课时作业9　降低化学反应活化能的酶

基础巩固

1．(易错题)(2019·北京海淀检测)下列有关生物体内酶的叙述，不正确的是   (　　)

A．酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸

B．离开活细胞的酶可以有催化能力

C．酶的专一性由其特定的分子结构决定

D．酶为反应过程供能从而降低反应活化能

解析：酶是具有催化功能的有机物，主要是蛋白质，少数是RNA，因此基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A正确；适宜条件下，酶可在细胞外或体外催化反应，B正确；酶具有专一性，这与其空间结构有关，C正确；酶本身不能为反应提供能量，D错误。

答案：D

2．(2019·上海静安区质检)下图是酶催化特性的“酶－底复合反应”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：据题图分析，X在化学反应前后不变，说明X是酶；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；根据以上分析已知，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。

答案：C

3．(2019·河北衡水中学调研)如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。下列有关叙述正确的是    (　　)

A．本实验的因变量是不同的催化剂

B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等

C．1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验

D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能

解析：分析题图可知，本实验的自变量是催化剂的种类和温度，因变量是过氧化氢分解产生气体的量，A错误；本题的温度是自变量，不是无关变量，B错误；1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验，C正确；加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易反应的活跃状态，不是降低了反应的活化能，D错误。

答案：C

4．(2019·吉林大学附中模拟)下图表示在最适温度和pH条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是(　　)

A．若在A点提高反应温度，反应速率会加快

B．若在B点增加酶的浓度，反应速率不会加快

C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快

D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素

解析：由于该图是在最适温度下绘制的，因此改变温度会使酶活性降低，反应速率变慢，A错误；B点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快，说明反应物浓度不是限制因素，可能受酶浓度的限制，因此当在B点及以后提高酶的浓度，反应速率加快，提高反应物浓度，反应速率不会变化，B、C错误；从曲线图可知，A点后B点前，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，说明此时的主要限制因素是反应物浓度，D正确。

答案：D

5．(2019·泉州质检)在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如下图所示。将上述实验装置放入37 ℃恒温箱中，保温处理24 h后，用碘液冲浸该琼脂块，可见其上面呈现蓝色的斑块个数是(　　)

A．1　　　　　　　　　　　B．2

C．3         D．4

解析：①和②斑块处的唾液淀粉酶失活，③处无唾液淀粉酶，因此①、②、③处均不能使淀粉水解，加碘后均变蓝色。

答案：C

6．(2019·徐州模拟)细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述正确的是(　　)

A．酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能由其氨基酸序列决定

B．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列

C．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性

D．酶1与产物B的相互作用不能防止细胞产生过多的产物A

解析：酶的功能由其空间结构决定，其变构位点与活性位点均取决于酶的空间结构；酶1有两种底物且能与产物B结合，不能说明酶没有专一性；从图中可知，酶1的活性与产物B的浓度有关，当产物B浓度高时，酶1无活性，因此酶1与产物B的相互作用能防止细胞内产生过多的产物A。

答案：B

能力创新

7．下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是    (　　)

A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶

B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速度加快

C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限

D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量

解析：新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解产生氧气(气泡)。增加土豆片的数量即增加酶的数量，可使反应速率加快。一段时间后，因底物过氧化氢全部被消耗分解掉，产生的氧气(气体)量不再增加。在实验过程中，要控制无关变量对实验的影响。

答案：C

8．(易错题)右图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化化学反应时，反应物的量和反应时间的关系，以下关于此图的解读，正确的是(　　)

A．a、b、c表示温度，则一定是a＞b＞c

B．a、b、c表示pH值，则c＞b＞a

C．a、b、c表示酶的浓度，则a＞b＞c

D．a、b、c表示温度，则不可能是c＞b＞a

解析：酶的催化作用在低于最适温度随温度的升高而增加，超过最适温度随温度的升高而降低，a曲线酶的活性在其中最强，但不一定温度高于其他曲线；pH影响酶的活性和温度类似，不一定存在选项中的关系；a反应物的量降低迅速，因此该酶的量为三者中最高，其次为b，再次为c。

答案：C

9．下图中的曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，相关叙述正确的是(　　)

A．E1是酶促反应的活化能，A和C曲线是酶促反应曲线

B．E2是酶促反应的活化能，B和D曲线是酶促反应曲线

C．E3是酶促反应的活化能，B和C曲线是酶促反应曲线

D．E2是酶促反应的活化能，A和C曲线是酶促反应曲线

解析：酶能降低反应的活化能，故E2是酶促反应；酶加快反应速率，但不改变平衡，故曲线C是酶促反应。

答案：D

10．(2019·云阳联考)20世纪60年代后，医院开始用淀粉酶代替酸分解淀粉，如下图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉分解作用的实验结果。据图分析下列说法不正确的是(　　)

A．应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合

B．pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同

C．pH为13的试管调到pH为7后淀粉含量基本不变

D．淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著

解析：由于酸能催化淀粉水解，所以pH为3和9的两支试管中淀粉酶的活性不相同。

答案：B

11．(2019·西安八十三中模拟)图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性，图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度的影响的情况。下列说法正确的是(　　)

①植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同　

②若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐升高

③a、b酶活性相同时，温度对酶的影响相同

④c酶的最适温度应等于或大于40℃

A．①②        B．①④

C．②③        D．②④

解析：①植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同，如两曲线交点处，①对；②若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性不会升高，而是降低，②错；③a、b酶活性相同时，温度对酶的可能影响相同，如30℃左右活性相同，但是对b酶而言已经是高温了，空间结构有改变，对a酶空间结构则无影响，③错；④c酶的活性最高值不确定，所以最适温度应等于或大于40℃，④对。

答案：B

12．(2019·广州模拟)啤酒生产时，麦芽中多酚氧化酶(PPO)的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽的过程中需降低其活性。如下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线。下列叙述错误的是(　　)

A．PPO能催化多酚类物质的氧化反应

B．温度及其他条件相同时，pH为7.8的环境下酶促反应产物比pH为8.4时的少

C．在制备麦芽的过程中应将反应条件控制在温度为80 ℃、pH为8.4

D．高于90 ℃，若PPO发生热变性，一定温度范围内温度越高变性越快

解析：PPO为多酚氧化酶，根据酶的专一性，可推知PPO能催化多酚类物质的氧化反应。根据题图所示，在相同温度下，pH为8.4的条件下PPO活性最高，故pH为7.8的环境下酶促反应产物比pH为8.4时的少。由于麦芽中PPO的催化作用会降低啤酒质量，故制备麦芽的过程中，PPO活性越低越好，温度为80 ℃、pH为8.4时PPO的活性较高，啤酒品质会降低。高于90 ℃，若PPO发生热变性，则在一定温度范围内，随着温度的升高PPO变性越来越快。

答案：C

13．(经典题)将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如甲图所示)。若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据绘制出乙图曲线1，则乙图曲线2是指改变甲图中何种条件后气体量的变化(　　)

A．①         B．②

C．③         D．②和③

解析：降低底物过氧化氢溶液的浓度，反应速率变慢，且产物产生的量减少；增加土豆片的数量相当于增加过氧化氢酶的数量，酶加速化学反应的速度，不改变化学反应的平衡点；改变温度，影响酶促反应速率，但不改变化学反应的平衡点，A正确。

答案：A

14．(易错题)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点时，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大

B．在b点时，将酶的浓度增大一倍，反应速率不可能增大

C．在c点时，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

解析：题图可以反映温度和pH对酶促反应速率的影响，但是影响反应速率的因素不仅包括温度和pH，还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下，增大酶浓度，可以提高反应速率，所以A、C项正确，B项错误。题图显示，该酶的最适pH为2左右，因此这种酶可能是胃蛋白酶，而不会是唾液淀粉酶，D项正确。

答案：B

15．(2019·济南质检)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，得到与上图无显著差异的结果。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)实验目的是探究酶活性与pH的关系，故自变量是pH。由题图可知，因变量检测指标是反应1 h后淀粉的剩余量。(2)题图所示的实验结果与预期不符，需要进行重复实验，以排除偶然因素对实验结果的干扰。由于盐酸可以催化淀粉的水解，因此在酸性条件下，淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的共同作用下水解的。pH为3条件下的反应速率与pH为9条件下的反应速率基本相同，但在pH为3的条件下，淀粉的分解是盐酸和淀粉酶共同催化实现的，故此时的酶活性小于pH为9条件下的酶活性。(3)pH为1时，淀粉酶的活性受抑制，淀粉的分解是盐酸催化的结果，pH为7时淀粉的分解是淀粉酶催化的结果，题图中1 h后，pH为7条件下的淀粉剩余量小于pH为1条件下的剩余量，故淀粉酶的催化效果更显著。

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　两种条件下反应速率基本相同，但pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果

(3)1 h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量

16．(2019·石家庄模拟)α­淀粉酶是一类淀粉水解酶，广泛存在于动物、植物及微生物中。请回答下列问题：

(1)酶能提高催化效率的作用机理是________________。若利用α­淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证“酶的专一性”，可用________(填“碘液”“斐林试剂”“碘液或斐林试剂”)进行检测。

(2)大麦芽是酿酒的重要原料，这是由于大麦芽中含有淀粉酶，可将其他谷物中的淀粉先水解为________(二糖)，再在其他酶的催化下转化为可被酵母菌利用的葡萄糖。酵母菌酿酒的化学反应式：________________________。在生产中，可以用________(激素)处理大麦种子，则无需发芽便可产生淀粉酶，从而降低成本，简化工艺。

(3)链球菌的某种基因常被作为抗虫基因，这种基因产物可以________(填“促进”“抑制”)害虫消化道中α­淀粉酶的活性，从而使害虫消化不良。

(4)不同生物合成的α­淀粉酶最适pH不同：人类唾液中α­淀粉酶为6.0－7.0，芽孢杆菌α­淀粉酶为3.0，麦芽α­淀粉酶为4.5。造成这种差异的根本原因是________。

解析：(1)酶能提高催化效率的作用机理是(酶可以)降低反应活化能。α­淀粉酶会分解淀粉，产物是麦芽糖，α­淀粉酶不会分解蔗糖，由于两组装置可能均无淀粉，一组有麦芽糖(还原性糖)、一组无还原性糖，因此不能用碘液检测，而用斐林试剂检测。(2)淀粉酶会将淀粉水解为麦芽糖。酵母菌酿酒的化学反应式为其进行无氧呼吸产生酒精的反应过程，即C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。赤霉素可以使大麦种子无需发芽便可产生淀粉酶，从而降低成本，简化工艺。(3)抗虫基因具备抗虫功能，消化道中α­淀粉酶可以水解淀粉，因此这种基因产物(抗虫蛋白)可以抑制害虫消化道中α­淀粉酶的活性，从而使害虫消化不良。(4)α­淀粉酶的本质是蛋白质，其最适pH不同，根本原因是不同生物的α­淀粉酶基因(或碱基/脱氧核苷酸的排列顺序不同)不同。

答案：(1)(酶可以)降低反应活化能　斐林试剂

(2)麦芽糖　C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量　赤霉素

(3)抑制

(4)不同生物的α­淀粉酶基因(或碱基/脱氧核苷酸的排列顺序不同)不同