蛋白质、脂质、氨基酸衍生物等
作用机制
酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子在发挥完作用后被灭活
2．归纳概括具有“专一性(特异性)”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，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白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：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
[对点落实]
1．(2019·菏泽一模)下列关于酶的说法，正确的是( )
A．酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体
B．pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性
C．在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著
D．所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中
解析：选D 化学本质是蛋白质类的酶需要在核糖体上合成，而化学本质为RNA的酶合成则不需要，有些酶是分泌蛋白，有些酶是胞内蛋白，其中胞内蛋白不需要高尔基体的加工；不同酶的最适pH不同，因此pH较低时不一定会降低酶的活性，反而可能升高酶的活性，如胃蛋白酶；酶降低化学反应的活化能较无机催化剂显著，体现出酶的高效性，但酶的催化作用需要适宜的条件，因此并不是在任何条件下酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著；所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，无氧呼吸及有氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中进行的，催化这些反应的酶不在线粒体中，另外原核细胞没有线粒体也能进行呼吸作用。
2．下列对动物体内酶、激素和ATP三类有机物的相关叙述，错误的是( )
A．这三类有机物一定都含有C、H、O
B．成年男性体内，精原细胞形成精子的过程中有酶、激素和ATP的参与
C．能合成酶的细胞一定都能合成ATP
D．酶和ATP均可以在细胞内外发挥作用，而激素只能在细胞内发挥作用
解析：选D 酶的本质为蛋白质或RNA，激素的本质为蛋白质、固醇或氨基酸衍生物等，它们和ATP都含有C、H、O；精原细胞形成精子的过程中需要酶的催化、性激素的调节，并消耗ATP；活细胞均能合成酶和ATP，能合成酶的细胞一定都能合成ATP；激素由内分泌腺细胞分泌进入细胞外液中，通过体液运输到相应部位的细胞内或细胞外发挥作用。
3．核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子，在特异性地结合并切断特定的mRNA后，核酶可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其他的mRNA分子，下列关于核酶的叙述，正确的是( )
A．向核酶中滴加双缩脲试剂，水浴加热可发生紫色反应
B．与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶的高效性
C．核酸具有热稳定性，故核酶的活性不受温度的影响
D．核酶与催化底物特异性结合时，有氢键形成，也有磷酸二酯键的断裂
解析：选D 根据题意可知，核酶是具有催化功能的RNA分子，因此不会和双缩脲试剂发生紫色反应；与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶的催化性；核酸具有热稳定性，但是在高温条件下其结构也会发生改变，因此核酶的活性也会受温度的影响；核酶与催化底物特异性结合时，核酶和mRNA之间有氢键形成，而切割mRNA分子也会有磷酸二酯键的断裂。
用曲线模型表示酶的三大特性
[典型图示]
[问题设计]
(1)图1中酶参与的反应对应曲线，无机催化剂参与的反应对应曲线，未加催化剂时对应曲线，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。
(2)图2中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性。
(3)①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。
②温度在a点时，酶的活性较，但不会失活；温度≥c点，酶会失活。pH≤点、pH≥点，酶都会失活。
③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
[对点落实]
4．(2019·临沂一模)如图为pH对作用于同一底物的两种水解酶活性的影响，下列相关叙述正确的是( )
A．在任何温度条件下，pH＝5时，酶1的活性高于酶2
B．将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，活性上升
C．在两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同
D．酶1和酶2能够水解同一种底物是酶专一性的体现
解析：选C 高温使酶变性失活，在高温环境条件下，pH＝5时，酶1的活性等于酶2；过酸、过碱使酶变性失活，pH＝9的环境下，酶2的空间结构被破坏，即使pH恢复到4，酶的活性也不能恢复；据图分析可知，在最适pH的两侧，有两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同；酶1和酶2能够水解同一种底物不是酶专一性的体现。
5．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述，错误的是( )
A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率的因素不同
C．乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
解析：选C 低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构不被破坏，温度恢复，酶的活性即恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。
酶在人们的日常生活和生产中都有广泛的应用，以此为素材，设置新情景考查酶的应用也是常见的命题形式。
[对点落实]
6．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可安心分解酒精分子。下列推测合理的是( )
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
解析：选C 酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质；酶具有专一性，人体内无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，故该酶不能分解人体内无氧呼吸的产物；根据题干信息可知，该“防护服”的作用是防止酶被消化道内的蛋白酶分解；酶应放在低温条件下储藏。
7．科学研究发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称之为抗体酶。如图表示某新型抗体酶的结构，据图判断下列叙述错误的是( )
A．抗体酶能与双缩脲试剂发生紫色反应
B．抗体酶能与各种抗原结合
C．抗体酶与底物结合后，能降低反应的活化能
D．利用抗体酶特异性识别抗原和催化无活性药物前体的转化反应，可靶向治疗癌症
解析：选B 由题干信息可知，抗体酶的化学成分是蛋白质，功能上既具有抗体特异性识别抗原的功能，又具有酶的催化功能。
[归纳拓展]
关注常考的五类酶及其作用
(1)DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。
(2)RNA聚合酶：催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。
(3)解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。
(5)各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋白质水解等。
考点二 影响酶活性的因素与相关实验探究[重难深化类]
巧用三种方法破解酶实验难题
1．鉴定酶的本质——试剂检测法
2．验证酶的高效性和专一性——对比法
(1)验证酶的高效性
[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
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
[操作示例]
(2)验证酶的专一性
[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
底物相同(等量)
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
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
[操作示例]
3．探究酶的最适温度或pH——梯度法
[设计方案]
组别编号
1
2
…
n
实验材料
等量的同种底物
温度(pH)
T1(a1)
T2(a2)
…
Tn(an)
衡量指标
相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少
实验结论
生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)
(1)探究酶的最适温度
[操作示例]
(2)探究酶的最适pH
[操作示例]
[对点落实]
题点(一) 考查实验材料和实验试剂的选取
1．下列关于淀粉酶参与催化的实验中，可采用斐林试剂来检验淀粉水解情况的是( )
A．探究pH对酶活性的影响
B．探究温度对酶活性的影响
C．探究酶是否具有专一性
D．探究Cu2＋对酶活性的影响
解析：选C 淀粉在酸性环境中能够直接水解为麦芽糖，故不能用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；用斐林试剂检测时需要水浴加热，故不能用来探究温度对酶活性的影响；可以用斐林试剂来检验淀粉水解情况，探究酶是否具有专一性；斐林试剂与还原糖反应的实质是还原糖将Cu2＋还原为Cu2O而呈砖红色沉淀，故不能用来探究Cu2＋对酶活性的影响。
2．为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述，正确的是( )
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
中性
室温
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
A．方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
解析：选B 在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性。
[归纳拓展]
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pH对酶活性影响时，“宜”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。
(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)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。
题点(二) 考查实验操作过程及评价
3．(2016·全国卷Ⅰ)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 在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。
4．(2019·威海模拟)某生物兴趣小组要设计实验验证酶的专一性。请根据题意回答问题：
备选实验材料和用具：蛋白块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。
(1)该实验的自变量是________________。
(2)实验步骤：
①取两支洁净的相同试管，编号为甲、乙。
②取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。
③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温(39 ℃)5 min。
④分别加入等体积等质量的蛋白块，其他条件相同且适宜。
⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。
上述实验步骤中，有两处明显错误，请找出这两处错误并更正。
a．________________________________________________________________________。
b．________________________________________________________________________。
解析：(1)探究酶的专一性，需要设计对照实验，该实验变量是酶的种类。(2)实验步骤中加入到乙试管中的牛胰淀粉酶溶液没有注明用量，不符合单一变量原则。两支试管中都有蛋白质类酶，遇双缩脲试剂呈紫色，因而不能用双缩脲试剂检测。
答案：(1)酶的种类 (2)a.不符合单一变量原则(或不符合等量原则)，取5 mL牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中 B．不能用双缩脲检测，应直接观察蛋白块体积的大小
[类题通法]
解答实验方案评价试题的一般思路
用曲线模型表示影响酶促反应的因素
[典型图示]
[问题设计]
1．底物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、2)
(1)图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率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)图2：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
2．温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)
(1)图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
(2)图3：反应溶液pH的变化不影响(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变(填“改变”或“不改变”)酶作用的最适pH。
3．反应时间与酶促反应的关系(图4、5、6)
(1)图4、5、6的时间t0、t1和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多。
(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物也不再增加，此时反应速率为。
[对点落实]
5．在最适温度和最适pH条件下，用人体胃蛋白酶溶液与一定量的稀释鸡蛋清溶液混合，测得生成物量与反应时间的关系如图中甲曲线所示。下列说法正确的是( )
A．甲曲线70 min后，生成物量不再增加的原因是酶的数量有限
B．探究胃蛋白酶的最适pH时应设置过酸、过碱和中性三组实验
C．将胃蛋白酶溶液的pH调至10进行实验，结果与乙曲线一致
D．形成乙曲线的原因可能是将反应温度变为25 ℃，其他条件不变
解析：选D 根据题意可知，甲曲线70 min后，生成物量不再增加的原因蛋清中蛋白质被水解完；探究胃蛋白酶的最适pH时应设置等pH梯度的一系列实验组，不能只有三组实验；由于胃蛋白酶的最适pH大约在1.5左右，如果将胃蛋白酶溶液的pH调至10进行实验，胃蛋白酶已经失去活性，不能水解蛋白质，此时生成物的量为0，结果与乙曲线完全不同；根据前面的分析，甲曲线比乙曲线先达到平衡，说明甲曲线代表的反应速率比乙快，导致形成乙曲线的原因可能是将反应温度变为25 ℃，即反应温度不是在最适温度下进行，此时反应速率减慢。
6．(2016·全国卷Ⅱ)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：(1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应达到反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，因此提高A组的温度酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度过高导致t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
答案：(1)B (2)加快 (3)不变 60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA 高效性和专一性(其他合理答案也可)
[类题通法]
“四看法”分析酶促反应曲线
课堂一刻钟
1．(2017·全国卷Ⅱ)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 ℃
易错探因——概念不清
酶是在活细胞中产生的，但并不一定只在细胞内发挥作用。命题者有意混淆产生部位和发挥作用的部位，考查对“酶”这一核心概念的理解。
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；酶作为生物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；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；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。
2．(2017·天津高考)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下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
C．T2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
解题关键——图文转换
解答本题的关键是正确将图示信息转换为文字信息：加入酶C后A的浓度降低，B的浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B。只要明确这一关键信息，题目就会迎刃而解。
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；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；T2后B增加缓慢是由底物A不足导致的；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。
3．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A．蛋白酶 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
易错探因——逻辑不明
核糖体的组成成分是rRNA和蛋白质，若用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后发挥作用的物质当然应为rRNA。
解析：选C 核糖体由rRNA和蛋白质组成，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体为rRNA，而催化核糖体内氨基酸脱水缩合反应的物质是酶，由此可推测该酶的化学本质是RNA。
4．(2013·全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是( )
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
易错探因——概念不清
若对酶认识不清，易错选D。酶具有催化作用是功能特性，酶作为有机物又可以被其他酶水解是其物质特性。
解析：选B 同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如催化有氧呼吸的酶；低温未破坏酶的空间结构，低温处理后再升高温度，酶的活性可恢复，高温可破坏酶的空间结构；酶可以降低化学反应的活化能，从而提高化学反应速度；酶可以催化化学反应，也可以作为另一个反应的底物，如唾液淀粉酶可以催化淀粉的水解，又可以被胃蛋白酶水解。
5．(2016·江苏高考)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( )
失分原因——原理不明
过氧化物酶分解H2O2产生的氧化性物质能氧化焦性没食子酸使之呈橙红色，据此通过颜色变化判断过氧化物酶的有无。
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(mL)
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2
A.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：选A 根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组，1号、2号和4号管都为对照组；若3号管显橙红色，还需要与2号管、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。
6．(2015·重庆高考)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：(注：“＋”数目越多表示蓝色越深)
分 组
步 骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5 mL提取液
0.5 mL提取液
C
②
加缓冲液(mL)
1
1
1
③
加淀粉溶液(mL)
1
1
1
④
37 ℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋
＋＋
步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是______；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
(2)小麦淀粉酶包括α淀粉酶和β淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
失分原因——原理不明
提取液中含有淀粉酶，穗发芽率越高的种子淀粉酶活性越高，显色结果的蓝色越浅。许多学生对实验分析题感到棘手的原因多在于对实验原理理解不到位，不能据原理确定实验过程。
解析：(1)本实验的自变量是小麦种子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步骤①对照管中可加入等量(0.5 mL)的蒸馏水作为空白对照。②中加缓冲液的目的是控制pH，以保证酶的活性。显色结果表明，淀粉酶活性越高，则蓝色越浅；反之，则蓝色越深，即红粒小麦的淀粉酶活性较低，其穗发芽率也较低。若③中淀粉溶液(反应底物)浓度适当减小，要使显色结果不变，保温时间应缩短，以缩短反应时间。(2)本实验要证明两种淀粉酶活性对穗发芽率的影响，则自变量为淀粉酶的种类，因变量仍为显色结果。相对于实验Ⅰ中使α淀粉酶失活(保留β淀粉酶活性)(作为对照)，实验Ⅱ也应使β淀粉酶失活(保留α淀粉酶活性)。若实验Ⅰ(α淀粉酶失活)中两管显色结果无明显差异，且实验Ⅱ(β淀粉酶失活)中显色结果为红粒管颜色显著深于白粒管，则可以说明α淀粉酶活性对显色结果造成了影响，即α淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
答案：(1)0.5 mL 蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短 (2)β淀粉酶失活 深于
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.酶的本质、作用和特性，其中酶的特性是重点，也是高考的常考点。
2.影响酶活性的因素与相关实验探究，其中与酶有关的实验设计与分析是高考的高频点，也是难点 。
考查能力
1.识记能力：主要考查对酶的本质、作用原理的识记能力。
2.推理能力：借助曲线模型考查对曲线的分析能力和推理能力。
3.实验探究能力：通过对影响酶活性的因素的相关实验探究，考查实验探究能力和分析问题、解决问题的能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．酶的来源及本质：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。
2．酶的特性：酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
3．影响酶活性的因素
(1)低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
(2)高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
4．酶的作用原理：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。
[课下达标检测]
一、选择题
1．(2018·浙江11月选考单科卷)酶是生物催化剂，其作用受pH等因素的影响。下列叙述错误的是( )
A．酶分子有一定的形状，其形状与底物的结合无关
B．绝大多数酶是蛋白质，其作用的强弱可用酶活性表示
C．麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解，不能催化蔗糖的水解
D．将胃蛋白酶加入到pH＝10的溶液中，其空间结构会改变
解析：选A 酶具有一定可变的几何形状，酶的活性部位与底物结合时形状发生改变发挥催化作用，作用完成后恢复原状，其形状与底物的结合有关；酶的本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，其催化作用的强弱可以用酶活性来表示；酶具有专一性，麦芽糖酶可以催化麦芽糖水解，不能催化蔗糖水解；酶在过酸或过碱的溶液中会发生变性失活，胃蛋白酶的最适pH为1.8左右，加入到pH＝10的溶液中会使酶变性，空间结构发生改变。
2．(2019·济南模拟)适当提高温度、加FeCl3和过氧化氢酶都可以加快过氧化氢的分解。下列各项分组中，加快过氧化氢的分解所遵循的原理相同的是( )
A．提高温度、加FeCl3
B．提高温度、加过氧化氢酶
C．加FeCl3和过氧化氢酶
D．提高温度、加FeCl3和过氧化氢酶
解析：选C 升高温度加快过氧化氢的分解的原理是给反应物提供能量；加FeCl3和过氧化氢酶加快过氧化氢的分解的原理是降低反应的活化能。
3.如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是( )
A．此反应为放能反应
B．曲线Ⅰ表示有酶参与
C．E2为反应前后能量的变化
D．酶参与反应时，所降低的活化能为E4
解析：选D 曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，反应前后能量的变化应为E3，反应产物乙物质的能量值比反应物甲物质的高，则该反应为吸能反应。
4．下图是酶催化特性的“酶－底物复合反应”模型，图中数字表示反应过程，字母表示相关物质。则下列各选项对此图意的解释正确的是( )
A．X是酶，过程①表示缩合反应
B．Y可表示酶，过程②体现酶的多样性
C．复合物Z是酶发挥高效性的关键
D．①、②可以表示葡萄糖水解过程
解析：选C 据图分析，X在化学反应前后不变，说明X是酶；Y在酶的作用下生成F和G，说明该反应是分解反应。根据以上分析可知，Y不是酶，过程②体现了酶具有催化作用。图中的复合物Z是酶与反应物的结合体，是酶发挥高效性的关键。葡萄糖是单糖，是不能水解的糖。
5．某同学进行了下列有关酶的实验：
甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀
乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀
丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？
下列叙述正确的是( )
A．丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”
B．三组实验都应该在37 ℃条件下进行
C．该同学的实验目的是验证酶的专一性
D．可用碘液代替斐林试剂进行检测
解析：选C 因为蔗糖被蔗糖酶催化水解生成葡萄糖和果糖，有还原性，加入斐林试剂出现砖红色沉淀；加入斐林试剂必须水浴加热至50～65 ℃；唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖，蔗糖酶才能水解蔗糖，故该实验能验证酶的专一性；如用碘液代替斐林试剂，则三个组都不会出现蓝色，无法检测。
6．某实验室研制出一种X酶，为测出X酶的最适温度，有人设置了a、25 ℃、b(已知：a低于25 ℃和b，b高于25 ℃)三种温度进行实验，结果发现，此三种温度下的X酶活性无显著差异。据此可推测X酶的最适温度( )
A．一定在25 ℃左右
B．一定在a～25 ℃之间
C．一定在25 ℃～b之间
D．低于a或高于b或在a～b之间都有可能
解析：选D 由于只设置了3组温度对照，温度梯度过大或过小都会导致三种温度下X酶的活性无显著差异，因此不能确定具体的最适温度。
7.如图表示不同pH对某种酶活性的影响。下列分析正确的是( )
A．据图分析，储存该酶的最适pH为4
B．据图分析，t时刻各组酶促反应速率达到最大值
C．a条件下，增加底物浓度，反应速率增大但酶活性不变
D．b条件下，提高反应体系温度，反应速率增大
解析：选C 据图分析，pH为4条件下，酶活性最低，因此储存该酶的最适pH不为4，应该为该酶的最适pH；据图分析，t时刻，各组产物浓度均达到最大，此时底物已经被消耗完，反应速率为0；a条件下，限制酶促反应速率的因素可能有底物浓度、酶浓度、温度、pH等，此时增加底物浓度，反应速率增大；b条件下，底物已经被分解完，此时提高反应体系温度，反应速率依旧为0。
8．(2019·日照模拟)如图表示酶X的活性与温度的关系示意图，下列有关分析错误的是( )
A．在实际生产中，酶X制剂几乎在所有的季节都能使用
B．测定酶X的活性时，实验对pH、底物量和酶量没有要求
C．酶X的化学本质是有机物，具有高效性和专一性
D．在20～40 ℃范围内设置更小的温度梯度，可进一步探究酶X的最适温度
解析：选B 分析题图，酶X适用的温度范围较大，在实际生产中，酶X制剂几乎在所有的季节都能使用；测定酶X的活性时，实验对pH、底物量和酶量有要求，无关变量要严格保持一致且适宜；酶X的化学本质是有机物(蛋白质或RNA)，具有高效性和专一性；在20～40 ℃范围内设置更小的温度梯度，可进一步探究酶X的最适温度。
9．(2018·嘉兴模拟)为了验证酶的高效性及发挥作用需要温和的条件，某实验小组设计了如下的实验方案，其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而释放O2。下列叙述错误的是( )
试管编号
加入材料
气泡
1
5 mL 3%H2O2
0.5 mL蒸馏水
2
5 mL 3%H2O2
0.5 mL新鲜猪肝匀浆
3
5 mL 3%H2O2
0.5 mL 3.5%FeCl3溶液
4
5 mL 3%H2O2
0.5 mL 100 ℃处理过的猪肝匀浆
A.新鲜猪肝匀浆含有过氧化氢酶是实验原理之一
B．2号与4号试管在相同的温度条件下进行实验
C．2号试管在初期产生气泡最多实验目的才能达到
D．1、2和3号试管间的比较也可验证酶的专一性
解析：选D 验证酶的专一性的实验应是相同底物，不同种酶，而FeCl3属于无机催化剂。
10.如图为酶促反应相关曲线图，Km表示酶促反应速率为1/2vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是( )
A．Km越大，酶与底物亲和力越高
B．加入竞争性抑制剂，Km增大
C．加入非竞争性抑制剂，vmax降低
D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构
解析：选A 根据题干信息可知，Km越大，代表酶促反应速率达到1/2vmax时所需要的底物浓度越大，即酶促反应需要高浓度的底物才能正常进行，从而说明底物与酶的亲和力越低；当反应环境中存在竞争性抑制剂时，需要增加底物的浓度才能保证反应的正常进行，即Km会增大；由“非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失”可知，若反应环境中增加了非竞争性抑制剂，则会导致部分酶的活性部位空间结构改变、功能丧失，进而导致vmax降低。
二、非选择题
11．研究者用磷酸化酶(混合酶，可将淀粉水解成单糖)、单糖、淀粉和不同pH缓冲液组成不同反应体系，并测定了各反应体系中淀粉含量的变化(实验中pH对淀粉含量没有直接影响)，结果见下表。随后，研究者测定了水稻开花后至籽粒成熟期间，水稻籽粒中淀粉含量和磷酸化酶相对活性的变化，结果如下图，回答下列问题：
不同反应体系中淀粉含量的变化
pH
淀粉含量(mg/mL)
作用前
作用后
5.7
0.846
0.612
6.0
0.846
0.801
6.6
0.846
1.157
6.9
0.846
1.121
7.4
0.846
0.918
(1)分析表格中淀粉含量的变化情况，推测磷酸化酶的具体功能包括______________________。
(2)结合图、表分析，开花后10～20天内，水稻籽粒细胞中pH可能在________(填“5.7”“6.0”或“6.6”)附近，此时间段内，水稻籽粒中磷酸化酶相对活性与淀粉含量变化的关系是______________________________________________________________________。
(3)若要检测实验中酶促反应速率，可通过检测底物的消耗速率或产物的生成速率来判定，从操作简便的角度分析，最好选择__________(试剂)检测；题中的淀粉属于________(填“底物”“产物”或“底物和产物”)；若反应在适宜的温度、pH等条件下进行，则影响酶促反应速率的因素还有______________________________(至少写出2点)。
解析：(1)题中表格呈现了实验结果，从表中数据比较分析可知，本实验的自变量是pH，因变量是淀粉含量的变化，当pH为5.7和6.0时，反应体系中淀粉的含量减少，说明反应体系中部分淀粉在磷酸化酶作用下分解了；当pH为6.6、6.9和7.4时，反应体系中淀粉的含量增加，说明反应体系中在磷酸化酶作用下有淀粉合成。由此可推测磷酸化酶(混合酶)在这个反应体系中在不同pH条件下，既可以催化淀粉分解，也可以催化单糖合成淀粉。(2)结合图表分析，开花后10～20天内磷酸化酶的活性高，淀粉积累的速度最快，所以水稻籽粒细胞中pH可能在6.6；从图中曲线分析，可知前段磷酸化酶相对活性增高，淀粉含量积累加快，后段磷酸化酶相对活性下降，淀粉含量积累减缓。(3)题中涉及的酶促反应为淀粉水解和合成，淀粉水解形成的单糖是葡萄糖(还原糖)，可选择碘液或斐林试剂来检测，但斐林试剂使用中需进行水浴加热，故碘液是最佳选择；由第(1)小题分析可知，淀粉既属于底物，又属于产物；影响酶促反应速率的因素有酶的活性、底物浓度、酶的浓度等。
答案：(1)催化淀粉的分解与合成 (2)6.6 前段磷酸化酶相对活性增高，淀粉含量积累加快，后段磷酸化酶相对活性下降，淀粉含量积累减缓(可合并回答) (3)碘液 底物和产物 底物浓度、酶的浓度、酶的活性等(答出2点即可)
12.(2019·泰安三模)如图是某种淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与温度的关系曲线，回答下列问题：
(1)图中b、c两点中通过改变温度条件可明显提高反应速率的是________，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某同学为验证温度对该酶活性的影响，设计了如下实验：
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
试管C
1
淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2
温度处理(℃)
37
100
0
3
淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
4
碘液
2滴
2滴
2滴
5
现象
X
变蓝
变蓝
①该实验的自变量是________。若反应时间相对充分，请写出表格中X表示的内容：________。操作步骤4______(填“可以”或“不可以”)用斐林试剂代替碘液，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②能不能利用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响原因？________。原因是______________________________________________。
③若需判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，从实验的科学角度分析，最好检测：________。
解析：(1)分析曲线，c点属于低温，b点是高温，所以通过改变温度条件可明显提高反应速率的为c点，原因是低温虽然抑制酶活性，但低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，对酶活性的影响是不可逆的。(2)①分析表格可看出，温度是自变量，变色情况是因变量；X是37 ℃时的变色情况，在此温度淀粉酶活性强，将淀粉水解，加碘液不变蓝；不能用斐林试剂代替碘液，因为用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50～65 ℃，对实验有影响。②也不能用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响，原因是温度对H2O2分解的速度有影响，同样会对实验结果造成干扰。③判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，最好检测生成物情况，若检验反应物有可能反应物在较长时间都存在，不易判断。
答案：(1)c 低温抑制酶活性，低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，高温对酶活性的影响是不可逆的
(2)①温度 不变蓝 不可以 用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50～65 ℃，改变了实验的自变量，对实验结果有干扰 ②不能 温度对H2O2分解的速度有影响，会对实验结果造成干扰 ③生成物
13．丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰富且结构稳定的蛋白质，几乎存在于包括结核杆菌的所有病原细菌中。FtsZ也是一种GTP酶，有一个GTP(三磷酸鸟苷)的结合位点，在GTP存在的条件下，可以在分裂细菌中间部位聚集成Z环，Z环不断收缩，引导细菌的细胞分裂。寻找靶向FtsZ的抑制剂，可有效抑制细菌的细胞分裂。为建立靶向FtsZ的新型抗菌药筛选模型，科研人员对大肠杆菌表达的FtsZ蛋白进行了相关研究。
(1)人类病原微生物耐药性的提高，严重影响传染性疾病治疗的成功几率。FtsZ抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性，原因是FtsZ蛋白____________________。
(2)下图1表示利用荧光散射法测定FtsZ蛋白在体外的聚集程度。当加入________时，FtsZ蛋白迅速聚集，由此可见，FtsZ在体外依然具备________功能。实验选取BSA作为对照，原因是____________________________。
(3)下面两组实验研究温度对FtsZ酶活性的影响。
实验一：将FtsZ蛋白分别置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃条件下，同时加入等量GTP混匀反应30 min，测定酶的活性，结果见图2。
实验二：将FtsZ蛋白分别置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃条件下保温2 h，然后加入等量GTP混匀，置于37 ℃反应30 min，测定酶的活性，结果见图3。
①37 ℃不一定是FtsZ酶的最适温度，请你设计实验确定其最适温度，实验思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②实验一、实验二处理的区别是__________________________________________
________________________________________________________________________。
③实验二的目的是_______________________________________________________
__________________。
④当温度高于45 ℃时，酶的活性迅速丧失，原因是____________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)据题意“丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰富且结构稳定的蛋白质”可知，FtsZ结构稳定，因此FtsZ抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性。(2)据图可知，在4 min后加入了GTP，FtsZ蛋白迅速聚集，说明FtsZ在体外依然具备催化功能。据图可知，加入GTP后，BSA聚集程度与加入前相比，都是50左右，说明BSA不会在GTP的诱导下发生聚合反应，因此选取BSA作为对照。(3)①据图2可知，37 ℃时FtsZ酶活性最高，但此温度不一定是FtsZ酶的最适温度，其最适温度在37 ℃左右，因此设计FtsZ酶的最适温度的实验思路是在30～45 ℃温度范围内设置较小的温度梯度，重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度。②据实验一及实验二的内容可知，实验一、实验二处理的区别是实验一先混匀再在不同温度下反应；实验二先保温再加GTP。③实验二的目的是测定酶具有催化活性的温度范围。④酶的活性受到温度的影响，高温会破坏酶的空间结构导致酶失去活性，因此当温度高于45 ℃时，酶的活性迅速丧失。
答案：(1)结构稳定 (2)GTP 催化 BAS不会在GTP的诱导下发生聚合反应 (3)在30～45 ℃温度范围内设置较小的温度梯度，重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度 实验一是先混匀再在不同温度下反应；实验二是先保温再加GTP 测定酶具有催化活性的温度范围 温度过高使蛋白质的空间结构遭到破坏，导致酶失活
[教师备选题]
1．(2019·绍兴模拟)如图是在适宜温度下pH对某种过氧化氢酶活性影响的曲线，下列叙述错误的是( )
A．该酶的最适pH范围比较宽
B．过酸或过碱条件下该酶都可能失去活性
C．该酶的活性可达到100%，可以说明酶具有高效性
D．若升高温度，该酶的最高活性会降低
解析：选C 分析曲线图可以看出，该酶最适pH为6～11，范围比较宽；过酸或过碱会改变酶的空间结构，导致酶活性丧失；酶的高效性表现在酶与无机催化剂相比，酶降低活化能的效果更显著；图示是在适宜温度下相对酶活性的曲线，因此升高温度会导致酶活性降低。
2．将等量的α淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组后，分别按下表所示步骤进行实验。下列说法正确的是( )
组别步骤
甲
乙
丙
步骤一
25 ℃下处理
70 ℃水浴处理15 min后取出
100 ℃下处理15 min后取出
步骤二
在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液
步骤三
一段时间后，分别测量三组淀粉剩余量
淀粉剩余量
a
b
c
A.上述两种酶存在差异的根本原因是氨基酸与肽链的空间结构不同
B．丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，其中α淀粉酶有活性
C．a与b的差值可体现出α淀粉酶的活性
D．a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性
解析：选D α淀粉酶和β淀粉酶存在差异的根本原因是控制酶合成的基因不同；由于α淀粉酶在100 ℃高温下失活，而β淀粉酶70 ℃处理15 min即失活，因此丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，α淀粉酶与β淀粉酶均无活性；由于25 ℃下处理甲组，两种酶均具有活性，70 ℃水浴处理15 min 后b组β淀粉酶失活，因此a与b的差值可体现出β淀粉酶的活性；70 ℃水浴处理15 min后β淀粉酶失活，而100 ℃下处理15 min后两种酶均失活，因此b－c的大小可体现出α淀粉酶在25 ℃下的活性，结合C项的分析可知a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性。
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