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课时规范练 10 降低化学反应活化能的酶
(选择题每小题3分)
必备知识基础练
考点一 酶的本质、作用和特性
1.(2024·河北卷)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
2.(2024·江西九江三模)1982年Cech领导的团队首先发现四膜虫核糖体RNA具有自我催化功能,
之后某实验室也进一步证明了RNA的催化功能。1994年有两位科学家利用SELEX技术合成
了一种以单链DNA为基础成分的核酶,它能在Pb2+的辅助下水解RNA特定位置的磷酸二酯键。
结合上述信息推测下列有关叙述,正确的是( )
A.酶都是在细胞内发挥作用
B.酶的功能是催化物质的分解
C.该核酶的化学本质是蛋白质或RNA
D.DNA核酶是通过人工合成的
3.(2025·八省联考云南卷)酶不仅在生命活动中具有重要作用,还在日常生活中有广泛运用。下列
说法正确的是( )
A.植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁
B.能有效去除奶渍的加酶洗衣粉,可用来洗涤蚕丝制品
C.食物中的淀粉和蔗糖在咀嚼过程中会被唾液淀粉酶催化水解
D.参与细胞内DNA复制的酶有解旋酶、DNA聚合酶和T4 DNA连接酶
4.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)已知储存和运输引起果蔬褐变的主要原因是多酚氧化酶催化酚形成
黑色素。为探究不同温度条件对等量多酚氧化酶A和多酚氧化酶B活性的影响,某实验小组进
行了相关实验,实验结果如图所示(各组加入酚量相同)。
下列叙述错误的是( )
A.两种酶催化反应的最适温度都为40 ℃
B.防止果蔬在运输过程中褐变,可采用低温冷运方式
C.由图可知,相同温度条件下酶B的催化效率更高
D.反应过程中,多酚氧化酶与酚结合出现空间结构改变
15.(2025·湖南名校第一次联考)过氧化氢酶普遍存在于所有已知的动植物的各个组织中。某同学
设计下图实验装置开展对酶促反应的相关实验探究。下列叙述正确的是( )
A.新鲜土豆片中的过氧化氢酶能为H O 的分解提供能量
2 2
B.换用煮熟的土豆片,单位时间试管中收集的气体量不变
C.改变实验装置所处温度可用来探究温度对酶活性的影响
D.改变土豆片数量可用来探究酶量对酶促反应速率的影响
考点二 探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
6.(2024·山东枣庄二模)某同学将浸过肝脏研磨液的相同大小的3个滤纸片贴在反应小室的一侧
内壁上,再加入10 mL体积分数为3%的H O 溶液,将小室塞紧(图甲)。实验时,将反应小室置于
2 2
水槽中并旋转180°,使H O 溶液接触滤纸片,同时用量筒收集产生的气体(图乙)。下列叙述正确
2 2
的是( )
甲
乙
A.该实验可以说明酶具有高效性
B.该装置可以用于探究温度对酶促反应速率的影响
C.可增加肝脏研磨液的浓度和体积使收集的气体量增多
D.滤纸片数量改为6片可以探究酶浓度对H O 分解速率的影响
2 2
7.(2025·湖南永州模拟)下列有关探究温度或pH对酶活性影响实验的叙述,错误的是( )
A.探究酶的最适温度实验中不需要设计空白对照
B.探究pH对酶活性的影响时,底物的量应保持充足
C.探究酶的最适pH时,应设置过酸、过碱、中性三组实验
2D.探究酶的最适温度时,进行预实验可以为进一步实验摸索条件
8.(2024·广东广州二模)甲试管中装有2 mL可溶性淀粉溶液、2 mL酶①溶液;乙试管中装有2
mL蔗糖溶液、2 mL酶①溶液;丙试管中装有2 mL可溶性淀粉溶液、2 mL酶②溶液。利用上
述试管验证酶的专一性。下列有关该实验的叙述,正确的是( )
A.验证酶的专一性时,只需要考虑自变量的影响,不需要考虑无关变量
B.若酶①为淀粉酶,则甲、乙试管进行对比时可选用碘液作为检测试剂
C.若酶①为淀粉酶,酶②为蔗糖酶,则甲、丙试管进行对比时可选用斐林试剂作为检测试剂
D.甲试管中加入的淀粉溶液、酶溶液都是2 mL,是为了排除无关变量的干扰
关键能力提升练
9.(2024·重庆一模)中间产物学说认为:酶(E)的活性中心部位首先与底物(S)结合,生成不稳定的中
间产物(ES),然后再产生产物(P)同时释放出酶(E)。根据这一学说,在酶浓度、pH、温度一定的
V [S]
条件下,可以用米氏方程V= max 表示底物浓度S与速率V之间的关系,其坐标曲线如图1,
K +[S]
m
其中“V ”表示该条件下最大反应速率,“K ”表示在该条件下达到1/2V 时的底物浓度。图2
max m max
表示竞争抑制剂会与底物竞争结合酶的活性中心。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.如果底物浓度足够大,反应速率可以达到V ,由此可判断加入竞争抑制剂后,K 值将变小
max m
B.酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,即可以用P的产生速率来表示,
也可用E的消耗速率表示
C.通过竞争抑制的事实,可以否定酶具有专一性的特点
D.如果要把反应速率控制在1/3V ,则应该把底物浓度控制在1/2K 以内
max m
10.(不定项)(2025·八省联考内蒙古卷)某种芽孢在酸性环境下不萌发,在碱性环境下萌发。为探
究其机理,研究不同pH下两种促进芽孢萌发的酶(M和N)的活性和结构变化。发现酸性环境下
M的活性和α-螺旋(肽链有规律的盘曲)含量增高,而碱性环境下N的活性和α-螺旋的含量增高,
下列叙述正确的是( )
A.碱性环境中N为芽孢萌发供能来降低其催化反应的活化能
B.酸性环境主要通过改变氨基酸序列影响M的α-螺旋含量
C.碱性环境主要通过调节N活性来影响该种芽孢萌发
3D.酸碱环境调节芽孢萌发过程中M、N活性均受到pH影响
11.(不定项)(2024·辽宁丹东二模)超高压技术和木瓜蛋白酶广泛应用于食品工业,为探究木瓜蛋
白酶在高压食品体系中的应用,某科研小组将木瓜蛋白酶溶液分别在0.1 MPa(对照组)、200
MPa和600 MPa的压力下处理,测定其平均氢键数量(处理50纳秒的平均值)和木瓜蛋白酶相对
活性变化的数据(注:氢键是稳定蛋白质空间结构的重要非共价结合力),下列说法错误的是( )
压力 0.1 MPa 200 MPa 600 MPa
平均氢键数/个 157.5 155.5 150.5
木瓜蛋白酶相对活性/% 100 120 80
A.木瓜蛋白酶是具有催化作用的有机物,基本单位是氨基酸和核糖核苷酸
B.实验过程中适当增加木瓜蛋白酶的浓度会增加木瓜蛋白酶的相对活性
C.实验结果表明,木瓜蛋白酶适宜在最适温度、最适pH和200 MPa压力下保存
D.600 MPa下,木瓜蛋白酶的相对活性降低可能与该压力下酶的空间结构被破坏有关
12.(14分)(2025·黑龙江模拟)图1表示某兴趣小组研究两种抑制剂对某消化酶的酶促反应速率的
影响(其他条件均为最适条件),对实验结果进行分析;图2表示该兴趣小组利用相关装置进行一
系列的实验来研究酶的特点。据图回答下列问题。
图1
图2
(1)图1所示的实验“其他条件均为最适条件”中的最适条件主要指的是温度和pH,若第一次实
验用的是人的胰蛋白酶,第二次实验用的是人的胃蛋白酶,则与第一次实验相比,第二次实验对应
的温度和pH两个无关变量中需要调整的是 。图1所示实验的自变量是
。
(2)在底物浓度为S 时,图1①②实验中限制酶促反应速率的主要因素是 。
1
(3)酶抑制剂的作用机理有两种:a.与底物争夺酶的结合位点;b.与酶结合改变酶的结构,从而抑制
酶促反应速率。结合图1分析,抑制剂Ⅱ的作用机理应是 (填字母);若抑制剂的量不变,
提高抑制剂Ⅰ作用下的酶促反应速率的措施是 。
4(4)图2所示的实验装置所进行的实验目的是 ,在不另设空白对照组的前提下,用其中的
乙装置不能用于验证温度对酶活性的影响,原因是 。
13.(13分)(2024·吉林模拟)土豆褐变会导致其风味和品质下降。在有氧条件下,土豆中多酚氧化
酶(PPO)催化邻苯二酚氧化形成醌,醌再进一步氧化聚合形成褐色色素(称为黑色素或类黑精),进
而导致土豆褐变。在红茶制作过程中PPO也可高效催化儿茶素类物质合成茶黄素,从土豆中分
离提纯PPO可为工业化制备高产量茶黄素提供一定的酶原料。研究人员对PPO的特性及活性
影响因素进行了探究。回答下列问题。
(1)研究人员将PPO分别滴入含不同底物的三支试管中,如下表所示。该实验的目的是探究PPO
的 性,推测 号试管不变色。
试管号 PPO酶液 邻苯二酚 间苯二酚 对苯二酚 37 ℃保温10 min,观察颜色变化
1 15滴 15滴 - -
2 15滴 - 15滴 -
3 15滴 - - 15滴
(2)研究人员探究了不同种土豆中PPO活力(也称酶活性)与温度的关系,结果如图所示。
①该实验的自变量是 ;对从五种土豆中提取的PPO进行保存时,温度和pH应
分别设置为 。
②防止大白花土豆褐变与利用其PPO制备茶黄素过程中所需的最适温度是否相同,并说明理由。
。
若进一步探究大牛角土豆PPO的最适温度,可在温度为 ℃范围内设置更小温度梯度进
行重复实验。
5参考答案
课时规范练 10 降低化学反应活化能的酶
必备知识基础练
1.D 解析 酶的作用底物既可以是有机物,也可以是无机物,如淀粉酶催化淀粉(有机物)水解,过
氧化氢酶催化过氧化氢(无机物)分解,A项错误;酶的作用条件较温和,过酸、过碱和高温都会使
酶变性失活,低温条件下酶的活性很低,所以酶的保存条件是适宜的pH和低温,胃蛋白酶的最适
pH为1.5,故胃蛋白酶应在酸性、低温条件下保存,B项错误;醋酸菌是细菌,为原核生物,没有线粒
体,C项错误;成年牛、羊等草食类动物肠道中有分解纤维素的微生物,故从成年牛、羊等草食类
动物肠道内容物中可获得纤维素酶,D项正确。
2.D 解析 酶也可以在生物体外发挥作用,例如淀粉酶能将试管中的淀粉分解,A项错误;酶既能
催化物质的合成又能催化物质的分解,B项错误;由题意可知,利用SELEX技术合成的该核酶是
以单链DNA为基础成分,C项错误;由题干可知,DNA核酶是通过人工合成的,D项正确。
3.A 解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细
胞的细胞壁,A项正确;能有效去除奶渍的加酶洗衣粉,其中的酶是蛋白酶,蚕丝制品中的蚕丝主要
成分也是蛋白质,该洗衣粉不能用来洗涤蚕丝制品,B项错误;唾液淀粉酶只能水解淀粉,不能水解
蔗糖,C项错误;DNA复制时,解旋酶解开DNA的双螺旋结构,DNA聚合酶催化子链的延伸,DNA
连接酶(但不是T4 DNA连接酶)连接不连续合成的子链,T4 DNA连接酶催化两个平末端连接的
效率较高,一般用于基因工程中,D项错误。
4.A 解析 探究不同温度条件对酶A活性的影响时,题图中的4个温度条件下,50 ℃时,酚的剩余
量最低,故酶A催化反应的最适温度不可能为40 ℃,同时由于温度梯度较大,也不能说明酶B催
化反应的最适温度为40 ℃,A项错误;低温可以降低酶的活性,因此防止果蔬在运输过程中褐变,
可采用低温冷运方式,B项正确;由图可知,与酶A相比,相同温度条件下酶B催化反应后酚的剩
余量低,因此相同温度条件下酶B的催化效率更高,C项正确;酶与底物结合时,酶的活性部位会发
生空间结构的改变,D项正确。
5.D 解析 酶能降低化学反应所需的活化能,不能提供能量,A项错误;煮熟的土豆片中的过氧化
氢酶因变性而失活,单位时间试管中收集的气体量会降低,B项错误;由于H O 在高温下分解加快,
2 2
故不能使用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响,C项错误;通过改变土豆片的数量,可以改变
过氧化氢酶的总量,从而探究酶量对酶促反应速率的影响,D项正确。
6.D 解析 该实验只能说明酶具有催化作用,若想证明酶具有高效性,需要无机催化剂作对照,A
项错误;过氧化氢在高温下易分解,因此不能选过氧化氢作为探究温度对酶促反应速率的影响的
实验材料,B项错误;肝脏研磨液中存在过氧化氢酶,酶只改变到达反应平衡所需的时间,不改变化
学反应的平衡点,产物的量与反应物的量有关,因此增加肝脏研磨液的浓度和体积不会改变收集
的气体量,C项错误;滤纸片数量改为6片相当于增加了过氧化氢酶的浓度,可以探究酶浓度对
H O 分解速率的影响,D项正确。
2 2
7.C 解析 探究酶的最适温度实验中设置不同的温度梯度进行比较,不需要设计空白对照,A项
正确;探究pH对酶活性的影响时,底物的量应保持充足,避免因底物不足导致无法准确测得各组
的反应速率,B项正确;探究酶的最适pH时,应在过酸到过碱之间按一定的梯度设置多组实验,C
6项错误;预实验是在正式实验之前进行的一次小规模实验,其目的是进一步摸索实验条件,检验实
验设计的科学性和可行性,在探究酶的最适温度时,通过预实验可以初步确定酶活性较高的温度
范围,从而为正式实验提供一个更准确的温度范围,D项正确。
8.C 解析 验证酶的专一性时,实验的自变量应为酶的种类或底物的种类,且实验设计遵循单一
变量原则,需控制无关变量相同且适宜,A项错误;若酶①为淀粉酶,则甲、乙试管进行对比时不可
选用碘液作为检测试剂,因为碘液无法检测蔗糖是否被水解,B项错误;若酶①为淀粉酶,酶②为蔗
糖酶,则甲、丙试管进行对比时可选用斐林试剂作为检测试剂,根据是否有还原糖的生成判断淀
粉是否水解,C项正确;甲试管中加入的底物量与酶量相等,是为了保证在合理的浓度和用量下,反
应能顺利进行,D项错误。
关键能力提升练
9.D 解析 竞争抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而降低底物与酶结合的机会,加入竞争抑制
剂,K 值将增大,A项错误;酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,即可以
m
用P产物的产生速率和S底物的消耗速率表示,其中E酶在化学反应前后质量和性质不变,B项
错误;酶具有专一性的特点,通过竞争抑制的事实并不能否定酶具有专一性的特点,C项错误;由图
1可知,如果要把反应速率控制在1/3V ,则应该把底物浓度控制在1/2K 以内,D项正确。
max m
10.CD 解析 酶的作用机理是降低化学反应的活化能,不能为化学反应供能,因此N不能为芽孢
萌发供能,A项错误;酸性环境会使蛋白质的空间结构改变,不会改变蛋白质中氨基酸序列,因此酸
性环境不能通过改变氨基酸序列影响M的α-螺旋含量,B项错误;根据题意可知,酸性环境下M
的活性和α-螺旋(肽链有规律的盘曲)含量增高,而碱性环境下N的活性和α-螺旋的含量增高,即
在酸性环境和碱性环境下α-螺旋的含量都增高,但在酸性环境下芽孢不萌发,在碱性环境下萌发,
因此可推测碱性环境主要通过调节N活性来影响该种芽孢萌发,C项正确;由题意可知,酸碱环境
调节芽孢萌发过程中M、N活性均受到pH影响,D项正确。
11.ABC 解析 木瓜蛋白酶是具有催化作用的有机物,化学本质是蛋白质,基本单位是氨基酸,A
项错误;酶的浓度不会影响酶的活性,B项错误;酶应该在低温条件下保存,从而抑制其活性,C项
错误;600 MPa下,木瓜蛋白酶的相对活性降低,可能与该压力下酶的空间结构被破坏有关,空间结
构被破坏酶就会失去活性,不能起催化作用,D项正确。
12.答案 (1)pH 底物浓度、有无抑制剂及抑制剂的种类
(2)底物浓度
(3)b 增加底物浓度
(4)验证酶具有高效性 温度变化本身就会影响过氧化氢的分解
解析 (1)人的胰蛋白酶和胃蛋白酶的最适温度相同,但是胰蛋白酶的最适pH大于7,胃蛋白酶的
最适pH为1.5,所以由胰蛋白酶改为胃蛋白酶后,温度条件保持不变,但pH需降低至1.5。图1所
示实验的自变量是底物浓度、有无抑制剂和抑制剂的种类。
(2)从图1中可以看出,在S 之前,①②两条曲线代表的酶促反应速率都是随着底物浓度增加而增
2
大,故底物浓度为S 时,图1①②实验中限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度。
1
(3)从图1中可以看出,随着底物浓度的增大,抑制剂Ⅱ的抑制作用没有被抵消,不能达到无抑制剂
时的最大速率,说明抑制剂Ⅱ的作用机理是与酶结合改变酶的结构,从而抑制酶促反应速率(即
7b)。随着底物浓度的增大,抑制剂Ⅰ的抑制作用被抵消,可以达到无抑制剂时的最大速率,故若抑
制剂的量不变,提高抑制剂Ⅰ作用下的酶促反应速率的措施是增加底物浓度。
(4)比较图2中的两个装置可以看出,除了催化剂种类不同(一个是无机催化剂,一个是酶)外,其他
处理方法相同,所以该装置可用于验证酶具有高效性。由于温度变化本身就会影响过氧化氢的
分解,所以在不另设空白对照组的前提下,乙装置不能用于验证温度对酶活性的影响。
13.答案 (1)专一 2号和3
(2)土豆的种类和温度 较低的温度和最适pH 不相同,因为防止土豆褐变需要抑制酶的活性,
而制备茶黄素需要促进酶的活性 30~40
解析 (1)由题意“在有氧条件下,土豆中多酚氧化酶(PPO)催化邻苯二酚氧化形成醌,醌再进一步
氧化聚合形成褐色色素(称为黑色素或类黑精),进而导致土豆褐变”可知,PPO催化邻苯二酚氧
化形成醌,而不能催化间苯二酚、对苯二酚氧化形成醌,因此该实验的目的是探究PPO的专一性,
试管2和3都不变色。
(2)①该实验的目的是探究不同种土豆中PPO活力(也称酶活性)与温度的关系,因此该实验的自
变量为不同种类的土豆和温度;对从五种土豆中提取的PPO进行保存时,应设置较低的温度和最
适pH,以抑制酶的活性,防止酶失活。
②防止大白花土豆褐变与利用其制备茶黄素过程中所需的最适温度不相同,因为防止土豆褐变
需要抑制酶的活性,而制备茶黄素需要促进酶的活性。由图可以看出,大牛角土豆PPO活力在
30~40 ℃范围内较高,若进一步探究大牛角土豆PPO的最适温度,就需要在30~40 ℃范围内设置
更小温度梯度进行重复实验。
8
