資源簡介

一、關于酶的實驗設計
1．酶高效性的實驗設計思路
(1)實驗組：底物＋生物催化劑(酶)→底物分解速率(或產物生成的速率)。
(2)對照組：底物＋無機催化劑→底物分解速率(或產物生成的速率)。
說明：實驗組是接受實驗變量處理的對象組，對照組也稱控制組，對實驗假設而言，是不接受實驗變量處理的對象組。實驗組和對照組不是固定不變的，具體哪個作為實驗組，哪個作為對照組，要根據實驗目的進行分析判斷。
2．酶專一性的實驗分析
3．探究溫度、pH對酶活性的影響
(1)探究溫度對酶活性的影響
①實驗原理：溫度影響淀粉酶的活性，進而影響淀粉的水解速率。淀粉遇稀碘液變藍，根據是否出現藍色及藍色的深淺可以判斷酶活性。
藍色淀粉麥芽糖
②實驗步驟、現象及結論
取6支試管，分別編號為1與1′、2與2′、3與3′，并分別進行以下操作。
試管編號 1 1′ 2 2′ 3 3′
實驗步驟 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液
二 在冰水中水浴5 min 在37 ℃溫水 中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
四 在冰水中水浴數分鐘 在37 ℃溫水中 水浴數分鐘 在沸水中水浴數分鐘
五 取出試管，分別滴加2滴稀碘液，搖勻，觀察現象
實驗現象 呈藍色 無藍色出現 呈藍色
結論 酶發揮催化作用需要適宜的溫度條件，溫度過高或過低都會影響酶活性
(2)探究pH對酶活性的影響
①實驗原理：2H2O22H2O＋O2。
②實驗步驟
實驗步驟 實驗操作 試管1 試管2 試管3
一 注入等量過氧化氫酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL鹽酸 1 mL NaOH溶液
三 注入等量的過氧化氫溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 觀察現象 有大量氣泡產生 無氣泡產生 無氣泡產生
③實驗結論：酶發揮催化作用需要適宜的pH，pH偏低或偏高都會影響酶活性。
例1　(2022·江蘇連云港高一期末)某學習小組為探究pH對過氧化氫酶活性的影響，設計了如圖所示的實驗裝置并在不同的pH下進行了多組實驗。下列有關該實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．實驗的自變量是濾紙片從開始下沉到浮出水面的時間
B．濾紙片的數量、大小等屬于無關變量
C．實驗應在適宜的水溫下進行
D．實驗結果說明pH的變化會影響酶活性
答案　A
解析　本實驗是探究pH對過氧化氫酶活性的影響，故自變量是pH的大小，A錯誤；濾紙片上含有過氧化氫酶，濾紙片的數量、大小不同可表示過氧化氫酶的數量不同，過氧化氫酶的數量屬于無關變量，B正確；溫度屬于實驗的無關變量，無關變量應相同且適宜，故該實驗應在適宜的水溫下進行，C正確；由于不同pH對酶活性的影響不同，所以不同pH條件下，濾紙片浮起所需要的時間不同，該實驗結果可說明pH變化會影響酶活性，D正確。
例2　若除酶外所有試劑已預保溫，則在測定酶活性的實驗中，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→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量
答案　C
解析　在測定酶活性的實驗中，首先要進行實驗試劑的預保溫，使試劑處于最適溫度條件下，然后加入緩沖液，先加入底物再加入酶，然后保溫并計時，過一段時間后檢測產物的量，C正確。
二、酶相關曲線的分析
1．酶高效性的曲線分析
(1)催化劑可加快化學反應速率，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衡所需的時間，不能改變化學反應的平衡點。
2．酶專一性的曲線分析
(1)加入酶A的反應速率在一定范圍內隨反應物濃度增大明顯加快。
(2)加入酶B的反應速率與未加酶的空白對照的反應速率相同。
3．底物濃度影響酶促反應速率曲線的分析
(1)底物濃度較低時，酶促反應速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而加快。
(2)當所有的酶都與底物結合后，再增加底物濃度，酶促反應速率不再加快(此時限制酶促反應速率的因素是酶的數量)。
4．酶濃度影響酶促反應速率曲線的分析
在有足夠底物且不受其他因素影響的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
5．溫度和pH共同作用對酶活性的影響
(1)反應溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
(2)反應溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。
易錯提醒　(1)適量增加酶的濃度會提高反應速率，但生成物的量不會增加；若適量增加反應物的濃度，提高反應速率的同時生成物的量也增加。
(2)不同因素影響酶促反應速率的本質不同
①溫度和pH是通過影響酶的活性而影響酶促反應速率的。
②底物濃度和酶濃度是通過影響酶與底物的接觸而影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。
例3　圖1表示溫度對淀粉酶活性的影響；圖2是將一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麥芽糖積累量隨溫度變化的情況，下列說法中錯誤的是(　　)
A．T0表示淀粉酶催化反應的最適溫度
B．圖1中，Ta、Tb時對酶活性的影響有本質區別
C．圖2中Tb時酶的活性達到最大
D．圖2中a點對應的溫度為T0
答案　C
解析　圖1中T0時淀粉酶的活性最高，所以T0為淀粉酶的最適溫度，A正確；圖1中Ta時溫度較低，抑制酶的活性，Tb時溫度較高，酶變性失活，兩者對酶活性的影響本質不同，B正確；圖2中Tb～Tc溫度時酶已變性失活，此時酶促反應已經停止，酶活性為0，C錯誤；圖2中a點時麥芽糖的生成速度最快，說明a點對應的溫度為圖1中的最適溫度T0，D正確。
例4　(2022·江蘇省天一中學高一期末)下圖表示胃蛋白酶活性與溫度、pH之間的關系，下列敘述正確的是(　　)
A．隨著pH的升高，酶的活性逐漸升高
B．據圖推斷胃蛋白酶的最適溫度是37 ℃左右
C．隨著pH的升高，酶的活性逐漸降低
D．該胃蛋白酶最適pH是3
答案　B
解析　由題圖知，在最適pH前，隨著pH的升高酶的活性逐漸升高，超過最適pH后隨pH的升高酶的活性降低，因此隨著pH的升高，酶的活性先升高后降低，A、C錯誤；由題圖知，在溫度相同，pH分別為2.0、2.5、3.0的條件下，胃蛋白酶的催化反應速率不同，其中在pH為2.5時酶的催化反應速率最強，而pH在2.0或3.0時酶的催化反應速率均低于pH在2.5時，說明胃蛋白酶的最適pH為2.5左右，D錯誤。
1．某同學欲通過如圖所示的裝置探究影響酶促反應速率的因素，下列分析錯誤的是(　　)
A．濾紙片上需附有過氧化氫酶
B．酶促反應時間可用(t3－t2)表示
C．可通過設置不同pH的過氧化氫溶液探究pH對酶活性的影響
D．為了提高實驗的準確性，每個燒杯中需放多個濾紙片
答案　B
解析　濾紙片上附有過氧化氫酶，可以與過氧化氫溶液反應釋放出氧氣，從而使濾紙片上浮，A正確；濾紙片進入過氧化氫溶液就有反應發生，酶促反應時間可用(t3－t1)來表示，B錯誤；可以用多套這樣的裝置，設置不同pH的過氧化氫溶液探究pH對酶活性的影響，C正確；為提高實驗的準確性，每個燒杯中需放多個濾紙片，求時間差的平均值，D正確。
2．(2022·江蘇泰州中學高一期末)如圖是唾液淀粉酶在不同條件下的酶促反應速率變化曲線。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．酶促反應Ⅰ和Ⅱ的速率不同是因為溫度不同
B．影響BC段反應速率的主要限制因素是酶量
C．曲線Ⅰ顯示，該酶促反應的最適溫度為37 ℃
D．影響AB段反應速率的主要因素是底物的濃度
答案　C
解析　由圖示可知，導致Ⅰ和Ⅱ曲線反應速率不同的因素是溫度，A正確；BC段表示在該溫度下，隨著底物濃度的增加，反應速率不再增加，說明此時的限制因素是酶的數量，B正確；該實驗不能判斷該酶促反應的最適溫度為37 ℃，C錯誤；AB段表示在該溫度下，隨著底物濃度的增加，酶促反應速率加快，說明此時的限制因素是底物濃度，D正確。
3．如圖所示，圖甲表示某酶促反應過程，圖乙表示圖甲的反應過程中有關物質濃度隨時間變化的曲線，下列敘述不正確的是(　　)
A．圖甲中的物質b能降低該化學反應的活化能
B．若曲線①②③表示不同pH下的酶促反應速率，則曲線①所處的pH可能高于曲線②和③
C．若曲線①②③表示不同溫度下的酶促反應速率，則曲線①所處的溫度一定低于曲線②和③
D．若曲線①②③表示不同酶濃度下的酶促反應速率，則曲線①所處的酶濃度一定高于曲線②和③
答案　C
解析　分析圖甲可知，a是底物、b是酶、c是產物，酶能降低化學反應的活化能，A正確；造成曲線①②③差別的因素有很多，若曲線①②③表示不同pH下的酶促反應速率，則曲線①所處的pH可能高于曲線②和③，B正確；若曲線①②③表示不同溫度下的酶促反應速率，據圖乙可知，曲線①②③中的酶促反應速率依次下降，由于溫度對酶促反應速率的影響曲線是鐘形曲線，故無法判斷3條曲線所處溫度的高低，C錯誤；在一定條件下，酶促反應速率與酶濃度呈正相關，若曲線①②③表示不同酶濃度下的酶促反應速率，則曲線①所處的酶濃度一定高于曲線②和③，D正確。
4．如圖是酶活性影響因素相關的曲線，下列有關說法不正確的是(　　)
A．據圖可知酶的最適溫度為M，最適pH為8
B．圖中所示反應溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度
C．溫度偏高或偏低，酶活性都會明顯降低
D．0 ℃時酶的活性很低，但酶的空間結構穩定
答案　A
解析　在不同pH條件下，酶的最適溫度不變，據圖可知，酶的最適溫度為M，但是該實驗的組別太少，無法得出最適pH為8的結論，A錯誤。
5．下圖中A、B、C三圖依次表示在酶濃度一定時，反應速率與反應物濃度、溫度、pH的關系。請據圖回答下列問題：
(1)圖A中，當反應物達到某一濃度時，反應速率不再增大，其原因是_______________。
(2)圖B中，M點所對應的溫度稱為_________________________________________________。
(3)圖B中，M點到N點的曲線急劇下降，其原因是____________________________________。
(4)將裝有酶(最適溫度為37 ℃)與反應物的甲、乙兩支試管分別放入12 ℃和75 ℃的水浴鍋中，20 min后取出，轉入37 ℃的水浴鍋中保溫，兩試管內的反應情況分別是：甲：________________________________________________________________________，
乙：______________________。
(5)圖C表示________(填“胰蛋白酶”或“胃蛋白酶”)催化反應速率的變化曲線。
答案　(1)受反應中酶濃度的限制　(2)酶促反應的最適溫度　(3)溫度逐漸升高，酶的分子結構被破壞，酶活性降低　(4)反應速率加快　無催化反應　(5)胰蛋白酶
解析　(1)圖A中，當反應物在低濃度范圍內增加時，反應速率增大；當反應物達到某一濃度后，反應速率不再變化。這是因為雖然酶具有高效性，但它的催化能力是有一定限度的，當所有的酶都發揮了最高催化效率后，反應物濃度再增加，反應速率也不會再增大。(2)圖B中，M點對應的酶的催化效率最高，說明它對應的溫度就是酶促反應的最適溫度。(3)圖B中，從M點到N點，由于溫度逐漸升高，酶的分子結構逐漸被破壞，從而使酶活性降低，反應速率減小。(4)因為甲試管的溫度較低，所以酶的活性較低，反應速率較小，當轉入37 ℃的水浴鍋中保溫后，其反應速率會迅速增大。在75 ℃的高溫下，乙試管中酶的分子結構被破壞，酶喪失活性，即使再轉入37 ℃的水浴鍋中保溫，酶的活性也不能恢復，不再發生催化反應。(5)圖C中，酶的最適pH為弱堿性，胃蛋白酶的最適pH為強酸性，胰蛋白酶的最適pH為弱堿性。

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