酶的本质和特性考情分析知识梳理一、酶的发现历程1．关于酶本质的探索（1）1857年,法国微生物学家巴斯德认为,没有活细胞的参与,糖类不可能变成酒精.（2）德国化学家李比希认为,引起发酵的物质是酵母细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用.（3）德国化学家毕希纳从酵母活细胞中提取出引起发酵的物质,称为酿酶.（4）1926年,美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出了脲酶,并证明脲酶是蛋白质.（5）20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能.二、酶的概念和本质1. 酶的概念酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质.（1）酶概念的三要素：酶的来源——是由活细胞产生的；酶的化学本质——绝大多数是蛋白质,少数是RNA；酶的生理功能——具有催化作用.（2）酶的产生与激素产生的关系活细胞一般都能产生酶,但是不都能产生激素.所以,能产生激素的细胞一定能产生酶,但能产生酶的细胞不一定能产生激素.2．酶的本质3．酶本质的实验验证（1）酶是蛋白质的实验验证实验组：待测酶液+双缩脲试剂一一→是否出现紫色对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂一一→出现紫色反应通过对照,实验组若出现紫色,证明待测酶是蛋白质；否则,不是蛋白质.（2）酶是RNA的实验验证实验组：待测酶液+吡罗红染液一是否呈现红色对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液一呈现红色通过对照,若实验组呈现红色,则证明待测酶是RNA；否则,不是RNA.三、酶的特性1．高效性（1）含义酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍,说明酶的催化作用具有高效性.酶的高效性保证了生物体内的生化反应能快速、顺利地进行.（2）图解①加入酶和加无机催化剂相比较,说明酶催化的高效性.②加入酶和未加酶相比较,说明酶具有催化性.（3）意义保证细胞代谢顺利进行.2．专一性（1）含义每一种酶只能催化一种或一类化学反应.（2）图解①A表示酶,B表示被催化的反应物②反应前后酶的结构和性质不变③酶和被催化的反应物分子都是特定的结构（3）曲线①在反应物A中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A催化反应物A的反应.②在反应物A中加入酶B,反应速率与未加酶时相同,说明酶B不催化反应物A的反应.3．作用条件较温和（1）含义酶作用需要较温和的条件.绝大多数酶是蛋白质,过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子的空间结构遭到破坏,从而引起酶活性的改变（2）图解①在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶的催化作用将减弱.②在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用都减弱.③过酸、过碱和高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性.④反应液pH的变化不影响酶作用的最适温度.【易错提醒】（1）不要误认为具有分泌功能的细胞才能产生酶；（2）不要误认为酶只在细胞内起作用；（3）低温只会影响酶的活性,酶不会变性失活；（4）酶的高效性一般是通过酶与无机催化剂对照来说的；（5）酶的高效性验证实验中,所用的生物材料必须是新鲜的.趣味生物神奇的酶可将A型血和B型血转化成O型血生物通报道,加拿大英属哥伦比亚大学的研究人员在人类肠道中发现了一种神奇的酶,能够将A型或B型血转化成O型血,并且效率比之前报道的酶高了30倍.他们在本周召开的美国化学学会的年会上展示了这一成果,有望在紧急情况下将血液调整成通用的O型,让更多患者受益.这项研究的负责人、英属哥伦比亚大学的生物化学教授Stephen Withers表示：“我们对那些能够从红细胞中去除A或B抗原的酶特别感兴趣.如果你可以去除那些单糖的抗原,那么你就可以将A型或B型血转化为O型血.”这种神奇的酶是从人体肠道微生物组中发现的.肠道壁的内侧含有糖基化蛋白,称为粘蛋白,它们为细菌提供附着点.这些糖在结构上类似于在A型和B型血液中发现的那些抗原,而特定的细菌家族在切割这些抗原上的效率比之前的酶高了30倍.典例精炼【例1】下列关于酶本质的探索历程,说法不正确的是（）A. 巴斯德认为糖类变成酒精是一个纯化学过程,与生命活动无关B. 毕希纳将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶C. 萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶并证明其是蛋白质D. 切赫和奥特曼发现了具有生物催化功能的RNA【答案】A【解析】A、巴斯德之前,人们认为发酵是纯化学反应,与生命活动无关,而巴斯德认为发酵与活细胞有关,起发酵作用的是整个酵母细胞,A错误；B、毕希纳将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶,B正确；C、萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶并证明其是蛋白质,C正确；D、切赫和奥特曼发现少数RNA具有生物催化功能,D正确．【总结】本题考察酶的发现历程,对于此类试题,需要考生注意教材中的探索实验及其结论,能结合所学的知识准确判断各选项,属于考纲识记层次的考察.【练1-1】1、下列关于酶研究的叙述,错误的是（）A. 在巴斯德之前,人们认为发酵是纯化学反应,与生命活动无关B. 巴斯德与李比希观点的主要不同在于发酵是整个细胞或细胞中的某些物质起作用C. 酵母细胞中的酶在细胞存活、破碎后均能发挥催化作用D. 萨姆纳证明酶的本质是蛋白质,少数RNA也有催化作用【答案】D【解析】在巴斯德之前,人们认为发酵是纯化学反应,与生命活动无关,A正确；巴斯德提出：酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在,而李比希却坚持地认为：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,可见,二者观点的主要不同在于发酵是整个细胞或细胞中的某些物质起作用,B正确；酵母细胞中的酶,在细胞存活、破碎后均能发挥催化作用,C正确；萨姆纳证明酶的本质是蛋白质,奥特曼发现少数RNA也有催化作用,D错误.【练1-2】科学家（）设计了一个非常巧妙的实验,最先证明胃具有化学性消化的作用．A．巴斯德B．毕希纳C．萨姆纳D．斯帕兰札尼【答案】D【解析】A、巴斯德指出发酵与活细胞有关；起发酵作用的是整个酵母细胞,A错误；B、毕希纳指出酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样,B错误；C、萨姆纳从刀豆种子提纯出来脲酶,并证明是一种蛋白质,C错误；D、1773年,意大利科学家斯帕兰扎尼将肉块放入金属笼内让鹰吞下,一段时间后,发现笼内肉块消失了,本实验的设计巧妙地避开了胃的物理性消化,因为金属笼可以避免胃的蠕动对笼内食物的影响,证明了胃具有化学性消化的作用,D正确．故选：D．【练1-3】美国科学家萨姆纳历经九年从刀豆种子中提取出脲酶结晶,对于脲酶的叙述不正确的是（）A．脲酶可以将尿素分解成为氨和二氧化碳B．脲酶常温下可以与双缩脲试剂反应,形成紫色物质C．脲酶分子中的组成元素一定包括C、H、O、ND．与脲酶合成有关的细胞器只有核糖体、内质网和高尔基体【答案】D【解析】脲酶是一种细胞内的酶,属于胞内蛋白质,故不需要内质网和高尔基体的加工和运输,故D错误.【练1-4】下列有关酶的发现和特性说法不正确的是（）A．斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用的实验中,证明了酶具有消化作用B．温度过低或过高,对酶活性的影响存在差异C．绝大多数酶都是蛋白质D．酶具有极强的催化功能,其原因是降低活化能【答案】A【解析】斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用的实验中,证明了该物质具有消化作用,不清楚该物质是酶,故错误.【练1-5】二十世纪80年代,美国生物学家奥特曼和切赫研究和发现了RNA的催化功能,并由此获得1989年度的诺贝尔化学奖．以下有关叙述中正确的是（）A．酶的化学本质不一定都是蛋白质B．某些RNA虽具有催化功能但不能叫做酶C．RNA催化功能的发现说明酶不具有专一性D．所有酶都是在细胞中的核糖体上合成的【答案】A【解析】A、酶是由活细胞产生的,具有生物催化功能的有机物,大多数酶是蛋白质,但是也有少数酶的本质是RNA,如美国生物学家奥特曼和切赫研究和发现了RNA 的催化功能,A正确；B、除了一些蛋白质类的酶以为,某些RNA也是酶,也有催化功能,B错误；C、RNA和蛋白质类的酶都具有专一性,RNA的催化功能的发现,说明了酶的本质不仅仅是蛋白质,C错误；D、蛋白质类的酶是在核糖体合成的,RNA类的酶是在细胞核（或拟核）转录形成的,D错误．故选：A．【练1-6】下列关于酶本质的研究,按研究时间的先后顺序,排列正确的是 ( )①证明了脲酶是一种蛋白质②酒精发酵需要活细胞的参与③发现少数RNA也具有生物催化功能④人们认识到酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳⑤用不含酵母菌的酵母提取液进行发酵获得成功,证明生物体内的催化反应也可在体外进行A．④②⑤①③B．③④⑤②①C．①⑤④②③D．③④①②⑤【答案】A【解析】19世纪人们认为酿酒是让糖类发酵变成酒精和二氧化碳.1857年,巴斯德认为发酵需活细胞参与.毕希纳从细胞中获得了含有酶的提取液,证明生物体内的催化反应也可在体外进行,萨姆纳获得脲酶,证明是一种蛋白质,切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用.【例2】下列有关酶的叙述正确的有（）①产生酶的细胞都有分泌功能②部分从食物中获得,部分在体内转化③酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸④酶是生物催化剂⑤生长激素与呼吸酶可来自于同一个细胞⑥能降低化学反应的活化能A．3个B．4个C．5个D．6个【答案】B【解析】所有的细胞都可以产生酶,只有部分细胞具有分泌功能；所有的酶都需要自身合成,不能从食物中获得；酶是生物催化剂,其化学本质是蛋白质或RNA,基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；产生生长激素的细胞是垂体细胞,垂体细胞也能产生呼吸酶；酶通过降低化学反应的活化能发挥催化作用.正确的叙述为③④⑤⑥.【总结】此题考察酶的概念以及特性,酶促反应原理等知识点,意在考察学生对基础知识的理解运用,较为基础,难度不大.【练2-1】核酶（ribozyme）是具有催化功能的RNA分子,在特异地结合并切断特定的mRNA 后．核酶可从杂交链上解脱下来,重新结合和切割其他的mRNA分子,下列关于核酶的叙述,正确的是（）A．向核酶中滴加双缩脲试剂,水浴加热可发生紫色反应B．与不加核酶组相比,加核酶组mRNA降解较快,由此可反映核酶的高效性C．核酸具有热稳定性,故核酶的活性不受温度的影响D．核酶与催化底物特异性结合时,有氢键形成,也有磷酸二酯键的断裂【答案】D【解析】根据题意可知,核酶是具有催化功能的RNA分子,因此不会和双缩脲试剂反应产生紫色反应,A错误；与不加核酶组相比,加核酶组mRNA降解较快,由此可反映核酶的催化性,B 错误；核酸具有热稳定性,但是在高温条件下结构也会发生改变,因此核酶的活性也会受温度的影响,C错误；核酶与催化底物特异性结合时,核酶和mRNA之间有氢键形成,而切割mRNA 分子也有磷酸二酯键的断裂,D正确.【练2-2】多酶片中含有的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶具有辅助消化的作用.关于酶的叙述,正确的是（）A．多酶片中的酶都是蛋白质B．一个酶分子只起一次作用C．酶提供反应开始时所必需的活化能D．食物消化过程需要酶的作用,而细胞内的化学反应不需酶的作用【答案】A【解析】本题考查对酶基础知识的理解.另外,生物体内各种化学反应均需酶的催化,不管是食物消化,还是细胞内的化学反应,故D项错误.【练2-3】下列关于酶的叙述,正确的是（）A．酶只有在生物体内才能起催化作用B．酶都有消化作用C．调节新陈代谢的物质不一定是酶D．酶都是蛋白质【答案】C【解析】酶虽然是由活细胞产生的,但它的催化作用不一定非在生物体内,只要条件适宜,体内体外都可起催化作用,例如探究活动“比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率”中过氧化氢酶就是在试管中发挥作用的.故A项不正确.酶的催化作用表现在多方面,有的酶促进物质合成,有的酶促进物质分解,只有消化酶才能促进消化,故B项也不正确.调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等.酶对代谢过程的化学反应起催化作用.故C项正确.【练2-4】多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,具有辅助消化的作用.其片剂是糖衣片,这样制作的目的是（）A．补充体内糖类物质的供给B．防止胃液的消化C．经唾液消化后即可迅速起作用D．使其中各种酶缓慢的起作用【答案】B【解析】多酶片的外面包有糖衣片,目的是防止胃液的消化,因为吸收营养物质和水分的主要部位是小肠,所以要组织药物的过早消化,胃液中不含有淀粉酶,所以【练2-5】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如下图所示.下列分析错误．．的是（）A. 甲酶能够抗该种蛋白酶降解B. 甲酶不可能是具有催化功能的RNAC. 乙酶的化学本质为蛋白质D. 乙酶活性的改变是因为其空间结构的改变【答案】B【解析】由图可知甲酶活性不受蛋白酶的影响,说明甲酶应是具有催化作用的RNA,A正确,B 错误.乙酶在蛋白酶的作用下活性降低很快,说明其化学本质为蛋白质,C正确.活性降低是因为其分子结构受到破坏而发生改变,D正确.【练2-6】下列关于酶的表述,全面而准确的是（）A. 酶不能脱离生物体起作用B. 酶是蛋白质C. 酶与无机催化剂没有本质区别D. 酶是活细胞产生的有催化剂作用的有机物【答案】D【解析】酶既能在细胞内发挥作用,也能在细胞外发挥作用,A错误；绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,B错误；与无机催化剂相比,酶具有高效性,C错误；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,D正确.【练2-7】下列有关酶的叙述,正确的是（）①酶是微量高效的②有的从食物中获得,有的在体内转化而来③凡是有核的活细胞都能产生酶④酶的基本单位都是氨基酸⑤有的有活性的酶形成过程中需要核糖体、内质网和高尔基体及线粒体等结构参与⑥酶在代谢中有多种功能⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑧酶作用的实质是降低反应的活化能⑨酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物⑩同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中A. ①⑤⑦⑧⑨⑩B. ①③⑤⑧⑨⑩C. ①②④⑤⑦⑨D. ②③⑤⑥⑧⑩【答案】B【解析】酶是微量高效的,①正确；酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,②错误；凡是活细胞都能产生酶,③正确；绝大多数酶是蛋白质,基本单位是氨基酸,少数酶是RNA,基本单位是核糖核酸,④错误；分泌到细胞外有活性的酶形成过程中需要核糖体、内质网和高尔基体及线粒体等结构参与,⑤正确；酶在代谢中只起到催化功能,⑥错误；在新陈代谢和生殖发育中只起到催化作用,⑦错误；酶作用的实质是降低反应的活化能,⑧正确；酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物,⑨正确；同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中,如呼吸酶,⑩正确.根据以上分析可知,正确的是①③⑤⑧⑨⑩,故选B.【练2-8】科学家证实：RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,而蛋白质不具有.这一结果表明（）A．酶都是由蛋白质和RNA组成的B．RNA具有催化作用C．酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸D．绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA【答案】B【解析】根据题意,RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,但这并不能说明酶都是由蛋白质和RNA 组成的；题干强调“RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性”,说明RNA具有催化作用；RNaseP酶的基本组成单位是核糖核苷酸和氨基酸；“绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA”这一说法正确,但本题的实验结果并不能说明这一结论.【练2-9】猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如下图所示.经35℃水浴保温一段时间后,③④中加入适量双缩脲试剂,①②不加任何试剂,下列组合能达到目的的是（）A．①和②B．②和③C．①和④D．③和④【答案】A【解析】①②不加任何试剂,能通过蛋白块大小反映是否被消化,分泌液是否有蛋白酶.③④中加入适量双缩脲试剂,分泌液无论有无蛋白酶,都会有紫色反应.【例3】下列关于酶的叙述,正确的是（）A. 鸡肝或马铃薯块茎是否制成匀浆对酶促反应速率没有影响B. 酶只能催化一种或几种相似底物的反应C. H202溶液中加入H202酶后出现大量气泡,说明酶具有高效性D. 只比较唾液淀粉酶对蔗糖和淀粉的作用不能证明酶具有专一性【答案】B【解析】鸡肝或马铃薯块茎制成匀浆后,与反应物的接触面积更大,将加快反应速率,A错误.酶的作用具有专一性,一种酶只能催化一种或几种相似底物的反应,这与酶分子自身形状有关,B正确.证明酶具有高效性,必须将酶与无机催化剂比较才能得出,C错误.唾液淀粉酶不能分解蔗糖,而能分解淀粉,此实验能证明酶具有专一性,D错误.【总结】本题考察酶的本质和特性的相关知识,解答的关键是掌握酶的特性及催化剂的特点.【练3-1】下列关于酶的叙述,正确的是（）A. 同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中B. 酶通过提供反应所需的活化能来提高化学反应速率C. 酶是由内分泌腺细胞合成的,具有高效性和专一性D. 低温下酶的活性较低是因为酶的空间结构被破坏【答案】A【解析】同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中,如与呼吸作用有关的酶,A正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能,B错误；所有活细胞都可以产生酶,酶具有专一性和高效性,C错误；酶的催化活性受温度的影响,低温可以降低酶的活性,但是不会破坏酶的空间结构,D错误.【练3-2】下列关于酶及其特性的叙述,错误的是（）A. 都是蛋白质B. 具有高效性C. 具有专一性D. 作用条件温和【答案】A【解析】酶大多数是蛋白质,少数是RNA,A错误.酶与无机催化剂相比具有高效性,B正确.酶具有专一性,只能催化一种或一类化合物,C正确.酶要发挥作用条件温和,D正确.【练3-3】人的血液中一个碳酸酐酶分子每分钟可催化分解19000万个碳酸分子.这说明酶具有( )A.多样性B.专一性C.可控性D.高效性【答案】D【解析】一个碳酸酐酶分子每分钟可催化分解19000万个碳酸分子,体现了酶的高效性.【练3-4】一份淀粉酶能使一百万份淀粉水解成麦芽糖,而对麦芽糖的水解却不起作用.这种现象说明酶具有（）A. 高效性和多样性B. 高效性和专_性C. 专一性和多样性D. 稳定性和高效性【答案】B【解析】淀粉酶能使淀粉在很短的时间内水解成麦芽糖说明酶的效果明显,其催化效率远远高于无机催化剂,体现出酶的高效性；淀粉酶只能催化淀粉的水解而对麦芽糖的水解不起作用说明淀粉具有专一性,故选B.【练3-5】下图表示的是某类酶作用的模型.有关叙述正确的是（）A. 酶只能在活细胞中发挥催化作用B. 图中模型可用来解释酶的催化具有高效性C. 图中A表示酶,反应前后化学性质不发生变化D. 如果C、D表示两个单糖分子,则B表示麦芽糖分子【答案】C【解析】是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,既可以在细胞内也能在细胞外发挥作用,A错误；图中模型可用来解释酶的催化具有专一性,B错误；图中A在化学反应前后化学性质不变,表示酶,C正确；麦芽糖是由两分子相同的葡萄糖组成的,D错误.【练3-6】图表示过氧化氢在不同条件下被分解的速率,图中曲线表明酶的（）A. 专一性B. 高效性C. 催化需要适宜的温度D. 催化需要适宜的pH【答案】B【解析】酶的特性有高效性和专一性.这个曲线图中表示出的是酶,无机催化剂,未加酶的生成物量的对照,可以看出有酶参加的化学反应快了很多,体现的是酶的高效性特点.在生物化学反应中,当底物与酶的活性位点形成互补结构时,可催化底物发生变化,如图甲Ⅰ所示.酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子.竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点,非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,从而抑制酶的活性,如图甲Ⅱ、Ⅲ所示.图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时,底物浓度与起始反应速率的变化曲线图.请据图回答下列问题：(1)当底物与酶活性位点具有互补的结构时,酶才能与底物结合,这说明酶的催化作用具有.(2)青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似,故能抑制细胞合成细胞壁相关的酶活性,其原因是 __________________.(3)据图乙分析,随着底物浓度升高,抑制效力变得越来越小的是抑制剂,原因是.(4)唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与反应速率的变化如图丙.若将温度提高5℃,请在图丙中绘出相应变化曲线.【答案】(1)专一性(2)青霉素能与这些酶的活性位点结合(或酶活性位点被封闭),使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合机会下降(3)竞争性底物浓度越高,底物与酶活性位点结合机会越大,竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会越小(4)见下图【解析】据图甲可知,酶的催化作用的专一性体现了底物与酶活性位点具有互补的结构,这种互补的结构还表现在青霉素或细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点的结合上.图乙表明,底物浓度越大,竞争性抑制的效力越来越小.图丙曲线是在最适温度下的底物浓度与反应速率的关系,温度提高5℃时,相同底物浓度的条件下反应速率均会降低.出门测试课后作业。
