2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第1讲降低化学反应活化能的酶练习含答案

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第1讲　降低化学反应活化能的酶

(本栏目对应课后提能演练P357~359)

　　　 　　　　　　　　　　　　
A组　基础巩固练
1.(2022年广东执信中学模拟)研究发现，枯草杆菌蛋白酶既能水解蛋白质为氨基酸，也能在有机溶剂中催化蛋白质的合成。下列叙述正确的是(　　)
A.枯草杆菌蛋白酶可以与双缩脲试剂发生反应，溶液呈蓝色
B.升温处理和枯草杆菌蛋白酶处理均能降低化学反应的活化能
C.枯草杆菌蛋白酶水解或合成蛋白质后，其自身空间结构可保持原状
D.枯草杆菌蛋白酶既能催化蛋白质水解又能催化其合成，故不具有专一性
【答案】C　
【解析】枯草杆菌蛋白酶的本质为蛋白质，可以与双缩脲试剂发生反应，溶液呈紫色，A错误；升温处理可为化学反应提供能量，酶可降低化学反应的活化能，B错误；酶在催化反应前后结构不变，因此枯草杆菌蛋白酶水解或合成蛋白质后，其自身空间结构可保持原状，C正确；酶都具有专一性，枯草杆菌蛋白酶既能催化蛋白质水解又能催化其合成，但不能催化其他反应，因此具有专一性，D错误。
2.(2022年广东汕头二模)科学家培育出一种转荧光素酶基因的“荧光树”，用荧光素浇灌后，“荧光树”能发光，原理如下图，以下说法错误的是(　　)

A.荧光素酶降低了化学反应的活化能
B.荧光素被激活的反应是吸能反应
C.低温能影响“发光树”的发光强度
D.“荧光树”光合作用产生的ATP也能激活荧光素
【答案】D　
【解析】酶的作用机理是降低化学反应活化能，因此荧光素酶降低了化学反应的活化能，A正确；荧光素被激活需要接受ATP提供的能量，吸收能量，因此属于吸能反应，B正确；低温能影响酶的活性，“发光树”的发光需要荧光素酶的催化作用，因此低温能影响“发光树”的发光强度，C正确；光合作用产生的ATP只能用于暗反应，因此“荧光树”光合作用产生的ATP不能激活荧光素，D错误。
3.通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.c酶的最适温度为36 ℃左右
B.当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果
C.该实验中有两个自变量，因变量只有一个
D.若溶液的pH升高，则曲线b的顶点将上移
【答案】C　
【解析】在图示温度范围内，c酶随着温度的升高活性增加，c酶活性未出现最高点，A错误；当温度过高时，酶变性失活后酶的用量不再继续影响实验结果，B错误；该实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是酶的活性，C正确；此题中，溶液的pH升高，酶的活性变化未知，D错误。
4.某研究小组利用3%鸡肝匀浆、3%H2O2溶液、pH缓冲液等，在适宜温度下探究pH对过氧化氢酶活性的影响，实验结果如下表。该实验能得出的结论是(　　)
pH
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
酶活性(30 s产生
的气泡个数/个)
4
8
25
20
10

A.过氧化氢酶具有高效性
B.鸡肝匀浆中过氧化氢酶的最适pH一定为7.0
C.pH为7.0时，提高温度，酶的活性会提高
D.过氧化氢酶对酸性环境的耐受性较低
【答案】D　
【解析】探究酶的高效性是酶和无机催化剂相比，该实验没有涉及该对比，A错误；该实验中pH梯度设置过大，不能得出酶的最适pH一定为7.0的结论，B错误；该实验是在适宜温度下进行的，提高温度会降低酶的活性，C错误；pH为3.0时，酶活性降低的量比pH为11.0时的更多，因此过氧化氢酶对酸性环境的耐受性较低，D正确。
5.(2022年广东珠海二中段考)某实验小组从热泉的芽孢杆菌中获取了某耐热蛋白酶，并探究了在60 ℃和80 ℃两个温度条件下，pH对该酶活性的影响，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A.芽孢杆菌合成耐热蛋白酶是在热泉环境的诱导下产生的适应性变异
B.根据结果可知，该酶适合在pH＝7、温度为60 ℃的条件下长期保存
C.与80 ℃相比，60 ℃条件下该酶对碱性环境的适应性更强
D.当pH＝7时，80 ℃和60 ℃条件下该酶为化学反应提供等量的活化能
【答案】C　
【解析】芽孢杆菌能合成耐热蛋白酶，是热泉环境对芽孢杆菌的选择作用的结果，A错误；根据结果可知，在pH＝7、温度为60 ℃的环境中该酶活性最高，但不适合长期保存耐热蛋白酶，长期保存应置于低温条件下，B错误；分析题图可知，60 ℃条件下该酶对碱性环境的适应性更强，C正确；酶作用机理是降低化学反应的活化能，但不能提供活化能，D错误。
6.(2022年广东名校质检)酶分子具有相应底物的活性中心，用于结合并催化底物反应。在37 ℃、适宜pH等条件下，用NaCl和CuSO4溶液，研究Cu2+、Cl－对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，得到实验结果如图所示，已知Na+和SO42－几乎不影响该反应。

下列相关分析，正确的是(　　)
A.实验中的可变因素是无机盐溶液的种类
B.Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长
C.实验说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心
D.若将温度提高至60 ℃，则三条曲线的最高点均上移
【答案】B　
【解析】根据图示分析可知，实验中自变量是无机盐溶液种类和淀粉溶液的浓度，A错误；根据题意可知，Q点和P点的淀粉水解速率相同，但Q点需要的淀粉溶液浓度更大，所以P点淀粉酶活性高，水解淀粉的速度更快，Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长，B正确；根据图示分析可知，淀粉水解速率保持相对稳定时，也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时，甲组＞乙组＞丙组，说明Cu2+没有使唾液淀粉酶失活，但降低了酶的活性，说明其是酶的抑制剂，但不能说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心，也有可能是改变了酶的空间结构导致其活性降低，故Cu2+可能是非竞争性抑制剂，C错误；本实验温度是无关变量，为了避免温度对实验的干扰，温度应该设置为唾液淀粉酶的最适温度，也就是37 ℃左右，若将温度提高至60 ℃，会使得酶的空间结构发生改变从而导致酶活性降低(甚至失活)，酶促反应速率下降(或降为0)，故三条曲线的最高点均下移，D错误。
B组　能力提升练


7.(2022年广东深圳一模)磺胺类药是一类常见的抑菌药，它与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，抑制细菌繁殖。其作用机理如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A.对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料
B.对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果
C.磺胺类药的作用原理是破坏二氢叶酸的结构
D.磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂
【答案】C　
【解析】由题意可知，磺胺类药与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，可见对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料，A正确；磺胺类药的作用机理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，当对氨基苯甲酸的浓度较高时，磺胺类药竞争结合酶的活性中心的量减少，反之亦然，因此对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果，B正确；磺胺类药的作用原理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，使得底物对氨基苯甲酸不能合成二氢叶酸，因此磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，C错误，D正确。
8.甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是(　　)

A.甲、乙两图中B对应的温度和pH分别是酶的最适温度和最适pH
B.甲、乙两图中A点对应的温度或pH对酶活性的影响不相同
C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
【答案】D　
【解析】甲、乙两图中，在B点对应的温度和pH条件下，酶促反应速率最大，分别表示酶的最适温度和最适pH，A正确；低温时酶的活性受抑制，高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶失活，B、C正确；低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，酶制品最好在低温条件下保存，D错误。
9.将等量的α－淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃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(　　)
步骤
组别
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
—段时间后，分别测量三组淀粉的剩余量
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
【答案】D　
【解析】上述两种酶存在差异的根本原因是决定酶的基因不同，A错误；由于α－淀粉酶在100 ℃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，B错误；由于25 ℃下处理甲组，两种酶均有活性，70 ℃水浴处理15 min后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，C错误；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选项的分析可知a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性，D正确。
10.分析下面与酶有关的曲线图，回答下列问题：

(1)酶的作用机理可以用甲图中________段来表示。如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将__________(填“上移”或“下移”)。 
(2)乙图中160 min时，生成物的量不再增加的原因是__。 
(3)联系所学内容，分析丙图曲线：
①对于曲线abc，若x轴表示pH，则曲线上b点的生物学意义是____________________________________。 
②对于曲线abd，若x轴表示反应物浓度，则y轴可表示________________。曲线bd不再增加的原因是________________________。 
(4)若该酶是胃蛋白酶，其作用的底物是________。若胃蛋白酶的浓度和其他条件不变，反应液pH由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速率将______，原因是___
__。 
【答案】(1)ab　上移　(2)底物已被完全消耗掉
(3)①在最适pH下，酶的催化效率最高　②酶促反应速率　受酶浓度的限制　(4)蛋白质　不变　胃蛋白酶的最适pH在2左右，pH为10时胃蛋白酶已经失活，即使再降低pH，酶活性也不会恢复

【解析】(1)在无酶催化时，必须提供a－c的能量，反应才能顺利进行；有酶催化时，必须提供b－c的能量，因此降低的活化能用ab段表示。无机催化剂也能降低化学反应的活化能，只是没有酶的作用显著，因此b点上移。(2)乙图反映生成物的量随反应时间变化的曲线，当曲线达到最大值时，意味着底物已被完全消耗。(3)丙图中，若x轴表示pH，则曲线abc表示不同pH对酶活性的影响，曲线最高点表示在最适pH下酶的催化效率最高；若x轴表示反应物浓度，则曲线abd表示底物浓度对酶促反应速率的影响，当底物浓度增大到一定值后，酶促反应速率不再增加，此时酶促反应速率受到酶浓度的制约。(4)胃蛋白酶的最适pH在2左右，在pH为10时，胃蛋白酶的活性丧失，即使pH再降低到2，酶的活性也不会恢复。
C组　压轴培优练
11.(2022年广东华师附中模拟)诱导契合模型是为说明酶具有专一性而建立的假说，该模型的内容是酶通过其活性中心与特定底物结合，该位点具有柔性，能够在结合底物后发生形变，令催化反应顺利地进行。回答下面的问题：
(1)有一种名为L19RNA的核酶，其活性部位是富含嘌呤的一段核苷酸链，其作用底物是富含嘧啶的核苷酸链，由此推测其专一性是通过________________________________来实现的。研究发现，L19RNA可以催化某些RNA的切割和连接，其切割和连接这些底物时与____________键的破坏与形成有关。 
(2)中科院昆明植物研究所许建初研究组于2017年发现了塔宾曲霉菌通过分泌塑料降解酶对塑料发挥生物降解作用。研究小组探究了不同酸碱度、温度条件下塑料降解酶的活性，结果如图所示。


注：酶的相对活性指每分钟降解塑料的量
①塔宾曲霉菌通过______的方式将酶分泌出细胞。 
②据以上资料分析，塔宾曲霉菌在______________条件下降解塑料的速度更快。 
③尽管一些微生物可降解塑料，但这些“白色污染”仍旧对环境造成了严重危害，请写出两条减少塑料垃圾产生的措施：____________________________。 
【答案】(1)核酶与底物间通过碱基互补配对形成氢键　磷酸二酯　(2)①胞吐　②pH＝5、温度为37 ℃　③减少一次性塑料袋的使用，减少塑料餐盒的应用等

【解析】(1)L19 RNA的核酶，因为其活性部位是富含嘌呤的一段核苷酸链，其作用底物是富含嘧啶的核苷酸链，嘌呤和嘧啶间可以通过碱基互补配对形成氢键来实现其专一性，RNA的核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接，因此L19 RNA可以催化某些RNA的切割和连接，其切割和连接这些底物时与磷酸二酯键的破坏与形成有关。(2)①塔宾曲霉菌是一种真菌，塔宾曲霉菌细胞内降解酶的合成起始于细胞的核糖体，后转移至内质网上盘曲折叠成为有一定空间结构的蛋白质，再由囊泡包裹转移至高尔基体，在这里完成对蛋白质的进一步修饰加工，再运至细胞膜，通过胞吐的方式将酶分泌出细胞。②根据题图数据对应曲线分析可得，塔宾曲霉菌在pH＝5、温度为37 ℃条件下，酶的活性较高，降解塑料的速度更快。③尽管一些微生物可降解塑料，但这些“白色污染”仍旧对环境造成了严重危害，减少塑料垃圾产生的措施有减少一次性塑料袋的使用，减少塑料餐盒等塑料制品的应用等。