2020版高考生物新创新一轮复习通用版讲义：必修①第三单元第1讲降低化学反应活化能的酶

第1讲 降低化学反应活化能的酶

一、酶的本质及作用
1．酶的基础知识
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核
来源
一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能
具有催化作用
作用原理
降低化学反应的活化能
2.酶的作用原理
据无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程图填空。

(1)无酶催化的反应曲线是②。
(2)有酶催化的反应曲线是①。
(3)ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
(4)ba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。
二、酶的作用特性及影响因素(将“ ”中的内容补充完整)

[基础微点全练]
1．判断正误
(1)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性(×)
(2017·全国卷Ⅱ，T3B)
(2)在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶(×)
(2017·全国卷Ⅱ，T3A)
(3)发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性(×)
(2015·江苏卷，T7A)
(4)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温(2014·山东卷，T4D)(×)
(5)不同酶的最适温度可能相同(2013·海南卷，T3A)(√)
(6)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(×)
(2013·海南卷，T3B)
(7)酶活性最高时的温度不适合酶的保存(√)
(2013·海南卷，T3C)
(8)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸(×)
2．(2015·海南高考)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
解析：选D　酶的化学本质是蛋白质或RNA；脲酶能够将尿素分解成氨和CO2；蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类；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。
3．(2019·江淮联考)下列有关酶的叙述正确的是(　　)
①是有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的在体内转化而来　③凡是活细胞，一般都能产生酶　④酶都是蛋白质　⑤有的酶不是蛋白质　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤　　　　　　　　 B．④⑤⑧
C．③⑤⑧ D．①③⑤
解析：选C　凡是活细胞，一般都能产生酶，①错误，③正确；酶只能在细胞内合成，②错误；酶的本质绝大部分是蛋白质，少数是RNA，④错误，⑤正确；酶在代谢中只起催化作用，⑥⑦错误，⑧正确。
4．人体蛋白质被水解的过程如图所示，下列相关叙述正确的是(　　)

A．蛋白质的水解只发生在细胞外，如消化道内
B．该过程中酶分子可发生可逆性形变
C．该过程为放能反应，释放的能量可用于合成ATP
D．可用单位时间内分解蛋白质的量代表酶的活性
解析：选B　蛋白质的水解也会发生在细胞内，A错误；蛋白质的水解反应不释放能量，C错误；单位时间内蛋白质的减少量可以代表酶促反应速率，但不能代表酶活性，D错误。
5.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．当温度为任何固定值时，酶的用量都会影响实验结果
C．由图可知a酶和b酶的最适pH相同
D．该实验中有两个自变量，因变量只有一个
解析：选D　c酶对应的曲线一直保持上扬趋势，故不能得
出该酶的最适温度，A错误；当温度过高时，酶会完全失活，这时酶的用量将不会影响实验结果，B错误；题图是研究温度对a、b、c三种酶活性的影响结果，由图不能确定a酶和b酶的最适pH是否相同，C错误；该实验的自变量有酶的种类和不同的温度，而因变量只有酶活性，D正确。
6.如图表示某酶促反应速率在不同条件下的变化曲线，下列叙述错误的是(　　)
A．影响ab段反应速率的主要因素是底物浓度
B．在bc段加大酶量会使反应速率增大
C．由图可知，该酶促反应的最适温度为37 ℃
D．该酶促反应速率在一定范围内会随温度的升高而增大
解析：选C　影响ab段反应速率的主要因素是横坐标表示的因素，即底物浓度，A正确；bc段底物过量，其限制酶促反应速率的因素是酶浓度，故加大酶量会使反应速率增大，B正确；图中曲线Ⅰ代表的反应速率最大，但小于37 ℃、大于25 ℃的反应速率和大于37 ℃的酶促反应速率在图中没有体现，故不能说明37 ℃是该酶促反应的最适温度，C错误；由图中三条曲线的变化情况可推知，该酶促反应速率在一定范围内会随温度的升高而增大，D正确。

一、酶的本质和作用
[试考题·查欠缺]
1．(2015·海南高考)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
解析：选A　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；酶具有高效性、专一性的特点；酶通过降低化学反应的活化能提高反应速率；激素通过与靶细胞结合传递信息，影响靶细胞的代谢活动。
2．(2019·潍坊模拟)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。
3．(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
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，A正确。低温未破坏酶的空间结构，低温处理后再升高温度，酶活性可恢复，高温可破坏酶的空间结构，B错误。酶可以降低化学反应的活化能，从而提高化学反应速度，C正确。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分解，又可以被胃蛋白酶水解，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．比较法助记酶与动物激素的“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.联想法记忆具有“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。
3．酶的作用机理
酶作用的实质是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，两者的比较如图所示。

图中各字母代表的含义：a、b、c分别代表无催化剂、使用无机催化剂、使用酶催化的化学反应过程，E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能，ΔE代表使用酶后降低的活化能。
[练题点·全过关]
1．(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
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。
2．(2019·淮安模拟)下列关于酶和激素的叙述，正确的是(　　)
A．同一种酶不可能存在于分化程度不同的活细胞中，一种激素只有一种靶细胞
B．酶和激素发挥作用时均需要与特定的物质相结合
C．酶可以为合成激素的反应物提供活化能，从而加快激素的合成速率
D．在最适温度和pH条件下，最适合酶的保存
解析：选B　不同的细胞可以合成相同的酶，如呼吸酶，一种激素可以作用于多种不同的靶细胞，如甲状腺激素，A错误；酶和激素发挥作用时均需要与特定物质结合，B正确；酶只能降低活化能，不能提供活化能，C错误；酶的保存应在低温条件下进行，可以降低其活性，D错误。
3．低等植物细胞中心体移向两极时，下列几种酶最活跃的是(　　)
A．RNA聚合酶和DNA聚合酶
B．解旋酶和淀粉合成酶
C．纤维素酶和果胶酶
D．ATP水解酶和ATP合成酶
解析：选D　低等植物细胞中心体移向两极，表明细胞处于有丝分裂前期，中心体的移动会消耗能量，此时ATP水解酶和ATP合成酶很活跃；分裂前期，DNA高度螺旋，不能解旋，因此不能进行DNA复制、转录，RNA聚合酶和DNA聚合酶、解旋酶的活性都不会很高；淀粉合成酶主要存在于光合作用很旺盛的细胞中，而这些细胞一般不进行细胞分裂；纤维素酶和果胶酶主要用于细胞壁的分解。
4．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，反应产物的能量值比反应物的高，所以此反应为吸能反应。
[易错提醒]　从八个角度辨析有关酶的说法
项目
错误说法
正确理解
产生场所
具有分泌功能的细胞才能产生
活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等)
化学本质
蛋白质
有机物(大多为蛋白质，少数为RNA)
合成原料
氨基酸
氨基酸或核糖核苷酸
作用场所
只在细胞内起催化作用
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
合成场所
在核糖体上合成
在核糖体或细胞核中合成
温度影响
低温和高温均使酶变性失活
低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活
作用
酶具有调节、催化等多种功能
酶只起催化作用
来源
有的可来源于食物等
酶只在生物体内合成

二、酶的三大特性及影响因素
[试考题·查欠缺]
1．(2019·长沙高三联考)下列关于酶的性质的说法错误的是(　　)
A．酶是由活细胞内所合成的具有催化作用的蛋白质
B．酶对其所催化的底物有特异的选择性
C．逆转录酶可促使新合成的DNA转入细胞
D．所有RNA聚合酶和DNA聚合酶只能在生长中的多核苷酸的3′端加接核苷酸
解析：选A　酶大多数是蛋白质，少数是RNA，其基本单位是氨基酸或核苷酸，A错误；酶具有专一性，故酶对所催化的底物有特异的选择性，B正确；逆转录酶是以RNA为模板逆转录形成DNA所必需的酶，可以促使新合成的DNA整合到活细胞的DNA分子上，C正确；RNA聚合酶和DNA聚合酶在转录和DNA复制时发挥作用，将单个的核苷酸加接到生长中的多核苷酸的3′端，D正确。
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，酶的活性降低，反应速率减慢，反应时间延长，T2值增大。
3．(2015·江苏高考)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
解析：选B　发烧时食欲减退是因为消化酶的活性降低而不是失活。正常情况下人体内胰蛋白酶发挥作用的场所是小肠，口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。酶的活性受温度影响，低温时果胶酶的活性降低，不利于果胶酶发挥作用。加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶，加白醋会降低碱性蛋白酶的活性。
[强知能·补欠缺]
1．用曲线模型表示酶的三大特性


(1)图1中酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C，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，酶的活性较低，但不会失活；温度大于或等于c点，酶会失活。pH≤d点、pH≥f点，酶会失活。
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。
2．用曲线模型表示影响酶促反应的因素

(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的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也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。
③t0～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，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。
[练题点·全过关]
1．如图是验证“酶的催化效率”活动的示意图。甲、乙两试管中发生的现象可用于证明酶具有(　　)

A．高效性　　　　　　　 B．专一性
C．多样性 D．易变性
解析：选A　二氧化锰属于无机催化剂，它和肝脏研磨液中过氧化氢酶相比，后者催化产生较多的气泡，并且气泡产生速率较快，可用于验证酶具有高效性。
2．(2019·长沙模拟)细胞代谢活动的正常进行离不开酶。下列有关酶的叙述，错误的是(　　)
A．一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
B．酶的活性受温度和pH等因素的影响
C．酶作用的原理是降低化学反应的活化能
D．反应前后，酶的化学性质和数量保持不变
解析：选A　只要条件适宜，酶在细胞内外，都能发挥催化能力，A错误；温度和pH都会影响酶的活性，B正确；酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能，C正确；酶在反应前后，化学性质和数量保持不变，D正确。
3.(2019·浏阳联考)为了研究温度对酶活性的影响，某同学在试管中加入了某反应物和相对应的酶，环境及其试管中物质的温度都保持在10 ℃，利用如图所示装置对试管进行缓慢加热，使温度缓慢上升。根据此实验该同学画出了下面四个曲线图，其中错误的是(　　)

解析：选C　在实验过程中随着温度的升高，酶的活性先升高再下降，最后活性丧失；反应速率与酶活性的变化基本相同。生成物的积累量会逐渐增加，当酶失活时达到最大值；反应物的剩余量则会逐渐减少，当酶失活时达到最小值。
4．用某种酶进行有关实验的结果如图所示，下列有关说法错误的是(　　)

A．该酶的最适催化温度不确定
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂
解析：选C　图1显示温度对酶活性的影响，从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30 ℃左右，A正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B正确；图4说明酶具有专一性，C错误；图3能说明Cl－是酶的激活剂、Cu2＋是酶的抑制剂，D正确。

科学探究——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
等量的同种底物和酶
温度(或pH)
t1(或a1)
t2(或a2)
…
tn(或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对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)
[操作示例]
(1)探究酶的最适温度

(2)探究酶的最适pH
O2的产生速率
[特别提醒]　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。
(4)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。
[针对训练]
考法一　考查实验材料和实验试剂的选取
1．(2019·淄博模拟)为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是(　　)
实验编号
探究课题
选用材料与试剂
A
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
B
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
C
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
D
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
解析：选B　过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，实验A不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验C不合理；斐林试剂呈碱性，能与酸性物质发生反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，故实验D不合理。
考法二　考查实验操作过程及评价
2．(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。
3．某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。
③将5支试管放入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)酶的活性受温度的影响，本题探究的是pH对酶活性的影响，因此，温度应为无关变量，必须适宜，而70 ℃恒温水浴的温度过高，会导致5组试管中的酶因高温而失活，最终不同pH下的实验结果一样。(2)本题选择的是斐林试剂，通过检测产物的生成量来确定酶的活性高低，斐林试剂鉴定还原糖必须要加热，如果不加热，则任何一组都不会出现砖红色沉淀。
答案：(1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃　(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色
[素养提升]
解答实验方案评价试题的一般思路



一、选择题
1．下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶分子是在基因的指导下，在核糖体上合成的
B．一种酶催化化学反应的种类与其空间结构有关
C．经高温处理的胃蛋白酶，加入双缩脲试剂后不会出现紫色
D．酶与无机催化剂都通过提高化学反应的活化能来起催化作用
解析：选B　极少数酶为RNA，其合成场所是细胞核，A错误；蛋白质经高温处理后，仅是空间结构遭破坏，并没有破坏肽键，遇双缩脲试剂仍呈紫色，C错误；酶与无机催化剂都通过降低化学反应的活化能来起催化作用，D错误。
2．下列有关酶的探究实验的描述，正确的是(　　)
A．将温度由低温调至最适温度，酶的活性不变
B．探究蛋白酶的专一性，可用双缩脲试剂进行检测
C．酶的活性增强，产物的生成量增加
D．较低的pH环境中，胃蛋白酶仍能保持活性
解析：选D　低温抑制酶的活性，将温度由低温调至最适温度，酶的活性上升，A错误；探究蛋白酶的专一性，不可用双缩脲试剂进行检测，因为蛋白酶的本质是蛋白质，也会与双缩脲试剂反应，B错误；酶不会改变反应的平衡点，产物的生成量不会增加，C错误；胃蛋白酶的最适pH是1.5，较低的pH环境中，胃蛋白酶仍能保持活性，D正确。
3．(2019·沈阳模拟)下列关于酶的叙述正确的是(　　)
A．激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢
B．酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
C．酶的合成都包括转录和翻译两个过程
D．RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂
解析：选D　激素调节细胞代谢既可以通过影响靶细胞内酶活性来调节，也可以通过影响靶细胞内某些控制酶合成的基因的表达来调节酶的数量，从而调节细胞代谢，A错误；酶是蛋白质或RNA，其中RNA不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；酶是蛋白质或RNA，其中蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程，而RNA的合成只包括转录过程，C错误；RNA聚合酶催化RNA的合成过程，也能在转录过程中起到解旋的作用，因此能使DNA中的氢键断裂，D正确。
4．如图是酶催化特性的“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体现了酶的多样性
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，表示酶；Y在酶的作用下生成F和G，说明该反应是分解反应，A错误。根据以上分析可知，Y不是反应物，过程②体现了酶具有催化作用，B错误。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，C正确。葡萄糖是单糖，是不能水解的糖，D错误。
5．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．病毒都不含酶，所以酶只存在于细胞中
B．豌豆的圆粒与皱粒的差异在于能否合成淀粉酶
C．光合作用相关的酶只存在于类囊体膜和叶绿体基质
D．处于间期的根尖分生区细胞中有DNA聚合酶和RNA聚合酶
解析：选D　HIV含有逆转录酶，某些RNA病毒含有RNA复制酶，A错误；豌豆的圆粒与皱粒的差异是能否合成淀粉分支酶，B错误；对于绿色植物而言，光合作用相关的酶只存在于类囊体膜和叶绿体基质，但对于蓝藻而言，没有叶绿体，光合作用相关的酶存在于细胞质中，C错误；根尖分生区细胞在有丝分裂的间期会进行DNA复制和有关蛋白质的合成，因此细胞中存在DNA聚合酶，合成蛋白质的过程需要先转录，有RNA聚合酶的参与，D正确。
6．如图为某酶促反应过程示意图，有关叙述正确的是(　　)

A．图中R表示酶，可以为酶促反应提供活化能
B．温度、pH过高或过低会破坏酶的空间结构，使酶失活
C．加酶洗衣粉中的酶制剂通过催化图示反应，洗去各种污渍
D．活细胞产生的酶在生物体外适宜的条件下仍然具有催化活性
解析：选D　酶可以降低酶促反应所需的活化能，A错误；低温降低酶活性，不破坏酶结构，B错误；酶催化的专一性指一种酶只能催化一种或一类化学反应，图中仍是催化一种化学反应，只能去除某一种污渍，C错误；活细胞产生的酶在生物体外适宜的条件下仍然具有催化活性，D正确。
7．(2019·永定区校级模拟)如图曲线反映了温度或pH对A、B、C三种酶活性的影响。下列相关叙述正确的是(　　)

A．酶B和酶C的最适温度相似，但最适pH一定不同
B．图甲中a点和c点，酶A的活性相同，空间结构也相同
C．图乙中d点，酶B和酶C的空间结构都有一定的破坏
D．酶A、酶B和酶C都可能存在于人体的内环境中
解析：选C　从图中只能得出酶A的最适温度，不能得出酶B和酶C的最适温度，故不能比较酶B与酶C最适温度的大小，A错误；低温时酶的活性降低，但空间结构不变，高温时酶的空间结构被破坏，图甲中a点和c点，空间结构不相同，B错误；强酸和强碱时酶的空间结构都会发生改变，对于酶B来说，d点对应的pH相当于过碱环境，对于酶C来说，d点对应的pH相当于过酸环境，故图乙中d点，酶B和酶C的空间结构都有一定的破坏，C正确；人体内环境的pH范围为7.35～7.45，而酶B和酶C的最适pH偏离这个范围较大，故不会存在人体内环境中，D错误。
8．(2019·南京模拟)许多物质对酶的活性会产生影响，其中能提高酶活性的物质为激活剂，能降低酶活性的物质为抑制剂。某研究小组研究了甲、乙、丙三种物质对淀粉酶活性的影响，结果如图所示。则下列相关说法错误的是(　　)

A．该实验的自变量和因变量分别为物质的种类、酶的活性
B．物质甲为酶的激活剂，物质乙和丙为酶的抑制剂
C．甲、乙、丙可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性
D．图中的实验结果可能是在不同的温度和pH条件下测定的
解析：选D　根据实验结果分析可知，本实验的目的是探究不同物质对酶活性的影响，其自变量为物质种类，因变量为酶活性，A正确；与对照组结果相比，甲物质导致酶活性增强，所以甲物质为激活剂，而乙和丙物质导致酶活性减弱，所以物质乙和丙为抑制剂，B正确；不管是激活剂还是抑制剂，只有改变了酶的空间结构才可能改变其活性的大小，C正确；为了遵循实验设计的单一变量原则，该实验应该是在相同且适宜的温度和pH条件下测定的酶活性，D错误。
9．下列关于生物体内一些重要生理作用的叙述，正确的是(　　)
A．酶都具有高效性，并且只能在细胞内发挥作用
B．任何条件下，每摩尔葡萄糖分解生成ATP的量是恒定的
C．当种子从休眠进入萌发状态后，自由水/结合水比值下降
D．同一种酶在不同的温度条件下，其催化效率可能是相同的
解析：选D　酶可在细胞内或细胞外发挥作用，A错误；有氧和无氧条件下，每摩尔葡萄糖分解生成ATP的量不同，B错误；当种子从休眠进入萌发状态后，自由水/结合水比值升高，C错误；同一种酶分别在最适温度前和最适温度后可能具有相同的催化效率，D正确。
10.如图是研究淀粉酶浓度与其催化效率关系的曲线。下列叙述错误的是(　　)
A．本研究的自变量是淀粉酶浓度和反应时间
B．实验中应注意保持各组反应在相同且适宜温度下进行
C．曲线c对应酶浓度比曲线a对应酶浓度低
D．引起曲线上M、P点差异的主要原因是各组反应中加入的淀粉总量不同
解析：选D　结合题意分析曲线图可知，本研究的自变量是淀粉酶浓度和反应时间，A正确；实验中应注意保持各组反应在相同且适宜温度下进行，以保证无关变量相同且适宜，B正确；酶浓度越高，酶促反应速率越快，反应需要的时间越短，因此曲线c对应酶浓度比曲线a对应酶浓度低，C正确；引起曲线上M、P点差异的主要原因是各组反应中加入的淀粉酶浓度不同，D错误。
11．研究人员从胡萝卜中提取过氧化物酶(POD)所做的实验结果如图所示，有关分析正确的是(　　)

A．处理时间从15 min增加到80 min,40 ℃下POD活性减小最显著
B．处理时间60 min内，在所有的温度下POD活性都显著下降
C．该实验的因变量是POD活性，自变量有温度、时间和底物浓度
D．H2O2浓度过高会抑制POD的活性，与温度对POD活性的影响完全相同
解析：选C　分析图甲曲线图，处理时间从15 min增加到80 min,45 ℃下POD活性减小最显著，A错误；处理时间60 min内，在25 ℃下POD活性下降不明显，B错误；分析图甲和图乙曲线，该实验的因变量是POD活性，自变量有温度、时间和底物浓度，C正确；高温会改变酶的空间结构使酶永久失活不能恢复，反应物浓度不会改变酶的空间结构，D错误。
12．(2019·成都名校联考)如图为pH对作用于同一底物的两种水解酶活性的影响，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　高温可以使酶变性失活，在高温环境条件下，pH＝5时，酶1的活性等于酶2，A错误；过酸、过碱可以使酶变性失活，pH＝9的环境下，酶的空间结构被破坏，即使pH恢复到最适，酶的活性也不能恢复，将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，酶活性也不变，B错误；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，C正确；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类底物的特性，不是针对不同酶而言，故酶1和酶2能够水解同一种底物并不是酶专一性的体现，D错误。
二、非选择题
13．解读下面与酶有关的曲线，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________。制约曲线BD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__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在无酶催化时，必须提供A值的活化能，反应才能顺利进行；有酶催化时，必须提供B值的活化能，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，意味着反应物被消耗尽了。(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。
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，再改变pH，酶的活性不变
14．(2019·湖北荆州中学月考)某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到如图所示的实验结果。请回答相关问题：

(1)酶活性是指__________________，该实验的自变量是________，以________________作为检测因变量的指标。
(2)如图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行________(填“对照”“对比”或“重复”)实验，得到与图中无显著差异的结果。查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。因此推测，该实验中淀粉可能是在________和______的作用下分解的。pH为3条件下的酶活性________(填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著，判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)酶活性是指酶对某化学反应的催化效率。该实验是用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，因此自变量为pH，可以通过检测1 h后淀粉剩余量来判断不同pH下酶的活性。(2)题图所示的实验结果与预期不符，可以重复以上实验。重复实验后得到的实验结果与题图无显著差异，说明操作没有错误，淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的作用下分解的。由图分析可知，pH为3和pH为9的条件下淀粉剩余量相等，说明pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性，原因是pH为3条件下，盐酸可以催化淀粉水解，干扰了实验结果。(3)1 h后，pH为7的条件下，仅淀粉酶作用，淀粉剩余量小于pH为1条件下(淀粉酶失活，仅盐酸作用)的淀粉剩余量，说明常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著。
答案：(1)酶对化学反应的催化效率　pH　1 h后淀粉剩余量　(2)重复　淀粉酶　盐酸　小于　pH为3条件下，盐酸可以催化淀粉水解　(3)1 h后，pH为7的条件下淀粉剩余量小于pH为1条件下淀粉剩余量
15．现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计实验如下：
实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖；用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大，因此可测出物质的相对含量。
实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。
实验过程：如表所示。
组别步骤
1
2
3
4
5
6
7
8
Ⅰ.设置水浴缸温度(℃)
20
30
40
50
20
30
40
50
Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液(mL)，分别保温5 min
10
10
10
10
10
10
10
10
Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5 min
酶A
酶A
酶A
酶A
酶B
酶B
酶B
酶B
Ⅳ.将同组两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5 min
实验结果，用分光光度计对各组淀粉含量进行检测，结果如图所示。

(1)该实验的自变量是___________________________________________________，
无关变量有______________________________________________(至少写出2种)。
(2)根据实验结果分析，下列叙述正确的是________。
A．酶A在20 ℃条件时活性较高
B．酶A的活性小于酶B的活性
C．酶B在40 ℃条件时活性较高
D．大于50 ℃条件时，酶A部分失活
(3)此实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量来表示酶的活性，能不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示？________，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据表格可以看出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度，溶液的量、反应时间、pH等为无关变量。(2)酶A在20 ℃条件时淀粉含量较多，酶活性相对其他温度时较低，A错误。由图可知，在20～50 ℃范围内，酶A活性在增强，酶B活性先增强后减弱，B错误。在40 ℃条件时酶B催化后淀粉相对含量最低，说明酶B此时活性较高，C正确。在20～50 ℃范围内，酶A活性在增强，不能判断50 ℃以后的趋势，D错误。(3)用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热，会对酶的活性产生影响，使实验结果不可靠。(4)若要进一步探究酶B的最适温度，应在30～50 ℃范围内设立梯度较小的分组实验，进行上述实验步骤，然后分析结果得出结论。
答案：(1)温度、酶的种类　溶液的量、反应时间、pH等　(2)C　(3)不能　斐林试剂检测时需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果　(4)在30～50 ℃之间设立较小的温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论