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(江蘇專版)2022年高考生物一輪復習 第三單元 第1講 降低化學反應活化能的酶講義(含解析)(必修1)

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1、 (江蘇專版)2022年高考生物一輪復習 第三單元 第1講 降低化學反應活化能的酶講義(含解析)(必修1) 1.判斷下列有關酶本質和作用敘述的正誤 (1)酶是活細胞產生的并具有催化作用的蛋白質(×) (2)酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸(×) (3)酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸(×) (4)酶提供了反應過程所必需的活化能(×) (5)隨著溫度降低,酶促反應的活化能下降(×) (6)酶是由活細胞產生的,因此酶只能在細胞內發(fā)揮作用(×) (7)酶活性的發(fā)揮離不開其特定的結構(√) 2.判斷下列有關酶特性敘述的正誤 (1)淀粉酶溶

2、液中加入蛋白酶不會導致淀粉酶活性發(fā)生變化(×) (2)不同酶的最適溫度可能相同(√) (3)高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性(×) (4)酶活性最高時的溫度不適合酶的保存(√) (5)人體在發(fā)熱感冒時,常出現厭食惡心現象,這與人體內酶的活性有關,說明酶活性的發(fā)揮離不開適宜的溫度等(√) (6)在稀蛋清液中加入蛋白酶后,再加入雙縮脲試劑,由于蛋清液中的蛋白質被分解,因此不再發(fā)生紫色反應(×) 3.連線酶的特性和原理 [題組練透·過考點] 題組一 考查酶的本質 1.(2015·海南高考)關于人體內激素和酶的敘述,錯誤的是(  ) A.激素的化學本質都是蛋白質 B.高

3、效性是酶的重要特性之一 C.酶可以降低化學反應的活化能 D.激素與靶細胞結合可影響細胞的代謝 解析:選A 一些激素的化學本質是蛋白質,一些激素的化學本質不是蛋白質,如性激素的化學本質是固醇;酶具有高效性、專一性等特點;酶通過降低化學反應的活化能提高反應速率;激素通過與靶細胞結合傳遞信息,影響靶細胞的代謝活動。 2.(2014·福建高考)用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質,處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是(  ) A.蛋白酶      B.RNA聚合酶 C.RNA D.逆轉錄酶 解析:選C 核糖體由rRNA和蛋白質組成,用蛋白酶去

4、除大腸桿菌核糖體的蛋白質,處理后的核糖體為rRNA,而催化核糖體內氨基酸脫水縮合反應的物質是酶,由此可推測該酶的化學本質是RNA。 3.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關系如圖所示。下列分析錯誤的是(  ) A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解 B.甲酶不可能是具有催化功能的RNA  C.乙酶的化學本質為蛋白質 D.乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變 解析:選B 分析曲線可知,甲酶在蛋白酶的作用下,酶活性不改變,說明甲酶能夠抗該種蛋白酶降解,其化學本質不是蛋白質,應是RNA;乙酶在蛋白酶的作用下,酶活性降低,說明該種蛋白酶能改變其分子結構,所以乙酶的化學本質是蛋白質。

5、 [歸納拓展] 正確理解酶的本質 (1)辨析有關酶的六種說法: 項目 錯誤說法 正確理解 產生 場所 具有分泌功能的細胞才能產生 活細胞(不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等) 化學 本質 蛋白質 有機物(大多為蛋白質,少數為RNA) 作用 場所 只在細胞內起催化作用 可在細胞內、細胞外、體外發(fā)揮作用 溫度 影響 低溫和高溫均使酶變性失活 低溫只抑制酶的活性,不會使酶變性失活;高溫使酶變性失活 作用 酶具有調節(jié)、催化等多種功能 酶只起催化作用 來源 有的可來源于食物等 酶只在生物體內合成 (2)酶與激素的比較: 區(qū)別 產生 化

6、學本質 作用機制 激素 內分泌 細胞  蛋白質、多肽、固醇、單胺等 作為信號分子作用于相應的靶細胞,并在發(fā)揮作用后被滅活 酶 所有的 活細胞 絕大多數為蛋白質,少數為RNA 作為催化劑降低反應的活化能,在化學反應的前后,其質量與化學性質均不發(fā)生改變 相同點 都具有微量、高效的特點,也都具有一定的特異性 題組二 考查酶的作用原理及特性 4.(2015·江蘇高考)下列關于酶的敘述,正確的是(  ) A.發(fā)燒時,食欲減退是因為唾液淀粉酶失去了活性 B.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用 C.用果膠酶澄清果汁時,溫度越低澄清速度越快 D.洗衣時,加少許白

7、醋能增強加酶洗衣粉中酶的活性 解析:選B 發(fā)燒時食欲減退是因為消化酶的活性降低而不是失活。正常情況下人體內胰蛋白酶發(fā)揮作用的場所是小腸,口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用。酶的活性受溫度影響,低溫時果膠酶的活性降低,不利于果膠酶發(fā)揮作用。加酶洗衣粉中含有堿性蛋白酶,加白醋會降低堿性蛋白酶的活性。 5.將A、B兩種物質混合,T1時加入酶C。如圖為最適溫度下A、B濃度的變化曲線。敘述錯誤的是(  ) A.酶C降低了A生成B這一反應的活化能 B.該體系中酶促反應速率先快后慢 C.T2后B增加緩慢是酶活性降低導致的 D.適當降低反應溫度,T2值增大 解析:選C 加入酶C后A濃度降低

8、,B濃度升高,說明在酶C的催化下A能生成B,酶催化作用的實質是降低化學反應的活化能;隨著反應的進行,底物A濃度由大變小,酶促反應速率先快后慢;T2后B增加緩慢是由底物A不足導致的;圖示反應在最適溫度下進行,降低反應溫度,反應速率將減慢,反應時間將延長,T2值增大。 [歸納拓展] 酶的作用原理分析及具有專一性的物質歸納 (1)酶的作用原理: 酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能,結合4題圖分析如下: ①圖中ac和bc段分別表示無催化劑和酶催化時反應進行所需要的活化能。 ②若將酶變?yōu)闊o機催化劑,則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能,但會提供活化能。 (2)具有專一性的五類

9、物質歸納: 酶 每一種酶只能催化一種或一類化學反應。如限制性核酸內切酶能識別特定的核苷酸序列,并在特定的切點上切割DNA分子 載體 某些物質通過細胞膜時需要載體協助,不同物質所需載體不同,載體的專一性是細胞膜選擇透過性的基礎 激素 激素特異性地作用于靶細胞、靶器官,其原因在于它的靶細胞膜或胞內存在與該激素特異性結合的受體 tRNA tRNA有61種,每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸 抗體 一種抗體只能與相應的抗原發(fā)生特異性結合 [師說考點·解疑難] 1.酶的高效性曲線及分析 (1)與無機催化劑相比,酶的催化效率更高 (2)酶只能縮短達到化學平

10、衡所需的時間,不改變化學反應的平衡點 (3)酶只能催化已存在的化學反應 2.酶的專一性曲線及分析 (1)在A反應物中加入酶A,反應速率較未加酶時的變化是明顯加快,說明酶A能催化該反應 (2)在A反應物中加入酶B,反應速率和未加酶時相同,說明酶B不能催化該反應 3.溫度和pH對酶活性的影響曲線及分析 (1)在最適溫度(pH)時,酶的催化作用最強,高于或低于最適溫度(pH),酶的催化作用都將減弱 (2)在一定溫度(pH)范圍內,隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強,超過這一范圍,酶的催化作用逐漸減弱 (3)過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶分

11、子結構未被破壞,溫度升高可恢復活性 (4)從丙圖可以看出:反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度 4.底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響及分析 (1)甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應速率隨濃度增加而加快,但當底物達到一定濃度后,受酶數量和酶活性的限制,酶促反應速率不再增加 (2)乙圖:在底物充足、其他條件適宜的情況下,酶促反應速率與酶濃度成正比 [研透考情·備高考] 考向一 酶的高效性與專一性的曲線分析 1.某生物小組用某種酶進行了三組實驗,有關實驗的結果如下圖所示,下列說法正確的是(  ) A.本實驗研究的酶有麥芽糖酶和蔗糖酶 B.三組實

12、驗能夠證明酶具有專一性、高效性和溫和性 C.通過實驗可以證明該種酶活性最大時的條件接近30 ℃、pH=7 D.pH=5或溫度為20 ℃條件下酶活性下降的原因相同 解析:選C 圖3中,麥芽糖的含量減少,蔗糖保持不變,說明該實驗研究的酶是麥芽糖酶。酶具有高效性是酶與無機催化劑相比,圖示中并沒有進行此實驗。圖1中溫度為30 ℃時,達到反應平衡點所用的時間最短,說明此溫度最接近最適溫度。圖2中pH=7時,底物剩余量最少,說明底物被分解的最多,因此,該種酶活性最大時的條件接近30 ℃、pH=7。20 ℃時只是抑制酶的活性,而pH=5時可能使酶變性失去活性。 考向二 影響酶活性的因素曲線分析 2

13、.(2019·南京模擬)某同學探究溫度、pH、底物濃度與酶促反應速率的關系,繪制出如下曲線圖。有關敘述正確的是(  ) A.圖1中,A點與B點限制酶促反應速率的因素相同 B.圖2中,D點與F點酶的空間結構都被破壞且不能恢復 C.圖3中,G點時將對應相關因素調至最適,酶促反應速率不能同步升高 D.圖1、圖2、圖3中相關因素依次是底物濃度、pH、溫度 解析:選C 圖1中相關因素為底物濃度,A點限制酶促反應速率的因素是底物濃度,B點限制酶促反應速率的因素是酶的數量等其他因素;圖2中相關因素為溫度,D點酶的空間結構沒有被破壞,F點酶的空間結構被破壞且不能恢復;圖3中相關因素為pH,G點時

14、pH過低,酶的空間結構發(fā)生改變,再調至最適pH,酶促反應速率也不能同步升高。 3.為了研究溫度對某種酶活性的影響,設置三個實驗組:A組(20 ℃)、B組(40 ℃)和C組(60 ℃),測定各組在不同反應時間內的產物濃度(其他條件相同),結果如圖?;卮鹣铝袉栴}: (1)三個溫度條件下,該酶活性最高的是________組。 (2)在時間t1之前,如果A組溫度提高10 ℃,那么A組酶催化反應的速度會________。 (3)如果在時間t2時,向C組反應體系中增加2倍量的底物,其他條件保持不變,那么在t3時,C組產物總量________,原因是_________________________

15、_____________。 (4)生物體內酶的化學本質是___________________________________________,其特性有________________________________________________________________________(答出兩點即可)。 解析:(1)在60 ℃條件下,反應的最終產物濃度比20 ℃和40 ℃條件下小很多,說明酶在60 ℃條件下最終失活。20 ℃與40 ℃條件下相比,40 ℃時酶促反應到達反應平衡的時間短,說明40 ℃條件下酶活性較高。(2)在時間t1前,如果A組溫度提高10 ℃變成30 ℃,由該酶

16、活性隨溫度的變化規(guī)律可知,30 ℃條件下的該酶活性大于20 ℃條件下的,因此A組酶催化反應的速度會加快。(3)t2時C組的產物濃度已不再增加,但由A和B組t2時的產物濃度可知,t2時C組底物并未全部被分解,C組產物濃度不再增加是由于C組溫度過高導致t2時酶已經變性失活。因此如果在時間t2時,向C組增加2倍量的底物,在其他條件不變的情況下,t3時產物的總量也不會再增加。(4)生物體內酶的化學本質絕大多數是蛋白質,極少數是RNA。酶具有高效性、專一性等特性,并且需要適宜的溫度和pH等。 答案:(1)B (2)加快 (3)不變 60 ℃條件下,t2時酶已失活,即使增加底物,反應產物總量也不會增加

17、 (4)蛋白質或RNA 高效性和專一性(其他合理答案也可) [方法規(guī)律] “四看法”分析酶促反應曲線 [分點突破·精細研] 題型一 酶催化作用的驗證實驗 1.(2016·江蘇高考)過氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶,設計實驗如下表(單位:mL)。下列相關敘述正確的是(  ) 管號 1%焦性 沒食子酸 2%H2O2 緩沖液 過氧化 物酶溶 液 白菜梗 提取液 煮沸冷卻 后的白菜 梗提取液 1 2 2 2 - - - 2 2 2 - 2 - - 3 2 2 -

18、 - 2 - 4 2 2 - - - 2 A.1號管為對照組,其余不都是實驗組 B.2號管為對照組,其余都為實驗組 C.若3號管顯橙紅色,無需對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶 D.若4號管不顯橙紅色,可證明白菜梗中無過氧化物酶 解析:選A 根據實驗目的“探究白菜梗中是否存在過氧化物酶”,可確定加入白菜梗提取液的3號管為實驗組,1號、2號和4號管都為對照組;若3號管顯橙紅色,還需要與2號管、4號管對照才能證明白菜梗中存在過氧化物酶;若4號管不顯橙紅色,可能是因為高溫使過氧化物酶失活,而不能證明白菜梗中不存在過氧化物酶。 [歸納拓展] 酶催化作用的驗證實驗設計

19、設計 思路 實驗 變量 自變量是相應酶液的有無,因變量是底物是否被分解 結果 分析 根據底物性質利用相應試劑檢測,若底物被分解,則證明酶具有催化作用,否則不具有催化作用 題型二 酶本質的驗證實驗 2.下列能夠證明某種酶的化學本質是RNA的實驗設計組合是(  ) 組別 實驗處理 ① 待測酶液+吡羅紅染液→是否呈現紅色 ② 待測酶液+雙縮脲試劑→是否出現紫色 ③ 已知RNA溶液+吡羅紅染液→出現紅色 ④ 已知蛋白液+雙縮脲試劑→紫色反應 A.①④          B.②③ C.①③ D.②④ 解析:選C 對于酶本質的驗證,需要設置對照,即

20、①③組,此外檢測RNA利用吡羅紅染液。 [歸納拓展] 試劑檢測法——鑒定酶的本質 (1)設計思路: 從酶的化學本質上來講,絕大多數的酶是蛋白質,少數的酶是RNA。在高中教材中常見的一些酶,如淀粉酶、蛋白酶等,其本質都是蛋白質,所以對酶本質的鑒定常常是變相地考查蛋白質或RNA的鑒定方法。因此,利用雙縮脲試劑與蛋白質作用產生紫色反應而RNA與吡羅紅染液作用顯紅色的原理設計鑒定方案即可。 (2)設計方案: 題型三 酶催化特性的探究實驗 3.已知2H2O2===2H2O+O2↑,可以通過觀察反應過程中O2的生成速率(即氣泡從溶液中釋放的速率)來判斷H2O2分解的速率。請用所給的實驗材料

21、和用具設計實驗,使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟,預測實驗結果并得出結論。請回答問題: 實驗材料與用具:適宜濃度的H2O2溶液、蒸餾水、質量分數為3.5%的FeCl3溶液、新鮮的質量分數為0.01%的過氧化氫酶溶液、恒溫水浴鍋、試管若干。 (1)實驗步驟: ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; ②__

22、______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; ③____________________________________________________________________。 (2)實驗結果預測及結論: 整個實驗中,不同處理的試管中O2的釋放速率從快到慢依次是______________________________________

23、__________________________________。 由此可得出的結論是_________________________________________。 (3)如果僅將實驗中的恒溫水浴的溫度改為80 ℃,重做上述實驗,O2釋放的速率最快的是________________________________________________________________________, 原因是_________________________________________________________。 解析:該實驗有兩個目的:一是驗證酶具有催化作用,可通過設置

24、有酶和無酶的兩組實驗進行研究;二是驗證酶具有高效性,可通過比較酶與無機催化劑的催化效率來實現。因此,本實驗需要設置3組:H2O2溶液+蒸餾水、H2O2溶液+過氧化氫酶溶液、H2O2溶液+FeCl3溶液。由于該實驗屬于驗證性實驗,所以實驗結果是確定的,即加酶的一組中O2釋放速率最快,加FeCl3溶液的一組次之,加蒸餾水的一組最慢。高溫使過氧化氫酶變性失活,故經80 ℃處理后,加有FeCl3溶液的試管中O2釋放速率最快。 答案:(1)①取3支試管,各加入等量且適量的H2O2溶液,放入37 ℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間?、诜謩e向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液?、?/p>

25、觀察各試管中釋放氣泡的快慢 (2)加酶溶液的試管、加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管 酶具有催化作用和高效性 (3)加FeCl3溶液的試管 在此溫度下,過氧化氫酶已變性失活 [歸納拓展] 對比法——驗證酶的高效性 (1)設計思路: 驗證酶高效性的方法是“對比法”,即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物反應速率進行比較,得出結論。 (2)設計方案: 項目 實驗組 對照組 材料 等量的同一種底物 試劑 與底物相對應的酶溶液 等量的無機催化劑 現象 反應速率很快;或反應用時短 反應速率緩慢;或反應用時長 結論 酶具有高效性 (3)實驗操

26、作: 4.請用所給的實驗材料和用具,設計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性,要求完成實驗設計,補充實驗步驟,預測實驗結果,得出結論,并回答問題: 實驗材料與用具:適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液,斐林試劑,試管,37 ℃恒溫水浴鍋,沸水浴鍋。 (1)若“+”代表加入適量的溶液,“-”代表不加溶液,甲、乙等代表試管標號,請用這些符號完成下表實驗設計。    溶液 試管    蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 + - + - (2)實驗步驟: ①按照上表中的設計

27、,取試管、加溶液。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________ ________________________________________________________________

28、________。 ④_____________________________________________________________________。 (3)結果預測: ______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)結論: __________________________________________________________。 (5)在上述實驗

29、中,如果僅將37 ℃恒溫水浴鍋的溫度調到20 ℃,而在其他條件不變的情況下重做上述實驗,出現磚紅色沉淀的試管中的顏色會比37 ℃時的淺,其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)對照試管甲,易知試管乙中要添加的是淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液;試管丙和試管丁就應該分別是試管甲和試管乙的對照實驗。(2)根據步驟①的提示和題干所給的

30、材料及用具,可以推出接下來要做的是“恒溫反應”,并利用斐林試劑檢測實驗結果,觀察實驗現象和記錄實驗結果。(3)(4)根據實驗設計,試管甲和試管乙中的反應能夠進行,會出現磚紅色沉淀;其他試管中的反應不能進行,不會出現磚紅色沉淀,因此,可得出“酶的催化作用具有專一性”這一結論。(5)因為酶的活性受溫度影響,20 ℃低于酶的最適溫度,酶的活性較低,產生的還原糖較少,因此,產生磚紅色沉淀的試管中的顏色比37 ℃時的淺。 答案:(1)如下表:    溶液 試管    蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 + - + - 乙 - + - + 丙 +

31、 - - + 丁 - + + - (2)②將各試管中溶液放在37 ℃恒溫水浴鍋中一段時間后再按上表分別混勻,放入37 ℃恒溫水浴鍋中保溫一段時間 ③取出試管,分別加入適量的斐林試劑,混勻,在熱水浴中處理一段時間 ④觀察實驗現象并記錄實驗結果 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管,以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現磚紅色沉淀,其他試管中不出現磚紅色沉淀 (4)酶的催化作用具有專一性 (5)20 ℃低于酶的最適溫度,酶活性低,產生的還原糖少 [歸納拓展] 對比法——驗證酶的專一性 (1)設計思路: 驗證酶專一性的方法也是“對比法”,常見的有兩種方案:底物相同但酶不同或底物不

32、同但酶相同,最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。 (2)設計方案: 項 目 方案一 方案二 實驗組 對照組 實驗組 對照組 材 料 底物相同(等量) 與酶相對 應的底物 另外一 種底物 試劑 與底物相 對應的酶 另外一種酶 同一種酶(等量) 現象 發(fā)生反應 不發(fā)生反應 發(fā)生反應 不發(fā)生反應 結論 酶具有專一性 酶具有專一性 (3)實驗操作: 5.某同學從溫度為55~65 ℃的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細菌,并從該細菌中提取了脂肪酶?;卮饐栴}: (1)測定脂肪酶活性時,應選擇________作為該酶作用的物質,反應液中應加

33、入________溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。 (2)要鑒定該酶的化學本質,可將該酶液與雙縮脲試劑混合,若反應液呈紫色,則該酶的化學本質為___________________________________________________________。 (3)根據該細菌的生活環(huán)境,簡要寫出測定該酶催化作用最適溫度的實驗思路。 解析:(1)脂肪酶的活性以其單位時間內分解脂肪量為指標,因酶需要適宜的pH,故反應液中應加入緩沖溶液。(2)該酶遇雙縮脲試劑呈紫色,說明該酶的化學本質是蛋白質。(3)要測定該酶催化作用的最適溫度,一般采用預實驗,需在一定溫度范圍內設置溫度梯度,對比不同溫度下測得的

34、酶活性,若不能測出峰值,則需擴大溫度范圍,繼續(xù)實驗。 答案:(1)脂肪 緩沖 (2)蛋白質 (3)在一定溫度范圍(包括55~65 ℃)內設置溫度梯度,分別測定酶活性。若所測得的數據出現峰值,則峰值所對應的溫度即為該酶催化作用的最適溫度。否則,擴大溫度范圍,繼續(xù)實驗,直到出現峰值。 [歸納拓展] 梯度法——探究酶的最適溫度和最適pH (1)設計思路: 組別編號 1 2 … n 實驗材料 等量的同種底物 溫度(pH) T1(a1) T2(a2) … Tn(an) 衡量指標 相同時間內,各組酶促反應中生成物量的多少,或底物剩余的多少 實驗結論 生成物量最多的一組

35、,或底物剩余最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH) (2)實驗操作: ①探究酶的最適溫度:              ↓       ↓        ↓        ↓        ↓ 滴加碘液,觀察顏色變化 ②探究酶的最適pH: O2的產生速率 [提醒] 探究酶活性實驗中的“三宜”與“四不宜” (1)若底物選擇淀粉和蔗糖,用淀粉酶來驗證酶的專一性時,檢測底物是否被分解的試劑“宜”選用斐林試劑,“不宜”選用碘液,因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。 (2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度,檢測底物被分解的

36、試劑“宜”選用碘液,“不宜”選用斐林試劑,因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱,而該實驗中需嚴格控制溫度。 (3)在探究酶的適宜溫度的實驗中,“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料,因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解,加熱的條件下分解會加快,從而影響實驗結果。 (4)在探究pH對酶活性影響時,“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸,“不宜”在未達到預設pH前,讓反應物與酶接觸。 [沖關集訓·能力通] 1.下列有關酶的實驗設計思路正確的是(  ) A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性 B.利用

37、過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性 C.利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響 D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響 解析:選B 可以利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林試劑驗證酶的專一性,但不能用碘液,因為蔗糖是否水解無法判斷。過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液可以研究酶的高效性。過氧化氫的分解受溫度的影響,所以不能用其探究溫度對過氧化氫酶的影響。利用胃蛋白酶、蛋清驗證pH對酶活性的影響時,pH應分別設置為1、2、3,因為胃蛋白酶的最適pH約為2,如果從3開始胃蛋白酶可能已經失活。 2.為了證明酶的作用具有專一性,某同學設

38、計了如下5組實驗,分別選擇一定的試劑進行檢測,合理的實驗方案是(  ) 組別 ① ② ③ ④ ⑤ 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反應物 蛋白質 淀粉 蛋白質 淀粉 麥芽糖 A.①和③對比,用雙縮脲試劑檢測 B.②和④對比,用碘液檢測 C.④和⑤對比,用斐林試劑檢測 D.③和④對比,用斐林試劑檢測 解析:選B?、俸廷壑械鞍酌负偷矸勖妇堑鞍踪|,不能用雙縮脲試劑檢測;蛋白酶不能催化淀粉水解,淀粉酶可以催化淀粉水解,所以②和④對比,可用碘液檢測;淀粉酶能催化淀粉水解,產生還原糖,淀粉酶雖不能催化麥芽糖水解,但麥芽糖為還原糖,所以④和⑤均能與

39、斐林試劑反應,形成磚紅色沉淀;蛋白質及其水解產物均不能與斐林試劑反應。 3.下表是探究溫度對纖維素酶活性的影響實驗設計及結果(“+”的多少,代表顏色深淺),下列說法錯誤的是(  ) 試管 ① ② ③ 纖維素懸液(mL) 2 2 2 纖維素酶液(mL) 1 1 1 反應溫度(℃) 30 40 50 斐林試劑(mL) 2 2 2 磚紅色深淺 ++ +++ + A.該實驗的自變量為溫度 B.該實驗檢測的因變量是還原糖的生成量 C.纖維素被水解成了還原糖 D.該纖維素酶的最適溫度為40 ℃ 解析:選D 由表中數據可知,溫度是人為改變的變量

40、,稱為自變量。還原糖生成量通過顏色深淺體現出來,這與溫度不同有關,是因變量。溶液中出現磚紅色沉淀是因為纖維素被水解成了還原糖。②與①③組的溫度相比,40 ℃較適宜,但實際上該纖維素酶最適溫度可能低于或高于40 ℃,通過本實驗只能說明該纖維素酶的最適溫度在40 ℃左右。 4.某研究小組在研究不同金屬離子對某水解酶活性的影響時,得到右圖結果。下列分析錯誤的是(  ) A.Mn2+降低了相應化學反應過程所必需的活化能 B.Co2+或Mg2+可能導致酶結構的改變使其活性降低 C.不同離子對酶的活性有提高或降低作用 D.該水解酶的用量是實驗的無關變量 解析:選A 從圖中可以看出,Mn2+只是

41、提高了某水解酶活性,但并不能降低反應過程所必需的活化能;Co2+或Mg2+可能導致酶結構的改變使某水解酶活性降低;從圖中可以看出,有的離子可以提高酶的活性,有的離子可以降低酶的活性;不同金屬離子是實驗的自變量,該水解酶的活性是實驗的因變量,該水解酶的用量是實驗的無關變量。 5.為了驗證豬籠草分泌液中有蛋白酶,某學生設計了兩組實驗,如圖所示。在35 ℃水浴中保溫一段時間后,甲、乙試管中加入適量的雙縮脲試劑,丙、丁試管中不加任何試劑。對實驗現象的預測正確的是(  ) A.甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白塊消失 B.甲中溶液呈紫色、乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白塊消失、丁中蛋白塊不消失 C

42、.甲和乙中溶液呈紫色;丙中蛋白塊消失、丁中蛋白塊不消失 D.甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白塊消失、丁中蛋白塊不消失 解析:選C 蛋白質在蛋白酶的作用下水解成多肽,且蛋白酶本身也為蛋白質,由于蛋白質和多肽均能與雙縮脲試劑反應,所以甲、乙溶液呈紫色;丙中蛋白塊被分泌液中的蛋白酶水解而消失,丁因無蛋白酶而不發(fā)生水解。 [課堂鞏固練—小試身手] 1.下列有關酶的敘述,錯誤的是(  ) A.酶可以由C、H、O、N、P組成 B.酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸 C.酶具有催化作用是因為酶能給化學反應提供能量 D.一種酶能催化一種或一類化學反應 解析:選C 絕大多數的酶是蛋白質,

43、少量的酶是RNA,因此有的酶的組成元素是C、H、O、N、P,且酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸;酶具有催化作用是因為酶可以降低化學反應所需的活化能。 2.(2019·揚州學測模擬)某同學在進行某一酶促反應實驗時,第一次實驗測得產物生成量隨時間變化情況如圖中曲線a所示,第二次實驗僅對第一次實驗中的條件進行了一處調整,實驗結果如曲線b所示。該同學改變的條件可能是(  ) A.改變了酶的種類    B.改變了酶的用量 C.改變了底物濃度 D.改變了反應溫度 解析:選C 改變酶的種類,可能使反應不能進行下去。改變酶的量和反應溫度,不改變生成物的量。只有改變底物濃度,即反應物的量,才影響生

44、成物的量。 3.如圖表示在最適溫度和pH條件下,某種酶的催化反應速率與反應物濃度之間的關系。結合影響酶催化反應速率的因素分析,下列有關說法正確的是(  ) A.若在a點提高反應溫度,反應速率會加快 B.若在b點增加酶的濃度,反應速率不會加快 C.若在c點增加反應物濃度,反應速率將加快 D.反應物濃度是限制曲線ab段反應速率的主要因素 解析:選D 由于該圖是在最適溫度下繪制的,因此改變溫度會使酶活性降低,反應速率變慢;b點后反應速率不隨反應物濃度的增加而加快,說明反應物濃度不是限制因素,可能受酶濃度的限制,因此當在b點及以后提高酶的濃度,反應速率加快,提高反應物濃度,反應速率不會變化

45、;從曲線圖可知,a點后b點前,隨著反應物濃度的增加,反應速率加快,說明此時的主要限制因素是反應物濃度。 4.(2013·江蘇高考,多選)為了探究溫度、pH對酶活性的影響,下列實驗設計不合理的是(  ) 實驗 編號 探究課題 選用材料與試劑 ① 溫度對酶活性的影響 過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液 ② 溫度對酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ③ pH對酶活性的影響 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ④ pH對酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑 A.實驗①       B.實驗② C.實驗③ D.實驗④ 解

46、析:選ACD 過氧化氫受熱易分解,不宜用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響,實驗①不合理;蔗糖酶不能催化淀粉水解,故實驗③不合理;斐林試劑呈堿性,能與酸性物質發(fā)生反應,不適合用于探究pH對酶活性的影響,故實驗④不合理。 [課下模擬練—自我檢測] 一、選擇題 1.下列關于生物體中酶的敘述,正確的是(  ) A.在細胞中,核外沒有參與DNA合成的酶 B.由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性 C.從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法 D.唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37 ℃ 解析:選C 真核細胞中DNA主要分布于細胞核中,細胞質中的線粒體和葉綠體中也有少量DNA分布,

47、所以參與DNA合成的酶也可分布于線粒體和葉綠體中;酶作為生物催化劑可以在生物體內發(fā)揮作用,也可以在生物體外發(fā)揮作用;鹽析法主要用于蛋白質的分離、純化,胃蛋白酶的化學本質是蛋白質,因而可用鹽析法進行沉淀;唾液淀粉酶催化反應的最適溫度為37 ℃左右,而該酶通常在低溫下保存。 2.若除酶外所有試劑已預保溫,則在測定酶活力的實驗中,下列操作順序合理的是(  ) A.加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量 B.加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量 C.加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量 D.加入底物→計時→加入

48、酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量 解析:選C 在測定酶活力的實驗中,需要保證pH和溫度均相同且適宜,故緩沖液應在加入底物和酶之前加入,只有C項符合要求。 3.關于生物體產生的酶的敘述,錯誤的是(  ) A.酶的化學本質是蛋白質或RNA B.脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2 C.蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類 D.纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁 解析:選D 酶的化學本質是蛋白質或RNA;脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2;蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類;纖維素酶能夠降解植物細胞壁,細菌細胞壁的成分是肽聚糖,需用肽聚糖酶降解。 4.某小組利用淀粉酶進行如下探究實驗,該實驗

49、的目的是研究(  ) 步驟 加入試劑 ① 淀粉酶溶液2 mL ② 0.1 g·mL-1的NaOH溶液1 mL ③ 0.01 g·mL-1的CuSO4溶液2滴 實驗現象:溶液呈紫色 A.淀粉酶具有專一性 B.淀粉酶具有高效性 C.淀粉酶的作用條件較溫和 D.淀粉酶的化學本質 解析:選D 步驟②和③是雙縮脲試劑的使用方法,因此該實驗是鑒定淀粉酶的化學本質。 5.多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶,具有輔助消化的作用。其片劑是糖衣片,這樣制作的目的是(  ) A.補充體內糖類物質的供給 B.防止胃液的消化作用 C.經唾液的消化作用后即可迅速起作用 D.使其中

50、各種酶緩慢地釋放 解析:選B 胃液中的胃蛋白酶能催化蛋白質的分解,不能催化淀粉的分解。 6.(2019·淮安、海門四校聯考)下列關于酶的敘述,正確的是(  ) A.同一種酶可以存在于分化程度不同的活細胞中 B.酶通過提供反應所需的活化能來提高化學反應速率 C.酶是由內分泌腺細胞合成的,具有高效性和專一性 D.低溫下酶的活性較低是因為酶的空間結構被破壞 解析:選A 同一種酶可以存在于分化程度不同的活細胞中,如與呼吸作用有關的酶在所有活細胞中都存在;酶的作用機理是降低化學反應的活化能;所有活細胞都可以產生酶,酶具有專一性和高效性;低溫下酶的活性較低,是因為酶的活性受抑制,而酶的空間結

51、構未被破壞。 7.下表是有關淀粉酶的探究實驗(“+”表示加入,“-”表示不加入)。下列有關敘述錯誤的是(  ) 試管編號 ① ② 2 mL質量分數為3%的淀粉溶液 + - 2 mL質量分數為3%的蔗糖溶液 - + 1 mL質量分數為2%的淀粉酶溶液 + + 反應溫度(℃) 60 60 結果檢測 滴加斐林試劑并水浴加熱 實驗結果 磚紅色 無磚紅色 A.本實驗的目的是探究溫度對淀粉酶活性的影響 B.本實驗不能用碘液代替斐林試劑進行檢測 C.本實驗不能確定淀粉酶的最適溫度是60 ℃ D.實驗結果能說明淀粉酶具有專一性 解析:選A 根據表中信息,

52、可以確定本實驗的目的是探究酶的專一性;因為碘液無法檢測蔗糖及蔗糖的水解產物,所以不能用碘液代替斐林試劑進行檢測;本實驗中只設置了一個溫度,故不能確定淀粉酶的最適溫度。 8.下列有關酶的曲線圖的敘述,正確的是(  ) A.甲圖所示的酶不能代表唾液淀粉酶,溫度過低和過高酶都會失活 B.探究pH對淀粉酶或過氧化氫酶活性的影響,均可得到乙圖曲線 C.在丙圖中的P點,限制酶促反應速率的主要因素是底物濃度 D.丁圖中若在P點增加酶的量,則最終產物的量也會隨之增加 解析:選C 唾液淀粉酶的最適溫度是37 ℃左右,甲圖所示的酶的最適溫度是50 ℃,故不能代表唾液淀粉酶,且溫度過低,酶的空間結構

53、沒有被破壞,不會失活;淀粉酶、過氧化氫酶的最適pH都約為7.0,圖乙顯示該酶的最適pH為1.5;丁圖中若在P點增加酶的量,但由于反應物沒有增加,所以最終產物的量不會隨之增加。 9.(2019·蘇北四市一模)某興趣小組為了探究溫度對酶活性的影響,用打孔器獲取新鮮的厚度為5 mm的三片土豆,進行如下表所示的實驗。下列有關敘述正確的是(  ) 實驗步驟 土豆片A 土豆片B 土豆片C ①處理 靜置 煮熟后冷卻 冰凍 ②滴加質量分數為 3%的H2O2溶液 1滴 1滴 1滴 ③觀察實驗現象 產生大量 氣泡 幾乎不產生 氣泡 產生少量 氣泡 A.新鮮土豆組織中含有

54、過氧化氫酶 B.土豆片的厚度大小是該實驗的因變量 C.溫度不會影響過氧化氫酶活性 D.該實驗可以確定過氧化氫酶的最適溫度 解析:選A 該實驗的因變量是產生的氣泡數目的多少,土豆片的厚度大小是該實驗的無關變量;由表中實驗現象可以看出,溫度過低或過高都會影響過氧化氫酶活性;該實驗沒有設置一系列溫度梯度,不能確定過氧化氫酶的最適溫度。 10.(2019·蘇錫常鎮(zhèn)模擬)下列關于淀粉酶參與催化的實驗中,可采用斐林試劑來檢驗淀粉水解情況的是(  ) A.探究pH對酶活性的影響 B.探究溫度對酶活性的影響 C.探究酶是否具有專一性 D.探究Cu2+對酶活性的影響 解析:選C 斐林試劑

55、的作用原理是新制的Cu(OH)2溶液能與還原糖反應生成磚紅色沉淀。酸性條件下的H+能夠與Cu(OH)2反應,使斐林試劑失去檢測作用,故不能用來檢測pH對酶活性的影響;斐林試劑使用時需水浴加熱,會改變實驗溫度,干擾實驗結果;探究淀粉酶的專一性時,選擇淀粉和蔗糖作為反應物,淀粉、蔗糖均不具有還原性,但水解產物中存在還原糖,所以可用斐林試劑檢驗淀粉酶是否具有專一性;斐林試劑含Cu2+,故不能用來檢驗Cu2+對酶活性的影響。 11.下表為某同學探究酶性質的有關實驗,該實驗可以說明(  )   組別 步驟   甲 乙 丙 1 2%淀粉液2 mL 2%淀粉液2 mL 2%淀粉液2 m

56、L 2 蒸餾水1 mL 酵母提取液1 mL 稀釋唾液1 mL 3 37 ℃水浴,保溫10 min 4 斐林試劑1 mL 5 50~65 ℃溫水中加熱2 min 結果 藍色 磚紅色 磚紅色 A.淀粉是還原性糖 B.高溫使酶失活 C.酵母提取液中有淀粉酶 D.酵母提取液和唾液中酶的種類完全相同 解析:選C 淀粉是非還原性糖,在淀粉酶的作用下水解生成還原性糖,還原性糖與斐林試劑在加熱(50~65 ℃)條件下生成磚紅色沉淀。乙組的實驗說明酵母提取液中含有淀粉酶,淀粉酶催化淀粉水解生成還原糖。酵母提取液中的酶和唾液中的酶不完全相同。 12.如圖表示人體內某種酶

57、促反應的反應速率受溫度和pH的影響情況,下列解釋錯誤的是(  ) A.在a點,將酶的濃度增大一倍,反應速率可能增大 B.在b點,將酶的濃度增大一倍,反應速率不可能增大 C.在c點,將酶的濃度增大一倍,反應速率可能增大 D.該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征 解析:選B 題圖反映溫度和pH對酶促反應速率的影響,但影響酶促反應速率的因素不僅包括溫度和pH,還有酶的濃度等。在底物充足的條件下,增大酶的濃度可以提高反應速率。唾液淀粉酶的最適pH=7,該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征。 13.(多選)下列有關酶的敘述,錯誤的是(  ) A.具有分泌功能的活細胞才能產生酶 B

58、.酶可被水解為氨基酸或脫氧核苷酸 C.一種酶只能催化一定的反應物發(fā)生反應 D.酶通過為化學反應供能來提高反應速率 解析:選ABD 所有的活細胞(哺乳動物成熟的紅細胞除外)都能產生酶;酶的化學本質是蛋白質或RNA,可被水解為氨基酸或核糖核苷酸;酶的催化作用具有專一性,即一種酶只能催化一定的反應物發(fā)生反應;酶通過降低化學反應的活化能來提高反應速率,本身不能為化學反應提供能量。 14.(多選)某興趣小組利用如下裝置探究過氧化氫在不同條件下的分解,實驗中所用各種溶液的量相同。下列有關敘述正確的是(  ) A.裝置甲中H2O2分解所需要的活化能比裝置乙的多 B.量筒Ⅰ、Ⅱ收集到水的體積代

59、表了O2的產生量 C.可以用裝置乙來做“探究溫度對酶活性的影響”實驗 D.將裝置甲中的FeCl3溶液換為酵母菌溶液可驗證酶具有專一性 解析:選AB 酶降低化學反應活化能更顯著,裝置乙中H2O2分解所需要的活化能比裝置甲的少;裝置中水起到密閉系統的作用,量筒收集到的水的體積代表了O2的產生量;H2O2在高溫下會分解,不能用過氧化氫做“探究溫度對酶活性的影響”實驗;驗證酶具有專一性,應該用同種底物不同酶或不同底物同種酶,所以可將裝置甲中的FeCl3溶液換為等量的其他酶溶液。 15.(多選)圖甲是在最適溫度下,H2O2酶促反應速率受pH影響的曲線;圖乙表示在相同溫度下pH=b時,H2O2分解

60、產生的O2量隨時間變化的曲線。下列敘述正確的是(  ) A.溫度降低時,d點右移  B.H2O2量增加時,d點不移 C.pH=a時,e點不移 D.pH>c時,e點為0 解析:選AC 圖乙是在最適溫度下測得的數據,溫度降低,酶活性下降,反應速率下降,反應時間延長,d點右移;H2O2量增加時,反應時間延長,d點右移;不同pH下,酶活性不同,但相同H2O2分解產生的O2量相同,e點不移動;pH>c時,酶可能失活,但H2O2在自然條件下也可分解,e點不為0。 二、非選擇題 16.某研究小組為探究影響過氧化氫分解的因素,做了三個實驗。相應的實驗結果如下圖所示,請分析回答下列問題:

61、(1)實驗1、2、3中的自變量分別為_______________________________________ ________________________________。 (2)實驗1的目的是探究_________________________________________________。 (3)實驗2探究了過氧化氫溶液的濃度對酶促反應速率的影響,該實驗的結果顯示________________________________________________________________________ _______________________________

62、_________________________________________ ________________________________________________________________________, bc段O2產生速率不再增大的原因最可能是_______________________________。 (4)實驗3的結果顯示,過氧化氫酶的最適pH為___________________________。 實驗還證實,當pH小于d或大于f時,過氧化氫酶的活性將永久喪失,其原因是_______________________________________

63、_________________________________。 解析:(1)從三個實驗的結果圖中可以看出,實驗1、2、3的自變量分別是催化劑種類、過氧化氫溶液的濃度、pH。(2)實驗1過氧化氫酶和無機催化劑FeCl3的作用結果進行對照,說明過氧化氫酶具有高效性。(3)實驗2的結果顯示,在ab段,O2產生速率隨著過氧化氫溶液濃度的增大而增大,而當過氧化氫溶液達到b對應的濃度以后,O2產生速率不再增加,bc段O2產生速率不再增加的原因最可能是過氧化氫酶的量有限。(4)實驗3的結果顯示,在pH為e時,溶液中剩下的過氧化氫的量最少,說明在該pH下,過氧化氫酶的活性最高;過酸、過堿會破壞酶的空間

64、結構,使酶永久失活。 答案:(1)催化劑種類、過氧化氫溶液的濃度、pH (2)酶的高效性 (3)在過氧化氫酶量一定時,在一定濃度范圍內,過氧化氫溶液的濃度越高,O2產生速率越快,而當過氧化氫溶液的濃度達到一定值后,O2產生速率不再隨過氧化氫濃度的增大而增大 過氧化氫酶的量有限 (4)e 過酸、過堿會導致酶的空間結構被破壞 17.(2019·南通一模)為探究溫度對過氧化氫酶活性的影響,科研人員以2%的酵母菌液作為酶源,進行如下探究實驗: ①設計如圖實驗裝置。實驗組注射器A內吸入1%的H2O2溶液 5 mL,注射器B內吸入2%的酵母菌液2 mL。對照組注射器A內吸入1%的H2O2溶

65、液 5 mL,注射器B內吸入蒸餾水2 mL。用乳膠管連接注射器A和B,在乳膠管上夾上止水夾。 ②設置溫度梯度:0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃,將實驗組和對照組裝置在相應溫度下保溫10 min。 ③打開止水夾,將注射器A中的液體勻速推至注射器B中,立即關閉止水夾,記錄注射器B中活塞的刻度。5 min后再次記錄刻度,計算刻度變化量,重復3次。 ④將對照組和實驗組在各溫度下獲得的3次實驗數據作相應處理,繪制曲線如圖。 請回答下列問題: (1)步驟①中設置對照組的目的是______________________________________。步驟②

66、中實驗組和對照組裝置在相應溫度下先保溫10 min的目的是____________________。步驟④中的“相應處理”是指______________________。 (2)有人認為,本實驗不宜采用H2O2溶液作為“探究溫度對酶活性的影響”的實驗材料。你是否同意他的觀點?請簡要說明理由: ________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)經反復嘗試,步驟③中選擇體積分數為1%的H2O2溶液較合理。若濃度過高,可能帶來的影響是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)有人認為,以酵母菌液作為過氧化氫酶源不是很嚴謹,其依據是_____________________________

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