文档内容
第13讲 降低化学反应活化能的酶
考点一 酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
(1)场所： 活细胞 内。
(2)实质：各种 化学反应 的总称。
(3)意义：细胞 生命活动 的基础。
2.【实验】比较过氧化氢在不同条件下的分解
反应式：2HO──────────────→2HO＋ O ↑
2 2 2 2
(1)实验步骤和实验现象
试管步骤
相同处理 向4支试管中分别加入2 mL 过氧化氢 溶液
放在90 ℃左
滴入2滴FeCl 滴入2滴肝脏研
3
不同处理 不处理 右的水浴中加
溶液 磨液
热
现 气泡 基本无 少 较多 很多
象 带火星卫生香 无复燃 有 复燃 复燃性较强 复燃性很强
（2）变量分析（自变量、因变量、无关变量）
①实验条件常温、加热、氯化铁溶液、肝脏研磨液属于 自变量 。
②HO 分解速率(指标：气泡产生数量、速度，卫生香燃烧情况)属于 因变量 。
2 2
③试管中HO 溶液的性质、浓度和用量、FeCl 和肝脏的新鲜程度、加入试剂的量等属于
2 2 3
无关变量 。
（3）加热、Fe3＋、HO 酶促进HO 分解的原理
2 2 2 2
①加热能促进HO 分解是因为提供了 能量 。
2 2
②Fe3＋、HO 酶能促进HO 分解是因为 降低了化学反应的活化能 。
2 2 2 2
③ HO 酶 的催化效率比 F e 3 ＋ 高
2 2
（4）实验结论：酶具有 催化 作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更 高 。
考点二 酶的作用原理和本质
1．酶的作用原理
（1）活化能：指分子从 常态 转变为容易发生化学反应的 活跃 状态所需要的能量。
（2）原理：同无机催化剂相比，酶 降低活化能 的作用更显著，因而催化效率更高。
（3）意义：使细胞代谢能在 温和 条件下快速有序地进行。
2. 酶的本质概念 酶是活细胞产生的具催化作用的有机物
来源 一般来说 ， 活细胞都能产生酶 ( 哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶 ， 但含有酶 )
化学本质 绝大多数是蛋白质 极少数是 RNA
合成原料 氨基酸 ( 约 2 1 种 ) 核糖核苷酸 ( 4 种 )
合成场所 核糖体 细胞核 ( 主要 ) 、线粒体、叶绿体
生理作用 催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
3. 酶作用机理曲线分析（右图）
（1）ac段表示 无催化剂 时反应进行所需要的活化能；
bc段表示 酶催化 时反应进行所需要的活化能；
ab段表示 酶降低的活化能 。
4. 酶的特性
（1）酶具有高效性
①含义：酶的催化效率是无机催化剂的 1 0 7 ～ 1 0 1 3 倍。
②意义：使细胞代谢 高效 进行。
（2）酶具有专一性
①含义：每一种酶只能催化 一种 或 一类 化学反应。
②意义：使细胞代谢能够 稳定 地进行。
（1）酶的作用条件较温和
①酶活性：可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的 速率 表示。
②酶所催化的化学反应一般是在 温和 的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会
使酶的 空间结构 遭到破坏，使酶永久 失活 。低温只能使酶的活性 降低 ，但酶的空间
结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会 恢复 。
③曲线分析
条件
酶活性
温度 pH
最高 最适温度 最适 P H
失活 温度过高 P H 过酸过碱
酶 酶
促 促
对应曲线图
反 反
应 应
速 速
率0 最适温度 率0 最适pH pH
温度
5. 实验分析
（1）验证酶的高效性，实验的自变量是 催化剂的种类 ( 酶和无机催化剂 ) 。
（2）验证酶的专一性，实验的自变量是 酶的种类 或 底物的种类 。
（3）探究温度对酶活性的影响，自变量是 温度 ，因变量是 反应速率 。①该实验不能用HO 作为材料，因为 HO 受热会加快分解 。
2 2 2 2
②一般用 淀粉 为材料来探究温度对酶活性的影响，且检测时只能用 碘液 ，不能
用 斐林 试剂，因为该试剂需要 水浴加热 ，而该实验需要严格控制 温度 。
（4）探究pH对酶活性的影响，自变量是 p H ，因变量是 反应速率 。实验不能用
淀粉作为材料，因为 淀粉在酸性条件下会分解 。
6.科学探究——酶具有催化作用的实验验证思路
实验组：底物＋ 相应酶液 ――→检测底物被分解
设计思路
对照组：底物＋等量蒸馏水――→底物 不 被分解
实验变量 自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解
根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有 催化 作用，
结果分析
否则不具有催化作用
7.关于酶的几点易错提示
(1)酶在反应前后的 数量 和 性质 不变。
(2)酶只能催化原 本能 进行的反应，而不能催化原本不能进行的反应。
(3)酶的作用只是催化化学反应的进行，使反应速率 加快 ，并不为化学反应提供物质和能
量，不改变化学反应的方向，也不改变生成物的量。
【典型真题训练】
一、单选题
1．（2022·浙江·高考真题）下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是
（ ）
A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性
C．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
D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
【答案】B
【详解】
A、 低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A
错误；
B、 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确；
C、 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着温度升高，酶活性升高，超过
最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误；
D、 淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，
则淀粉的水解速率会变慢，D错误。
2．（2022·广东·高考真题）某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下
表。下列分析错误的是（ ）
组 pH CaCl 2 温度（℃） 降解率（%）别
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
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CaCl
2
B．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70℃，最适pH9
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
【详解】
A、分析②③组可知，没有添加CaCl ，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl ，A
2 2
正确；
B、分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl ，温度分别为90℃、70℃，故自变量为
2
温度，B正确；
C、②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能
说明最适温度为70℃，最适pH为9，C错误；
D、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。
3．（2022·全国·高考真题）某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。
为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验（表中“+”表示有，
“－”表示无）。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + － + －
蛋白质组分 + － + － +
低浓度Mg2+ + + + － －
高浓度Mg2+ － － － + +
产物 + － － + －根据实验结果可以得出的结论是（ ）
A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
【答案】C
【详解】
A、第①组中，酶P在低浓度Mg2+条件，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，
A错误；
BD、 第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2+浓度，无论是
高浓度Mg2+条件下还是低浓度Mg2+条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化
活性，BD错误；
C、第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2+浓度，第④组在高
浓度Mg2+条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2+条件下，没有产物生成，说明在高浓度
Mg2+条件下RNA组分具有催化活性，C正确。
4．（2021·海南·高考真题）某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据
图分析，下列有关叙述错误的是（ ）
A．该酶可耐受一定的高温
B．在t 时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
1
C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
【答案】D
【详解】
A、据图可知，该酶在70℃条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正
确；
B、据图可知，在t 时，酶促反应速率随温度升高而增大，即反应速率与温度的关系为
1
40℃＜＜50℃＜60℃＜70℃，B正确；
C、由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率（曲线变平缓）时所需时间不
同，其中70℃达到该温度下的最大反应速率时间最短，C正确；D、相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率（曲线
平缓）之后的反应速率相同，D错误。
5．（2021·湖北·高考真题）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
【详解】
A、麦芽糖属于植物细胞特有的二糖，在麦芽中存在麦芽糖，A错误；
B、麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成的，B错误；
C、细菌的生长需要适宜温度，据图可知，该过程中需要在55-60℃条件下保温6小时左右，
目的是抑制细菌的生长，避免杂菌污染，C正确；
D、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。
6．（2021·浙江·高考真题）下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是（
）
A．“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同
B．“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物
C．“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖
D．设温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应产物
【答案】B
【详解】
A、熟马铃薯块茎中酶已经失活，用其代替生马铃薯块茎，实验结果不相同，A错误；
B、“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中，不同pH为自变量，在酶溶液中分别加入不
同pH的缓冲液后，再与底物混合，以保证反应pH为预设pH，B正确；
C、“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验淀粉溶液和蔗糖溶液中是
否混有还原糖，C错误；D、探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，温度作为自变量，而本尼迪特试剂检验还原糖
需要水浴加热，会改变实验温度，影响实验结果，故不能选择本尼迪特试剂检测反应产物，
D错误。
7．（2020·北京·高考真题）用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H O 的实验，
2 2
两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7．0、20℃条件下，向5mL1%的H O 溶液中加入
2 2
0．5mL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．H O 溶液的浓度
2 2
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
【答案】B
【详解】
A、提高酶的浓度能够提高速率，不能提高氧气的量，A错误；
B、提高H O 溶液的浓度，就是提高底物浓度，产物的量增加，B正确；
2 2
C、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；
D、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。
8．（2020·山东·高考真题）经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些
蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔
基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为
溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是（ ）
A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
【答案】D
【详解】
A、酶具有专一性的特点，S酶在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A正
确；B、由分析可知，部分经内质网加工的蛋白质，在S酶的作用下会转变为溶酶体酶，该蛋白
质是由附着在内质网上的核糖体合成的，B正确；
C、由分析可知，在S酶的作用下形成溶酶体酶，而S酶功能丧失的细胞中，溶酶体的合成
会受阻，则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C正确；
D、M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细
胞外，D错误。
9．（2020·浙江·高考真题）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的
影响”的活动。下列叙述错误的是（ ）
A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C．将H O 加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
2 2
D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
【答案】C
【详解】
A、温度也会影响酶的活性，且该实验中温度为无关变量，应保持相同且适宜，则反应小
室应保持在适宜水温的托盘中，A正确；
B、各组的滤纸片大小和数量属于无关变量，应保持一致，B正确；
C、应将反应小室稍立起，使有滤纸片的一侧在上面，然后依次小心加入pH缓冲液和H O
2 2
溶液，此时混合液不能与滤纸片接触，C错误；
D、比较各组量筒中收集的气体量，可以反映在不同pH条件下过氧化氢酶的活性大小，从
而判断过氧化氢酶的适宜pH范围，D正确。
10．（2020·浙江·高考真题）溶酶体是内含多种酸性水解酶的细胞器。下列叙述错误的是
（ ）
A．高尔基体断裂后的囊泡结构可形成溶酶体
B．中性粒细胞吞入的细菌可被溶酶体中的多种酶降解
C．溶酶体是由脂双层构成的内、外两层膜包被的小泡
D．大量碱性物质进入溶酶体可使溶酶体中酶的活性发生改变
【答案】C
【详解】
A、溶酶体是由高尔基体断裂后的囊泡结构形成，其内包裹着多种水解酶，A正确；
B、溶酶体的功能是消化细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣，因此中性粒细胞吞
入的细菌可被溶酶体中的多种水解酶降解，B正确；
C、溶酶体是由脂双层构成的单层膜包被的小泡，C错误；
D、酶的活性会受到pH的影响，大量碱性物质进入溶酶体会使其中的酶活性发生改变，D
正确。
11．（2020·浙江·高考真题）细菌内某种物质在酶的作用下转变为另一种物质的过程如图所示，其中甲～戊代表生长必需的不同物质，①～⑤代表不同的酶。野生型细菌只要在培
养基中添加甲就能生长，而突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长。下列叙
述正确的是
A．突变型细菌缺乏酶①、②、③
B．酶④与乙结合后不会改变酶④的形状
C．酶②能催化乙转变为丙，也能催化丙转变为丁
D．若丙→戊的反应受阻，突变型细菌也能生长
【答案】D
【详解】
A、突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长，说明缺乏合成乙、丁所必需的
的酶，即酶①、③，A错误；
B、酶与底物结合后会改变酶的形状，反应完成后，酶分子又恢复原状，B错误；
C、酶具有专一性，酶②能催化乙转变为丙，酶③能催化丙转变为丁，C错误；
D、若丙→戊的反应受阻，乙可以合成戊，所以突变型细菌也能生长，D正确。
二、解答题
12．（2021·湖北·高考真题）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂
主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可
逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析
袋）对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透
膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计
思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取___________支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量
________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装
入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活
性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：_________________________________。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：_________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：_________________________________。结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：_________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
【答案】
(1) 2 甲物质溶液、乙物质溶液
(2) 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后，两组的酶活性均
不变 加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶
活性不变 加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活
性比透析前高
【解析】
对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，
其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，
对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理是的就是对照组。
(1)分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量
为甲乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设
计实验如下：
取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和
无关变量一致原则）；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别
装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶
活性。
(2)据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质
甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，
可能的情况有：
①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶
的活性高。
②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活
性均不变。
③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故
加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。
④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故
加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
