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人教(2019)生物必修1(知識點(diǎn)+跟蹤檢測)第9講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶(含答案)

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人教(2019)生物必修1(知識點(diǎn)+跟蹤檢測)第9講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶(含答案)

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人教(2019)生物必修1(知識點(diǎn)+跟蹤檢測)
第9講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
【課標(biāo)導(dǎo)航】
2.2.1 說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì),酶活性受到環(huán)境因素 如pH和溫度等 的影響
一、酶的本質(zhì)及作用
1.酶的基礎(chǔ)知識
化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)是蛋白質(zhì) 少數(shù)是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成場所 核糖體 主要是細(xì)胞核
來源 一般來說,活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶
生理功能 具有催化作用
作用原理 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能
2.酶的作用原理
據(jù)無酶催化條件和有酶催化條件下某化學(xué)反應(yīng)的能量變化過程圖填空。
(1)無酶催化的反應(yīng)曲線是②。
(2)有酶催化的反應(yīng)曲線是①。
(3)ca段的含義是在無催化劑的條件下,反應(yīng)所需要的活化能。
(4)ba段的含義是酶降低的活化能。
(5)若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則b點(diǎn)在縱軸上將向上移動。
二、酶的作用特性及影響因素
[基礎(chǔ)微點(diǎn)練清]
1.判斷正誤
(1)酶與底物結(jié)合后,酶的構(gòu)象不發(fā)生改變(×)
(2020·浙江選考,T1A)
(2)植物、動物和微生物能產(chǎn)生淀粉酶(√)
(2020·浙江選考,T5A)
(3)酶能為反應(yīng)物提供能量(×)
(新人教版必修1 P80“概念檢測”T2A)
(4)嫩肉粉中起分解作用的酶是纖維素酶(×)
(新人教版必修 1 P85“概念檢測”T1)
(5)過酸、過堿或者溫度過高,都會破壞酶的空間結(jié)構(gòu),從而使肽鍵斷裂(×)
(6)細(xì)胞中各類化學(xué)反應(yīng)之所以能有序進(jìn)行,與酶在細(xì)胞中的分布有關(guān)(√)
(7)酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸(×)
2.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖北卷)在生物體內(nèi),酶是具有催化作用的有機(jī)物。下列關(guān)于酶的敘述,錯(cuò)誤的是(  )
A.過氧化氫酶、脲酶和麥芽糖酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)
B.DNA聚合酶和DNA連接酶都能催化磷酸二酯鍵的形成
C.胰蛋白酶的合成及分泌與核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體有關(guān)
D.淀粉酶和鹽酸通過降低反應(yīng)物的活化能催化淀粉水解
解析:選D 絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì),少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA。而過氧化氫酶、脲酶和麥芽糖酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),A正確。DNA聚合酶能催化磷酸二酯鍵的形成,從而將游離的脫氧核苷酸連接到正在合成的子鏈上;DNA連接酶也能催化磷酸二酯鍵的形成,從而將兩個(gè)DNA片段連接到一起,B正確。胰蛋白酶屬于分泌蛋白,分泌蛋白的合成首先要在核糖體上合成肽鏈,然后還要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,形成一定的空間結(jié)構(gòu),C正確。淀粉酶和鹽酸都能催化淀粉的水解,其作用機(jī)理是降低淀粉分解反應(yīng)的活化能,而不是降低反應(yīng)物的活化能,D錯(cuò)誤。
3.下列有關(guān)酶的敘述正確的是(  )
①是有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的 ②有的從食物中獲得,有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來 ③凡是活細(xì)胞,一般都能產(chǎn)生酶 ④酶都是蛋白質(zhì) ⑤有的酶不是蛋白質(zhì) ⑥酶在代謝中有多種功能 ⑦在新陳代謝和生長發(fā)育中起調(diào)控作用 ⑧酶只是起催化作用
A.①②⑤          B.④⑤⑧
C.③⑤⑧ D.①③⑤
解析:選C 凡是活細(xì)胞,一般都能產(chǎn)生酶,①錯(cuò)誤,③正確;酶只能在細(xì)胞內(nèi)合成,②錯(cuò)誤;酶的本質(zhì)絕大部分是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA,④錯(cuò)誤,⑤正確;酶在代謝中只起催化作用,⑥⑦錯(cuò)誤,⑧正確。
4.人體蛋白質(zhì)被水解的過程如圖所示,下列相關(guān)敘述正確的是(  )
A.蛋白質(zhì)的水解只發(fā)生在細(xì)胞外,如消化道內(nèi)
B.該過程中酶分子可發(fā)生可逆性形變
C.該過程為放能反應(yīng),釋放的能量可用于合成ATP
D.可用單位時(shí)間內(nèi)分解蛋白質(zhì)的量代表酶的活性
解析:選B 蛋白質(zhì)的水解也會發(fā)生在細(xì)胞內(nèi),A錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)不釋放能量,C錯(cuò)誤;單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)的減少量可以代表酶促反應(yīng)速率,但不能代表酶活性,D錯(cuò)誤。
5.(新人教版必修1 P80“概念檢測”T1)酶對細(xì)胞代謝起著非常重要的作用,可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。下列關(guān)于酶的作用特點(diǎn)及本質(zhì)的敘述,正確的是(  )
A.酶不能脫離生物體起作用
B.酶只有釋放到細(xì)胞外才起作用
C.所有的酶都是蛋白質(zhì)
D.酶是具有催化作用的有機(jī)物
解析:選D 酶可以脫離生物體在體外起作用,也可以在細(xì)胞內(nèi)部起作用。酶大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA,酶是具有催化作用的有機(jī)物。
6.(新人教版必修1 P78“科學(xué)方法”)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到對照實(shí)驗(yàn),那么什么是對照實(shí)驗(yàn)?
提示:除作為自變量的因素外,其余因素(無關(guān)變量)都保持一致,并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫作對照實(shí)驗(yàn)。
一、酶的本質(zhì)和作用
[試考題·查欠缺]
1.(2021·福州模擬)在蛋白質(zhì)合成過程中,肽酰轉(zhuǎn)移酶催化核糖體上一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基間形成肽鍵。該酶對核糖核酸酶敏感,但對蛋白酶不敏感。下列關(guān)于肽酰轉(zhuǎn)移酶的敘述錯(cuò)誤的是(  )
A.肽酰轉(zhuǎn)移酶在核糖體上合成
B.肽酰轉(zhuǎn)移酶在核糖體中起作用
C.肽酰轉(zhuǎn)移酶催化氨基酸脫水縮合
D.肽酰轉(zhuǎn)移酶能降低反應(yīng)的活化能
解析:選A 肽酰轉(zhuǎn)移酶對核糖核酸酶敏感,但對蛋白酶不敏感,說明該酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA,不是在核糖體上合成的,A錯(cuò)誤;肽酰轉(zhuǎn)移酶催化核糖體上一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基間形成肽鍵,而肽鍵的合成場所是核糖體,由此可見肽酰轉(zhuǎn)移酶在核糖體中起作用,并能催化氨基酸脫水縮合,B、C正確;酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,D正確。
2.(2018·浙江選考)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pH=10的溶液中,其空間結(jié)構(gòu)會改變
解析:選A 酶具有一定的形狀,酶的活性部位與底物結(jié)合形狀發(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)弱可以用酶活性來表示;酶具有專一性,麥芽糖酶可以催化麥芽糖水解,不能催化蔗糖水解;酶在過酸或過堿的溶液中會發(fā)生變性失活,胃蛋白酶的最適pH為1.8左右,加入pH=10的溶液中會使酶變性,空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
3.(2021·汕頭模擬)為驗(yàn)證食蟲植物豬籠草的分泌液中含有蛋白酶,某學(xué)生設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn),如圖所示。在35 ℃水浴中保溫一段時(shí)間后,甲、乙試管中分別加入適量雙縮脲試劑,丙、丁試管中不加任何試劑,可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?  )
A.只有實(shí)驗(yàn)②可以 B.只有實(shí)驗(yàn)①可以
C.實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②都可以 D.實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②都不可以
解析:選A 由題意可知,本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證豬籠草分泌液中含有蛋白酶,實(shí)驗(yàn)的原理是若豬籠草分泌液中含有蛋白酶,蛋白質(zhì)會被分解,又由于蛋白酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),蛋白酶也可以與雙縮脲試劑反應(yīng),因此不能通過雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)是否分解,可以通過蛋白塊體積變化來判斷蛋白質(zhì)是否水解,則只有實(shí)驗(yàn)②可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br/>[強(qiáng)知能·補(bǔ)欠缺]
1.從八個(gè)角度辨析有關(guān)酶的說法
項(xiàng)目 錯(cuò)誤說法 正確理解
產(chǎn)生場所 具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生 活細(xì)胞(不考慮哺乳動物成熟紅細(xì)胞等)
化學(xué)本質(zhì) 蛋白質(zhì) 有機(jī)物(大多為蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA)
合成原料 氨基酸 氨基酸或核糖核苷酸
作用場所 只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用 可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮作用
合成場所 在核糖體上合成 在核糖體或細(xì)胞核中合成
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(diào)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(nèi)合成
  2.酶的作用機(jī)理
酶作用的實(shí)質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。與無機(jī)催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,兩者的比較如圖所示。
圖中各字母代表的含義:a、b、c分別代表無催化劑、使用無機(jī)催化劑、使用酶催化的化學(xué)反應(yīng)過程,E1、E2、E3分別代表進(jìn)行相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能,ΔE代表使用酶后降低的活化能。
3.比較法助記酶與動物激素的“一同三不同”
相同:都具有微量、高效的特點(diǎn),也具有一定特異性
不同 產(chǎn)生部位 幾乎所有活細(xì)胞都產(chǎn)生酶;而只有內(nèi)分泌細(xì)胞才能產(chǎn)生激素
化學(xué)本質(zhì) 酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA;激素的化學(xué)本質(zhì)則為蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、氨基酸衍生物等
作用機(jī)制 酶是催化劑,在化學(xué)反應(yīng)前后,質(zhì)量和性質(zhì)不變;激素作為信號分子在發(fā)揮完作用后被滅活
4.聯(lián)想法記憶具有“專一性(特異性)”的五類物質(zhì)
(1)酶:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。如限制性核酸內(nèi)切酶能識別特定的核苷酸序列,并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。
(2)載體蛋白:某些物質(zhì)通過細(xì)胞膜時(shí)需要載體蛋白協(xié)助,不同物質(zhì)所需載體不同,載體蛋白的專一性是細(xì)胞膜選擇透過性的基礎(chǔ)。
(3)激素:激素特異性地作用于靶細(xì)胞、靶器官,其原因在于它的靶細(xì)胞膜或胞內(nèi)存在與該激素特異性結(jié)合的受體。
(4)tRNA:tRNA有61種,每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。
(5)抗體:抗體只能與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合。
[練題點(diǎn)·全過關(guān)]
1.核酶是一類具有催化功能的單鏈RNA分子,可降解特定的mRNA序列。下列關(guān)于核酶的敘述錯(cuò)誤的是(  )
A.核酶的基本單位是核糖核苷酸
B.核酶能降低反應(yīng)所需的活化能
C.核酶與脂肪酶的元素組成相同
D.核酶同樣具有專一性和高效性
解析:選C 核酶的本質(zhì)是RNA,脂肪酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),二者的組成元素不同。
2.下列關(guān)于激素、抗體、酶和神經(jīng)遞質(zhì)的敘述,正確的是(  )
A.激素和抗體都具有特異性,只能作用于特定的靶細(xì)胞
B.激素和酶都具有高效性,能產(chǎn)生酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生激素
C.激素彌散在全身的體液中,一經(jīng)靶細(xì)胞接受即被滅活
D.乙酰膽堿與特定分子結(jié)合后可在神經(jīng)元之間傳遞信息
解析:選D 激素和抗體都具有特異性,激素只能作用于特定的靶細(xì)胞或靶器官,但抗體只能與相應(yīng)的抗原結(jié)合,A錯(cuò)誤;激素是由內(nèi)分泌器官(或細(xì)胞)分泌的,酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的,激素和酶都具有高效性,能產(chǎn)生激素的細(xì)胞一定能產(chǎn)生酶,但能產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定能產(chǎn)生激素,B錯(cuò)誤;內(nèi)分泌腺分泌的激素彌散到體液(細(xì)胞外液)中,隨血液流到全身,經(jīng)靶細(xì)胞接受并發(fā)揮作用后才被滅活,C錯(cuò)誤;乙酰膽堿是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì),與突觸后膜上特異性受體結(jié)合后可在神經(jīng)元之間傳遞信息,D正確。
3.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·重慶卷)下列關(guān)于酶的敘述,正確的是(  )
A.細(xì)胞衰老過程中所有酶的活性降低
B.胰蛋白酶能徹底水解蛋白質(zhì)
C.赤霉素能誘導(dǎo)α淀粉酶產(chǎn)生
D.過氧化氫酶能升高過氧化氫的活化能
解析:選C 細(xì)胞衰老過程中,多種酶的活性降低,但與細(xì)胞衰老有關(guān)的酶的活性升高,A錯(cuò)誤;胰蛋白酶可將蛋白質(zhì)水解成多肽,但蛋白質(zhì)徹底水解需要肽酶,B錯(cuò)誤;赤霉素能誘導(dǎo)α淀粉酶產(chǎn)生,使種子無需萌發(fā)即可產(chǎn)生α淀粉酶,C正確;酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,D錯(cuò)誤。
4.如圖表示某反應(yīng)進(jìn)行時(shí),有酶參與和無酶參與的能量變化,則下列敘述正確的是(  )
A.此反應(yīng)為放能反應(yīng)
B.曲線Ⅰ表示有酶參與
C.E2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Ⅱ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)物的能量值比反應(yīng)物的高,所以此反應(yīng)為吸能反應(yīng)。
二、酶的三大特性及影響因素
[試考題·查欠缺]
1.(2019·浙江選考)為研究酶的特性,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),基本過程如下表所示:
步驟 基本過程 試管A 試管B
1 加入2%過氧化氫溶液 3 mL 3 mL
2 加入馬鈴薯勻漿 少許 —
3 加入二氧化錳 — 少許
4 檢測
據(jù)此分析,下列敘述錯(cuò)誤的是(  )
A.實(shí)驗(yàn)的可變因素是催化劑的種類
B.可用產(chǎn)生氣泡的速率作檢測指標(biāo)
C.該實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明酶的作用具有高效性
D.不能用雞肝勻漿代替馬鈴薯勻漿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
解析:選D 比較試管A和試管B中加入的物質(zhì),可知本實(shí)驗(yàn)的自變量是催化劑的種類,A正確;二氧化錳和馬鈴薯勻漿都可催化過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣,因此可以用產(chǎn)生氣泡的速率作檢測指標(biāo),B正確;馬鈴薯勻漿中含有過氧化氫酶,二氧化錳屬于無機(jī)催化劑,通過比較二者催化過氧化氫分解的情況,可以證明酶具有高效性,C正確;雞肝勻漿中也含有過氧化氫酶,所以可以用雞肝勻漿代替馬鈴薯勻漿進(jìn)行實(shí)驗(yàn),D錯(cuò)誤。
2.(2020·北京高考)用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進(jìn)行分解H2O2的實(shí)驗(yàn),兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。第1組曲線是在pH=7.0,20 ℃條件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶懸液的結(jié)果,與第1組相比,第2組實(shí)驗(yàn)只做了一個(gè)改變。第2組實(shí)驗(yàn)提高了(  )
A.懸液中酶的濃度      B.H2O2溶液的濃度
C.反應(yīng)體系的溫度 D.反應(yīng)體系的pH
解析:選B H2O2可在過氧化氫酶的催化作用下生成水和O2。由圖可知,第2組比第1組生成的O2的總量多,僅增加懸液中酶的濃度能夠提高酶促反應(yīng)速率,不能提高生成O2的總量,A錯(cuò)誤;提高H2O2溶液的濃度,生成O2的總量會增加,B正確;提高反應(yīng)體系的溫度和pH,不能提高生成O2的總量,C、D錯(cuò)誤。
3.(2021·鄂州模擬)不同的變量設(shè)置可用于驗(yàn)證酶的不同特性,相關(guān)實(shí)驗(yàn)記錄如下表所示。
試管 1 2 3 4 5 6
斐林試劑 + + + - - -
1%淀粉溶液 + + + - - -
2%H2O2溶液 - - - + + +
少許MnO2 - - - - - +
新鮮唾液 - + - - - -
少許雞肝勻漿 - - + - + -
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
注:“+”表示添加,“-”表示不添加。
下列相關(guān)特性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的組合選擇或變量設(shè)置,錯(cuò)誤的是(  )
A.酶的催化性:1、2號對照
B.酶的專一性:1、2、3號對照
C.酶的高效性:4、5、6號對照
D.溫度影響酶活性:5號逐漸變溫前后對照
解析:選D 1號不加酶,2號加淀粉酶,1、2號對照可得出酶具有催化性,1號不加酶,2號加淀粉酶,3號加雞肝勻漿(含H2O2酶),1、2、3號對照可得出酶具有專一性;4號不加催化劑,5號加雞肝勻漿(含H2O2酶),6號加無機(jī)催化劑,4、5、6號對照可得出酶具有高效性;驗(yàn)證溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)應(yīng)設(shè)置不同溫度作為變量形成對照,5號逐漸變溫前后對照不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br/>[強(qiáng)知能·補(bǔ)欠缺]
1.用曲線模型表示酶的三大特性
(1)圖1中酶對應(yīng)曲線A,無機(jī)催化劑對應(yīng)曲線B,未加催化劑對應(yīng)曲線C,由此說明,與無機(jī)催化劑相比,酶的催化作用具有高效性。
(2)圖2中加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同,說明酶B對此反應(yīng)無催化作用,而加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快,說明酶的催化作用具有專一性。
(3)①圖3中b點(diǎn)表示最適溫度,e點(diǎn)表示最適pH。
②溫度在a點(diǎn)時(shí),酶的活性較低,但不會失活;溫度大于或等于c點(diǎn),酶會失活。pH≤d點(diǎn)、pH≥f點(diǎn),酶會失活。
③由圖3可知,酶的作用條件較溫和,在最適宜的溫度和pH條件下,酶的活性最高。
2.用曲線模型表示影響酶促反應(yīng)的因素
(1)底物濃度、酶濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系(圖1、2)
①圖1:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快,但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后,受酶數(shù)量和酶活性限制,酶促反應(yīng)速率不再增加。
②圖2:在底物充足、其他條件適宜的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度呈正相關(guān)。
(2)溫度和pH與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系(圖3)
①圖3:溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率的;底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸來影響酶促反應(yīng)速率的,并不影響酶的活性。
②圖3:反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度;反應(yīng)溶液溫度的變化也不改變酶作用的最適pH。
(3)反應(yīng)時(shí)間與酶促反應(yīng)的關(guān)系(圖4、5、6)
①圖4、5、6的時(shí)間t0、t1和t2是一致的。
②隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物因被消耗而減少,生成物因積累而增多。
③t0~t1段,因反應(yīng)物較充足,所以反應(yīng)速率較高,反應(yīng)物消耗較快,生成物生成速率較快。t1~t2段,因反應(yīng)物含量較少,所以反應(yīng)速率降低,反應(yīng)物消耗較慢,生成物生成速率較慢。t2時(shí),反應(yīng)物被消耗干凈,生成物也不再增加,此時(shí)反應(yīng)速率為0。
[練題點(diǎn)·全過關(guān)]
1.如圖是驗(yàn)證“酶的催化效率”活動的示意圖。甲、乙兩試管中發(fā)生的現(xiàn)象可用于證明酶具有(  )
A.高效性         B.專一性
C.多樣性 D.易變性
解析:選A 二氧化錳屬于無機(jī)催化劑,它和肝臟研磨液中過氧化氫酶相比,后者催化產(chǎn)生較多的氣泡,并且氣泡產(chǎn)生速率較快,可用于驗(yàn)證酶具有高效性。
2.某興趣小組探究乙醇的濃度和鐵離子對纖維素酶活性的影響時(shí)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示,下列相關(guān)敘述正確的是(  )
A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是乙醇濃度,有無鐵離子是無關(guān)變量
B.鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時(shí)的活化能升高
C.乙醇和鐵離子對纖維素酶活化的抑制有相互促進(jìn)作用
D.若要驗(yàn)證該酶的專一性,則實(shí)驗(yàn)的自變量是底物種類
解析:選D 根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的目的可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量是乙醇的濃度和有無鐵離子,A錯(cuò)誤;乙醇濃度為零時(shí), 有鐵離子組酶的活性較高,說明鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時(shí)的活化能降低,B錯(cuò)誤;從圖中信息可知,隨著乙醇濃度的增大,纖維素酶的活性逐漸降低,可見乙醇對纖維素酶的活性有抑制作用,鐵離子對纖維素酶的活性有促進(jìn)作用,C錯(cuò)誤;驗(yàn)證特定酶的專一性,實(shí)驗(yàn)的自變量是底物的種類,D正確。
3.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖北卷)甲同學(xué)從某哺乳動物的胃液中分離到了一種酶。為探討該酶的最適pH,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案,其中最合理的是(  )
方案 pH范圍 溫度 酶活性測定 最適pH
A 1~6 25 ℃ 每間隔一個(gè)pH梯度進(jìn)行酶活性測定 以pH對酶活性作圖,酶活性最高時(shí)對應(yīng)的pH為最適pH
B 1~14 25 ℃
C 1~6 37 ℃
D 1~14 37 ℃
解析:選C 哺乳動物的胃中存在胃酸,胃液呈酸性,故選取的pH范圍應(yīng)該是1~6。哺乳動物的體溫一般和人類的體溫差不多,作為本實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量,應(yīng)選擇較適宜的溫度37 ℃。
4.用某種酶進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖所示,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(  )
A.該酶的最適催化溫度不確定
B.圖2和圖4能說明該酶一定不是胃蛋白酶
C.由圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知酶具有高效性
D.由圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知Cl-是酶的激活劑
解析:選C 圖1顯示溫度對酶活性的影響,從圖中能得到的結(jié)論是該酶的最適催化溫度為30 ℃左右,A正確;圖2顯示該酶的最適pH為7,而胃蛋白酶的最適pH為1.5,由圖4可知該酶為麥芽糖酶,B正確;圖4說明酶具有專一性,C錯(cuò)誤;圖3能說明Cl-是酶的激活劑、Cu2+是酶的抑制劑,D正確。
一、科學(xué)探究——巧用三種方法破解酶實(shí)驗(yàn)難題
1.鑒定酶的本質(zhì)——試劑檢測法
2.驗(yàn)證酶的高效性和專一性——對比法
(1)驗(yàn)證酶的高效性
[設(shè)計(jì)方案]
項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)組 對照組
材料 等量的同一種底物
試劑 與底物相對應(yīng)的酶溶液 等量的無機(jī)催化劑
現(xiàn)象 反應(yīng)速率很快; 或反應(yīng)用時(shí)短 反應(yīng)速率緩慢; 或反應(yīng)用時(shí)長
結(jié)論 酶具有高效性
[操作示例]
(2)驗(yàn)證酶的專一性
[設(shè)計(jì)方案]
項(xiàng)目 方案一 方案二
實(shí)驗(yàn)組 對照組 實(shí)驗(yàn)組 對照組
材料 底物相同(等量) 與酶相對應(yīng)的底物 另外一種底物
試劑 與底物相對應(yīng)的酶 另外一種酶 同一種酶(等量)
現(xiàn)象 發(fā)生反應(yīng) 不發(fā)生反應(yīng) 發(fā)生反應(yīng) 不發(fā)生反應(yīng)
結(jié)論 酶具有專一性
[操作示例]

3.探究酶的最適溫度或pH——梯度法
[設(shè)計(jì)方案]
組別編號 1 2 … n
實(shí)驗(yàn)材料 等量的同種底物和酶
溫度(或pH) t1(或a1) t2(或a2) … tn(或an)
衡量指標(biāo) 相同時(shí)間內(nèi),各組酶促反應(yīng)中生成物量的多少,或底物剩余量的多少
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 生成物量最多的一組,或底物剩余量最少的一組對應(yīng)的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH)
[操作示例]
(1)探究酶的最適溫度
(2)探究酶的最適pH
O2的產(chǎn)生速率
[特別提醒]
酶活性實(shí)驗(yàn)探究中的“三宜”“四不宜”
(1)若底物選擇淀粉和蔗糖,用淀粉酶來驗(yàn)證酶的專一性時(shí),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?yàn)榈庖簾o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,檢測底物被分解的試劑“宜”選用碘液,“不宜”選用斐林試劑,因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。
(3)在探究酶的適宜溫度的實(shí)驗(yàn)中,“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實(shí)驗(yàn)材料,因?yàn)檫^氧化氫(H2O2)在常溫常壓時(shí)就能分解,加熱的條件下分解會加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
(4)在探究pH對酶活性影響時(shí),“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶液的pH調(diào)至實(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與底物接觸,“不宜”在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前,讓反應(yīng)物與酶接觸。   
[素養(yǎng)訓(xùn)練]
角度一 考查實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)試劑的選取
1.為了探究溫度、pH 對酶活性的影響,下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最合理的是(  )
實(shí)驗(yàn)編號 探究課題 選用材料與試劑
A 溫度對酶活性的影響 過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液
B 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
C 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
D 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
解析:選B 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(shí)驗(yàn)A不合理;蔗糖酶不能催化淀粉水解,故實(shí)驗(yàn)C不合理;斐林試劑呈堿性,能與酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),不適合用于探究pH對酶活性的影響,故實(shí)驗(yàn)D不合理。
角度二 考查實(shí)驗(yàn)操作過程及評價(jià)
2.(2016·全國卷Ⅰ)若除酶外所有試劑已預(yù)保溫,則在測定酶活力的實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)―→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量
B.加入底物―→加入酶―→計(jì)時(shí)―→加入緩沖液―→保溫―→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量
C.加入緩沖液―→加入底物―→加入酶―→保溫并計(jì)時(shí)―→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量
D.加入底物―→計(jì)時(shí)―→加入酶―→加入緩沖液―→保溫―→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量
解析:選C 在測定酶活力的實(shí)驗(yàn)中,需要保證pH和溫度均相同且適宜,故緩沖液應(yīng)在加入底物和酶之前加入,只有C項(xiàng)符合要求。
3.某同學(xué)為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟:
①在A、B、C、D、E 5支試管中分別加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5 mL,再分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉液1 mL。
②各試管中分別加入適當(dāng)濃度的唾液稀釋液1 mL,搖勻。
③將5支試管放入70 ℃恒溫水浴中,保溫時(shí)間相同且合適。
④取出各試管,分別加入斐林試劑2 mL,搖勻。
⑤觀察各試管溶液的顏色,通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。
上述實(shí)驗(yàn)步驟中有2處錯(cuò)誤,請更正并說明更正的理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)),以便實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫秸_的預(yù)期結(jié)果。
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)酶的活性受溫度的影響,本題探究的是pH對酶活性的影響,因此,溫度應(yīng)為無關(guān)變量,必須適宜,而70 ℃恒溫水浴的溫度過高,會導(dǎo)致5組試管中的酶因高溫而失活,最終不同pH下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣。(2)本題選擇的是斐林試劑,通過檢測產(chǎn)物的生成量來確定酶的活性高低,斐林試劑鑒定還原糖必須要加熱,如果不加熱,則任何一組都不會出現(xiàn)磚紅色沉淀。
答案:(1)③中70 ℃應(yīng)改為37 ℃。因?yàn)槿送僖旱矸勖缸饔玫淖钸m溫度為37 ℃ (2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應(yīng)將各試管放在沸水浴中一段時(shí)間。因?yàn)樵诟邷貤l件下斐林試劑與還原糖反應(yīng)顯色
二、科學(xué)探究——實(shí)驗(yàn)變量的分析與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
一、實(shí)驗(yàn)變量分析
實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素稱為變量。在生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中對“變量”的確立、操縱成為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。
1.變量類型
2.(單一)變量控制原則
無論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)自變量,都應(yīng)確定一個(gè)自變量對應(yīng)觀測一個(gè)因變量,這就是單一變量原則,它是處理實(shí)驗(yàn)中復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。
單因子變量原則要求在實(shí)驗(yàn)組和對照組的實(shí)驗(yàn)中都只能有一個(gè)變量,這樣得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與單一變量之間就能形成一一對應(yīng)關(guān)系,便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以及便于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成因。
3.無關(guān)變量要一致(等量原則)
在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作中,要盡量減少無關(guān)變量,而且不同的實(shí)驗(yàn)組中無關(guān)變量應(yīng)完全相同,這樣就可排除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)的干擾,排除實(shí)驗(yàn)偶然性,提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略
1.程序
2.步驟書寫
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理:將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果用文字、曲線圖、柱形圖、表格等形式予以表達(dá)。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]
1.(2021·漳州四校聯(lián)考)下列關(guān)于酶特性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的敘述,正確的是(  )
A.驗(yàn)證酶的專一性時(shí),自變量一定是酶的種類
B.驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是酶的濃度
C.探究溫度對酶活性影響時(shí),自變量是溫度
D.探究酶催化作用的最適pH時(shí),應(yīng)設(shè)置過酸、過堿、中性三組
解析:選C 驗(yàn)證酶的專一性時(shí),自變量可以是酶的種類,也可以是底物的種類,A錯(cuò)誤;驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是催化劑的種類,B錯(cuò)誤;探究溫度對酶活性影響時(shí),自變量是溫度,C正確;探究酶催化最適pH時(shí),過酸、過堿會使酶變性,使結(jié)果不精確,應(yīng)設(shè)置酸性、中性、堿性多組不同pH的實(shí)驗(yàn)組,使實(shí)驗(yàn)盡可能精確,D錯(cuò)誤。
2.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的敘述,正確的是(  )
A.實(shí)驗(yàn)材料的數(shù)量、溫度和時(shí)間都可能是實(shí)驗(yàn)的變量
B.各種實(shí)驗(yàn)都必須單獨(dú)設(shè)置對照組,確保單一變量
C.?dāng)?shù)據(jù)測量時(shí)只要認(rèn)真準(zhǔn)確記錄,無需多次測量求平均值
D.探究實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是與提出的假設(shè)一致
解析:選A 變量即實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素,實(shí)驗(yàn)材料的數(shù)量、溫度和時(shí)間都可能是實(shí)驗(yàn)的變量,A正確;探究實(shí)驗(yàn)一般都需要設(shè)置對照組,但也可能均為實(shí)驗(yàn)組,各組之間形成相互對照,B錯(cuò)誤;進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時(shí),為了減少誤差,需多次測量求平均值,C錯(cuò)誤;探究實(shí)驗(yàn)中,可能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與假設(shè)矛盾,可能是假設(shè)不正確,那么就需要進(jìn)一步查找資料,重新作出假設(shè),也可能是實(shí)驗(yàn)過程中的某一環(huán)節(jié)出了問題,那么就需要重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn),D錯(cuò)誤。
3.酶抑制劑能降低酶的活性,不同的抑制劑對酶活性的影響不同。某科研小組通過實(shí)驗(yàn)研究了兩種抑制劑對某消化酶酶促反應(yīng)速率的影響,對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析并繪圖,請回答下列問題:
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是________________,實(shí)驗(yàn)中對無關(guān)變量應(yīng)進(jìn)行控制,該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有____________________________________(至少答出兩項(xiàng))。
(2)據(jù)圖分析,隨著底物濃度的升高,抑制劑________(填類型)的作用逐漸減小甚至消失。從活化能的角度分析,推測抑制劑降低酶促反應(yīng)速率的原理是________________________________________________________________________。
(3)某同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)是:
a.將某消化酶溶液等分為①②③三組,將每組等分為若干份;
b.在一定條件下將三組消化酶溶液均與等量的不同濃度的底物混合;
c.在①中加入一定量的蒸餾水,②中加入等量的抑制劑Ⅰ,③中加入等量的抑制劑Ⅱ;
d.定時(shí)取樣檢測各反應(yīng)中底物的量或產(chǎn)物的量,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并繪圖。
你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)操作是否正確?________。如果不正確,請進(jìn)行改正,________________________________________________________________________。
解析:(1)由圖可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè),分別是抑制劑種類和底物濃度。該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有溫度、pH、酶濃度、抑制劑的使用量、反應(yīng)時(shí)間等。(2)由圖可知,隨著底物濃度的升高,曲線②的酶促反應(yīng)速率逐漸與曲線①無抑制劑時(shí)相同,即抑制劑Ⅰ的作用逐漸減小甚至消失。抑制劑能降低酶活性,酶能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。(3)該實(shí)驗(yàn)操作不正確,若對酶處理前先將酶與底物混合,則酶會與底物發(fā)生反應(yīng),故應(yīng)先對酶進(jìn)行不同的處理,然后再將處理后的酶與底物混合。
答案:(1)抑制劑種類和底物濃度 溫度、pH、酶濃度、抑制劑的使用量等 (2)Ⅰ 在抑制劑的作用下,酶的活性(催化效率)降低,其降低化學(xué)反應(yīng)活化能的能力下降(合理即可) (3)不正確 步驟c應(yīng)與步驟b互換,即先對酶溶液進(jìn)行處理再加入底物(合理即可)
一、選擇題
1.下列有關(guān)酶的敘述,正確的是(  )
A.酶分子是在基因的指導(dǎo)下,在核糖體上合成的
B.一種酶催化化學(xué)反應(yīng)的種類與其空間結(jié)構(gòu)有關(guān)
C.經(jīng)高溫處理的胃蛋白酶,加入雙縮脲試劑后不會出現(xiàn)紫色
D.酶與無機(jī)催化劑都通過提高化學(xué)反應(yīng)的活化能來起催化作用
解析:選B 極少數(shù)酶為RNA,其合成場所是細(xì)胞核,A錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)經(jīng)高溫處理后,僅是空間結(jié)構(gòu)遭破壞,并沒有破壞肽鍵,遇雙縮脲試劑仍呈紫色,C錯(cuò)誤;酶與無機(jī)催化劑都通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來起催化作用,D錯(cuò)誤。
2.下列有關(guān)酶的探究實(shí)驗(yàn)的描述,正確的是(  )
A.將溫度由低溫調(diào)至最適溫度,酶的活性不變
B.探究蛋白酶的專一性,可用雙縮脲試劑進(jìn)行檢測
C.酶的活性增強(qiáng),產(chǎn)物的生成量增加
D.較低的pH環(huán)境中,胃蛋白酶仍能保持活性
解析:選D 低溫抑制酶的活性,將溫度由低溫調(diào)至最適溫度,酶的活性上升,A錯(cuò)誤;探究蛋白酶的專一性,不可用雙縮脲試劑進(jìn)行檢測,因?yàn)榈鞍酌傅谋举|(zhì)是蛋白質(zhì),也會與雙縮脲試劑反應(yīng),B錯(cuò)誤;酶不會改變反應(yīng)的平衡點(diǎn),產(chǎn)物的生成量不會增加,C錯(cuò)誤;胃蛋白酶的最適pH是1.5,較低的pH環(huán)境中,胃蛋白酶仍能保持活性,D正確。
3.下列關(guān)于酶的敘述正確的是(  )
A.激素都是通過影響靶細(xì)胞內(nèi)酶活性來調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝
B.酶具有催化作用,并都能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色
C.酶的合成都包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程
D.RNA聚合酶能催化轉(zhuǎn)錄過程,也能使DNA中的氫鍵斷裂
解析:選D 激素調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝既可以通過影響靶細(xì)胞內(nèi)酶活性來調(diào)節(jié),也可以通過影響靶細(xì)胞內(nèi)某些控制酶合成的基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)酶的數(shù)量,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝,A錯(cuò)誤;酶是蛋白質(zhì)或RNA,其中RNA不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),B錯(cuò)誤;酶是蛋白質(zhì)或RNA,其中蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程,而RNA的合成只包括轉(zhuǎn)錄過程,C錯(cuò)誤;RNA聚合酶催化RNA的合成過程,也能在轉(zhuǎn)錄過程中起到解旋的作用,因此能使DNA中的氫鍵斷裂,D正確。
4.如圖是酶催化特性的“酶-底物復(fù)合反應(yīng)”模型,圖中數(shù)字表示反應(yīng)過程,字母表示相關(guān)物質(zhì)。則下列各選項(xiàng)對此圖意的解釋正確的是(  )
A.X是酶,過程①表示縮合反應(yīng)
B.Y可表示酶,過程②體現(xiàn)了酶的多樣性
C.復(fù)合物Z是酶發(fā)揮高效性的關(guān)鍵
D.①、②可以表示葡萄糖水解過程
解析:選C 據(jù)圖分析,X在化學(xué)反應(yīng)前后不變,表示酶;Y在酶的作用下生成F和G,說明該反應(yīng)是分解反應(yīng),A錯(cuò)誤。根據(jù)以上分析可知,Y不是反應(yīng)物,過程②體現(xiàn)了酶具有催化作用,B錯(cuò)誤。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,C正確。葡萄糖是單糖,是不能水解的糖,D錯(cuò)誤。
5.下列關(guān)于酶的敘述,正確的是(  )
A.病毒都不含酶,所以酶只存在于細(xì)胞中
B.豌豆的圓粒與皺粒的差異在于能否合成淀粉酶
C.光合作用相關(guān)的酶只存在于類囊體膜和葉綠體基質(zhì)
D.處于間期的根尖分生區(qū)細(xì)胞中有DNA聚合酶和RNA聚合酶
解析:選D HIV含有逆轉(zhuǎn)錄酶,某些RNA病毒含有RNA復(fù)制酶,A錯(cuò)誤;豌豆的圓粒與皺粒的差異是能否合成淀粉分支酶,B錯(cuò)誤;對于綠色植物而言,光合作用相關(guān)的酶只存在于類囊體膜和葉綠體基質(zhì),但對于藍(lán)藻而言,沒有葉綠體,光合作用相關(guān)的酶存在于細(xì)胞質(zhì)中,C錯(cuò)誤;根尖分生區(qū)細(xì)胞在有絲分裂的間期會進(jìn)行DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,因此細(xì)胞中存在DNA聚合酶,合成蛋白質(zhì)的過程需要先轉(zhuǎn)錄,有RNA聚合酶的參與,D正確。
6.如圖為某酶促反應(yīng)過程示意圖,有關(guān)敘述正確的是(  )
A.圖中R表示酶,可以為酶促反應(yīng)提供活化能
B.溫度、pH過高或過低會破壞酶的空間結(jié)構(gòu),使酶失活
C.加酶洗衣粉中的酶制劑通過催化圖示反應(yīng),洗去各種污漬
D.活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外適宜的條件下仍然具有催化活性
解析:選D 酶可以降低酶促反應(yīng)所需的活化能,A錯(cuò)誤;低溫降低酶活性,不破壞酶結(jié)構(gòu),B錯(cuò)誤;酶催化的專一性指一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng),圖中仍是催化一種化學(xué)反應(yīng),只能去除某一種污漬,C錯(cuò)誤;活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外適宜的條件下仍然具有催化活性,D正確。
7.科學(xué)家使用巰基乙醇和尿素處理牛胰核糖核酸酶(牛細(xì)胞中的一種蛋白質(zhì)),可以將該酶去折疊轉(zhuǎn)變成無任何活性的無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)。若通過透析的方法除去尿素和巰基乙醇,再將沒有活性的酶轉(zhuǎn)移到生理緩沖溶液中,經(jīng)過一段時(shí)間以后,發(fā)現(xiàn)胰核糖核酸酶活性得以恢復(fù)。下列敘述錯(cuò)誤的是(  )
A.胰核糖核酸酶空間結(jié)構(gòu)的形成與肽鏈的盤曲、折疊方式等有關(guān)
B.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明環(huán)境因素能影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)而影響其功能
C.用強(qiáng)酸強(qiáng)堿等處理胰核糖核酸酶也能導(dǎo)致其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變
D.巰基乙醇和尿素處理破壞了胰核糖核酸酶中的肽鍵導(dǎo)致其變性
解析:選D 胰核糖核酸酶是蛋白質(zhì),其空間結(jié)構(gòu)的形成與肽鏈的盤曲、折疊方式等有關(guān),A正確;分析題意,該實(shí)驗(yàn)說明環(huán)境因素能影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)而影響其功能,B正確;由于胰核糖核酸酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),因此受到強(qiáng)酸強(qiáng)堿的處理時(shí),空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變而導(dǎo)致酶變性失活,C正確;根據(jù)題意,巰基乙醇和尿素處理破壞了胰核糖核酸酶的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其變性,D錯(cuò)誤。
8.下列關(guān)于生物體內(nèi)一些重要生理作用的敘述,正確的是(  )
A.酶都具有高效性,并且只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用
B.任何條件下,每摩爾葡萄糖分解生成ATP的量是恒定的
C.當(dāng)種子從休眠進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài)后,自由水/結(jié)合水比值下降
D.同一種酶在不同的溫度條件下,其催化效率可能是相同的
解析:選D 酶可在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外發(fā)揮作用,A錯(cuò)誤;有氧和無氧條件下,每摩爾葡萄糖分解生成ATP的量不同,B錯(cuò)誤;當(dāng)種子從休眠進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài)后,自由水/結(jié)合水比值升高,C錯(cuò)誤;同一種酶分別在最適溫度前和最適溫度后可能具有相同的催化效率,D正確。
9.
如圖是研究淀粉酶濃度與其催化效率關(guān)系的曲線。下列敘述錯(cuò)誤的是(  )
A.本研究的自變量是淀粉酶濃度和反應(yīng)時(shí)間
B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意保持各組反應(yīng)在相同且適宜溫度下進(jìn)行
C.曲線c對應(yīng)酶濃度比曲線a對應(yīng)酶濃度低
D.引起曲線上M、P點(diǎn)差異的主要原因是各組反應(yīng)中加入的淀粉總量不同
解析:選D 結(jié)合題意分析曲線圖可知,本研究的自變量是淀粉酶濃度和反應(yīng)時(shí)間,A正確;實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意保持各組反應(yīng)在相同且適宜溫度下進(jìn)行,以保證無關(guān)變量相同且適宜,B正確;酶濃度越高,酶促反應(yīng)速率越快,反應(yīng)需要的時(shí)間越短,因此曲線c對應(yīng)酶濃度比曲線a對應(yīng)酶濃度低,C正確;引起曲線上M、P點(diǎn)差異的主要原因是各組反應(yīng)中加入的淀粉酶濃度不同,D錯(cuò)誤。
10.研究人員從胡蘿卜中提取過氧化物酶(POD)所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示,有關(guān)分析正確的是(  )
A.處理時(shí)間從15 min增加到80 min,40 ℃下POD活性減小最顯著
B.處理時(shí)間60 min內(nèi),在所有的溫度下POD活性都顯著下降
C.該實(shí)驗(yàn)的因變量是POD活性,自變量有溫度、時(shí)間和底物濃度
D.H2O2濃度過高會抑制POD的活性,與溫度對POD活性的影響完全相同
解析:選C 分析圖甲曲線圖,處理時(shí)間從15 min增加到80 min,45 ℃下POD活性減小最顯著,A錯(cuò)誤;處理時(shí)間60 min內(nèi),在25 ℃下POD活性下降不明顯,B錯(cuò)誤;分析圖甲和圖乙曲線,該實(shí)驗(yàn)的因變量是POD活性,自變量有溫度、時(shí)間和底物濃度,C正確;高溫會改變酶的空間結(jié)構(gòu)使酶永久失活不能恢復(fù),反應(yīng)物濃度不會改變酶的空間結(jié)構(gòu),D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
11.利用纖維素解決能源問題的關(guān)鍵是高性能纖維素酶的獲取。請完善實(shí)驗(yàn)方案,并回答相關(guān)問題:
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^三種微生物所產(chǎn)生的纖維素酶的活性。
實(shí)驗(yàn)原理:纖維素酶催化纖維素分解為葡萄糖,用葡萄糖的產(chǎn)生速率表示酶活性大小;用呈色反應(yīng)表示葡萄糖的生成量。
實(shí)驗(yàn)材料:三種微生物(A~C)培養(yǎng)物的纖維素酶提取液,提取液中酶蛋白濃度相同。
實(shí)驗(yàn)步驟:
①取四支試管,分別編號。
②在下表各列的一個(gè)適當(dāng)位置,填寫相應(yīng)試劑的體積量,并按表內(nèi)要求完成相關(guān)操作。
試劑/mL 1 2 3 4
蒸餾水 1.4 1.4 1.4
pH7.5的緩沖液 0.2 0.2 0.2
纖維素懸浮液 0.3 0.3 0.3
微生物A提取液 0.1
微生物B提取液
微生物C提取液 0.1
總體積 2.0 2.0 2.0 2.0
③將上述四支試管放入37 ℃的水浴,保溫1小時(shí)。
④在上述四支試管中分別加入________試劑,搖勻后,進(jìn)行______________處理。
⑤觀察比較實(shí)驗(yàn)組的三支試管與對照組試管的顏色及其深淺。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
提取物來源 微生物A提取物 微生物B提取物 微生物C提取物
顏色深淺程度 + +++ ++
分析討論:
(1)該實(shí)驗(yàn)中的對照組是________號試管。
(2)實(shí)驗(yàn)組試管均呈現(xiàn)的顏色是____________,但深淺不同。
(3)上述結(jié)果表明:不同來源的纖維素酶,雖然酶蛋白濃度相同,但活性不同。若不考慮酶的最適pH和最適溫度的差異,其可能原因是_______________________________
______________________________。
(4)你認(rèn)為上述三種微生物中,最具有應(yīng)用開發(fā)價(jià)值的是
________________________________________________________________________。
(5)從解決能源問題的角度,開發(fā)這種纖維素酶的意義在于________________________________________________________________________。
解析:從表中可以看出,實(shí)驗(yàn)者是用4號試管作為對照。在實(shí)驗(yàn)步驟中,要達(dá)到每支試管中溶液總體積均為2.0 mL,比較各組中的變量關(guān)系,就會發(fā)現(xiàn)1、2、3號試管的區(qū)別是酶的種類不同,4號試管不加酶,而加入等量的蒸餾水,其他因素均相同。故在1號試管中應(yīng)補(bǔ)充等量的緩沖液,2號試管中應(yīng)補(bǔ)充等量的微生物B提取物,3號試管中補(bǔ)充與其他試管等量的纖維素懸浮液,4號試管中應(yīng)補(bǔ)充的蒸餾水量=1.4+0.1=1.5 mL。欲檢測四支試管的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的量,可用班氏試劑或斐林試劑進(jìn)行熱水浴處理,出現(xiàn)的現(xiàn)象是紅黃色或磚紅色,含糖量越多,顏色越深。若不考慮酶的最適pH和最適溫度的差異,在酶濃度也相同時(shí),酶活性的差異是酶本身的差異,即組成酶的氨基酸種類、數(shù)目或序列不同或其空間結(jié)構(gòu)不同。三種微生物中,產(chǎn)物含糖量最大的說明其酶的活性最強(qiáng),即微生物B最有開發(fā)的價(jià)值。開發(fā)此酶可以解決農(nóng)產(chǎn)品秸稈轉(zhuǎn)化問題,為利用農(nóng)產(chǎn)品的廢棄物來生產(chǎn)飼料或酒精等開辟新機(jī)遇。
答案:②
試劑/mL 1 2 3 4
蒸餾水 1.5
pH7.5的緩沖液 0.2
纖維素懸浮液 0.3
微生物B提取液 0.1
④斐林 加熱 (1)4 (2)紅黃色或磚紅色 (3)不同酶的氨基酸種類、數(shù)目或序列不同(不同酶的空間結(jié)構(gòu)不同)
(4)微生物B (5)纖維素被分解產(chǎn)生的葡萄糖可用作制取酒精的原料;用纖維素代替化石燃料
12.解讀下面與酶有關(guān)的曲線,回答下列問題:
(1)酶的作用機(jī)理可以用甲圖中______段來表示。如果將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則B在縱軸上將________(填“上移”或“下移”)。
(2)乙圖中160 min時(shí),生成物的量不再增加的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)聯(lián)系所學(xué)內(nèi)容,分析丙圖曲線:
①對于曲線ABC,若x軸表示pH,則曲線上B點(diǎn)的生物學(xué)意義是________________________________________________________________________。
②對于曲線ABD,若x軸表示反應(yīng)物濃度,則y軸可表示________。制約曲線BD增加的原因是_________________________________________________________________。
(4)若該酶是胃蛋白酶,其作用的底物是________。若胃蛋白酶濃度和其他條件不變,反應(yīng)液pH由10逐漸降低到2,則酶催化反應(yīng)的速率將________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)在無酶催化時(shí),必須提供A值的活化能,反應(yīng)才能順利進(jìn)行;有酶催化時(shí),必須提供B值的活化能,因此降低的活化能用AB段表示。無機(jī)催化劑也能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,只是沒有酶顯著,因此B點(diǎn)上移。(2)乙圖反映生成物的量隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線,當(dāng)曲線達(dá)到最大值時(shí),意味著反應(yīng)物被消耗盡了。(3)丙圖中,若x軸表示pH,則曲線ABC表示不同pH對酶活性的影響,曲線最高點(diǎn)表示在最適pH下酶的催化效率最高;若x軸表示反應(yīng)物濃度,則曲線ABD表示底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響,當(dāng)?shù)孜餄舛仍龃蟮揭欢ㄖ岛螅复俜磻?yīng)速率不再增加,此時(shí)受到酶濃度的制約。(4)胃蛋白酶的最適pH在2左右,在pH為10時(shí),胃蛋白酶的活性喪失,即使pH再降低到2,酶的活性也不會恢復(fù)。
答案:(1)AB 上移 (2)底物已被完全消耗掉 (3)①在最適pH下,酶的催化效率最高 ②酶促反應(yīng)速率 受酶濃度的限制 (4)蛋白質(zhì) 不變 胃蛋白酶的最適pH在2左右,pH為10時(shí)胃蛋白酶已經(jīng)失活,再改變pH,酶的活性不變
13.某課外活動小組用淀粉酶探究pH對酶活性的影響,得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請回答相關(guān)問題:
(1)酶活性是指__________________,該實(shí)驗(yàn)的自變量是________,以________________作為檢測因變量的指標(biāo)。
(2)如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符,于是活動小組又進(jìn)行________(填“對照”“對比”或“重復(fù)”)實(shí)驗(yàn),得到與圖中無顯著差異的結(jié)果。查閱資料后發(fā)現(xiàn),鹽酸能催化淀粉水解。因此推測,該實(shí)驗(yàn)中淀粉可能是在________和______的作用下分解的。pH為3條件下的酶活性________(填“小于”“等于”或“大于”)pH為9條件下的酶活性,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在常溫、常壓下,與鹽酸相比,淀粉酶降低反應(yīng)活化能的作用更顯著,判斷依據(jù)是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)酶活性是指酶對某化學(xué)反應(yīng)的催化效率。該實(shí)驗(yàn)是用淀粉酶探究pH對酶活性的影響,因此自變量為pH,可以通過檢測1 h后淀粉剩余量來判斷不同pH下酶的活性。(2)題圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符,可以重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)后得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與題圖無顯著差異,說明操作沒有錯(cuò)誤,淀粉可能是在淀粉酶和鹽酸的作用下分解的。由圖分析可知,pH為3和pH為9的條件下淀粉剩余量相等,說明pH為3條件下的酶活性小于pH為9條件下的酶活性,原因是pH為3條件下,鹽酸可以催化淀粉水解,干擾了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)1 h后,pH為7的條件下,僅淀粉酶作用,淀粉剩余量小于pH為1條件下(淀粉酶失活,僅鹽酸作用)的淀粉剩余量,說明常溫、常壓下,與鹽酸相比,淀粉酶降低反應(yīng)活化能的作用更顯著。
答案:(1)酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率 pH 1 h后淀粉剩余量 (2)重復(fù) 淀粉酶 鹽酸 小于 pH為3條件下,鹽酸可以催化淀粉水解 (3)1 h后,pH為7的條件下淀粉剩余量小于pH為1條件下淀粉剩余量
14.現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B,某生物興趣小組為探究不同溫度條件下這兩種淀粉酶的活性,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:
實(shí)驗(yàn)原理:溫度等條件可以影響酶的活性;淀粉在淀粉酶的催化作用下產(chǎn)生麥芽糖;用分光光度計(jì)測量溶液的吸光度時(shí),物質(zhì)含量越多,其吸光度越大,因此可測出物質(zhì)的相對含量。
實(shí)驗(yàn)材料:一定濃度的淀粉溶液、相同濃度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、溫度計(jì)等。
實(shí)驗(yàn)過程:如表所示。
步驟 1 2 3 4 5 6 7 8
Ⅰ.設(shè)置水浴缸溫度(℃) 20 30 40 50 20 30 40 50
Ⅱ.取8支試管各加入淀粉溶液(mL),分別保溫5 min 10 10 10 10 10 10 10 10
Ⅲ.另取8支試管各加入等量淀粉酶溶液,分別保溫5 min 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B
Ⅳ.將同組兩支試管中的淀粉溶液與淀粉酶溶液混合搖勻,保溫5 min
實(shí)驗(yàn)結(jié)果,用分光光度計(jì)對各組淀粉含量進(jìn)行檢測,結(jié)果如圖所示。
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是_________________________________________________,
無關(guān)變量有________________________________________________(至少寫出2種)。
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,下列敘述正確的是________。
A.酶A在20 ℃條件時(shí)活性較高
B.酶A的活性小于酶B的活性
C.酶B在40 ℃條件時(shí)活性較高
D.大于50 ℃條件時(shí),酶A部分失活
(3)此實(shí)驗(yàn)用分光光度計(jì)檢測底物淀粉的剩余量來表示酶的活性,能不能用斐林試劑檢測生成物麥芽糖的含量來表示?________,原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若要進(jìn)一步探究酶B的最適溫度,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要思路應(yīng)是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)根據(jù)表格可以看出本實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)自變量,即酶的種類和溫度,溶液的量、反應(yīng)時(shí)間、pH等為無關(guān)變量。(2)酶A在20 ℃條件時(shí)淀粉含量較多,酶活性相對其他溫度時(shí)較低,A錯(cuò)誤。由圖可知,在20~50 ℃范圍內(nèi),酶A活性在增強(qiáng),酶B活性先增強(qiáng)后減弱,B錯(cuò)誤。在40 ℃條件時(shí)酶B催化后淀粉相對含量最低,說明酶B此時(shí)活性較高,C正確。在20~50 ℃范圍內(nèi),酶A活性在增強(qiáng),不能判斷50 ℃以后的趨勢,D錯(cuò)誤。(3)用斐林試劑檢測生成物時(shí),需水浴加熱,會對酶的活性產(chǎn)生影響,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠。(4)若要進(jìn)一步探究酶B的最適溫度,應(yīng)在30~50 ℃范圍內(nèi)設(shè)立梯度較小的分組實(shí)驗(yàn),進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)步驟,然后分析結(jié)果得出結(jié)論。
答案:(1)溫度、酶的種類 溶液的量、反應(yīng)時(shí)間、pH等 (2)C (3)不能 斐林試劑檢測時(shí)需水浴加熱,會導(dǎo)致反應(yīng)體系溫度發(fā)生改變,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (4)在30~50 ℃之間設(shè)立較小的溫度梯度的分組實(shí)驗(yàn),按上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析結(jié)果得出結(jié)論

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