資源簡介

(共89張PPT)
第1課時
生物催化劑——酶
課標要求
說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素(如pH和溫度等)的影響。
考點一　酶的本質、作用及特性
考點二　探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素
內容索引
課時精練
重溫高考 真題演練
考點一
酶的本質、作用及特性
1.科學家對酶本質的探索歷程
時間或科學家　　　　 主要觀點或成就
①巴斯德 a.引起發酵的是酵母菌所含的酶
②畢希納 b.證明脲酶是蛋白質
③薩姆納 c.發現少數RNA也具有生物催化功能
④1936年 d.證實酒精發酵是由酵母菌引起的
⑤20世紀80年代 e.酶是蛋白質的觀念被確立
歸納 夯實必備知識
2.酶的作用及本質
(1)酶的本質
蛋白質
RNA
氨基酸或核糖核苷酸
細胞核
(2)酶的作用原理：________________，使參與反應的分子變為活化分子。
①表示無酶催化時反應進行所需要的活
化能是____段。
②表示有酶催化時反應進行所需要的活
化能是____段。
③表示酶降低的活化能是_____段。
降低反應的活化酶
AC
BC
AB
3.酶的特性
(1)高效性
①含義解讀：_________________________
____________。
②作用實質：酶和無機催化劑一樣，只能縮短到達化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。因此，酶不能改變最終生成物的量。
與無機催化劑相比，酶的催
化效率更高
(2)專一性
①含義解讀：每一種酶只能催化____________生化反應。每種酶的活性中心和底物分子在空間結構上有特殊的匹配關系，活性中心與底物分子結合就啟動了化學反應。
②曲線解讀：酶A可催化底物水解，酶B則與“無酶”相同，說明酶催化具有專一性。
一種或一類
③模型解讀
酶
B
C、D
專一性
曲線解讀：在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；____________
_____等條件會使酶的空間結構遭到破壞而永久失活；______條件下酶的活性很低，但空間結構穩定。
(3)作用條件較溫和
高溫、過酸、
過堿
低溫
4.酶促反應速率的影響曲線分析
(1)酶促反應產物濃度與反應時間的關系曲線
酶
反應物
據圖可知，不同pH條件下，酶最適溫度______；不同溫度條件下，酶最適pH_______，即反應溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。
(2)溫度和pH對酶促反應速率的影響
不變
也不變
(3)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響
①底物濃度對酶促反應速率的影響
底物濃度
酶濃
度和酶活性
②酶濃度對酶促反應速率的影響
成正比
特別提醒
(1)酶促反應速率與酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反應速率表示。
(2)溫度和pH通過影響酶活性，進而影響酶促反應速率。底物濃度和酶濃度是通過影響底物和酶的接觸，進而影響酶促反應速率，但并未改變酶活性。
(3)同一個體不同細胞中，酶的種類和數量不完全相同，對于同一個細胞而言，在不同的時期或生理狀態下，細胞中酶的種類和數量也會發生改變。
(1)源于必修1 P74“跨學科視角”：與酶相比，無機催化劑催化反應范圍廣，一種催化劑可以催化多種反應，例如______________
_____________________________________________________________________________________。
(2)源于必修1 P77正文和“旁欄信息”：酶的適宜pH一般在_____
______。動物體內的酶最適溫度一般為_________，植物體內酶的最適溫度一般為45～50 ℃，微生物體內酶的最適溫度差別較大。
酸可催化蛋白
質、脂肪、淀粉水解，所以在證明pH對酶的活性的影響時，底物不能選擇蛋白質、脂肪、淀粉
6～8
之間
35～40 ℃
考向一　酶的本質、作用與特性的綜合分析
1.下列關于酶的敘述正確的是
①酶具有催化作用，并都能與雙縮脲試劑反應呈紫色
②酶通過提供反應所需的活化能提高反應速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白質水解，因此酶不具有專一性
④細胞代謝能夠有條不紊地進行，主要由酶的高效性決定
⑤酶是由具有分泌功能的細胞產生的
⑥酶既可作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物
A.③⑤⑥ B.②③⑥
C.③⑥ D.⑥
√
突破 強化關鍵能力
酶大部分是蛋白質、少量是RNA，蛋白質類的酶能與雙縮脲試劑反應呈紫色，RNA類的酶不能，①錯誤；
酶的作用原理是降低化學反應的活化能，②錯誤；
酶的專一性是指：酶能催化一種或一類化學反應，③錯誤；
細胞代謝能夠有條不紊地進行與酶的專一性有關，④錯誤；
幾乎所有活細胞均能產生酶，⑤錯誤；
酶催化相應的化學反應時屬于催化劑，酶被分解時作為反應的底物，⑥正確。
2.(2023·江蘇漣水縣高三期中)“投彈手甲蟲”遇到危險時，會瞬間從尾部噴出溫度近100 ℃的氣體攻擊和嚇唬靠近它的捕食者，如圖所示。該行為主要體現了酶
A.具有專一性
B.具有可調節性
C.具有高效性
D.易受外界環境影響
√
考向二　酶促反應速率的影響因素
3.如圖所示為影響酶促反應的溫度、pH和底物濃度與反應速率關系的曲線圖，下列相關敘述錯誤的是
A.影響乙曲線的因素是溫度，影響丙
曲線的因素是pH
B.甲曲線中，a點與b點限制酶促反應
速率的因素不相同
C.乙曲線中，d點與f點酶的空間結構都被破壞且不能恢復
D.丙曲線中，g點時對應因素升高，酶的活性不能到達h點
√
分析題圖可知，甲曲線表示底物濃度
與反應速率的關系，a點的限制因素是
底物濃度，b點時底物達到飽和狀態，
限制酶促反應速率的因素不再是底物
濃度；乙曲線是溫度對酶活性的影響曲線，d點是低溫條件，酶的活性很低，但是酶的空間結構沒有被破壞，溫度恢復，酶的活性可恢復，f點是高溫條件，高溫使酶的空間結構發生改變，即使溫度降低，酶的空間結構也不能恢復；丙曲線是pH對酶活性的影響曲線，g點時pH過低，酶的空間結構發生改變，pH升高，酶的活性不能恢復，故不能到達h點。
4.(多選)下圖為最適溫度下酶促反應曲線，Km表示反應速率為1/2Vmax時的底物濃度。競爭性抑制劑與底物結構相似，可與底物競爭性結合酶的活性部位；非競爭性抑制劑可與酶的非活性部位不可逆性結合，從而使酶的活性部位功能喪失。下列分析正確的是
A.適當升高溫度，Vmax和Km均會增大
B.加入非競爭性抑制劑，Vmax降低
C.加入競爭性抑制劑，Km值降低
D.Km值越大，酶與底物親和力越低
√
√
由題干可知，圖中曲線表示在最適溫度下催
化速率隨底物濃度的變化，溫度高于或低于
最適溫度，反應速率都會變慢，故適當升
高溫度，Vmax會減小，A錯誤；
非競爭性抑制劑與酶的非活性部位不可逆性結合，從而使酶的活性部位功能喪失，反應物不能與活性部位結合，故加入非競爭性抑制劑，導致Vmax降低，B正確；
競爭性抑制劑與底物結構相似，可與底物競
爭酶的活性部位，從而降低底物與酶結合的
機會，使反應速率降低，故加入競爭性抑制
劑，會導致Km值增大，C錯誤；
Km表示反應速率為1/2Vmax時的底物濃度，酶與底物親和力越高，酶促反應速率越大，則Km值越小；說明Km值越大，酶與底物親和力越低，D正確。
考點二
探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素
1.探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
(1)實驗步驟
提煉 通讀實驗內容
試管編號 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鮮的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
37 ℃水浴保溫5 min
新配制的斐林試劑 2 mL 2 mL
水浴加熱1 min
實驗現象 有磚紅色沉淀 沒有磚紅色沉淀
(2)實驗結果和結論：1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產生了還原糖，淀粉被水解，2號試管不出現磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有被水解。結論：_____________________________________________________________。
(3)上述實驗中_____(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑，因為_____________________________________________________
_________________。
(4)該實驗的自變量是____________；因變量是底物是否被淀粉酶水解。本實驗設計思路是____________________________________。
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有專一性
不能
碘液只能檢測淀粉是否被水解，而蔗糖分子無論是否被水解
都不會使碘液變色
底物的種類
探究同一種酶是否能催化不同底物水解
②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響___________，滴加碘液，根據是否出現藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。
2.探究溫度對酶活性的影響
(1)實驗原理
①反應原理
淀粉的水解
(2)實驗步驟和結果
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60 ℃溫水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1與1′試管內液體混合，搖勻 2與2′試管內液體混合，搖勻 3與3′試管內液體混合，搖勻
四 在冰水中水浴數分鐘 在60 ℃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鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響O2的生成速率，可用________
___________來檢驗O2的生成速率。
3.探究pH對酶活性的影響
(1)實驗原理
①反應原理(用反應式表示)
濾紙片
升起的速度
(2)實驗步驟和結果
濾紙片上浮的快慢
1.實驗材料選擇時的注意事項
(1)在探究溫度對酶活性的影響實驗中，能否選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作為實驗材料？
詮釋 剖析實驗要點
提示　不能，因為過氧化氫(H2O2)在常溫下就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結果，所以不能選擇過氧化氫和過氧化氫酶作為實驗材料。
(2)在探究pH對酶活性的影響實驗中，能否選用淀粉和淀粉酶作為實驗材料？
提示　不能，因為在酸性條件下淀粉分解也會加快，從而影響實驗結果。
(3)在探究溫度對蛋白酶活性的影響實驗中，宜選用_______(填“蛋白質溶液”或“蛋白塊”)作為反應底物，同時探究酶活性的觀測指標是____________________________。
蛋白塊
相同時間內蛋白塊體積的變化
2.實驗步驟和結果檢測的注意事項
(1)在探究溫度對酶活性的影響實驗中，底物和酶溶液應在何時進行混合？
提示　先分別在預設的溫度中保溫一段時間后再混合，保證反應從一開始就是預設的溫度。
(2)在探究pH對酶活性的影響實驗中，宜先保證酶的________(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與酶接觸，不宜在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。
最適溫度
(3)若選擇淀粉和淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響，檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不能選用斐林試劑的原因是什么？
提示　因為用斐林試劑鑒定時需要水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。
考向　探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素
5.(多選)(2023·江蘇鹽城高三模擬)某課外興趣小組用圖示實驗裝置驗證酶的高效性。下列有關敘述正確的是
A.兩個裝置中的過氧化氫溶液要等
量且不宜過多
B.需同時擠捏兩支滴管的膠頭，讓
酵母菌液和FeCl3溶液同時注入試管中
C.酵母菌液中的過氧化氫酶、FeCl3都可以提高該反應的活化能
D.左邊移液管內紅色液體上升的速度比右邊慢，最終液面比右邊低
√
突破 強化關鍵能力
√
酵母菌液中的過氧化氫酶、FeCl3都可
以降低該化學反應的活化能，C錯誤；
由于過氧化氫酶的催化效率高于FeCl3，
所以左邊移液管內紅色液體上升的速
度比右邊快，由于過氧化氫的量相等，
產生的氧氣一樣多，最終兩側移液管中的液面等高，D錯誤。
6.絲瓜果肉中鄰苯二酚等酚類物質在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物質，褐色物質在410 nm可見光下有較高的吸光值(OD值)，且褐色物質越多，OD值越高。經測定PPO的最適pH為5.5。科學家利用絲瓜果肉的PPO粗提液、鄰苯二酚、必需的儀器等探究溫度對PPO活性的影響，實驗結果如圖。下列說法正確的是
A.實驗過程中應將酶和底物混合后在相
應溫度下保溫
B.應使用pH為5.5的緩沖液配制PPO提取
液和鄰苯二酚溶液
C.絲瓜果肉PPO粗提液的制備和保存應在35 ℃條件下進行
D.可在35～40 ℃間設置溫度梯度實驗以更精確測定PPO的最適溫度
√
實驗應該將酶和底物先分別放在相
應的溫度條件下一段時間，再將相
應溫度下的酶和底物混合，因為酶
具有高效性，若先將酶和底物混合
(反應已經進行)，再放于相應溫度下保溫，得不到相應的實驗效果，A錯誤；
因為該多酚氧化酶(PPO)的最適pH為5.5，pH是無關變量，在實驗時，應該保持酶在最適pH下反應，因此該實驗應使用pH為5.5的緩沖液配制PPO提取液和鄰苯二酚溶液，B正確；
酶在高溫下會失活，要保證多酚氧化酶(PPO)的結構不受破壞，需要在低溫下保存，C錯誤；
35 ℃時多酚氧化酶(PPO)活性為各組中的最高，為了更精確測定PPO的最適溫度，應在30～40 ℃之間設置溫度梯度，D錯誤。
三
重溫高考 真題演練
1.(2022·廣東·13)某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結果見下表。下列分析錯誤的是
1
2
3
4
組別 pH CaCl2 溫度(℃) 降解率(%)
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分別表示有/無添加，反應物為Ⅰ型膠原蛋白。
5
A.該酶的催化活性依賴于CaCl2
B.結合①②組的相關變量分析，自變量為溫度
C.該酶催化反應的最適溫度為70 ℃，最適pH為9
D.尚需補充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應物
1
2
3
4
√
5
分析②③組可知，沒有添加CaCl2，降解率為0，說明該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；
分析①②組變量可知，pH均為9，都添加了CaCl2，溫度分別為90 ℃、70 ℃，故自變量為溫度，B正確；
②組酶的活性最高，此時pH為9，溫度為70 ℃，但由于分組較少，不能說明其最適溫度為70 ℃，最適pH為9，C錯誤；
該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，要確定該酶能否水解其他反應物還需補充實驗，D正確。
1
2
3
4
5
2.(2020·北京，4)用新鮮制備的含過氧化
氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗，
兩組實驗結果如圖。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酶懸液的結果。與第
1組相比，第2組實驗只做了一個改變。
第2組實驗提高了
A.懸液中酶的濃度 B.H2O2溶液的濃度
C.反應體系的溫度 D.反應體系的pH
√
1
2
3
4
5
提高酶的濃度能夠提高反應速率，不
能提高生成氧氣的量，A錯誤；
提高H2O2溶液的濃度，就是提高底物
濃度，可使產物的量增加，B正確；
適度的提高溫度可以加快反應速率，
不能提高產物的量，C錯誤；
改變反應體系的pH，可以改變反應速率，不能提高產物的量，D錯誤。
1
2
3
4
5
3.(2022·湖南，3)洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解(自溶)失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯誤的是
A.堿性蛋白酶在一定條件下可發生
自溶失活
B.加熱導致堿性蛋白酶構象改變是
不可逆的
C.添加酶穩定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果
D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環境污染
1
2
3
4
√
5
1
2
3
4
由圖可知，加熱導致堿性蛋白酶由天然狀態變為部分解折疊，部分解折疊的堿性蛋白酶降溫后可恢復到天然狀態，因此加熱導致堿性蛋白酶構象改變是可逆的，B錯誤。
5
4.(2021·湖北，2)很久以前，勤勞的中國人就發明了制飴(麥芽糖)技術，這種技術在民間沿用至今。麥芽糖制作的大致過程如圖所示。
下列敘述正確的是
A.麥芽含有淀粉酶，不含麥
芽糖
B.麥芽糖由葡萄糖和果糖結合而成
C.55～60 ℃保溫可抑制該過程中細菌的生長
D.麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低
√
1
2
3
4
5
在麥芽中存在麥芽糖，A錯誤；
麥芽糖由2分子葡萄糖脫水縮合
而成，B錯誤；
一般而言，植物體內酶的最適溫度高于動物，故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高，D錯誤。
1
2
3
4
5
5.(2017·江蘇，17)為了探究一種新型堿性纖維素酶的去污效能，研究性學習小組進行了相關實驗，結果如圖。由圖中實驗結果能直接得出的結論是
A.堿性纖維素酶對污布類型2 的去污
力最強
B.不同類型洗衣粉影響堿性纖維素酶
的去污力
C.堿性纖維素酶對污布類型2、3 的去
污力不同
D.加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力
√
1
2
3
4
5
由實驗結果可知，由于沒有設置對照，不能說明堿性纖維素酶對污布類型2的去污力最強，A錯誤；
由于存在多個變量，不能說明不同類型洗衣粉影響堿性纖維素酶的去污力，B錯誤；
通過實驗數據比較可知，堿性纖維
1
2
3
4
5
素酶對污布類型2、3的去污力不同，C正確；
通過實驗結果不能得出加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力的結論，D錯誤。
一、易錯辨析
1.酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物(　 　)
2.酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸(　 　)
3.酶提供了反應過程中所必需的活化能(　 　)
4.酶活性的發揮離不開其特定的結構(　 　)
5.纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁(　 　)
6.酸既能催化蛋白質水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解
(　 　)
×
五分鐘　查落實
×
√
√
×
√
二、填空默寫
1.(必修1 P73)活化能：____________________________________________
_______。
2.與無機催化劑相比，酶_______________________________________。
3.酶是______產生的具有____作用的有機物，其中絕大多數酶是_______。
4.(必修1 P74)酶的專一性是指__________________________________。
5.(必修1 P75)酶所催化的化學反應一般是在___________下進行的。
6._____________________，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。低溫下酶的空間結構_____，因此，酶制劑適宜在_____下保存。
分子從基態轉變為容易發生化學反應的過渡態所需
的能量
降低活化能的作用更顯著，催化效率更高
活細胞
催化
蛋白質
一種酶只能催化一種或一類生化反應
常溫、常壓
過酸、過堿或溫度過高
穩定
低溫
四
課時精練
一、單項選擇題
1.下列關于酶的敘述，正確的是
A.酶的基本組成單位是氨基酸
B.酶催化化學反應時空間結構不會發生改變
C.酶催化的實質是提供化學反應的活化能
D.酶促反應速率與酶濃度、底物濃度、溫度和pH等有關
√
1
2
3
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6
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8
9
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11
12
13
14
少數酶是RNA，其基本組成單位是核糖核苷酸，A錯誤；
酶在催化化學反應時，酶的空間結構會發生變化，B錯誤；
酶催化的實質是降低化學反應的活化能，C錯誤。
1
2
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2.眾所周知，氨基酸本身的化學性質十分穩定，無催化活性。但當它與磷酸作用合成磷酰氨基酸時就變得極其活潑，具有了催化劑的功能。中科院院士、清華大學趙玉芬教授已經合成了幾十種具有催化功能的磷酰氨基酸，并將其稱為“微型酶”，為模擬酶的研究和合成開辟了一個嶄新的途徑和領域。下列有關敘述正確的是
A.“微型酶”只含有C、H、O、N四種元素
B.“微型酶”的合成場所為核糖體
C.“微型酶”可與雙縮脲試劑反應呈紫色
D.“微型酶”能降低化學反應的活化能
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√
據題干信息可知，氨基酸與磷酸作用合成磷酰氨基酸時就變得極其活潑，具有了催化劑的功能，所以“微型酶”還含有P元素，A錯誤；
“微型酶”的組成是氨基酸和磷酸結合，是在細胞外人工合成的，不是在細胞內進行的，B錯誤；
“微型酶”的本質是氨基酸的衍生物，不含有肽鍵，所以不會與雙縮脲試劑反應呈紫色，C錯誤。
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3.下圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率(或生成物)變化。下列有關敘述中，不正確的是
A.圖①虛線表示增加酶濃度，其他條
件不變時，反應速率與底物濃度的
關系
B.圖②虛線表示增加酶濃度，其他條
件不變時，生成物的量與反應時間
的關系
C.圖③不能表示在反應開始的一段時
間內，反應速率與時間的關系
D.若圖②中的實線表示Fe3＋的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率
√
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在酶促反應過程中，隨著反應時間的延長，底物逐漸減少，反應速率逐漸降低，可以用圖③表示反應速率與時間的關系，C錯誤。
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4.(2023·江蘇木瀆高三模擬)乳糖合成酶含有α、β兩個亞基，亞基α單獨存在時不能催化乳糖的合成，但能催化半乳糖與蛋白質結合形成糖蛋白；當亞基α與β結合后，才能催化乳糖的形成。下列說法正確的是
A.乳糖合成酶催化乳糖合成時不會產生水
B.亞基α作為酶和乳糖合成酶均具有專一性
C.亞基α能為半乳糖與蛋白質的結合提供能量
D.亞基α與β結合不會改變其空間結構
√
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乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脫水形成的，所以乳糖合成酶催化乳糖合成時會產生水，A錯誤；
據題干信息可知，亞基α和乳糖合成酶均具有專一性，亞基β與亞基α的結合可能改變了亞基α的空間結構，B正確，D錯誤；
亞基α為乳糖合成酶的一個亞基，具有催化功能，不能為半乳糖與蛋白質的結合提供能量，C錯誤。
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5.酶的活性中心是指直接將底物轉化為產物的部位，它通常包括兩個部分：與底物結合的部分稱為結合中心；促進底物發生化學變化的部分稱為催化中心。下列有關酶的活性中心的敘述，錯誤的是
A.酶的結合中心決定酶的專一性
B.酶的高效性與酶的催化中心有關
C.低溫條件下，酶的催化中心結構不變，而結合中心結構發生了改變
D.pH過高或過低可能會破壞酶的結合中心和催化中心的結構
√
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6.某實驗小組以干酪素(蛋白質)為底物探究不同pH對大菱鲆消化道中蛋白酶活性的影響，其他條件相同且適宜，實驗結果如圖所示。下列敘述正確的是
A.本實驗可采用雙縮脲試劑來檢測
干酪素的水解情況
B.在pH＝8條件下，胃蛋白酶的活性
會比腸蛋白酶的高
C.適當升高溫度，三種蛋白酶水解干酪素的速率均將降低
D.相同pH條件下，幽門盲囊蛋白酶比腸蛋白酶提供活化能的作用更顯著
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√
由于蛋白酶自身也是蛋白質，故
不能采用雙縮脲試劑來檢測干酪
素的水解情況，A錯誤；
由題圖可知，胃蛋白酶的最適pH
為2，在pH＝8條件下，胃蛋白酶失活，B錯誤；
據題干信息可知，除pH外，“其他條件相同且適宜”，故適當升高溫度，三種蛋白酶水解干酪素的速率均將降低，C正確；
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在相同pH條件下，幽門盲囊蛋白酶比腸蛋白酶的活性更高，降低活化能的作用更顯著，不能提供活化能，D錯誤。
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7.(2023·江蘇南通高三月考)唾液淀粉酶可催化淀粉水解成麥芽糖，有利于食物的吸收。下列有關敘述錯誤的是
A.唾液腺細胞一般以胞吐的方式釋放唾液淀粉酶
B.唾液淀粉酶進入胃后不能繼續催化淀粉水解
C.可用斐林試劑檢測淀粉是否水解及水解程度
D.唾液淀粉酶通過提供能量加快淀粉的水解速率
√
唾液淀粉酶屬于蛋白質，通過胞吐的方式釋放，A正確；
胃液呈強酸性，唾液淀粉酶進入其中會變性失活，不能催化淀粉水解，B正確；
淀粉無還原性，其水解產物為麥芽糖，具有還原性，可用斐林試劑檢測，C正確；
唾液淀粉酶通過降低化學反應的活化能來起催化作用，D錯誤。
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8.(2023·江蘇蘇州高三檢測)農科所通過實驗研究了溫度對其飼養的某種經濟動物腸道內各種消化酶活力的影響，得到下圖實驗結果。下列對實驗過程及結果的分析，正確的是
A.該實驗的自變量是溫度，但實驗
過程中pH、消化酶量均可影響實
驗結果
B.實驗前應在適宜溫度下保存提取
到的消化酶，40 ℃最適宜
C.該動物的最佳飼養條件為：溫度控制在35 ℃～40 ℃、多飼喂淀粉類飼料
D.實驗中應先將各種消化酶液和底物混合，再置于對應組溫度環境中放置一段
時間
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√
本實驗自變量有溫度和酶的
種類，pH、消化酶量等屬于
無關變量，但也會影響實驗
結果，A錯誤；
從圖中看出蛋白酶和淀粉酶
發揮作用的最適溫度在40 ℃左右，但保存酶應該在零上低溫下保存，B錯誤；
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從圖中看出，溫度控制在
35 ℃～40 ℃，各種酶的
活性達到最大，且淀粉酶
的活性最強，說明該動物
對淀粉的分解能力最強，
所以應該多飼喂淀粉類飼料，C正確；
若先將各種消化酶液和底物混合，反應已經開始，會影響實驗結果，D錯誤。
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二、多項選擇題
9.(2023·江蘇新高考基地學校高三模擬)抑制劑與酶結合引起酶活性降低或喪失的過程稱為失活作用。根據抑制劑與底物的關系可分為競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑，如圖為兩種抑制劑的作用機理模型。下列相關敘述正確的是
A.由模型a可知，酶與底物的結構特異
性契合是酶具有專一性的結構基礎
B.由模型b可知，競爭性抑制劑通過競
爭酶與底物的結合位點而影響酶活性
C.由模型c推測，可通過增加底物濃度來降低非競爭性抑制劑對酶活性的抑制
D.非競爭性抑制劑與底物結合位點以外的位點結合，通過改變酶構象影響酶
活性
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√
√
√
由模型c可知，非競爭性抑制劑能改變酶的空間結構，使酶不能與底物(反應物)結合，即使增加底物濃度也無法解除對酶活性的抑制，C錯誤。
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10.某小組為研究溫度對酶活性的影響，在t1、t2、t3溫度下，分別用淀粉酶水解淀粉，保溫相同時間后測定生成物的量分別為a、b、c，且b>a>c，溫度各升高相同幅度，重復上述實驗，測定生成物的量分別為a′、b′、c′，且a′>a，b′>b，c>c′。下列相關分析正確的是
A.該淀粉酶的最適溫度在t2～t3之間
B.當溫度為t1時，可通過提高淀粉濃度來提高酶的活性
C.當溫度在t2～t3之間時，隨溫度升高酶的活性降低
D.b>c是因為溫度為t3時部分酶的空間結構可能發生改變
√
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√
由題意分析可知，t2溫度低于最適溫度，且在三個溫度中最接近最適溫度，而t3溫度高于最適溫度，故最適溫度在t2～t3之間，A正確；
酶的活性受溫度和pH影響，與淀粉濃度無關，B錯誤；
升高溫度后b′>b，證明在t2時升高溫度，酶活性增強，C錯誤；
根據分析可知，最適溫度在t2～t3之間，所以t3時部分酶的空間結構可能發生改變，D正確。
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11.研究發現酸可以催化蛋白質、脂肪以及淀粉的水解。研究人員以蛋清為實驗材料進行了如下實驗：
下列相關說法正確的是
A.①②③過程中，蛋白質的
空間結構改變
B.蛋清中的蛋白質分子比蛋白塊a中的蛋白質分子更容易被蛋白酶水解
C.處理相同時間，蛋白塊b明顯小于蛋白塊c，可證明與無機催化劑相比，
酶具有高效性
D.將鹽酸與蛋白酶、蛋白塊混合，可直接測定蛋白酶在此pH下的催化效果
√
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√
加熱、加酶和加酸均會使
蛋白質的空間結構遭到破
壞，A正確；
加熱使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，更容易被蛋白酶水解，B錯誤；
鹽酸會催化蛋白酶和蛋白塊的水解，鹽酸還會影響酶活性，從而影響實驗效果，故不能直接測定蛋白酶在此pH下的催化效果，D錯誤。
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12.(2023·江蘇連云港高三檢測)關于酶及其特性的實驗設計，下列敘述錯誤的是
A.探究酶的專一性，不能利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和稀碘液設計實驗
B.利用過氧化氫探究酶的高效性，因作用機理不同，加酶組比加FeCl3組
產生的氣體量多
C.探究pH對酶活性影響的實驗步驟為：加底物→調pH→加酶→混勻→觀察
D.探究溫度對酶活性的影響，可利用淀粉酶、淀粉和斐林試劑設計實驗
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√
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無機催化劑和有機催化劑的作用機理相同，都是降低化學反應的活化能，最終加酶組與加FeCl3組產生的氣體量一樣多，B錯誤；
利用斐林試劑檢測產物量時，需要水浴加熱，反應溫度就會發生改變，影響實驗結果，所以不能選用斐林試劑驗證溫度對酶活性的影響，D錯誤。
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三、非選擇題
13.受損傷的馬鈴薯細胞內酚氧化酶(PPO)和底物(酚類物質)直接接觸，引起馬鈴薯的褐變。為探究溫度對 PPO 活性的影響，實驗小組進行如下實驗：
(1)PPO 粗提液的提取在 __ (填“低溫”或“高溫”)條件下將新鮮馬鈴薯用蒸餾水洗凈、去皮，取 20 g 樣品放入含 50 mL 磷酸緩沖液(pH 為 5.5)的研缽中，同時加入少量石英砂，研磨、離心，上清液即為PPO的粗提液，加緩沖液研磨的目的是 _______________________ 。
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低溫
保持PPO的活性(或防止PPO失活)
(2)不同溫度下 PPO 活性的測定
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步驟順序 試管1 試管2 試管3 試管4 試管5 試管6 試管7 試管8
PPO粗提液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
酚類底物 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
反應 混合振蕩 混合振蕩 混合振蕩 混合振蕩
溫度預處理 (5 min)0 ℃ 15 ℃ 30 ℃ 45 ℃
保溫時間 5 min 5 min 5 min 5 min
記錄結果 ＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋
(注：反應底物充足；實驗結果中“＋”越多，褐色越深。)
①實驗步驟順序有不妥之處，請改正： ___________________________
______。
②實驗結果表明：15 ℃和 30 ℃溫度條件，PPO具有相同的活性，從酶的特性分析其原因是 _____ 。
③為進一步探究PPO最適溫度，應在 ____ 范圍內設置溫度梯度。
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“反應”步驟改在“溫度預處理”
之后
在酶的最適溫度前后，可以有相同的催化效率
15 ℃～30 ℃
(3)在溫度 30 ℃的條件下，取等量提取液分別加到四支盛有等量過氧化氫溶液、pH 分別為 3、5、7、9 的試管中，結果發現每一支試管都產生氣體。請回答：
①該實驗的課題是 _________ 。
②各實驗組均在 30 ℃下進行的原因是 ________________ ____；
_______________________________ 。
探究不同pH對過氧化氫酶活性的影響
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30 ℃是過氧化氫酶作用的適宜溫度
排除溫度變化(無關變量)對實驗結果的影響
14.(2023·江蘇徐州高三模擬)植酸(肌醇六磷酸)作為磷酸的儲存庫，廣泛存在于植物體中。植酸酶能夠水解飼料中的植酸而釋放出無機磷，提高飼料中磷的利用率，減少無機磷源的使用，降低飼料配方成本，同時可降低動物糞便中磷的排放，保護環境，是一種綠色高效的畜禽飼料添加劑。科研人員對真菌分泌的兩種植酸酶在不同pH條件下活性的差異進行研究，結果如下圖。請分析回答問題：
(1)植酸酶的化學本質是_______，其合成和分泌
所經過的具膜細胞器有 。
(2)兩種植酸酶適合添加在飼料中的是 ，
理由是_____________________________________
____________________。
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蛋白質
內質網、高爾基體
植酸酶A
胃中pH為酸性，植酸酶A適宜pH為2和6，
在胃中仍能發揮作用
(3)某生產豬飼料的工廠為探究植酸酶在飼料中的適宜添加量，研究人員進行了如下實驗，請完成下表。
實驗原理：植酸酶在一定溫度和pH下，水解植酸生成無機磷和肌醇衍生物，在酸性溶液中，無機磷與釩鉬酸銨反應會生成黃色的[(NH4)3PO4NH4VO3·16MoO3]復合物，在波長415 nm藍光下進行比色測定。
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實驗步驟 實驗簡要操作過程
制備飼料懸浮液 稱取500 g飼料，加入500 mL蒸餾水，用攪拌機攪拌制成勻漿，加蒸餾水定容到1 000 mL，最后用緩沖液調整pH到6
配置①_________的植酸酶溶液 稱取適量的某植酸酶溶于蒸餾水中，并依次稀釋制成質量濃度分別為0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL、0.04 g/mL、0.05 g/mL的酶溶液
不同濃度
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控制變量，進行實驗 取6只錐形瓶編號1～6，分別加入40 mL的飼料懸浮液，在2～6號瓶中分別加入2 mL不同濃度的酶溶液，1號瓶中加入②___________________。③_________后放入37 ℃水浴中保溫適宜時間
測定產物吸光值，并計算④______的含量 經過處理后，分別在各瓶中加入適宜釩鉬酸銨溶液，并在波長415 nm藍光下測定吸光值
等量(或2 mL)蒸餾水
振蕩搖勻
無機磷第1課時　生物催化劑——酶
課標要求　說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素(如pH和溫度等)的影響。
考點一　酶的本質、作用及特性
1．科學家對酶本質的探索歷程
時間或科學家　　　　 主要觀點或成就
①巴斯德 a．引起發酵的是酵母菌所含的酶
②畢希納 b．證明脲酶是蛋白質
③薩姆納 c．發現少數RNA也具有生物催化功能
④1936年 d．證實酒精發酵是由酵母菌引起的
⑤20世紀80年代 e．酶是蛋白質的觀念被確立
提示：①—d　②—a　③—b　④—e　⑤—c
2．酶的作用及本質
(1)酶的本質
(2)酶的作用原理：降低反應的活化酶，使參與反應的分子變為活化分子。
①表示無酶催化時反應進行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化時反應進行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
3．酶的特性
(1)高效性
①含義解讀：與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
②作用實質：酶和無機催化劑一樣，只能縮短到達化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。因此，酶不能改變最終生成物的量。
(2)專一性
①含義解讀：每一種酶只能催化一種或一類生化反應。每種酶的活性中心和底物分子在空間結構上有特殊的匹配關系，活性中心與底物分子結合就啟動了化學反應。
②曲線解讀：酶A可催化底物水解，酶B則與“無酶”相同，說明酶催化具有專一性。
③模型解讀
(3)作用條件較溫和
曲線解讀：在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；高溫、過酸、過堿等條件會使酶的空間結構遭到破壞而永久失活；低溫條件下酶的活性很低，但空間結構穩定。
4．酶促反應速率的影響曲線分析
(1)酶促反應產物濃度與反應時間的關系曲線
(2)溫度和pH對酶促反應速率的影響
據圖可知，不同pH條件下，酶最適溫度不變；不同溫度條件下，酶最適pH也不變，即反應溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。
(3)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響
①底物濃度對酶促反應速率的影響
②酶濃度對酶促反應速率的影響
特別提醒　(1)酶促反應速率與酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反應速率表示。
(2)溫度和pH通過影響酶活性，進而影響酶促反應速率。底物濃度和酶濃度是通過影響底物和酶的接觸，進而影響酶促反應速率，但并未改變酶活性。
(3)同一個體不同細胞中，酶的種類和數量不完全相同，對于同一個細胞而言，在不同的時期或生理狀態下，細胞中酶的種類和數量也會發生改變。
(1)源于必修1 P74“跨學科視角”：與酶相比，無機催化劑催化反應范圍廣，一種催化劑可以催化多種反應，例如酸可催化蛋白質、脂肪、淀粉水解，所以在證明pH對酶的活性的影響時，底物不能選擇蛋白質、脂肪、淀粉。
(2)源于必修1 P77正文和“旁欄信息”：酶的適宜pH一般在6～8之間。動物體內的酶最適溫度一般為35～40 ℃，植物體內酶的最適溫度一般為45～50 ℃，微生物體內酶的最適溫度差別較大。
考向一　酶的本質、作用與特性的綜合分析
1．下列關于酶的敘述正確的是(　　)
①酶具有催化作用，并都能與雙縮脲試劑反應呈紫色
②酶通過提供反應所需的活化能提高反應速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白質水解，因此酶不具有專一性
④細胞代謝能夠有條不紊地進行，主要由酶的高效性決定
⑤酶是由具有分泌功能的細胞產生的
⑥酶既可作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物
A．③⑤⑥ B．②③⑥
C．③⑥ D．⑥
答案　D
解析　酶大部分是蛋白質、少量是RNA，蛋白質類的酶能與雙縮脲試劑反應呈紫色，RNA類的酶不能，①錯誤；酶的作用原理是降低化學反應的活化能，②錯誤；酶的專一性是指：酶能催化一種或一類化學反應，③錯誤；細胞代謝能夠有條不紊地進行與酶的專一性有關，④錯誤；幾乎所有活細胞均能產生酶，⑤錯誤；酶催化相應的化學反應時屬于催化劑，酶被分解時作為反應的底物，⑥正確。
2．(2023·江蘇漣水縣高三期中)“投彈手甲蟲”遇到危險時，會瞬間從尾部噴出溫度近100 ℃的氣體攻擊和嚇唬靠近它的捕食者，如圖所示。該行為主要體現了酶(　　)
A．具有專一性 B．具有可調節性
C．具有高效性 D．易受外界環境影響
答案　C
考向二　酶促反應速率的影響因素
3．如圖所示為影響酶促反應的溫度、pH和底物濃度與反應速率關系的曲線圖，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．影響乙曲線的因素是溫度，影響丙曲線的因素是pH
B．甲曲線中，a點與b點限制酶促反應速率的因素不相同
C．乙曲線中，d點與f點酶的空間結構都被破壞且不能恢復
D．丙曲線中，g點時對應因素升高，酶的活性不能到達h點
答案　C
解析　分析題圖可知，甲曲線表示底物濃度與反應速率的關系，a點的限制因素是底物濃度，b點時底物達到飽和狀態，限制酶促反應速率的因素不再是底物濃度；乙曲線是溫度對酶活性的影響曲線，d點是低溫條件，酶的活性很低，但是酶的空間結構沒有被破壞，溫度恢復，酶的活性可恢復，f點是高溫條件，高溫使酶的空間結構發生改變，即使溫度降低，酶的空間結構也不能恢復；丙曲線是pH對酶活性的影響曲線，g點時pH過低，酶的空間結構發生改變，pH升高，酶的活性不能恢復，故不能到達h點。
4．(多選)下圖為最適溫度下酶促反應曲線，Km表示反應速率為1/2Vmax時的底物濃度。競爭性抑制劑與底物結構相似，可與底物競爭性結合酶的活性部位；非競爭性抑制劑可與酶的非活性部位不可逆性結合，從而使酶的活性部位功能喪失。下列分析正確的是(　　)
A．適當升高溫度，Vmax和Km均會增大
B．加入非競爭性抑制劑，Vmax降低
C．加入競爭性抑制劑，Km值降低
D．Km值越大，酶與底物親和力越低
答案　BD
解析　由題干可知，圖中曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化，溫度高于或低于最適溫度，反應速率都會變慢，故適當升高溫度，Vmax會減小，A錯誤；非競爭性抑制劑與酶的非活性部位不可逆性結合，從而使酶的活性部位功能喪失，反應物不能與活性部位結合，故加入非競爭性抑制劑，導致Vmax降低，B正確；競爭性抑制劑與底物結構相似，可與底物競爭酶的活性部位，從而降低底物與酶結合的機會，使反應速率降低，故加入競爭性抑制劑，會導致Km值增大，C錯誤；Km表示反應速率為1/2Vmax時的底物濃度，酶與底物親和力越高，酶促反應速率越大，則Km值越小；說明Km值越大，酶與底物親和力越低，D正確。
考點二　探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素
1．探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
(1)實驗步驟
試管編號 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鮮的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
37 ℃水浴保溫5 min
新配制的斐林試劑 2 mL 2 mL
水浴加熱1 min
實驗現象 有磚紅色沉淀 沒有磚紅色沉淀
(2)實驗結果和結論：1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產生了還原糖，淀粉被水解，2號試管不出現磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有被水解。結論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有專一性。
(3)上述實驗中不能(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑，因為碘液只能檢測淀粉是否被水解，而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘液變色。
(4)該實驗的自變量是底物的種類；因變量是底物是否被淀粉酶水解。本實驗設計思路是探究同一種酶是否能催化不同底物水解。
2．探究溫度對酶活性的影響
(1)實驗原理
①反應原理
②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據是否出現藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。
(2)實驗步驟和結果
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60 ℃溫水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1與1′試管內液體混合，搖勻 2與2′試管內液體混合，搖勻 3與3′試管內液體混合，搖勻
四 在冰水中水浴數分鐘 在60 ℃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
3.探究pH對酶活性的影響
(1)實驗原理
①反應原理(用反應式表示)
2H2O22H2O＋O2。
②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響O2的生成速率，可用濾紙片升起的速度來檢驗O2的生成速率。
(2)實驗步驟和結果
1．實驗材料選擇時的注意事項
(1)在探究溫度對酶活性的影響實驗中，能否選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作為實驗材料？
提示　不能，因為過氧化氫(H2O2)在常溫下就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結果，所以不能選擇過氧化氫和過氧化氫酶作為實驗材料。
(2)在探究pH對酶活性的影響實驗中，能否選用淀粉和淀粉酶作為實驗材料？
提示　不能，因為在酸性條件下淀粉分解也會加快，從而影響實驗結果。
(3)在探究溫度對蛋白酶活性的影響實驗中，宜選用蛋白塊(填“蛋白質溶液”或“蛋白塊”)作為反應底物，同時探究酶活性的觀測指標是相同時間內蛋白塊體積的變化。
2．實驗步驟和結果檢測的注意事項
(1)在探究溫度對酶活性的影響實驗中，底物和酶溶液應在何時進行混合？
提示　先分別在預設的溫度中保溫一段時間后再混合，保證反應從一開始就是預設的溫度。
(2)在探究pH對酶活性的影響實驗中，宜先保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與酶接觸，不宜在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。
(3)若選擇淀粉和淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響，檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不能選用斐林試劑的原因是什么？
提示　因為用斐林試劑鑒定時需要水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。
考向　探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素
5．(多選)(2023·江蘇鹽城高三模擬)某課外興趣小組用圖示實驗裝置驗證酶的高效性。下列有關敘述正確的是(　　)
A．兩個裝置中的過氧化氫溶液要等量且不宜過多
B．需同時擠捏兩支滴管的膠頭，讓酵母菌液和FeCl3溶液同時注入試管中
C．酵母菌液中的過氧化氫酶、FeCl3都可以提高該反應的活化能
D．左邊移液管內紅色液體上升的速度比右邊慢，最終液面比右邊低
答案　AB
解析　酵母菌液中的過氧化氫酶、FeCl3都可以降低該化學反應的活化能，C錯誤；由于過氧化氫酶的催化效率高于FeCl3，所以左邊移液管內紅色液體上升的速度比右邊快，由于過氧化氫的量相等，產生的氧氣一樣多，最終兩側移液管中的液面等高，D錯誤。
6．絲瓜果肉中鄰苯二酚等酚類物質在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物質，褐色物質在410 nm可見光下有較高的吸光值(OD值)，且褐色物質越多，OD值越高。經測定PPO的最適pH為5.5。科學家利用絲瓜果肉的PPO粗提液、鄰苯二酚、必需的儀器等探究溫度對PPO活性的影響，實驗結果如圖。下列說法正確的是(　　)
A．實驗過程中應將酶和底物混合后在相應溫度下保溫
B．應使用pH為5.5的緩沖液配制PPO提取液和鄰苯二酚溶液
C．絲瓜果肉PPO粗提液的制備和保存應在35 ℃條件下進行
D．可在35～40 ℃間設置溫度梯度實驗以更精確測定PPO的最適溫度
答案　B
解析　實驗應該將酶和底物先分別放在相應的溫度條件下一段時間，再將相應溫度下的酶和底物混合，因為酶具有高效性，若先將酶和底物混合(反應已經進行)，再放于相應溫度下保溫，得不到相應的實驗效果，A錯誤；因為該多酚氧化酶(PPO)的最適pH為5.5，pH是無關變量，在實驗時，應該保持酶在最適pH下反應，因此該實驗應使用pH為5.5的緩沖液配制PPO提取液和鄰苯二酚溶液，B正確；酶在高溫下會失活，要保證多酚氧化酶(PPO)的結構不受破壞，需要在低溫下保存，C錯誤；35 ℃時多酚氧化酶(PPO)活性為各組中的最高，為了更精確測定PPO的最適溫度，應在30～40 ℃之間設置溫度梯度，D錯誤。
1．(2022·廣東·13)某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結果見下表。下列分析錯誤的是(　　)
組別 pH CaCl2 溫度(℃) 降解率(%)
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分別表示有/無添加，反應物為Ⅰ型膠原蛋白。
A．該酶的催化活性依賴于CaCl2
B．結合①②組的相關變量分析，自變量為溫度
C．該酶催化反應的最適溫度為70 ℃，最適pH為9
D．尚需補充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應物
答案　C
解析　分析②③組可知，沒有添加CaCl2，降解率為0，說明該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；分析①②組變量可知，pH均為9，都添加了CaCl2，溫度分別為90 ℃、70 ℃，故自變量為溫度，B正確；②組酶的活性最高，此時pH為9，溫度為70 ℃，但由于分組較少，不能說明其最適溫度為70 ℃，最適pH為9，C錯誤；該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，要確定該酶能否水解其他反應物還需補充實驗，D正確。
2．(2020·北京，4)用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗，兩組實驗結果如圖。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酶懸液的結果。與第1組相比，第2組實驗只做了一個改變。第2組實驗提高了(　　)
A．懸液中酶的濃度 B．H2O2溶液的濃度
C．反應體系的溫度 D．反應體系的pH
答案　B
解析　提高酶的濃度能夠提高反應速率，不能提高生成氧氣的量，A錯誤；提高H2O2溶液的濃度，就是提高底物濃度，可使產物的量增加，B正確；適度的提高溫度可以加快反應速率，不能提高產物的量，C錯誤；改變反應體系的pH，可以改變反應速率，不能提高產物的量，D錯誤。
3．(2022·湖南，3)洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解(自溶)失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．堿性蛋白酶在一定條件下可發生自溶失活
B．加熱導致堿性蛋白酶構象改變是不可逆的
C．添加酶穩定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果
D．添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環境污染
答案　B
解析　由圖可知，加熱導致堿性蛋白酶由天然狀態變為部分解折疊，部分解折疊的堿性蛋白酶降溫后可恢復到天然狀態，因此加熱導致堿性蛋白酶構象改變是可逆的，B錯誤。
4．(2021·湖北，2)很久以前，勤勞的中國人就發明了制飴(麥芽糖)技術，這種技術在民間沿用至今。麥芽糖制作的大致過程如圖所示。
下列敘述正確的是(　　)
A．麥芽含有淀粉酶，不含麥芽糖
B．麥芽糖由葡萄糖和果糖結合而成
C．55～60 ℃保溫可抑制該過程中細菌的生長
D．麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低
答案　C
解析　在麥芽中存在麥芽糖，A錯誤；麥芽糖由2分子葡萄糖脫水縮合而成，B錯誤；一般而言，植物體內酶的最適溫度高于動物，故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高，D錯誤。
5．(2017·江蘇，17)為了探究一種新型堿性纖維素酶的去污效能，研究性學習小組進行了相關實驗，結果如圖。由圖中實驗結果能直接得出的結論是(　　)
A．堿性纖維素酶對污布類型2 的去污力最強
B．不同類型洗衣粉影響堿性纖維素酶的去污力
C．堿性纖維素酶對污布類型2、3 的去污力不同
D．加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力
答案　C
解析　由實驗結果可知，由于沒有設置對照，不能說明堿性纖維素酶對污布類型2的去污力最強，A錯誤；由于存在多個變量，不能說明不同類型洗衣粉影響堿性纖維素酶的去污力，B錯誤；通過實驗數據比較可知，堿性纖維素酶對污布類型2、3的去污力不同，C正確；通過實驗結果不能得出加大酶用量可以顯著提高洗衣粉的去污力的結論，D錯誤。
一、易錯辨析
1．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物(　√　)
2．酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸(　×　)
3．酶提供了反應過程中所必需的活化能(　×　)
4．酶活性的發揮離不開其特定的結構(　√　)
5．纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁(　×　)
6．酸既能催化蛋白質水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解(　√　)
二、填空默寫
1．(必修1 P73)活化能：分子從基態轉變為容易發生化學反應的過渡態所需的能量。
2．與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。
3．酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。
4．(必修1 P74)酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類生化反應。
5．(必修1 P75)酶所催化的化學反應一般是在常溫、常壓下進行的。
6．過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。低溫下酶的空間結構穩定，因此，酶制劑適宜在低溫下保存。
課時精練
一、單項選擇題
1．下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．酶的基本組成單位是氨基酸
B．酶催化化學反應時空間結構不會發生改變
C．酶催化的實質是提供化學反應的活化能
D．酶促反應速率與酶濃度、底物濃度、溫度和pH等有關
答案　D
解析　少數酶是RNA，其基本組成單位是核糖核苷酸， A錯誤；酶在催化化學反應時，酶的空間結構會發生變化，B錯誤；酶催化的實質是降低化學反應的活化能，C錯誤。
2．眾所周知，氨基酸本身的化學性質十分穩定，無催化活性。但當它與磷酸作用合成磷酰氨基酸時就變得極其活潑，具有了催化劑的功能。中科院院士、清華大學趙玉芬教授已經合成了幾十種具有催化功能的磷酰氨基酸，并將其稱為“微型酶”，為模擬酶的研究和合成開辟了一個嶄新的途徑和領域。下列有關敘述正確的是(　　)
A．“微型酶”只含有C、H、O、N四種元素
B．“微型酶”的合成場所為核糖體
C．“微型酶”可與雙縮脲試劑反應呈紫色
D．“微型酶”能降低化學反應的活化能
答案　D
解析　據題干信息可知，氨基酸與磷酸作用合成磷酰氨基酸時就變得極其活潑，具有了催化劑的功能，所以“微型酶”還含有P元素，A錯誤；“微型酶”的組成是氨基酸和磷酸結合，是在細胞外人工合成的，不是在細胞內進行的，B錯誤；“微型酶”的本質是氨基酸的衍生物，不含有肽鍵，所以不會與雙縮脲試劑反應呈紫色，C錯誤。
3．下圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率(或生成物)變化。下列有關敘述中，不正確的是(　　)
A．圖①虛線表示增加酶濃度，其他條件不變時，反應速率與底物濃度的關系
B．圖②虛線表示增加酶濃度，其他條件不變時，生成物的量與反應時間的關系
C．圖③不能表示在反應開始的一段時間內，反應速率與時間的關系
D．若圖②中的實線表示Fe3＋的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率
答案　C
解析　在酶促反應過程中，隨著反應時間的延長，底物逐漸減少，反應速率逐漸降低，可以用圖③表示反應速率與時間的關系，C錯誤。
4．(2023·江蘇木瀆高三模擬)乳糖合成酶含有α、β兩個亞基，亞基α單獨存在時不能催化乳糖的合成，但能催化半乳糖與蛋白質結合形成糖蛋白；當亞基α與β結合后，才能催化乳糖的形成。下列說法正確的是(　　)
A．乳糖合成酶催化乳糖合成時不會產生水
B．亞基α作為酶和乳糖合成酶均具有專一性
C．亞基α能為半乳糖與蛋白質的結合提供能量
D．亞基α與β結合不會改變其空間結構
答案　B
解析　乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脫水形成的，所以乳糖合成酶催化乳糖合成時會產生水，A錯誤；據題干信息可知，亞基α和乳糖合成酶均具有專一性，亞基β與亞基α的結合可能改變了亞基α的空間結構，B正確，D錯誤；亞基α為乳糖合成酶的一個亞基，具有催化功能，不能為半乳糖與蛋白質的結合提供能量，C錯誤。
5．酶的活性中心是指直接將底物轉化為產物的部位，它通常包括兩個部分：與底物結合的部分稱為結合中心；促進底物發生化學變化的部分稱為催化中心。下列有關酶的活性中心的敘述，錯誤的是(　　)
A．酶的結合中心決定酶的專一性
B．酶的高效性與酶的催化中心有關
C．低溫條件下，酶的催化中心結構不變，而結合中心結構發生了改變
D．pH過高或過低可能會破壞酶的結合中心和催化中心的結構
答案　C
6．某實驗小組以干酪素(蛋白質)為底物探究不同pH對大菱鲆消化道中蛋白酶活性的影響，其他條件相同且適宜，實驗結果如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．本實驗可采用雙縮脲試劑來檢測干酪素的水解情況
B．在pH＝8條件下，胃蛋白酶的活性會比腸蛋白酶的高
C．適當升高溫度，三種蛋白酶水解干酪素的速率均將降低
D．相同pH條件下，幽門盲囊蛋白酶比腸蛋白酶提供活化能的作用更顯著
答案　C
解析　由于蛋白酶自身也是蛋白質，故不能采用雙縮脲試劑來檢測干酪素的水解情況，A錯誤；由題圖可知，胃蛋白酶的最適pH為2，在pH＝8條件下，胃蛋白酶失活，B錯誤；據題干信息可知，除pH外，“其他條件相同且適宜”，故適當升高溫度，三種蛋白酶水解干酪素的速率均將降低，C正確；在相同pH條件下，幽門盲囊蛋白酶比腸蛋白酶的活性更高，降低活化能的作用更顯著，不能提供活化能，D錯誤。
7．(2023·江蘇南通高三月考)唾液淀粉酶可催化淀粉水解成麥芽糖，有利于食物的吸收。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．唾液腺細胞一般以胞吐的方式釋放唾液淀粉酶
B．唾液淀粉酶進入胃后不能繼續催化淀粉水解
C．可用斐林試劑檢測淀粉是否水解及水解程度
D．唾液淀粉酶通過提供能量加快淀粉的水解速率
答案　D
解析　唾液淀粉酶屬于蛋白質，通過胞吐的方式釋放，A正確；胃液呈強酸性，唾液淀粉酶進入其中會變性失活，不能催化淀粉水解，B正確；淀粉無還原性，其水解產物為麥芽糖，具有還原性，可用斐林試劑檢測，C正確；唾液淀粉酶通過降低化學反應的活化能來起催化作用，D錯誤。
8．(2023·江蘇蘇州高三檢測)農科所通過實驗研究了溫度對其飼養的某種經濟動物腸道內各種消化酶活力的影響，得到下圖實驗結果。下列對實驗過程及結果的分析，正確的是(　　)
A．該實驗的自變量是溫度，但實驗過程中pH、消化酶量均可影響實驗結果
B．實驗前應在適宜溫度下保存提取到的消化酶，40 ℃最適宜
C．該動物的最佳飼養條件為：溫度控制在35 ℃～40 ℃、多飼喂淀粉類飼料
D．實驗中應先將各種消化酶液和底物混合，再置于對應組溫度環境中放置一段時間
答案　C
解析　本實驗自變量有溫度和酶的種類，pH、消化酶量等屬于無關變量，但也會影響實驗結果，A錯誤；從圖中看出蛋白酶和淀粉酶發揮作用的最適溫度在40 ℃左右，但保存酶應該在零上低溫下保存，B錯誤；從圖中看出，溫度控制在35 ℃～40 ℃，各種酶的活性達到最大，且淀粉酶的活性最強，說明該動物對淀粉的分解能力最強，所以應該多飼喂淀粉類飼料，C正確；若先將各種消化酶液和底物混合，反應已經開始，會影響實驗結果，D錯誤。
二、多項選擇題
9．(2023·江蘇新高考基地學校高三模擬)抑制劑與酶結合引起酶活性降低或喪失的過程稱為失活作用。根據抑制劑與底物的關系可分為競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑，如圖為兩種抑制劑的作用機理模型。下列相關敘述正確的是(　　)
A．由模型a可知，酶與底物的結構特異性契合是酶具有專一性的結構基礎
B．由模型b可知，競爭性抑制劑通過競爭酶與底物的結合位點而影響酶活性
C．由模型c推測，可通過增加底物濃度來降低非競爭性抑制劑對酶活性的抑制
D．非競爭性抑制劑與底物結合位點以外的位點結合，通過改變酶構象影響酶活性
答案　ABD
解析　由模型c可知，非競爭性抑制劑能改變酶的空間結構，使酶不能與底物(反應物)結合，即使增加底物濃度也無法解除對酶活性的抑制，C錯誤。
10．某小組為研究溫度對酶活性的影響，在t1、t2、t3溫度下，分別用淀粉酶水解淀粉，保溫相同時間后測定生成物的量分別為a、b、c，且b>a>c，溫度各升高相同幅度，重復上述實驗，測定生成物的量分別為a′、b′、c′，且a′>a，b′>b，c>c′。下列相關分析正確的是(　　)
A．該淀粉酶的最適溫度在t2～t3之間
B．當溫度為t1時，可通過提高淀粉濃度來提高酶的活性
C．當溫度在t2～t3之間時，隨溫度升高酶的活性降低
D．b>c是因為溫度為t3時部分酶的空間結構可能發生改變
答案　AD
解析　由題意分析可知，t2溫度低于最適溫度，且在三個溫度中最接近最適溫度，而t3溫度高于最適溫度，故最適溫度在t2～t3之間，A正確；酶的活性受溫度和pH影響，與淀粉濃度無關，B錯誤；升高溫度后b′>b，證明在t2時升高溫度，酶活性增強，C錯誤；根據分析可知，最適溫度在t2～t3之間，所以t3時部分酶的空間結構可能發生改變，D正確。
11．研究發現酸可以催化蛋白質、脂肪以及淀粉的水解。研究人員以蛋清為實驗材料進行了如下實驗：
下列相關說法正確的是(　　)
A．①②③過程中，蛋白質的空間結構改變
B．蛋清中的蛋白質分子比蛋白塊a中的蛋白質分子更容易被蛋白酶水解
C．處理相同時間，蛋白塊b明顯小于蛋白塊c，可證明與無機催化劑相比，酶具有高效性
D．將鹽酸與蛋白酶、蛋白塊混合，可直接測定蛋白酶在此pH下的催化效果
答案　AC
解析　加熱、加酶和加酸均會使蛋白質的空間結構遭到破壞，A正確；加熱使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，更容易被蛋白酶水解，B錯誤；鹽酸會催化蛋白酶和蛋白塊的水解，鹽酸還會影響酶活性，從而影響實驗效果，故不能直接測定蛋白酶在此pH下的催化效果，D錯誤。
12．(2023·江蘇連云港高三檢測)關于酶及其特性的實驗設計，下列敘述錯誤的是(　　)
A．探究酶的專一性，不能利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和稀碘液設計實驗
B．利用過氧化氫探究酶的高效性，因作用機理不同，加酶組比加FeCl3組產生的氣體量多
C．探究pH對酶活性影響的實驗步驟為：加底物→調pH→加酶→混勻→觀察
D．探究溫度對酶活性的影響，可利用淀粉酶、淀粉和斐林試劑設計實驗
答案　BD
解析　無機催化劑和有機催化劑的作用機理相同，都是降低化學反應的活化能，最終加酶組與加FeCl3組產生的氣體量一樣多，B錯誤；利用斐林試劑檢測產物量時，需要水浴加熱，反應溫度就會發生改變，影響實驗結果，所以不能選用斐林試劑驗證溫度對酶活性的影響，D錯誤。
三、非選擇題
13．受損傷的馬鈴薯細胞內酚氧化酶(PPO)和底物(酚類物質)直接接觸，引起馬鈴薯的褐變。為探究溫度對 PPO 活性的影響，實驗小組進行如下實驗：
(1)PPO 粗提液的提取在 (填“低溫”或“高溫”)條件下將新鮮馬鈴薯用蒸餾水洗凈、去皮，取 20 g 樣品放入含 50 mL 磷酸緩沖液(pH 為 5.5)的研缽中，同時加入少量石英砂，研磨、離心，上清液即為 PPO 的粗提液，加緩沖液研磨的目的是 。
(2)不同溫度下 PPO 活性的測定
步驟 順序 試管1 試管2 試管3 試管4 試管5 試管6 試管7 試管8
PPO 粗提液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
酚類 底物 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
反應 混合振蕩 混合振蕩 混合振蕩 混合振蕩
溫度預 處理 (5 min)0 ℃ 15 ℃ 30 ℃ 45 ℃
保溫 時間 5 min 5 min 5 min 5 min
記錄 結果 ＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋
(注：反應底物充足；實驗結果中“＋”越多，褐色越深。)
①實驗步驟順序有不妥之處，請改正： 。
②實驗結果表明：15 ℃和 30 ℃溫度條件，PPO 具有相同的活性，從酶的特性分析其原因是
。
③為進一步探究 PPO 最適溫度，應在 范圍內設置溫度梯度。
(3)在溫度 30 ℃的條件下，取等量提取液分別加到四支盛有等量過氧化氫溶液、pH 分別為 3、5、7、9 的試管中，結果發現每一支試管都產生氣體。請回答：
①該實驗的課題是 。
②各實驗組均在 30 ℃下進行的原因是 ； 。
答案　(1)低溫　保持PPO的活性(或防止PPO失活)　(2)①“反應”步驟改在“溫度預處理”之后　②在酶的最適溫度前后，可以有相同的催化效率　③15 ℃～30 ℃　(3)①探究不同pH對過氧化氫酶活性的影響　②30 ℃是過氧化氫酶作用的適宜溫度　排除溫度變化(無關變量)對實驗結果的影響
14．(2023·江蘇徐州高三模擬)植酸(肌醇六磷酸)作為磷酸的儲存庫，廣泛存在于植物體中。植酸酶能夠水解飼料中的植酸而釋放出無機磷，提高飼料中磷的利用率，減少無機磷源的使用，降低飼料配方成本，同時可降低動物糞便中磷的排放，保護環境，是一種綠色高效的畜禽飼料添加劑。科研人員對真菌分泌的兩種植酸酶在不同pH條件下活性的差異進行研究，結果如下圖。請分析回答問題：
(1)植酸酶的化學本質是 ，其合成和分泌所經過的具膜細胞器有 。
(2)兩種植酸酶適合添加在飼料中的是 ，理由是 。
(3)某生產豬飼料的工廠為探究植酸酶在飼料中的適宜添加量，研究人員進行了如下實驗，請完成下表。
實驗原理：植酸酶在一定溫度和pH下，水解植酸生成無機磷和肌醇衍生物，在酸性溶液中，無機磷與釩鉬酸銨反應會生成黃色的[(NH4)3PO4NH4VO3·16MoO3]復合物，在波長415 nm藍光下進行比色測定。
實驗步驟 實驗簡要操作過程
制備飼料懸浮液 稱取500 g飼料，加入500 mL蒸餾水，用攪拌機攪拌制成勻漿，加蒸餾水定容到1 000 mL，最后用緩沖液調整pH到6
配置① 的植酸酶溶液 稱取適量的某植酸酶溶于蒸餾水中，并依次稀釋制成質量濃度分別為0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL、0.04 g/mL、0.05 g/mL的酶溶液
控制變量，進行實驗 取6只錐形瓶編號1～6，分別加入40 mL的飼料懸浮液，在2～6號瓶中分別加入2 mL不同濃度的酶溶液，1號瓶中加入② 。③ 后放入37 ℃水浴中保溫適宜時間
測定產物吸光值，并計算④ 的含量 經過處理后，分別在各瓶中加入適宜釩鉬酸銨溶液，并在波長415 nm藍光下測定吸光值
答案　(1)蛋白質　內質網、高爾基體　(2)植酸酶A　胃中pH為酸性，植酸酶A適宜pH為2和6，在胃中仍能發揮作用　(3)①不同濃度　②等量(或2 mL)蒸餾水　③振蕩搖勻　④無機磷

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