第8讲　降低化学反应活化能的酶

12/12第8讲降低化学反应活化能的酶核心考点考题统计考情分析1.酶的作用、本质和特性2025·河北卷T22025·黑吉辽蒙卷T12025·安徽卷T12024·河北卷T21.命题特点：主要考查酶的本质、作用机理、特性及相关实验设计。2.备考重点：重视酶的实验探究与影响因素分析；重视酶与细胞呼吸；光合作用的知识融合2.影响酶促反应速率的因素2025·四川卷T102025·北京卷T32024·广东卷T153.酶的相关探究实验2025·江苏卷T82025·四川卷T52025·湖南卷T22025·陕晋青宁卷T5考点一酶的本质、特性及影响酶促反应速率的因素1.酶在细胞代谢中的作用：比较过氧化氢在不同条件下的分解（1）过程、结果及结论（2）实验过程的变量分析2.酶的催化作用机理（1）活化能：分子从转变为容易发生化学反应的状态所需要的能量。（2）酶具有催化作用的机理：。（3）曲线解读：①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是段。③表示酶降低的活化能是段。（4）意义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在条件下快速有序地进行。3.酶本质的探究历程（连线）教材拾遗：〔必修1P79“思考·讨论”〕“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。4.酶的本质和作用判断下列说法的正误。（1）酶不一定都会与双缩脲试剂发生紫色反应。（）（2）酶提供了反应过程所必需的活化能。（）（3）酶活性的发挥离不开其特定的结构。（）（4）酶在催化反应完成后立即被分解。（）（5）酶只能在细胞内发挥作用。（）（6）高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。（）（7）酶活性最高时的温度适合酶的保存。（）（8）产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定能产生激素。（）5.酶的特性（1）高效性提醒：酶与无机催化剂的相同点：①都能降低化学反应的活化能；②可加快化学反应速率，缩短达到平衡点的时间；③均不改变平衡点。（2）专一性每一种酶只能催化化学反应。（3）作用条件较温和①在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用，超过这一范围，酶的催化作用逐渐。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的，酶分子结构。③从丙图可以看出：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越，反应速率越；图示pH＝7时，反应物剩余量，应为pH。④已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6。胃蛋白酶随食糜进入小肠后（填“能”或“不能”）发挥作用，原因是。提醒：在最适温度和最适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；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。6.影响酶促反应的因素分析（1）酶活性、酶促反应速率及影响因素的分析提醒：酶促反应速率与酶活性不同。一定条件下，酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。（2）酶、反应物和生成物三者的浓度与酶促反应速率的关系曲线①图甲：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。②图乙：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而，但当底物达到一定浓度后，受限制，酶促反应速率不再增加。③图丙：在其他条件适宜的情况下，生成物浓度较低时，酶促反应速率随反应的进行能长时间；在生成物浓度较高时，酶促反应速率明显。1.Fe3＋催化H2O2的分解涉及酶催化作用。 （2025·河北卷）（）2.具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。 （2023·广东卷）（）3.淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。 （2023·浙江6月选考）（）4.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。 （2021·湖北卷）（）1.如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：（1）A、B两种酶的化学本质是否相同？。理由是。（2）B酶活性改变的原因是。2.如图中曲线Ⅰ、Ⅱ是胰蛋白酶在不同条件下催化某种物质反应速率的变化曲线。（1）与无机催化剂相比，酶具有性，原因是。（2）Ⅰ、Ⅱ（填“能”或“不能”）催化脂肪，判断的依据是。（3）Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速率慢，这是因为。温度过高使酶的活性降低，同时会使酶的遭到破坏，使酶永久。（4）在该温度和pH条件下，要提升B点，可采取的措施是。（5）若该酶是人的胃蛋白酶（最适pH为1.5），若其他条件不变，反应液pH由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速度将，原因是。鉴定酶本质的实验原理和方法（1）试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。（2）酶解鉴定法酶的本质、作用及特性1.如图是某种核酶催化反应的示意图，与普通酶相比，核酶的催化效率较低，是一种较为原始的催化酶，下列叙述正确的是（）A.核酶的基本单位是脱氧核糖核苷酸B.酶促反应的底物是核糖核苷酸C.核酶发挥催化作用与其空间结构有关D.核酶为化学反应提供的能量较普通酶少与酶有关的曲线分析2.（2025·四川高考10题）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2＋可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2＋条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率＝产物量/底物量×100％），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（）A.升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率B.D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强C.若将Co2＋的浓度加倍，酶促反应速率也加倍D.2h时，三组中500g·L－1果糖组产物量最高3.（2024·河北保定二模）β-葡萄糖苷酶能催化纤维素水解，实验小组测定了温度对该酶活性的影响，实验结果如图所示。根据实验结果，不能得出的结论是（）A.高温保存会破坏酶的空间结构，降低其活性B.42℃时，随着反应时间的延长，酶的稳定性逐渐下降C.各温度条件下，酶的活性可用斐林试剂进行检测D.37℃时，纤维素反应60min的消耗量与反应120min的不同4.（2025·广东茂名模拟）叶酸是某些细菌生长所必需的物质，对氨基苯甲酸是合成叶酸的原料。磺胺类药与对氨基苯甲酸结构相似，与其竞争性结合叶酸合成酶，从而抑制叶酸的合成，起到杀菌作用。研究人员进行了相关实验，结果如图。下列分析正确的是（）A.底物增大到一定浓度时，两组的反应速率不再增加主要受时间限制B.可推测磺胺类药对叶酸合成酶的空间结构造成了不可逆的破坏C.若细菌产生的叶酸合成酶量增加，则可能减弱磺胺类药的杀菌作用D.促进细菌吸收对氨基苯甲酸，可增强磺胺类药物的杀菌作用题后归纳：“四看法”分析酶促反应曲线考点二酶的相关实验探究1.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性（1）实验步骤试管编号12注入可溶性淀粉溶液2mL－注入蔗糖溶液－2mL注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL沸水浴约1min实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀（2）实验结果：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：。（3）上述实验中（填“能”或“不能”）用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为。2.探究温度对酶活性的影响（1）实验原理（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。试管编号11'22'33'实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min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℃温水中水浴相同时间在沸水中水浴相同时间五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈呈结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性提醒：（1）探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。（2）选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。（3）探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。3.探究pH对酶活性的影响（1）反应原理2H2O22H2O＋O2↑。（2）鉴定原理pH影响酶的活性，从而影响的生成量，可用气泡的产生量（或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况）来检验其生成量的多少。（3）步骤及现象实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液三注入等量的过氧化氢溶液2mL2mL2mL四观察现象有大量气泡产生基本无气泡产生基本无气泡产生（4）结论酶的催化作用需要适宜的，都会影响酶的活性。提醒：（1）探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。（2）探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。1.酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，酶活性可以用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。（）2.“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。（2022·北京卷）（）3.用淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液。 〔必修1P82“探究·实践”〕（）4.相同温度下，随着反应时间的延长，酶活性上升，产物增多。（）5.除了温度以外，还有其他因素如酶的激活剂和抑制剂也影响酶的活性。（）1.某兴趣小组以淀粉纸为材料设计了4套实验方案来探究酶的特性，如表所示。方案底物催化剂pH温度①淀粉纸淀粉酶或蛋白酶737℃②淀粉纸淀粉酶＋蛋白酶737℃③淀粉纸淀粉酶3、7、1137℃④淀粉纸淀粉酶30℃、37℃、90℃（1）方案①可验证酶的性，自变量是。（2）方案②可同时探究两种酶的活性吗？为什么？（3）方案③可用于探究pH对酶活性的影响吗？为什么？（4）方案④可用于探究温度对酶活性的影响吗？为什么？2.某种酶A能够催化小分子物质b合成大分子物质B，某兴趣小组为了探究温度对该酶A活性的影响，进行了如下表所示的实验。回答下列问题。组别甲乙丙丁戊①物质b溶液5mL5mL5mL5mL5mL②酶A溶液1mL1mL1mL1mL1mL③控制温度0℃80℃20℃40℃60℃④将酶A溶液和物质b溶液混合，再在相应温度下分别恒温⑤反应一段时间后，测定单位时间内物质B的生成量注：①～⑤表示操作步骤（1）在该实验中，实验的无关变量有（答出2个即可）。（2）表中操作步骤存在错误，正确的操作应该是。（3）若第⑤步丙、丁中B的合成量相同且是实验条件中最高，要进一步探究该酶催化b合成B的最适温度，应如何进行实验，请简要叙述：。1.验证酶的作用、高效性和专一性（1）酶具有催化作用①实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。②对照组：底物＋等量蒸馏水→检测→底物不被分解。（2）酶的专一性①方案一：自变量是底物（反应物）A.实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。B.对照组：另一种底物＋相同酶液→检测→底物不被分解。②方案二：自变量是酶的种类A.实验组：底物＋相应酶液→检测→底物被分解。B.对照组：相同底物＋另一种酶液→检测→底物不被分解。（3）酶的高效性①实验组：反应物＋适量酶溶液→检测→底物分解速率快。②对照组：反应物＋等量无机催化剂→检测→底物分解速率慢。2.探究酶的最适温度或pH（1）探究酶的最适温度①设计思路底物t1温度下＋酶t1②设计方案（2）探究酶的最适pH①设计思路底物pH1下＋酶p②设计方案教材基础实验的原理、操作及注意事项1.（2025·吉林东北师大附中模拟）请判断下列利用相关材料、试剂开展的实验，实验目标能够达成的是（）A.利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响B.利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性C.利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响D.利用蛋清液、蛋白酶、双缩脲试剂探究pH对酶活性的影响关注高考拓展实验2.（2022·广东高考13题）某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是（）组别pHCaCl2温度（℃）降解率（％）①9＋9038②9＋7088③9－700④7＋7058⑤5＋4030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CaCl2B.结合①、②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9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物3.（2025·河南郑州模拟）α-淀粉酶能够把淀粉水解为糊精，在工业生产中有着广泛应用。科研人员为研究甲、乙、丙三种离子对其活性影响，将三种离子的盐酸盐配制成1.0mol/L的溶液，分别测定三种溶液对酶活性的影响，结果如表所示（相对酶活性＝加入盐酸盐后的酶活性/未加盐酸盐的酶活性）。下列说法错误的是（）盐酸盐甲乙丙相对酶活性115％95％90％A.表中实验结果可能是在温度相同但pH不同的条件下测定的B.为保证实验结果的可靠性，每组实验需要设置一定的重复组C.三种盐酸盐可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性D.该实验的自变量和因变量分别为盐酸盐的种类、酶的活性考教衔接酶的本质、作用及特性（2024·河北高考2题）下列关于酶的叙述，正确的是（）A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物B.胃蛋白酶应在酸性、37℃条件下保存C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶〔必修1P77“探究·实践”〕（1）新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。〔必修1P84正文〕（2）酶制剂适宜在低温下保存。细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。〔必修1P25正文〕（3）食草动物有发达的消化器官，也需要借助某些微生物的作用才能分解纤维素。考法1：结合酶的本质和作用考查科学探究1.（2025·河南新乡模拟）科学家发现，去除大肠杆菌RNaseP（一种核酸内切酶）的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2＋条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性。下列叙述正确的是（）A.RNaseP可为反应提供所需的活化能B.RNaseP的催化活性只取决于RNAC.实验中高浓度Mg2＋参与RNA的合成D.实验说明某些酶的化学本质是RNA考法2：结合竞争性抑制的机理，关注命题新角度2.（2025·安徽合肥模拟）在催化反应中，竞争性抑制剂与底物（S）结构相似，可与S竞争性结合酶（E）的活性部位；反竞争性抑制剂只能与酶－底物复合物（ES）结合，不能直接与游离酶结合。抑制剂与E或ES结合后，催化反应无法进行，产物（P）无法形成。下列说法错误的是（）A.酶是多聚体，大多数以氨基酸为单体，其作用的底物可以是无机物B.ES→P＋E所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低C.酶量一定的条件下，底物浓度越高，竞争性抑制剂的抑制效率越高D.底物充足的条件下，即使酶量增加，反竞争性抑制剂存在的反应速率也不会增加一、命题角度练角度一结合酶的本质、作用，考查生命观念1.（2025·黑吉辽蒙高考1题）下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的是（）A.基本单位是脱氧核苷酸B.在细胞内或细胞外均可发挥作用C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应D.为维持较高活性，适宜在70～75℃下保存2.（2025·安徽高考1题）下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述，正确的是（）A.高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工B.核糖体中有相应的酶，可将氨基酸结合到特定tRNA的3'端C.溶酶体内含有多种水解酶，仅能消化衰老、损伤的细胞组分D.叶绿体中的ATP合成酶，可将光能直接转化为ATP中的化学能3.（2025·北京高考3题）某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前