課下達(dá)標(biāo)檢測(cè)（八） 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶一、選擇題1(2018浙江11月選考單科卷)酶是生物催化劑，其作用受pH等因素的影響。下列敘述錯(cuò)誤的是()A酶分子有一定的形狀，其形狀與底物的結(jié)合無(wú)關(guān)B絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，其作用的強(qiáng)弱可用酶活性表示C麥芽糖酶能催化麥芽糖的水解，不能催化蔗糖的水解D將胃蛋白酶加入到pH10的溶液中，其空間結(jié)構(gòu)會(huì)改變解析：選A酶具有一定可變的幾何形狀，酶的活性部位與底物結(jié)合時(shí)形狀發(fā)生改變發(fā)揮催化作用，作用完成后恢復(fù)原狀，其形狀與底物的結(jié)合有關(guān)；酶的本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，其催化作用的強(qiáng)弱可以用酶活性來(lái)表示；酶具有專(zhuān)一性，麥芽糖酶可以催化麥芽糖水解，不能催化蔗糖水解；酶在過(guò)酸或過(guò)堿的溶液中會(huì)發(fā)生變性失活，胃蛋白酶的最適pH為1.8左右，加入到pH10的溶液中會(huì)使酶變性，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。2(2019濟(jì)南模擬)適當(dāng)提高溫度、加FeCl3和過(guò)氧化氫酶都可以加快過(guò)氧化氫的分解。下列各項(xiàng)分組中，加快過(guò)氧化氫的分解所遵循的原理相同的是()A提高溫度、加FeCl3B提高溫度、加過(guò)氧化氫酶C加FeCl3和過(guò)氧化氫酶D提高溫度、加FeCl3和過(guò)氧化氫酶解析：選C升高溫度加快過(guò)氧化氫的分解的原理是給反應(yīng)物提供能量；加FeCl3和過(guò)氧化氫酶加快過(guò)氧化氫的分解的原理是降低反應(yīng)的活化能。3.如圖表示某反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，有酶參與和無(wú)酶參與的能量變化，則下列敘述正確的是()A此反應(yīng)為放能反應(yīng)B曲線(xiàn)表示有酶參與CE2為反應(yīng)前后能量的變化D酶參與反應(yīng)時(shí)，所降低的活化能為E4解析：選D曲線(xiàn)是有酶催化條件下的能量變化，其降低的活化能為E4，反應(yīng)前后能量的變化應(yīng)為E3，反應(yīng)產(chǎn)物乙物質(zhì)的能量值比反應(yīng)物甲物質(zhì)的高，則該反應(yīng)為吸能反應(yīng)。4下圖是酶催化特性的“酶底物復(fù)合反應(yīng)”模型，圖中數(shù)字表示反應(yīng)過(guò)程，字母表示相關(guān)物質(zhì)。則下列各選項(xiàng)對(duì)此圖意的解釋正確的是()AX是酶，過(guò)程表示縮合反應(yīng)BY可表示酶，過(guò)程體現(xiàn)酶的多樣性C復(fù)合物Z是酶發(fā)揮高效性的關(guān)鍵D、可以表示葡萄糖水解過(guò)程解析：選C據(jù)圖分析，X在化學(xué)反應(yīng)前后不變，說(shuō)明X是酶；Y在酶的作用下生成F和G，說(shuō)明該反應(yīng)是分解反應(yīng)。根據(jù)以上分析可知，Y不是酶，過(guò)程體現(xiàn)了酶具有催化作用。圖中的復(fù)合物Z是酶與反應(yīng)物的結(jié)合體，是酶發(fā)揮高效性的關(guān)鍵。葡萄糖是單糖，是不能水解的糖。5某同學(xué)進(jìn)行了下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)：甲組：淀粉溶液新鮮唾液加入斐林試劑出現(xiàn)磚紅色沉淀乙組：蔗糖溶液新鮮唾液加入斐林試劑不出現(xiàn)磚紅色沉淀丙組：蔗糖溶液蔗糖酶溶液加入斐林試劑？下列敘述正確的是()A丙組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是“不出現(xiàn)磚紅色沉淀”B三組實(shí)驗(yàn)都應(yīng)該在37 條件下進(jìn)行C該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證酶的專(zhuān)一性D可用碘液代替斐林試劑進(jìn)行檢測(cè)解析：選C因?yàn)檎崽潜徽崽敲复呋馍善咸烟呛凸?，有還原性，加入斐林試劑出現(xiàn)磚紅色沉淀；加入斐林試劑必須水浴加熱至5065 ；唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖，蔗糖酶才能水解蔗糖，故該實(shí)驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證酶的專(zhuān)一性；如用碘液代替斐林試劑，則三個(gè)組都不會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色，無(wú)法檢測(cè)。6某實(shí)驗(yàn)室研制出一種X酶，為測(cè)出X酶的最適溫度，有人設(shè)置了a、25 、b(已知：a低于25 和b，b高于25 )三種溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此三種溫度下的X酶活性無(wú)顯著差異。據(jù)此可推測(cè)X酶的最適溫度()A一定在25 左右B一定在a25 之間C一定在25 b之間D低于a或高于b或在ab之間都有可能解析：選D由于只設(shè)置了3組溫度對(duì)照，溫度梯度過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致三種溫度下X酶的活性無(wú)顯著差異，因此不能確定具體的最適溫度。7.如圖表示不同pH對(duì)某種酶活性的影響。下列分析正確的是()A據(jù)圖分析，儲(chǔ)存該酶的最適pH為4B據(jù)圖分析，t時(shí)刻各組酶促反應(yīng)速率達(dá)到最大值Ca條件下，增加底物濃度，反應(yīng)速率增大但酶活性不變Db條件下，提高反應(yīng)體系溫度，反應(yīng)速率增大解析：選C據(jù)圖分析，pH為4條件下，酶活性最低，因此儲(chǔ)存該酶的最適pH不為4，應(yīng)該為該酶的最適pH；據(jù)圖分析，t時(shí)刻，各組產(chǎn)物濃度均達(dá)到最大，此時(shí)底物已經(jīng)被消耗完，反應(yīng)速率為0；a條件下，限制酶促反應(yīng)速率的因素可能有底物濃度、酶濃度、溫度、pH等，此時(shí)增加底物濃度，反應(yīng)速率增大；b條件下，底物已經(jīng)被分解完，此時(shí)提高反應(yīng)體系溫度，反應(yīng)速率依舊為0。8(2019日照模擬)如圖表示酶X的活性與溫度的關(guān)系示意圖，下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A在實(shí)際生產(chǎn)中，酶X制劑幾乎在所有的季節(jié)都能使用B測(cè)定酶X的活性時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)pH、底物量和酶量沒(méi)有要求C酶X的化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物，具有高效性和專(zhuān)一性D在2040 范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度，可進(jìn)一步探究酶X的最適溫度解析：選B分析題圖，酶X適用的溫度范圍較大，在實(shí)際生產(chǎn)中，酶X制劑幾乎在所有的季節(jié)都能使用；測(cè)定酶X的活性時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)pH、底物量和酶量有要求，無(wú)關(guān)變量要嚴(yán)格保持一致且適宜；酶X的化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物(蛋白質(zhì)或RNA)，具有高效性和專(zhuān)一性；在2040 范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度，可進(jìn)一步探究酶X的最適溫度。9(2018嘉興模擬)為了驗(yàn)證酶的高效性及發(fā)揮作用需要溫和的條件，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)方案，其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而釋放O2。下列敘述錯(cuò)誤的是()試管編號(hào)加入材料氣泡15 mL 3%H2O20.5 mL蒸餾水25 mL 3%H2O20.5 mL新鮮豬肝勻漿35 mL 3%H2O20.5 mL 3.5%FeCl3溶液45 mL 3%H2O20.5 mL 100 處理過(guò)的豬肝勻漿A.新鮮豬肝勻漿含有過(guò)氧化氫酶是實(shí)驗(yàn)原理之一B2號(hào)與4號(hào)試管在相同的溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C2號(hào)試管在初期產(chǎn)生氣泡最多實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟拍苓_(dá)到D1、2和3號(hào)試管間的比較也可驗(yàn)證酶的專(zhuān)一性解析：選D驗(yàn)證酶的專(zhuān)一性的實(shí)驗(yàn)應(yīng)是相同底物，不同種酶，而FeCl3屬于無(wú)機(jī)催化劑。10.如圖為酶促反應(yīng)相關(guān)曲線(xiàn)圖，Km表示酶促反應(yīng)速率為1/2vmax時(shí)的底物濃度。競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物結(jié)構(gòu)相似，可與底物競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合酶的活性部位；非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑可與酶的非活性部位發(fā)生不可逆性結(jié)合，從而使酶的活性部位功能喪失。下列分析錯(cuò)誤的是()AKm越大，酶與底物親和力越高B加入競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，Km增大C加入非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，vmax降低D非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑破壞酶的空間結(jié)構(gòu)解析：選A根據(jù)題干信息可知，Km越大，代表酶促反應(yīng)速率達(dá)到1/2vmax時(shí)所需要的底物濃度越大，即酶促反應(yīng)需要高濃度的底物才能正常進(jìn)行，從而說(shuō)明底物與酶的親和力越低；當(dāng)反應(yīng)環(huán)境中存在競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑時(shí)，需要增加底物的濃度才能保證反應(yīng)的正常進(jìn)行，即Km會(huì)增大；由“非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑可與酶的非活性部位發(fā)生不可逆性結(jié)合，從而使酶的活性部位功能喪失”可知，若反應(yīng)環(huán)境中增加了非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，則會(huì)導(dǎo)致部分酶的活性部位空間結(jié)構(gòu)改變、功能喪失，進(jìn)而導(dǎo)致vmax降低。二、非選擇題11研究者用磷酸化酶(混合酶，可將淀粉水解成單糖)、單糖、淀粉和不同pH緩沖液組成不同反應(yīng)體系，并測(cè)定了各反應(yīng)體系中淀粉含量的變化(實(shí)驗(yàn)中pH對(duì)淀粉含量沒(méi)有直接影響)，結(jié)果見(jiàn)下表。隨后，研究者測(cè)定了水稻開(kāi)花后至籽粒成熟期間，水稻籽粒中淀粉含量和磷酸化酶相對(duì)活性的變化，結(jié)果如下圖，回答下列問(wèn)題：不同反應(yīng)體系中淀粉含量的變化pH淀粉含量(mg/mL)作用前作用后5.70.8460.6126.00.8460.8016.60.8461.1576.90.8461.1217.40.8460.918(1)分析表格中淀粉含量的變化情況，推測(cè)磷酸化酶的具體功能包括_。(2)結(jié)合圖、表分析，開(kāi)花后1020天內(nèi)，水稻籽粒細(xì)胞中pH可能在_(填“5.7”“6.0”或“6.6”)附近，此時(shí)間段內(nèi)，水稻籽粒中磷酸化酶相對(duì)活性與淀粉含量變化的關(guān)系是_。(3)若要檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中酶促反應(yīng)速率，可通過(guò)檢測(cè)底物的消耗速率或產(chǎn)物的生成速率來(lái)判定，從操作簡(jiǎn)便的角度分析，最好選擇_(試劑)檢測(cè)；題中的淀粉屬于_(填“底物”“產(chǎn)物”或“底物和產(chǎn)物”)；若反應(yīng)在適宜的溫度、pH等條件下進(jìn)行，則影響酶促反應(yīng)速率的因素還有_(至少寫(xiě)出2點(diǎn))。解析：(1)題中表格呈現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從表中數(shù)據(jù)比較分析可知，本實(shí)驗(yàn)的自變量是pH，因變量是淀粉含量的變化，當(dāng)pH為5.7和6.0時(shí)，反應(yīng)體系中淀粉的含量減少，說(shuō)明反應(yīng)體系中部分淀粉在磷酸化酶作用下分解了；當(dāng)pH為6.6、6.9和7.4時(shí)，反應(yīng)體系中淀粉的含量增加，說(shuō)明反應(yīng)體系中在磷酸化酶作用下有淀粉合成。由此可推測(cè)磷酸化酶(混合酶)在這個(gè)反應(yīng)體系中在不同pH條件下，既可以催化淀粉分解，也可以催化單糖合成淀粉。(2)結(jié)合圖表分析，開(kāi)花后1020天內(nèi)磷酸化酶的活性高，淀粉積累的速度最快，所以水稻籽粒細(xì)胞中pH可能在6.6；從圖中曲線(xiàn)分析，可知前段磷酸化酶相對(duì)活性增高，淀粉含量積累加快，后段磷酸化酶相對(duì)活性下降，淀粉含量積累減緩。(3)題中涉及的酶促反應(yīng)為淀粉水解和合成，淀粉水解形成的單糖是葡萄糖(還原糖)，可選擇碘液或斐林試劑來(lái)檢測(cè)，但斐林試劑使用中需進(jìn)行水浴加熱，故碘液是最佳選擇；由第(1)小題分析可知，淀粉既屬于底物，又屬于產(chǎn)物；影響酶促反應(yīng)速率的因素有酶的活性、底物濃度、酶的濃度等。答案：(1)催化淀粉的分解與合成(2)6.6前段磷酸化酶相對(duì)活性增高，淀粉含量積累加快，后段磷酸化酶相對(duì)活性下降，淀粉含量積累減緩(可合并回答) (3)碘液底物和產(chǎn)物底物濃度、酶的濃度、酶的活性等(答出2點(diǎn)即可)12.(2019泰安三模)如圖是某種淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，回答下列問(wèn)題：(1)圖中b、c兩點(diǎn)中通過(guò)改變溫度條件可明顯提高反應(yīng)速率的是_，原因是_。(2)某同學(xué)為驗(yàn)證溫度對(duì)該酶活性的影響，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：操作步驟操作方法試管A試管B試管C1淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2溫度處理()3710003淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL4碘液2滴2滴2滴5現(xiàn)象X變藍(lán)變藍(lán)該實(shí)驗(yàn)的自變量是_。若反應(yīng)時(shí)間相對(duì)充分，請(qǐng)寫(xiě)出表格中X表示的內(nèi)容：_。操作步驟4_(填“可以”或“不可以”)用斐林試劑代替碘液，原因是_。能不能利用過(guò)氧化氫酶催化H2O2分解來(lái)驗(yàn)證溫度對(duì)酶活性的影響原因？_。原因是_。若需判斷某生物大分子物質(zhì)在不同溫度條件下，相同酶催化是否水解，從實(shí)驗(yàn)的科學(xué)角度分析，最好檢測(cè)：_。解析：(1)分析曲線(xiàn)，c點(diǎn)屬于低溫，b點(diǎn)是高溫，所以通過(guò)改變溫度條件可明顯提高反應(yīng)速率的為c點(diǎn)，原因是低溫雖然抑制酶活性，但低溫對(duì)酶活性的影響是可逆的，而高溫使酶失活，對(duì)酶活性的影響是不可逆的。(2)分析表格可看出，溫度是自變量，變色情況是因變量；X是37 時(shí)的變色情況，在此溫度淀粉酶活性強(qiáng)，將淀粉水解，加碘液不變藍(lán)；不能用斐林試劑代替碘液，因?yàn)橛渺沉衷噭z測(cè)生成物時(shí)，需水浴加熱到5065 ，對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響。也不能用過(guò)氧化氫酶催化H2O2分解來(lái)驗(yàn)證溫度對(duì)酶活性的影響，原因是溫度對(duì)H2O2分解的速度有影響，同樣會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。判斷某生物大分子物質(zhì)在不同溫度條件下，相同酶催化是否水解，最好檢測(cè)生成物情況，若檢驗(yàn)反應(yīng)物有可能反應(yīng)物在較長(zhǎng)時(shí)間都存在，不易判斷。答案：(1)c低溫抑制酶活性，低溫對(duì)酶活性的影響是可逆的，而高溫使酶失活，高溫對(duì)酶活性的影響是不可逆的(2)溫度不變藍(lán)不可以用斐林試劑檢測(cè)生成物時(shí)，需水浴加熱到5065 ，改變了實(shí)驗(yàn)的自變量，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有干擾不能溫度對(duì)H2O2分解的速度有影響，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾生成物13絲狀溫度敏感蛋白(FtsZ)是細(xì)菌中一種含量豐富且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，幾乎存在于包括結(jié)核桿菌的所有病原細(xì)菌中。FtsZ也是一種GTP酶，有一個(gè)GTP(三磷酸鳥(niǎo)苷)的結(jié)合位點(diǎn)，在GTP存在的條件下，可以在分裂細(xì)菌中間部位聚集成Z環(huán)，Z環(huán)不斷收縮，引導(dǎo)細(xì)菌的細(xì)胞分裂。尋找靶向FtsZ的抑制劑，可有效抑制細(xì)菌的細(xì)胞分裂。為建立靶向FtsZ的新型抗菌藥篩選模型，科研人員對(duì)大腸桿菌表達(dá)的FtsZ蛋白進(jìn)行了相關(guān)研究。(1)人類(lèi)病原微生物耐藥性的提高，嚴(yán)重影響傳染性疾病治療的成功幾率。FtsZ抑制劑與以往的抗菌藥相比不易形成耐藥性，原因是FtsZ蛋白_。(2)下圖1表示利用熒光散射法測(cè)定FtsZ蛋白在體外的聚集程度。當(dāng)加入_時(shí)，F(xiàn)tsZ蛋白迅速聚集，由此可見(jiàn)，F(xiàn)tsZ在體外依然具備_功能。實(shí)驗(yàn)選取BSA作為對(duì)照，原因是_。(3)下面兩組實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)FtsZ酶活性的影響。實(shí)驗(yàn)一：將FtsZ蛋白分別置于25 、30 、37 、45 、50 、55 條件下，同時(shí)加入等量GTP混勻反應(yīng)30 min，測(cè)定酶的活性，結(jié)果見(jiàn)圖2。實(shí)驗(yàn)二：將FtsZ蛋白分別置于25 、30 、37 、45 、50 、55 條件下保溫2 h，然后加入等量GTP混勻，置于37 反應(yīng)30 min，測(cè)定酶的活性，結(jié)果見(jiàn)圖3。37 不一定是FtsZ酶的最適溫度，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定其最適溫度，實(shí)驗(yàn)思路是_。實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是_。實(shí)驗(yàn)二的目的是_。當(dāng)溫度高于45 時(shí)，酶的活性迅速喪失，原因是_。解析：(1)據(jù)題意“絲狀溫度敏感蛋白(FtsZ)是細(xì)菌中一種含量豐富且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蛋白質(zhì)”可知，F(xiàn)tsZ結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此FtsZ抑制劑與以往的抗菌藥相比不易形成耐藥性。(2)據(jù)圖可知，在4 min后加入了GTP，F(xiàn)tsZ蛋白迅速聚集，說(shuō)明FtsZ在體外依然具備催化功能。據(jù)圖可知，加入GTP后，BSA聚集程度與加入前相比，都是50左右，說(shuō)明BSA不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng)，因此選取BSA作為對(duì)照。(3)據(jù)圖2可知，37 時(shí)FtsZ酶活性最高，但此溫度不一定是FtsZ酶的最適溫度，其最適溫度在37 左右，因此設(shè)計(jì)FtsZ酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路是在3045 溫度范圍內(nèi)設(shè)置較小的溫度梯度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)一，酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度。據(jù)實(shí)驗(yàn)一及實(shí)驗(yàn)二的內(nèi)容可知，實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是實(shí)驗(yàn)一先混勻再在不同溫度下反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)二先保溫再加GTP。實(shí)驗(yàn)二的目的是測(cè)定酶具有催化活性的溫度范圍。酶的活性受到溫度的影響，高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致酶失去活性，因此當(dāng)溫度高于45 時(shí)，酶的活性迅速喪失。答案：(1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(2)GTP催化BAS不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng)(3)在3045 溫度范圍內(nèi)設(shè)置較小的溫度梯度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)一，酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度實(shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)二是先保溫再加GTP測(cè)定酶具有催化活性的溫度范圍溫度過(guò)高使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致酶失活