2024届苏教版高考生物一轮复习生物催化剂——酶学案

这是一份2024届苏教版高考生物一轮复习生物催化剂——酶学案，共16页。学案主要包含了易错辨析，填空默写等内容，欢迎下载使用。

课标要求 说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
考点一 酶的本质、作用及特性
1．科学家对酶本质的探索历程
时间或科学家 主要观点或成就
①巴斯德 a．引起发酵的是酵母菌所含的酶
②毕希纳 b．证明脲酶是蛋白质
③萨姆纳 c．发现少数RNA也具有生物催化功能
④1936年 d．证实酒精发酵是由酵母菌引起的
⑤20世纪80年代 e．酶是蛋白质的观念被确立
提示：①—d ②—a ③—b ④—e ⑤—c
2．酶的作用及本质
(1)酶的本质
(2)酶的作用原理：降低反应的活化酶，使参与反应的分子变为活化分子。
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
3．酶的特性
(1)高效性
①含义解读：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。
(2)专一性
①含义解读：每一种酶只能催化一种或一类生化反应。每种酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，活性中心与底物分子结合就启动了化学反应。
②曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。
③模型解读
(3)作用条件较温和
曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
4．酶促反应速率的影响曲线分析
(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
(2)温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
①底物浓度对酶促反应速率的影响
②酶浓度对酶促反应速率的影响
特别提醒 (1)酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。
(2)温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。
(3)同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。
(1)源于必修1 P74“跨学科视角”：与酶相比，无机催化剂催化反应范围广，一种催化剂可以催化多种反应，例如酸可催化蛋白质、脂肪、淀粉水解，所以在证明pH对酶的活性的影响时，底物不能选择蛋白质、脂肪、淀粉。
(2)源于必修1 P77正文和“旁栏信息”：酶的适宜pH一般在6～8之间。动物体内的酶最适温度一般为35～40 ℃，植物体内酶的最适温度一般为45～50 ℃，微生物体内酶的最适温度差别较大。
考向一 酶的本质、作用与特性的综合分析
1．下列关于酶的叙述正确的是( )
①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性
④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定
⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的
⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
A．③⑤⑥ B．②③⑥
C．③⑥ D．⑥
答案 D
解析 酶大部分是蛋白质、少量是RNA，蛋白质类的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色，RNA类的酶不能，①错误；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，②错误；酶的专一性是指：酶能催化一种或一类化学反应，③错误；细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关，④错误；几乎所有活细胞均能产生酶，⑤错误；酶催化相应的化学反应时属于催化剂，酶被分解时作为反应的底物，⑥正确。
2．(2023·江苏涟水县高三期中)“投弹手甲虫”遇到危险时，会瞬间从尾部喷出温度近100 ℃的气体攻击和吓唬靠近它的捕食者，如图所示。该行为主要体现了酶( )
A．具有专一性 B．具有可调节性
C．具有高效性 D．易受外界环境影响
答案 C
考向二 酶促反应速率的影响因素
3．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相同
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
答案 C
解析 分析题图可知，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，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，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。
4．(多选)下图为最适温度下酶促反应曲线，Km表示反应速率为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不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是( )
A．适当升高温度，Vmax和Km均会增大
B．加入非竞争性抑制剂，Vmax降低
C．加入竞争性抑制剂，Km值降低
D．Km值越大，酶与底物亲和力越低
答案 BD
解析 由题干可知，图中曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化，温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢，故适当升高温度，Vmax会减小，A错误；非竞争性抑制剂与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失，反应物不能与活性部位结合，故加入非竞争性抑制剂，导致Vmax降低，B正确；竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争酶的活性部位，从而降低底物与酶结合的机会，使反应速率降低，故加入竞争性抑制剂，会导致Km值增大，C错误；Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度，酶与底物亲和力越高，酶促反应速率越大，则Km值越小；说明Km值越大，酶与底物亲和力越低，D正确。
考点二 探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
1．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验步骤
(2)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。
(3)上述实验中不能(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
(4)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
2．探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)实验步骤和结果
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
3.探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理(用反应式表示)
2H2O2eq \(――→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用滤纸片升起的速度来检验O2的生成速率。
(2)实验步骤和结果
1．实验材料选择时的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，能否选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料？
提示 不能，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果，所以不能选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
提示 不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
(3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，宜选用蛋白块(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，同时探究酶活性的观测指标是相同时间内蛋白块体积的变化。
2．实验步骤和结果检测的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应在何时进行混合？
提示 先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂的原因是什么？
提示 因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
考向 探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
5．(多选)(2023·江苏盐城高三模拟)某课外兴趣小组用图示实验装置验证酶的高效性。下列有关叙述正确的是( )
A．两个装置中的过氧化氢溶液要等量且不宜过多
B．需同时挤捏两支滴管的胶头，让酵母菌液和FeCl3溶液同时注入试管中
C．酵母菌液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以提高该反应的活化能
D．左边移液管内红色液体上升的速度比右边慢，最终液面比右边低
答案 AB
解析 酵母菌液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以降低该化学反应的活化能，C错误；由于过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3，所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快，由于过氧化氢的量相等，产生的氧气一样多，最终两侧移液管中的液面等高，D错误。
6．丝瓜果肉中邻苯二酚等酚类物质在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物质，褐色物质在410 nm可见光下有较高的吸光值(OD值)，且褐色物质越多，OD值越高。经测定PPO的最适pH为5.5。科学家利用丝瓜果肉的PPO粗提液、邻苯二酚、必需的仪器等探究温度对PPO活性的影响，实验结果如图。下列说法正确的是( )
A．实验过程中应将酶和底物混合后在相应温度下保温
B．应使用pH为5.5的缓冲液配制PPO提取液和邻苯二酚溶液
C．丝瓜果肉PPO粗提液的制备和保存应在35 ℃条件下进行
D．可在35～40 ℃间设置温度梯度实验以更精确测定PPO的最适温度
答案 B
解析 实验应该将酶和底物先分别放在相应的温度条件下一段时间，再将相应温度下的酶和底物混合，因为酶具有高效性，若先将酶和底物混合(反应已经进行)，再放于相应温度下保温，得不到相应的实验效果，A错误；因为该多酚氧化酶(PPO)的最适pH为5.5，pH是无关变量，在实验时，应该保持酶在最适pH下反应，因此该实验应使用pH为5.5的缓冲液配制PPO提取液和邻苯二酚溶液，B正确；酶在高温下会失活，要保证多酚氧化酶(PPO)的结构不受破坏，需要在低温下保存，C错误；35 ℃时多酚氧化酶(PPO)活性为各组中的最高，为了更精确测定PPO的最适温度，应在30～40 ℃之间设置温度梯度，D错误。
1．(2022·广东·13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是( )
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案 C
解析 分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明其最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
2．(2020·北京，4)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A．悬液中酶的浓度 B．H2O2溶液的浓度
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
答案 B
解析 提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高生成氧气的量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，就是提高底物浓度，可使产物的量增加，B正确；适度的提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。
3．(2022·湖南，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
答案 B
解析 由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的，B错误。
4．(2021·湖北，2)很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。
下列叙述正确的是( )
A．麦芽含有淀粉酶，不含麦芽糖
B．麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C．55～60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D．麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
答案 C
解析 在麦芽中存在麦芽糖，A错误；麦芽糖由2分子葡萄糖脱水缩合而成，B错误；一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高，D错误。
5．(2017·江苏，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 由实验结果可知，由于没有设置对照，不能说明碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强，A错误；由于存在多个变量，不能说明不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力，B错误；通过实验数据比较可知，碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同，C正确；通过实验结果不能得出加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力的结论，D错误。
一、易错辨析
1．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ )
2．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( × )
3．酶提供了反应过程中所必需的活化能( × )
4．酶活性的发挥离不开其特定的结构( √ )
5．纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( × )
6．酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解( √ )
二、填空默写
1．(必修1 P73)活化能：分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。
2．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
3．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。
4．(必修1 P74)酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类生化反应。
5．(必修1 P75)酶所催化的化学反应一般是在常温、常压下进行的。
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。低温下酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。试管编号
1
2
注入可溶性淀粉溶液
2 mL
－
注入蔗糖溶液
－
2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液
2 mL
2 mL
37 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂
2 mL
2 mL
水浴加热1 min
实验现象
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
试管编号
1
1′
2
2′
3
3′
实验步骤
一
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀
粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
二
在冰水中水浴5 min
在60 ℃温水中水浴5 min
在沸水中水浴5 min
三
1与1′试管内液体混合，摇匀
2与2′试管内液体混合，摇匀
3与3′试管内液体混合，摇匀
四
在冰水中水浴数分钟
在60 ℃温水中水浴数分钟
在沸水中水浴数分钟
五
取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
结论
酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性
组别
pH
CaCl2
温度(℃)
降解率(%)
①
9
＋
90
38
②
9
＋
70
88
③
9
－
70
0
④
7
＋
70
58
⑤
5
＋
40
30