資源簡介

第3單元 細胞的能量供應和利用
課時練9　降低化學反應活化能的酶
選擇題1～6題，每小題5分，7～14題，每小題6分，共78分。
一、選擇題
1．(2024·湖北荊州中學期末)如圖是比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗。下列有關分析不正確的是(　　)
A．本實驗的因變量是過氧化氫的分解速率
B．本實驗的無關變量有過氧化氫的濃度、催化劑的用量等
C．①號與③號、①號與④號可分別構成對照實驗
D．分析②號、④號試管的實驗結果可知，加熱和酶都能降低反應的活化能
2.反應底物從常態轉變為活躍狀態所需的能量稱為活化能。如圖為蔗糖水解反應能量變化的示意圖，已知H＋能催化蔗糖水解。下列分析錯誤的是(　　)
A．E1和E2表示活化能，X表示果糖和葡萄糖
B．H＋降低的化學反應活化能的值等于(E2－E1)
C．蔗糖酶使(E2－E1)的值增大，反應結束后X增多
D．升高溫度可通過改變酶的結構而影響酶促反應速率
3．(2024·河北，2)下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．作為生物催化劑，酶作用的反應物都是有機物
B．胃蛋白酶應在酸性、37 ℃條件下保存
C．醋酸桿菌中與發酵產酸相關的酶，分布于其線粒體內膜上
D．從成年牛、羊等草食類動物的腸道內容物中可獲得纖維素酶
4.(2025·達州市高級中學檢測)誘導契合模型認為，酶分子具有一定的柔性，當酶與底物分子接近時，酶受底物分子誘導，構象發生有利于與底物結合的變化，這種構象的變化能使活性中心的催化基團處于合適的位置。甲物質和乙物質與R酶之間的關系如圖所示。根據誘導契合模型推測，下列敘述正確的是(　　)
A．R酶能催化甲物質和乙物質發生相關的化學反應
B．底物和酶發生結合導致酶的空間結構發生不可逆變性
C．構象的變化使酶能更好地結合底物，從而行使催化功能
D．該模型說明了酶促反應在溫和的條件下可以高效進行
5．(2022·重慶，7)植物蛋白酶M和L能使肉類蛋白質部分水解，可用于制作肉類嫩化劑。某實驗小組測定并計算了兩種酶在37 ℃、不同pH下的相對活性，結果見表。下列敘述最合理的是(　　)
pH 3 5 7 9 11
相對活性 酶M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
酶L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃時，兩種酶的最適pH均為3
B．在37 ℃長時間放置后，兩種酶的活性不變
C．從37 ℃上升至95 ℃，兩種酶在pH為5時仍有較高活性
D．在37 ℃、pH為3～11時，M更適于制作肉類嫩化劑
6．(2025·荊州聯考)下列關于探究酶的特性的相關實驗描述，正確的是(　　)
A．探究溫度對淀粉酶的活性影響時，可用斐林試劑作為鑒定試劑
B．在加入等量過氧化氫反應物的條件下，滴加肝臟研磨液的實驗組會產生更多的氧氣
C．“探究pH對過氧化氫酶的活性影響”時，應先分別在酶溶液中加入不同pH的緩沖液之后再加入底物
D．在探究淀粉酶的專一性時，可用碘液檢驗淀粉、蔗糖是否水解
7．(2022·全國乙，4)某種酶P由RNA和蛋白質組成，可催化底物轉化為相應的產物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件，某同學進行了下列5組實驗(表中“＋”表示有，“－”表示無)。根據實驗結果可以得出的結論是(　　)
實驗組 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA組分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白質組分 ＋ － ＋ － ＋
低濃度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高濃度Mg2＋ － － － ＋ ＋
產物 ＋ － － ＋ －
A.酶P必須在高濃度Mg2＋條件下才具有催化活性
B．蛋白質組分的催化活性隨Mg2＋濃度升高而升高
C．在高濃度Mg2＋條件下RNA組分具有催化活性
D．在高濃度Mg2＋條件下蛋白質組分具有催化活性
8．(2021·海南，11)某種酶的催化反應速率隨溫度和時間變化的趨勢如圖所示。據圖分析，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．該酶可耐受一定的高溫
B．在t1時，該酶催化反應速率隨溫度升高而增大
C．不同溫度下，該酶達到最大催化反應速率時所需時間不同
D．相同溫度下，在不同反應時間該酶的催化反應速率不同
9.(2024·江蘇沭陽縣檢測)絲瓜果肉中鄰苯二酚等酚類物質在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物質，褐色物質在410 nm可見光下有較高的吸光值(OD值)，且褐色物質越多，OD值越高。已知底物分子在溫度升高時所具有的能量提高，PPO的最適pH為5.5。科學家用絲瓜果肉的PPO粗提液、鄰苯二酚、必需的儀器等探究溫度對PPO活性的影響，結果如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．PPO在35 ℃和40 ℃時降低的活化能相同
B．測定PPO的最適溫度需要在30～40 ℃范圍內設置溫度梯度
C．實驗中應先將PPO提取液和鄰苯二酚溶液分別在相應的溫度下保溫適當時間，然后再混合
D．絲瓜果肉PPO粗提液可以在0 ℃和pH為5.5的條件下保存
10.為探究不同溫度下兩種淀粉酶的活性，某同學設計了多組實驗并對各組淀粉的剩余量進行檢測，結果如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．該實驗的自變量是酶的種類，因變量是淀粉剩余量
B．據圖分析可知，酶A的最適溫度是50 ℃，高于酶B的最適溫度
C．本實驗不宜使用斐林試劑進行檢測
D．酶的作用條件較溫和，故保存酶B時，應選擇40 ℃和最適pH來保存
11.(2023·遼寧，19改編)基質金屬蛋白酶MMP2和MMP9是癌細胞轉移的關鍵酶。MMP2和MMP9可以降解明膠，明膠可被某染液染成藍色，因此可以利用含有明膠的凝膠電泳檢測這兩種酶在不同條件下的活性。據圖分析，下列敘述錯誤的是(　　)
A．SDS可以降低MMP2和MMP9活性
B．10 ℃保溫降低了MMP2和MMP9活性
C．緩沖液用于維持MMP2和MMP9活性
D．MMP2和MMP9降解明膠不具有專一性
12．(2024·廣東，15)現有一種天然多糖降解酶，其肽鏈由4段序列以Ce5－Ay3－Bi－CB方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構建新肽鏈，并評價其催化活性，部分結果見表。關于各段序列的生物學功能，下列分析錯誤的是(　　)
肽鏈 纖維素類底物 褐藻酸類底物
W1 W2 S1 S2
Ce5－Ay3－Bi－CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3－Bi－CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：－表示無活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越強。
A．Ay3與Ce5催化功能不同，但可能存在相互影響
B．Bi無催化活性，但可判斷與Ay3的催化專一性有關
C．該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關
D．無法判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關
13．(2025·河南九師聯盟聯考)雞蛋蛋清中含有蛋清蛋白、蛋白酶抑制因子等多種蛋白質，其中蛋清蛋白是制備優質多肽的天然原料。某研究人員對新鮮雞蛋蛋清適度預熱后用蛋白酶進行水解，探究酶用量及水解溫度條件，獲得如圖1、圖2所示結果。下列相關分析錯誤的是(　　)
A．實驗前預熱蛋清有利于實驗中蛋白酶充分發揮作用
B．圖1中，隨著酶濃度增加酶活性逐漸降低，水解速率降低
C．探究蛋白酶的最適水解溫度條件時，應選擇與底物相同濃度的酶進行實驗
D．60 ℃條件下水解度降低是因為高溫導致蛋白酶的空間結構改變
14.(2024·咸寧期中)如圖曲線乙表示在最適溫度、最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。據圖分析下列說法正確的是(　　)
A．增大pH后重復該實驗，a、b點位置均會上升
B．酶濃度降低后，圖示反應速率可用曲線甲表示
C．酶濃度是限制曲線ab段反應速率的主要因素
D．若b點后升高溫度，將呈現曲線丙所示變化
二、非選擇題
15．(12分)(2023·全國乙，32)某種觀賞植物的花色有紅色和白色兩種。花色主要是由花瓣中所含色素種類決定的，紅色色素是由白色底物經兩步連續的酶促反應形成的，第1步由酶1催化，第2步由酶2催化，其中酶1的合成由A基因控制，酶2的合成由B基因控制。現有甲、乙兩個不同的白花純合子，某研究小組分別取甲、乙的花瓣在緩沖液中研磨，得到了甲、乙花瓣的細胞研磨液，并用這些研磨液進行不同的實驗。
實驗一：探究白花性狀是由A或B基因單獨突變還是共同突變引起的
①取甲、乙細胞研磨液在室溫下靜置后發現均無顏色變化。
②在室溫下將兩種細胞研磨液充分混合，混合液變成紅色。
③將兩種細胞研磨液先加熱煮沸，冷卻后再混合，混合液顏色無變化。
實驗二：確定甲和乙植株的基因型
將甲的細胞研磨液煮沸，冷卻后與乙的細胞研磨液混合，發現混合液變成了紅色。
回答下列問題：
(1)酶在細胞代謝中發揮重要作用，與無機催化劑相比，酶所具有的特性是______________(答出3點即可)；煮沸會使細胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高溫破壞了酶的____________。
(2)實驗一②中，兩種細胞研磨液混合后變成了紅色，推測可能的原因是__________。
(3)根據實驗二的結果可以推斷甲的基因型是________，乙的基因型是________；若只將乙的細胞研磨液煮沸，冷卻后與甲的細胞研磨液混合，則混合液呈現的顏色是________。
16．(10分)(2024·恩施檢測)福建人對茶情有獨鐘，在福建閩南一帶更有著“寧可百日無肉，不可一日無茶”的傳統。茶葉細胞中存在多種酚類物質，多酚氧化酶可以將無色的酚類物質氧化成褐色。請回答下列問題：
(1)綠茶的品質特點是“綠葉、綠湯”，在制作過程中用高溫炒制，防止其褐變。其原理是________________________________________________________________________。
(2)為減少綠茶制作過程中發生褐變，科研人員探究褐變抑制劑對多酚氧化酶活性的影響，其中褐變抑制劑用磷酸鹽緩沖液配制而成，結果如圖。
本實驗的自變量是______________________，對照組中應加入____________________、等量的底物溶液和酶溶液，在適宜的條件下測出最大酶活性。據圖分析，________________處理方式對多酚氧化酶活性的抑制效果最佳。
(3)酶抑制劑有競爭性和非競爭性兩種類型。競爭性抑制劑與底物相似，與底物競爭酶活性位點；非競爭性抑制劑不與酶活性位點結合，而與酶活性位點以外的位點結合，進而改變酶結構，使底物不能與酶結合。欲探究檸檬酸是哪種抑制劑，某研究人員進行如下實驗：
組別 實驗處理 實驗結果測定
甲組 足量的茶多酚＋適量多酚氧化酶 茶多酚的分解速率
乙組 足量的茶多酚＋適量多酚氧化酶＋檸檬酸試劑
若________________________________________________________________________，則檸檬酸試劑為非競爭性抑制劑。
答案精析
1．D　[加熱能提供能量而不能降低活化能，D錯誤。]
2．C　[蔗糖酶具有高效性，降低的活化能(E2－E1)的值更大，但由于底物的量有限，所以X產物的量最終不變，C錯誤。]
3．D　[一般來說，酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，但其作用的反應物不一定是有機物，如過氧化氫酶作用的反應物為無機物，A錯誤；酶應在低溫和最適pH條件下保存，因此，胃蛋白酶應在酸性、低溫條件下保存，B錯誤；醋酸桿菌是細菌，屬于原核生物，不具有線粒體，C 錯誤；成年牛、羊等食草類動物腸道中有可以分解纖維素的微生物，所以從其腸道內容物中可以獲得纖維素酶，D 正確。]
4．C　[根據誘導契合模型和圖中信息可知，R酶不能催化甲物質發生相關的化學反應，A錯誤；酶是生物催化劑，反應前后自身性質不發生改變，因此其空間結構的改變是可逆的，B錯誤；根據誘導契合模型和圖中信息可知，底物和酶活性部位結合，會誘導酶發生構象變化，使酶的活性中心變得與底物的結構互補，兩者相互契合，從而發揮催化功能，C正確；該模型不能體現酶促反應在溫和的條件下可以高效進行，D錯誤。]
5．D　[根據表格數據可知，在37 ℃時，M的適宜pH為5～9，而L的適宜pH為5左右，A不符合題意；酶適宜在低溫條件下保存，在37 ℃長時間放置后，兩種酶的活性會發生改變，B不符合題意；酶發揮作用需要適宜的溫度，高溫會導致酶變性失活，因此從37 ℃上升至95 ℃，兩種酶在pH為5時都已經失活，C不符合題意。]
6．C　[探究溫度對酶活性的影響時，需要保證反應溫度自始至終在設定的溫度下進行，使用斐林試劑需要水浴加熱，從而改變反應溫度，對實驗結果會產生影響，A錯誤；產物的量取決于底物的量，由于是等量過氧化氫反應物，則產生的氧氣量相同，B錯誤；“探究pH對過氧化氫酶的活性影響”實驗中，應先分別在酶溶液中加入不同pH的緩沖液，然后再加入底物，以保證酶在相應pH下發揮作用，C正確；碘液不能檢驗蔗糖是否水解，D錯誤。]
7．C　[由①組可知，酶P在低濃度Mg2＋條件下也有產物的生成，說明并非一定要在高濃度Mg2＋條件下才具有催化活性，A不符合題意；由第③組和第⑤組對比可知，只有蛋白質組分存在時，在低濃度Mg2＋和高濃度Mg2＋的條件下，均無產物的生成，說明在兩種條件下蛋白質組分都沒有催化活性，B不符合題意；由第④組和第⑤組對比可知，在高濃度Mg2＋條件下，第④組有產物的生成，第⑤組沒有產物的生成，說明RNA組分具有催化活性，蛋白質組分沒有催化活性，C符合題意，D不符合題意。]
8．D　[相同溫度下，不同反應時間內該酶的催化反應速率可能相同，如達到最大反應速率(曲線平緩)之后的反應速率相同，D錯誤。]
9．A　[由圖可知，PPO在溫度為35 ℃和40 ℃時OD值相同，但已知底物分子在溫度升高時所具有的能量提高，故35 ℃時酶活性高于40 ℃，因此，降低的活化能也不同，A錯誤；由題意可知，35 ℃時酶活性最高，故應在30～40 ℃范圍內設置溫度梯度實驗，更精確地測定PPO的最適溫度，B正確；0 ℃時PPO的活性較弱，可以將絲瓜果肉PPO粗提液在0 ℃和pH為5.5的條件下保存，D正確。]
10．C　[本實驗的自變量是溫度和酶的種類，而用斐林試劑鑒定還原糖時需要水浴加熱，會影響實驗結果，A錯誤，C正確；根據圖中的結果無法確定酶A的最適溫度，B錯誤；酶應該在低溫下保存，D錯誤。]
11．D　[37 ℃保溫、加SDS、加緩沖液組比37 ℃保溫、不加SDS、加緩沖液組的MMP2和MMP9條帶周圍的透明帶面積更小，說明明膠被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9活性，A正確；與37 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)時MMP2和MMP9條帶周圍的透明帶面積更小，說明明膠被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保溫降低了MMP2和MMP9活性，B正確；緩沖液可以維持pH的穩定，從而維持MMP2和MMP9活性，C正確；MMP2和MMP9都屬于酶，酶具有專一性，D錯誤。]
12．B　[據表格分析可知，Ce5組與Ay3組比較，Ce5與Ay3分別催化纖維素類底物和褐藻酸類底物，說明兩者的催化功能不同，當Ay3與Ce5同時存在時，即Ce5－Ay3－Bi－CB組與Ce5組比較，Ce5催化纖維素類底物W2的活性增強，說明兩者之間可能存在相互影響，A正確；Bi組不能催化纖維素類底物和褐藻酸類底物，說明其無催化活性，Ay3組與Ay3－Bi－CB組比較，不論是否與Bi結合，Ay3均可催化底物S1與S2，說明Bi與Ay3的催化專一性無關，B錯誤；Ce5－Ay3－Bi－CB組與Ay3－Bi－CB組比較，無論Ce5是否存在，該酶催化褐藻酸類底物的活性均不變，說明該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關，C正確；若要研究CB是否與纖維素類底物的催化活性有關，自變量為有無CB，所以應增加檢測Ce5－Ay3－Bi肽鏈的活性，與Ce5－Ay3－Bi－CB組比較，才能判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關，D正確。]
13．B　[由題干信息可知，雞蛋蛋清中含蛋白酶抑制因子，若直接進行實驗，其會抑制蛋白酶的作用，所以，適度預熱可使蛋白酶抑制因子失活，使蛋白酶充分發揮作用，A正確；酶濃度影響酶促反應速率，并不影響酶活性，圖1中，隨著酶濃度增加，水解度及可溶性多肽含量增加速率減小，不是因為酶活性降低，B錯誤；由圖1可以看出，底物濃度和酶濃度等比時，水解度達到最高，所以探究蛋白酶的最適水解溫度條件時，選擇的最佳酶濃度和底物濃度相等，C正確；60 ℃時水解度降低是因為高溫導致酶分子空間結構改變，酶活性降低，D正確。]
14．B　[曲線乙表示最適pH條件下的酶促反應速率，若增大pH，酶的活性會下降，a、b點位置都會下移，A錯誤；在曲線ab段酶促反應速率與反應物濃度呈正相關，因此反應物濃度是限制曲線ab段反應速率的主要因素，C錯誤；曲線乙是在最適溫度條件下進行的，如果升高溫度，酶的活性會下降，b點后反應速率會下降，D錯誤。]
15．(1)高效性、專一性、作用條件溫和　空間結構　(2)甲、乙兩種研磨液混合后，其中的酶1和酶2使白色底物經酶促反應生成了紅色色素　(3)AAbb　aaBB　白色
16．(1)高溫使多酚氧化酶變性失活，不能將無色的酚類物質氧化成褐色　(2)抑制劑類型及濃度　磷酸鹽緩沖液
0．10%的檸檬酸　(3)乙組茶多酚的分解速率小于甲組
(
第
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共
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