高考生物提分秘籍：专题09《降低化学反应活化能的酶》教学案（含答案）教案

1．酶在代谢中的作用(Ⅱ)。

2．实验：探究影响酶活性的因素。

热点题型一   酶的本质和作用

例1、（年新课标Ⅱ卷，3）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 ℃

【答案】C

【举一反三】（全国Ⅰ卷，1）生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是（　　）

A．叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶

B．溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏

C．细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道

D．线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶

【答案】D

【解析】叶绿体是进行光合作用的场所的，光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，其中光反应阶段能合成ATP，而光反应的场所是类囊体膜，因此叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶，A正确；溶酶体是细胞的“消化车间”，溶酶体含有多种水解酶，溶酶体膜破裂后，释放水解酶会造成细胞结构的破坏，B正确；细胞核的核膜具有双层膜，核膜上存在核孔，核孔的功能是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，因此核孔是物质进出细胞的通道，C正确；线粒体DNA位于线粒体的基质中，D错误。

【提分秘籍】

1.酶化学本质的实验验证

(1)证明某种酶是蛋白质

实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应

对照组：已知蛋白质溶液＋双缩脲试剂→出现紫色反应

(2)证明某种酶是RNA

实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否呈现红色。

对照组：已知RNA溶液＋吡罗红溶液→出现红色。

(3)利用酶的专一性原理来证明

2．酶的作用特点

(1)酶不能改变化学反应的平衡点，只能改变达到平衡点的时间；

(2)酶和无机催化剂一样，在反应前后性质和数量保持不变，但酶并非能终生发挥作用，酶和其他物质一样也需要更新；

(3)有的酶存在于细胞外(如消化酶)，有的存在于细胞内(如呼吸酶)。

3.酶的作用机理

酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：

(1)图中ac和bc段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。

(2)若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。

【举一反三】

细胞代谢受酶的调节和控制。下列叙述正确的是 (　　)

A．激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢

B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率

C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同

D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化

【答案】B

热点题型二    与酶有关的曲线和图形分析

例2、（年江苏卷，17）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（　　）

A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强

B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力

C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同

D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力

【答案】C

【解析】20 U/L的碱性纤维素酶处理对污布类型1，去污力为60%，30 U/L的碱性纤维素酶处理污布类型2，去污力约为80%，则单位碱性纤维素酶对污布类型1去污力最强，A错误；由于污布类型不同，不能探究不同类型的洗衣粉对碱性蛋白酶的去污力的影响，B错误；对污布类型2、3而言，都是Y型洗衣粉，30%的酶用量，但去污力不同，说明碱性纤维素酶对污布类型2、3 的去污力不同，C正确；该实验没有针对同一类型的洗衣粉加大酶用量的探究，则不能判断加大酶用量是否提高洗衣粉的去污力，D错误。

【提分秘籍】

1．酶的高效性曲线

(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

(2)酶只能缩短达到化学平衡的时间，不改变化学反应的平衡点。

(3)酶只能催化已存在的化学反应。

2．酶专一性的图形和曲线

(1)图形

①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。

②酶和被催化的物质都有特定的空间结构。

(2)曲线

①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不能催化该反应。

②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A能催化该反应。

3．影响酶促反应的因素

(1)温度和pH

①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。

②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。

③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。

(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响

①甲图：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乙图：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成正比。

 【举一反三】

如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和pH的影响情况，下列解释不正确的是 (　　)

A．在a点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大

B．在b点，将酶的浓度增大一倍，反应速率不可能增大

C．在c点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大

D．该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征

【答案】B

【方法技巧】“四看法”分析酶促反应曲线

一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。

二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应速率的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。

三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。

四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。

热点题型三   实验：酶特性的实验探究  

例3．请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题：

实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37℃恒温水浴锅、50℃～65℃恒温水浴锅。

(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。

(2)实验步骤：

①按照上表中的设计，取试管、加溶液；

②___________________________________________；

③___________________________________________；

④___________________________________________；

(3)结果预测：_________________________________。

(4)结论：_____________________________________。

(5)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，试管中出现的颜色会比37℃时的浅，其原因是___________________。

【解析】该题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。

(1)因此表格中所填内容如下：

(2)实验步骤：①按照上表中的设计，取试管、加溶液。

②将上述溶液混合均匀，在37℃恒温水浴锅中保温适当时间。

③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混合均匀，再在沸水浴中保温一定时间。

④观察现象并记录实验结果。

(3)应该在只有含蔗糖和蔗糖酶溶液的甲试管以及含淀粉和淀粉酶溶液的乙试管出现砖红色沉淀，其他试管不应该出现砖红色沉淀。

(4)结论：说明酶的催化作用具有专一性。

(5)如果将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，由于20℃低于酶的最适温度，酶的活性会下降，水解产生的还原糖少，所以出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅。

【答案】(1)

(2)②混匀，37℃恒温水浴一段时间

③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间

④观察实验现象并记录实验结果

(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀

(4)酶的催化作用有专一性

(5)20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少

【方法技巧】与酶有关的实验设计的“主要点”

(1)验证或探究酶具有高效性：高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。用酶和蒸馏水作对照，可用来验证酶具有催化功能。

(2)验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶，也可用不同底物、同一种酶来验证或探究。

(3)验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。

(4)验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH约为1.5。

(5)验证某种酶的化学本质是蛋白质：蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明。

【提分秘籍】

1.验证酶的专一性

①设计思路

验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：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。

②设计方案

③实验操作

2．影响酶活性的实验探究中的注意事项

(1)探究温度对酶活性的影响

①实验室使用的α－淀粉酶最适温度为60℃。

②本实验不宜选用H2O2酶，因为H2O2本身在不同的温度下的分解速度不同。

③在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。

④设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用。

(2)探究pH对酶活性的影响

①实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。

②本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。

③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。

【举一反三】

已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。

实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。

(1)实验步骤：

①____________________________________________；

②____________________________________________；

③____________________________________________。

(2)实验结果预测及结论：

整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：_____________________________

由此可得出的结论是：___________________________。

(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是___________，原因是___________。

【答案】(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间

②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液

③观察各试管中释放气泡的快慢

(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用和高效性

(3)加FeCl3溶液的试管　在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去活性

【解析】本题考查酶的作用特性，可结合教材中相关实验分析回答。

1．（全国Ⅰ卷，1）生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是（　　）

A．叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶

B．溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏

C．细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道

D．线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶

【答案】D

2．（浙江卷，8）人体细胞内存在一套复杂的膜系统。下列叙述错误的是（　　）

A．由单位膜包被的溶酶体含多种水解酶

B．高尔基体主要进行蛋向质的分拣和转运

C．肝脏细胞的光面内质网上含氧化酒精的酶

D．核被膜与质膜的相连可通过线粒体来实现

【答案】D

【解析】溶酶体由一层单位膜包被，内含多种水解酶，A正确；高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”，即高尔基体主要进行蛋向质的分拣和转运，B正确；与肝脏解酒精的功能相适应，人肝脏细胞的光面内质网上含氧化酒精的酶，C正确；核被膜与质膜的相连可通过内质网来实现，D错误。

1．（年新课标Ⅱ卷，3）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 ℃

【答案】C

2．（年江苏卷，17）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（　　）

A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强

B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力

C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同

D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力

【答案】C

【解析】20 U/L的碱性纤维素酶处理对污布类型1，去污力为60%，30 U/L的碱性纤维素酶处理污布类型2，去污力约为80%，则单位碱性纤维素酶对污布类型1去污力最强，A错误；由于污布类型不同，不能探究不同类型的洗衣粉对碱性蛋白酶的去污力的影响，B错误；对污布类型2、3而言，都是Y型洗衣粉，30%的酶用量，但去污力不同，说明碱性纤维素酶对污布类型2、3 的去污力不同，C正确；该实验没有针对同一类型的洗衣粉加大酶用量的探究，则不能判断加大酶用量是否提高洗衣粉的去污力，D错误。

1.（上海卷.20）下列化学反应属于水解反应的是

①核酸→核苷酸②葡萄糖→丙酮酸③ATP→ADP

A.①②  B.①③  C.②③  D.①②③

【答案】B

【解析】核酸在水解酶的作用下水解为核酸的基本组成单位核苷酸；葡萄糖经过呼吸作用第一阶段转变为丙酮酸；ATP通过水解，远离A的高能磷酸键断裂，释放能量。

【考点定位】本题考查细胞代谢。

2.（海南卷.3）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 

D.呼吸作用中，催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上

【答案】D

【考点定位】生物膜

4.（江苏卷.8）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙黄色。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

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，可明白菜梗中无氧化物酶

【答案】A

【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，自变量是白菜梗的有无，则1号和2号是对照组，3号和4号是实验组，3号与1、2号对照，3号管显橙红色，1、2号不变色，证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；若4号管不显橙红色，与3号对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。

【考点定位】酶，实验分析

5.（课标1卷.3）若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，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→保温并计时→一段时间后检测产物的量

【答案】C

【考点定位】影响酶活性的因素及其实验设计

（年海南卷.4）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RNA     B．脲酶能够将尿素分解成氨和CO2

C．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

【答案】D

【解析】酶的化学本质是蛋白质或RNA，A正确；脲酶能够将尿素分解成氨和CO2，B正确；蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类，C正确；纤维素酶能够降解植物细胞壁，细菌细胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解，D错误。

（年海南卷.15）关于人体内激素和酶的叙述，错误的是（   ）

A．激素的化学本质都是蛋白质     B．高效性是酶的重要特性之一

C．酶可以降低化学反应的活化能   D．激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢

【答案】A

【解析】一些激素的化学本质是蛋白质，一些激素的化学成分不是蛋白质，如性激素的成分是固醇，A错误；酶具有高效性、专一性和多样性的特点，B正确；酶通过降低化学反应的活化能提高反应速率，C正确；激素通过与靶细胞结合传递信息，影响靶细胞的代谢活动，D正确。

（年福建卷.3）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2+C5（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BuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质

B．RuBP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

【答案】B

（年江苏卷.7）下列关于酶的叙述,正确的是（   ）

A. 发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性

B. 口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用

C. 用果胶酶澄清果汁时,温度越低澄清速度越快

D. 洗衣时,加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性

【答案】B

【解析】发烧时，体温升高，消化酶活性降低，患者表现为食欲减退，A错误；胰蛋白酶在小肠中发挥作用，消化分解蛋白质，B正确；温度越低，果胶酶活性降低，细胞壁分解速度减慢，果汁澄清速度越慢，C错误；白醋呈酸性，使酶变性失活，所以洗衣时加少许白醋会导致加酶洗衣粉中酶活性降低，D错误。

(年重庆卷.10)（14分）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：

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。

【答案】（1）0.5mL蒸馏水　　控制pH　　红粒小麦　　低　　缩短

（2）β－淀粉酶失活　　深于

(2014·福建理综，1)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

【答案】C

【解析】大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，核糖体是由蛋白质和rRNA组成的，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，核糖体中只剩下RNA成分，因此，由题中信息“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”可说明催化该反应的物质是RNA，故C正确，A、B、D错误。

 (2014·重庆理综，5)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是(　　)

A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化

B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快

C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量

D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关

【答案】C