資源簡介

課時2　探究影響酶催化功能的因素
一、pH對酶活性的影響
1.典型曲線
2.曲線解讀
(1)酶通常在一定的pH范圍內才起作用,而且在某一pH下作用最強,該pH稱為最適pH。
(2)在一定pH范圍內,隨著pH的升高,酶的活性逐漸增強,酶促反應速率逐漸加快;在最適pH時,酶的活性最大,酶促反應速率最快;超過最適pH,隨著pH的升高,酶的活性逐漸減弱,酶促反應速率逐漸減慢。
(3)不同酶的最適的pH范圍可能很窄,也可能較寬,這取決于不同酶的特性。
二、溫度對酶活性的影響
1.典型曲線
2.曲線解讀
(1)酶促反應都有一個最適溫度,在此溫度以上或以下,酶活性均會下降。
(2)溫度對酶促反應的影響有兩個方面:
①溫度升高,反應物分子具有的能量增加,反應速度加快,如圖示中曲線 a所示。
②溫度影響酶的空間結構,溫度升得越高,酶變性的速率越快,升到一定溫度,酶將完全失活,如曲線b所示。
③a、b所示的作用疊加在一起,使得酶催化的反應表現出最適溫度,如曲線c所示。
當人發燒時會感到全身不適、無力、食欲不振,如果持續高燒就會休克甚至有生命危險。人發燒時為何食欲不振
提示:高溫使體內的酶,包括消化酶活性降低,消化能力減弱,所以食欲不振。
三、其他影響因素
有機溶劑、重金屬離子、酶的激活劑和抑制劑等都會影響酶的活性。
四、探究影響酶催化功能的因素——pH對過氧化氫酶的影響
1.實驗原理
(1)過氧化氫酶能夠催化過氧化氫分解產生水和氧氣,通過檢測氧氣的變化可反映酶催化速率的強弱。
(2)不同的pH能影響酶的活性,在最適pH條件下酶的催化效率最高。
2.實驗裝置
(1)甲表示反應前的狀態,浸過肝臟勻漿的濾紙片不與H2O2溶液接觸。
(2)乙表示旋轉反應小室,使浸過肝臟勻漿的濾紙片與H2O2溶液接觸,倒置的量筒收集氣體。
3.實驗步驟
(1)安裝裝置。
①乙裝置的水槽中加水至快滿為止。
②將大小相同的8片濾紙片在新鮮肝臟勻漿中浸泡1 min,用鑷子夾起濾紙片貼靠在培養皿壁上,待多余的勻漿流盡后,貼在甲反應小室的內壁上。
③向反應小室中加入2 mLpH緩沖液、2 mL 3%的過氧化氫溶液,將小室塞緊。
④將裝置按圖乙所示進行組裝。
(2)反應與氣體收集。
①將反應小室小心旋轉180°,使過氧化氫溶液與濾紙片接觸,并開始計時。
②每隔30 s讀取量筒中水平面的刻度1次,共進行4次,并記錄結果。
(3)利用該裝置進行其他pH的檢測(特別提醒:每次檢測之前需要反復沖洗反應小室,再重復上述實驗過程)。
4.實驗結果
緩沖液 pH5.0 pH6.0 pH7.0 pH8.0
收集的氣體 體積(mL) 0.5 min
1 min
1.在探究pH對酶活性的影響中,若將反應體系的pH從1.0逐漸連續升高到12.0,則H2O2酶的活性不會發生改變,其原因是什么
提示:在pH為1.0的強酸條件下H2O2酶已變性失活。
2.能否利用探究pH對過氧化氫酶的影響實驗的試劑、材料、裝置等探究不同溫度對酶促反應速率的影響 并說明理由。
提示:不能。因過氧化氫的分解受溫度影響較大,若溫度升高,過氧化氫分解速率明顯加快,這樣實驗的變量不唯一。
[自主學習檢測]——教材基礎熟記于心
1.酶催化的最適pH范圍都很窄,一旦超過這個范圍都會降低反應速率。(　×　)
提示:酶催化的最適pH范圍有的很窄,有的很寬。
2.酶分子會隨溫度的升高而發生空間結構改變,導致熱變性。(　√　)
3.底物濃度和酶濃度通過影響酶與底物的接觸面積而影響酶促反應速率。(　√　)
4.隨著溫度降低,酶促反應的活化能下降,低溫能降低酶活性的原因是低溫破壞了酶的空間結構。(　×　)
提示:活化能是指進行化學反應所需要的能量,不會隨溫度而改變,只是酶降低了反應的活化能;低溫時,酶活性低,但空間結構幾乎不變。
5.在溫度影響酶的活性的實驗中,若某兩支試管的反應速率相同,在其他條件均相同的條件下,可判斷這兩支試管所處的環境溫度也一定是相同的。(　×　)
提示:環境溫度不一定相同。同一反應速率,一般會有兩種不同的溫度。
6.經高溫處理的胃蛋白酶,加入雙縮脲試劑后不會出現紫色。(　×　)
提示:高溫處理胃蛋白酶,胃蛋白酶雖然變性但仍為蛋白質,加入雙縮脲試劑后仍會出現紫色。
7.探究“pH對過氧化氫酶的影響”時,反應小室旋轉180°時開始計時。(　√　)
任務一　酶促反應曲線及分析方法
[任務突破]
歸納總結與酶相關曲線
酶的特性 曲線 曲線解讀
高效性 ①酶的催化效率遠高于無機催化劑;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;③酶只能催化已存在的化學反應
專一性 加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同,說明酶B對此反應無催化作用,而加入酶A的反應速率隨底物濃度的增大明顯加快,說明酶具有專一性
反應物濃度 及酶濃度對 酶促反應的 影響　　　 ①甲:底物充足,其他條件適宜,酶促反應速率與酶濃度成正比;②乙:其他條件適宜,酶量一定,酶促反應速率隨底物濃度增加而加快,當反應物達到一定濃度后,受酶數量和酶活性的限制,酶促反應速率不再增加
溫度和pH 對酶活性的影響 ①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;②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,酶分子的結構未被破壞,溫度升高可恢復活性
[遷移應用]
[典例1-1] (2022·衢溫“5 1”聯盟期中)如圖為乳糖酶催化乳糖水解的兩個實驗結果,除自變量和圖中條件外,其他實驗條件均設置為最適條件。下列有關敘述錯誤的是(　B　)
A.若增大實驗1的酶濃度,相對反應速率增大
B.若繼續增大實驗1的乳糖濃度,相對反應速率將降低
C.若繼續增大實驗2的酶濃度,相對反應速率可能不再增大
D.若降低兩個實驗的反應溫度,相對反應速率都將降低
解析:分析實驗1的圖,酶濃度為2%時,隨著乳糖濃度升高,酶促反應速率先上升,達到一定速率后不變。分析實驗2的圖,乳糖濃度為20%,隨著酶濃度上升,酶促反應速率不斷增大。實驗1最終限制酶促反應速率的因素是酶的濃度有限,若增大實驗1的酶濃度,相對反應速率增大;若繼續增大實驗1的乳糖濃度,相對反應速率將不變;若繼續增大實驗2的酶濃度,相對反應速率可能不再增大,因為乳糖濃度有限;根據題意,兩個實驗都處于最適條件(最適溫度和最適pH),所以若降低兩個實驗的反應溫度,酶的活性下降,相對反應速率都將降低。
[典例1-2] (2022·浙北G2聯盟高一聯考)下圖表示不同pH及溫度對某反應產物生成量的影響,下列相關敘述正確的是(　C　)
A.隨著pH的升高,酶的活性先降低后增大
B.在30～37 ℃范圍內,該酶的最適溫度一定是35 ℃
C.酶的最適pH是一定的,不隨著溫度的升高而改變
D.隨著溫度的升高,酶的活性逐漸降低
解析:pH在0～8時,隨著pH的升高,酶的活性表現為逐漸升高,pH大于8后,隨著pH的升高,酶的活性逐漸降低,可見在一定范圍內,隨著pH的升高,酶的活性先升高后降低;該圖表示產物生成量隨pH及溫度的變化情況,產物生成量越多,表示反應越快,但該圖沒有更小溫度梯度的實驗,所以不能得出該酶的最適溫度是35 ℃;由圖可知溫度不影響酶的最適pH,所以隨著溫度的升高,酶的最適pH(pH=8)保持不變;溫度在30～35 ℃時,隨著溫度的升高,酶的活性逐漸升高。
任務二　探究pH對過氧化氫酶活性的影響
[任務突破]
分析實驗操作過程中的細節
(1)實驗操作過程中裝置只有一套,因此檢測不同pH對過氧化氫酶活性的影響,需要對實驗裝置進行反復沖洗,以免影響實驗結果。
(2)浸過肝臟勻漿的濾紙片表示酶的數量,不同裝置中濾紙片的數量需相同,但特別指出的是改變濾紙片的數量無法改變產物的量,只可以改變反應速率。
(3)本實驗中,量筒中的水要灌滿,且不能產生氣泡,否則會影響后面氣體體積的測量。
(4)收集到的氣體不能直接表示酶的活性(或催化效率),而是需要計算單位時間內的氣體產生量以此表示不同pH下的酶活性。
(5)在將各次實驗的反應小室內的過氧化氫溶液旋轉180°前,要把過氧化氫溶液先與緩沖液混合,二者不能顛倒順序。若顛倒順序,底物會在未調好pH的情況下就在酶的作用下發生反應,影響實驗的準確性。因此,必須先將底物置于預設環境下,再與酶混合。
[遷移應用]
[典例2-1] (2022·紹興高一期末)下圖為“探究影響酶催化功能的因素——pH對過氧化氫酶的影響”的實驗裝置,下列相關敘述正確的是(　B　)
A.肝臟勻漿的新鮮程度對實驗效果沒有影響
B.計時應從過氧化氫溶液接觸濾紙片開始
C.實驗一段時間后,氣泡不再產生,說明酶已失活
D.實驗裝置使用清水沖洗后即可進行下次實驗
解析:肝臟勻漿中含有過氧化氫酶,肝臟勻漿的新鮮程度影響過氧化氫酶的活性,所以肝臟勻漿的新鮮程度對實驗效果有影響;該實驗的因變量是單位時間內氣體的產生量,所以計時應從過氧化氫溶液接觸濾紙片開始;實驗一段時間后,氣泡不再產生,說明過氧化氫已經被分解完,并不是過氧化氫酶失活;實驗裝置使用清水沖洗后,不能馬上進行下次實驗,因為不確定里面的過氧化氫酶是否被清洗干凈。
[典例2-2] 某同學采用新鮮肝臟勻漿探究pH對過氧化氫酶的影響。下列敘述正確的是(　C　)
A.反應小室不宜放入滿水位的托盤中,以防其漂浮
B.在新鮮肝臟勻漿中浸泡后的濾紙片用鑷子直接轉移到反應小室內壁上
C.用于收集氣體的量筒內若出現少量氣泡,應先將氣泡趕出,才可以繼續實驗
D.一組實驗結束后,為保證下一組實驗的準確度,應充分清洗反應小室并用H2O2溶液再沖洗一遍
解析:反應小室不宜放入滿水位的托盤中,以防水溢出;應將新鮮肝臟勻漿中浸泡后的濾紙片先貼靠在培養皿壁上,使多余的勻漿流盡,再轉移到反應小室上側的內壁上;用于收集氣體的量筒內若出現少量氣泡,應先將氣泡趕出,才可以繼續實驗,以免造成實驗誤差;一組實驗結束后,為保證下一組實驗的準確度,應用相應緩沖液清洗反應小室,不能用H2O2溶液沖洗。
基礎達標練
1.(2022·寧波高二聯考)低溫會導致草莓果實著色不良,嚴重影響草莓的品質和價值。查爾酮合成酶(CHS)是果實中合成花青素的一種關鍵酶。下列敘述不正確的是(　B　)
A.花青素主要存在于草莓果實細胞的細胞液中
B.CHS可為花青素合成反應提供所需的活化能
C.低溫通過降低CHS的活性影響草莓果實著色
D.CHS催化反應的速率與花青素前體物質的濃度有關
解析:細胞液是指液泡內的液體,花青素主要存在于草莓果實細胞的細胞液中;由題意可知,CHS是一種酶,酶能降低化學反應所需要的活化能,但不提供化學反應所需要的活化能;CHS是果實中合成花青素的一種關鍵酶,而低溫會降低酶活性,故低溫通過降低CHS的活性影響草莓果實著色;酶催化反應的速率與反應物濃度有關,因此CHS催化反應的速率與花青素前體物質的濃度有關。
2.(2022·湖州高一期末)利用下圖1所示的實驗裝置以新鮮制備的肝臟研磨液為實驗材料進行分解 H2O2的實驗,兩組實驗結果如圖2所示。第1組是在 pH=7.0,28 ℃條件下進行實驗的結果。與第1組相比,第2組實驗(　C　)
A.減少了濾紙片的數量
B.提高了反應體系的溫度
C.降低了 H2O2溶液的濃度
D.降低了肝臟研磨液的濃度
解析:分析圖1可知濾紙片上含有H2O2酶,減少濾紙片的數量,會降低酶的含量,降低反應速率,延長達到平衡的時間,但是不能降低最終產生的氧氣量;提高反應體系的溫度,影響酶的活性,可以改變反應速率,但是不能降低最終產物量;降低H2O2溶液的濃度,則產物的量減少;降低了肝臟研磨液的濃度,導致H2O2酶濃度降低,降低反應速率,延長達到平衡的時間,但是不能降低最終產生的氧氣量。
3.(2022·七彩陽光新聯考)加酶洗衣粉不僅可以有效地清除衣物上的污漬,而且對人體沒有毒害作用,使用后也不會污染環境,受到人們的普遍歡迎。加酶洗衣粉中添加了堿性蛋白酶和堿性脂肪酶等酶制劑,這些酶制劑不能用超過50 ℃的水溶解,也不宜在高溫的環境中貯存。下列敘述正確的是(　A　)
A.可以清除衣物上的油漬而不能很好地清除果汁,說明酶具有專一性
B.加酶洗衣粉洗滌效果好,可以用于洗滌毛料衣物
C.加酶洗衣粉使用時再加些醋酸,會使洗滌效果更好
D.加酶洗衣粉的洗滌效果受溫度的影響,在50 ℃時洗滌效果最好
解析:因加酶洗衣粉中有堿性蛋白酶和堿性脂肪酶等酶制劑,脂肪酶能催化油漬分解,沒有清除果汁的酶,果汁不能被催化清除,說明酶具有專一性;一般來說,毛料衣物不可以使用加酶洗衣粉洗滌,因為其中含有的蛋白酶會水解蛋白質類的衣物;酶作用的發揮需要適宜條件,加酶洗衣粉中添加了堿性蛋白酶和堿性脂肪酶等酶制劑,加入醋酸會改變pH從而影響酶的活性,導致洗滌效果變差;酶在最適溫度下活性最高,加酶洗衣粉的洗滌效果最好,但由題干信息無法確定加酶洗衣粉中酶的最適溫度是多少。
4.(2022·山水聯盟聯考)生物代謝活動快速有序地進行離不開酶的參與,下列關于酶的敘述,正確的是(　B　)
A.探究pH對過氧化氫酶的影響實驗,可以檢測最終產生的氧氣量來判斷酶活性大小
B.探究酶的高效性實驗,需要在試管口塞上橡皮塞
C.探究酶的專一性實驗,若以蔗糖溶液為底物時,可用碘碘化鉀檢測
D.以淀粉為底物探究溫度影響酶活性的實驗,可用本尼迪特試劑進行檢測
解析:pH影響過氧化氫酶活性,從而影響氧氣生成速率,但并不能改變生成物的量;探究酶的高效性實驗中,為了避免外界因素的干擾,應使用橡皮塞塞住試管口,從而不只避免外界環境因素的干擾,也能避免在單位時間內對生成物的檢測有偏差;選擇淀粉、蔗糖、淀粉酶做酶的專一性實驗,只能選擇用本尼迪特試劑檢測是否有還原糖的生成,不能選用碘碘化鉀檢測反應物是否被分解,因為碘碘化鉀無法檢測蔗糖是否被分解;若選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度,檢測的試劑宜用碘碘化鉀,不應該選用本尼迪特試劑,因為本尼迪特試劑需要加熱,而實驗中需嚴格控制溫度。
(2022·浙江7月學考)閱讀下列材料,回答第5、6題。
乳糖酶可催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖。為研究某因素對酶促反應速率的影響,研究小組利用乳糖酶和乳糖進行實驗,結果如下表。
組別 ① ② ③ ④ ⑤
乳糖濃度 10% 10% 10% 10% 10%
乳糖酶濃度 0% 1% 2% 4% 8%
反應速率 (g半乳糖/min) 0 25 50 100 200
5.下列關于該實驗的敘述,正確的是(　D　)
A.實驗目的是驗證乳糖酶具有專一性
B.組③反應速率大于組②,是因為組③溫度更適宜
C.組④反應速率低于組⑤,是因為組④部分酶失活
D.實驗結果表明反應速率與乳糖酶濃度有關
6.若要提高實驗中組④的反應速率,下列方法中有效的是(　A　)
A.添加乳糖酶 B.延長反應時間
C.添加麥芽糖 D.添加葡萄糖
解析:5.分析題表可知,實驗中乳糖濃度不變,實驗的自變量是乳糖酶濃度,因變量是反應速率,本實驗驗證的是酶的濃度對反應速率的影響;分析題表可知,組③反應速率大于組②,是由于組③的乳糖酶濃度比組②的乳糖酶濃度高,使組③反應速率大于組②;分析題表可知,組⑤反應速率大于組④,是由于組⑤的乳糖酶濃度比組④的乳糖酶濃度高,使組⑤反應速率高于組④;由表格數據可知,隨著乳糖酶濃度升高,反應速率不斷增加,由此表明反應速率與酶的濃度有關。
6.分析題表可知,實驗中乳糖濃度不變,實驗的自變量是乳糖酶濃度,因變量是反應速率;由表格數據可知,隨著乳糖酶濃度升高,反應速率不斷增加,所以要想提高實驗中組④的反應速率,應增加組④乳糖酶的濃度。
7.(2022·寧波高一期末)如圖分別表示溫度、pH與酶活性的關系。下列敘述錯誤的是(　A　)
A.保存酶通常選擇圖甲中b點所對應的溫度
B.曲線B、C說明不同的酶有不同的最適pH
C.人體內胃蛋白酶的活性與曲線B相似
D.曲線A上的b點所對應的溫度表示該酶的最適溫度
解析:在最適溫度下,酶的活性最強,不適宜保存酶,保存酶通常選擇低溫如圖中a點對應的溫度;據圖分析可知,曲線B、C對應的酶的最適pH分別為1.8和8.0左右,反映出了不同的酶有不同的最適pH;人體內胃蛋白酶的最適pH為1.9左右,呈酸性,與曲線B相似;曲線A是酶的活性與溫度的關系曲線,b點對應的溫度是酶的最適溫度。
8.為探究溫度對甘薯淀粉酶活性的影響,某興趣小組將甘薯放在不同溫度下(其他條件相同)處理30 min后,測定其還原糖含量,結果見
下表。
不同溫度下甘薯中的還原糖含量
處理溫度(℃) 0 10 20 30 40
甘薯還原糖 含量(mg/g) 22.1 23.3 25.8 37.6 40.5
處理溫度(℃) 50 60 70 80 90
甘薯還原糖 含量(mg/g) 47.4 54.7 68.9 45.3 28.6
下列敘述正確的是(　A　)
A.題中“其他條件”為無關變量
B.淀粉酶活性隨著溫度升高而升高
C.甘薯淀粉酶的最適溫度為70℃
D.還原糖是指葡萄糖、麥芽糖、蔗糖等多種糖
解析:無關變量在實驗中要相同且適宜,題中“其他條件相同”,推測“其他條件”為無關變量;在最適溫度前,隨著溫度的升高,酶活性增強,最適溫度時,酶活性最強,超過最適溫度后,隨著溫度的升高,酶活性降低;據表格可知,甘薯淀粉酶在溫度為70 ℃時,還原糖的含量最高,但無法判斷在60～80 ℃內酶活性高低情況,因此甘薯淀粉酶的最適溫度為70 ℃左右;蔗糖不是還原糖,還原糖是指葡萄糖、麥芽糖、果糖等多種糖。
9.(2022·浙江9+1高中聯盟高一期中)生長在不同環境的鹽地堿蓬地上部分呈現不同顏色,細胞內甜菜素含量越多植株顏色越深,酪氨酸酶是甜菜素合成的關鍵酶之一,可催化L多巴氧化生成多巴醌。研究人員進一步研究了酪氨酸酶氧化活性的影響因素,實驗結果如圖所示,下列說法錯誤的是(　B　)
A.甜菜素是一種色素,它分布在鹽地堿蓬細胞的細胞液中
B.根據圖甲可知,酪氨酸酶的最適pH為6
C.可用單位時間內多巴醌的生成量表示酪氨酸酶氧化活性
D.適當低濃度的Cu2+對酪氨酸酶氧化活性有一定促進作用
解析:甜菜素是一種色素,它分布在鹽地堿蓬細胞的液泡中;當pH在4～6之間時,隨著pH的升高酪氨酸酶活性也隨著上升,但未出現酶活性的峰值,故根據圖甲不能分析得到酪氨酸酶的最適pH;酶的活性可用單位時間內產物的生成量或底物的消耗量來表示,故可用單位時間內多巴醌的生成(或L多巴的消耗)量表示酪氨酸酶氧化活性;結合圖示可知,當Cu2+濃度大于0.01 mmol·L-1后,酶活性降低,因此適當低濃度的Cu2+對酪氨酸酶氧化活性有一定促進作用。
10.(2022·杭州“六縣九校”聯盟期中)溫度是影響酶促反應速率的重要因素。圖中曲線a表示反應物分子具有的能量與溫度的關系,曲線b表示溫度與酶空間結構穩定性的關系。將這兩個作用疊加在一起,使得酶促反應速率與溫度關系呈曲線c。下列相關敘述錯誤的是(　B　)
A.隨著溫度升高,反應物分子具有的能量逐漸升高
B.T1條件下的酶分子活性與T2條件下的酶分子活性相同
C.T1～T2條件下酶活性相對較高,但該條件不適合保存酶制劑
D.酶促反應速率是反應物分子的能量和酶空間結構共同作用的結果
解析:由圖可知,隨著溫度的升高,反應物分子具有的能量增加;曲線c中T1、T2位點酶促反應速率相同,但溫度不同,而溫度與酶空間結構呈負相關,因此T1和T2時,酶分子活性不相同;由曲線b可知,溫度越低酶的空間結構越穩定,因此保存酶制劑一般選擇低溫條件;其他因素相同的情況下,反應物分子的能量越多,反應所需活化能就越小,酶促反應速率就越快,酶的空間結構影響酶的活性,進而影響酶促反應速率,因此酶促反應速率是反應物分子的能量和酶空間結構共同作用的結果。
11.(2022·杭州高一期中)在魚類飼料中通常富含植酸和非淀粉多糖,植酸與鈣、鐵、鋅等結合,降低魚類對這些元素的利用率;非淀粉多糖包括纖維素、果膠等,進入消化道后能結合大量水分,使消化道內容物的粘度增加,降低了營養物質的消化率。某科學研究團隊探究植酸酶和非淀粉多糖酶對鱸魚生長和消化酶活性的影響,設計并進行了相關實驗,實驗步驟如下:
①將從海洋中捕獲的鱸魚魚苗在浮式海水網箱中飼養14 d,用普通飼料投喂,備用。
②在普通飼料中分別添加適量　　　　　　,配制成兩組實驗飼料;并將普通飼料和實驗飼料分別制成大小相同的顆粒,烘干后儲存。
③挑選若干身體健壯、大小一致的鱸魚隨機分成甲、乙、丙3組,放養于規格相同的浮式海水網箱中。給對照組甲的鱸魚定時投喂適量的普通飼料,同時　　　　　　　。
④投喂一段時間后,從每個網箱中隨機取等量若干鱸魚稱重。
⑤稱重后獲取鱸魚腸道中蛋白酶活性。用酪蛋白為底物,通過測定
　　　　　　來表示酶的活性。
根據上述實驗,回答下列問題。
(1)步驟①中選用鱸魚魚苗而不是成體的主要原因是　 。
(2)步驟②中空白處應填　　　　　　　　　　,將配制好的飼料進行烘干要特別注意　　　　　　　　　　,其原因是　 。
(3)步驟③中空白處應填　 。
(4)步驟⑤中應填　 。
(5)請設計一個表格,用于記錄實驗結果。
(6)研究結果發現,非淀粉多糖酶能增加鱸魚營養物質的消化率,其原因可能是　　　　　　　　,使消化道內容物粘性降低,有利于消化酶的催化反應。
解析:(1)魚苗生長較快,利于較為明顯地觀察其效果,即實驗現象明顯,容易觀察出來,從而得出相應的結論,因此,步驟①中選用鱸魚魚苗而不選擇成體。
(2)步驟②中空白處應填植酸酶和非淀粉多糖酶,其目的是控制單一變量,將配制好的飼料進行烘干備用,這里要特別注意溫度不能過高,因為高溫處理會使酶變性而失去活性,導致實驗失敗。
(3)給對照組甲的鱸魚定時投喂適量的普通飼料,作為空白對照,給乙、丙組分別投喂等量的植酸酶飼料和非淀粉多糖酶飼料,即與實驗組不同的處理。
(4)稱重后(檢測生長指標)獲取鱸魚腸道中蛋白酶活性(檢測活性變化),酶促反應速率通常可用單位時間底物的減少量或生成物的增加量來表示,因此,用酪蛋白為底物,然后測定單位酶在單位時間內酪蛋白(底物)的分解量來表示酶的活性。
(5)根據實驗步驟可知,本實驗分成三組(普通飼料組、植酸酶組、非淀粉多糖酶組),最后要對鱸魚進行稱重以及測定酶的活性。故可以設計表格見答案。
(6)非淀粉多糖酶能增加鱸魚營養物質的消化率,是因為非淀粉多糖酶能催化纖維素和果膠水解,而纖維素、果膠等進入消化道后使消化道內容物的粘度增加,降低了營養物質的消化率,而非淀粉多糖酶催化纖維素和果膠水解后能使消化道內容物粘性降低,從而有利于消化酶的催化反應。
答案:(1)魚苗生長較快,利于較為明顯地觀察其效果(或成體生長緩慢,實驗效果不明顯)
(2)植酸酶和非淀粉多糖酶　溫度不能過高　高溫處理會使酶變性而失去活性
(3)給乙、丙組分別投喂等量的植酸酶飼料和非淀粉多糖酶飼料(或給乙、丙組分別投喂等量的兩組實驗飼料)
(4)單位酶在單位時間內酪蛋白(底物)的分解量(或單位酶在單位時間內酪氨酸的產生量)
(5)植酸酶和非淀粉多糖酶對鱸魚生長和酶活性的影響
分組 普通飼料 (甲)組 植酸酶 (乙)組 非淀粉多糖 酶(丙)組
質量
反應速率 (酶活性)
(6)非淀粉多糖酶催化多糖水解(或非淀粉多糖酶催化纖維素和果膠水解)
12.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,相應的實驗結果如圖1所示(實驗1、實驗2均在適宜條件下進行,實驗3其他條件適宜)。請分析回答下列問題。
(1)實驗1、2、3中的自變量分別為　 、
　　　　　　　、　　　　　　　。
(2)實驗2結果反映,在b～c所對應的H2O2濃度范圍內,過氧化氫溶液濃度　　　　　　(填“升高”“降低”或“不影響”)過氧化氫酶的活性,bc段O2產生速率不再增大的原因最可能是　
　　　　　　　　。
(3)實驗1若溫度升高10 ℃,加過氧化氫酶的催化反應曲線斜率將
　　　 　(填“增大”或“減小”),加Fe3+的催化反應曲線斜率將
　　　　(填“增大”或“減小”)。
(4)實驗3的結果顯示,過氧化氫酶的最適pH為　　　　,實驗結果表明,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　 　　　　　　 　　。
(5)圖2中能正確表示溫度對唾液淀粉酶活性影響曲線的是
　　　 　。
解析:(1)由實驗目的并結合圖1中各曲線圖分析可知,實驗1、2、3中的自變量分別為催化劑的種類、H2O2濃度、pH。
(2)實驗2結果反映,在b～c所對應的H2O2濃度范圍內,過氧化氫溶液濃度不影響過氧化氫酶的活性,bc段O2產生速率不再增大的原因最可能是酶的數量有限。
(3)實驗1在適宜條件下進行,若溫度升高10 ℃,過氧化氫酶的活性將會降低,其催化的反應曲線斜率將減小;溫度升高,過氧化氫本身也會分解,故加Fe3+的催化反應曲線斜率將增大。
(4)實驗3的結果顯示,pH為e時,溶液中H2O2的剩余量最少,說明pH為e時,過氧化氫酶的活性最強,因此過氧化氫酶的最適pH為e,當pH小于d或大于f時,酶的空間結構被破壞,導致過氧化氫酶的活性永久喪失。
(5)唾液淀粉酶的最適溫度約為37 ℃,在37 ℃前,唾液淀粉酶的活性隨溫度升高而增強,所以圖2中能正確表示溫度對唾液淀粉酶活性影響曲線的是C。
答案:(1)催化劑的種類　H2O2濃度　pH
(2)不影響　酶的數量有限
(3)減小　增大
(4)e　酶的空間結構被破壞
(5)C
綜合提升練
13.(2022·麗水高一階段考)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,下圖為兩種抑制劑的作用機理模型。相關敘述錯誤的是(　C　)
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
解析:酶的活性部位往往與底物分子在空間結構上具有特殊的匹配關系,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;據模型B可知,競爭性抑制劑與底物競爭酶的活性位點,導致酶不能與底物結合,從而降低酶對底物的催化效應;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;非競爭性抑制劑和酶活性位點以外的其他位點結合,通過改變酶的結構,從而使酶失去催化活性,降低酶對底物的催化反應速率。
14.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。下列分析正確的是(　B　)
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.該酶的催化活性的發揮并不依賴于CaCl2
B.結合②④組的相關變量分析,自變量為pH
C.該酶催化反應的最適溫度為70 ℃,最適pH為9
D.pH為9時,溫度為90 ℃蛋白酶TSS已變性失活
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的發揮依賴于CaCl2;分析②④組的相關變量可知,溫度均為70 ℃,都添加了CaCl2,pH分別為9、7,故自變量為pH;②組酶的活性最高,此時pH為9,溫度為70 ℃,但由于溫度梯度、pH梯度較大,且沒有對照,故不能說明最適溫度為70 ℃,最適pH為9;第①組降解率為38%,蛋白酶TSS在此條件下還有活性。
15.多酶片是經特殊工藝制成的雙層藥片,內層是腸溶衣(不易溶于胃液,可溶于腸液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶,外層是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同學為了驗證多酶片中胃蛋白酶的作用,設計了以下實驗。
(1)實驗材料:多酶片、蛋白塊、pH為1.9的緩沖溶液、pH為7.0的緩沖溶液、蒸餾水、恒溫水浴箱、試管、燒杯等。
(2)實驗步驟:
①制備胃蛋白酶溶液:取多酶片放入盛有pH為　　　　的緩沖溶液的燒杯中,幾分鐘后取上層溶液備用。
②取試管A加入適量　 ,
試管B加入　 作為對照。
③分別加入大小相同的蛋白塊,在　　　　　　中保溫 30分鐘。
(3)預測結果和結論:
預測結果:A試管　 ;
B試管　　　　　　　　　。
結論:多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白質的水解。
(4)分析、討論:
①酶的活性可以用1 g酶在1 min內　　　　　　　　　　來表示。
②為充分發揮多酶片的作用,使用時應　　　　　　　(填“整片吞服”或“嚼碎服用”),理由是　

　。
解析:(2)①由于胃蛋白酶的適宜pH為1.9左右,所以制備胃蛋白酶溶液需取多酶片放入盛有pH為1.9的緩沖溶液的燒杯中,幾分鐘后糖衣溶解,取上層溶液備用,上層溶液就是胃蛋白酶溶液。②實驗需遵循單一變量原則,無關變量要相同且適宜,則試管A加入適量胃蛋白酶溶液,試管B則應加入等量pH為1.9的緩沖溶液作為對照;③應該在37 ℃ 的恒溫水浴箱中保溫。
(3)由于酶具有催化作用,所以可預測結果為A試管的蛋白塊體積變小,B試管蛋白塊基本不變,可得出的結論是多酶片中的胃蛋白酶可以催化蛋白質的水解。
(4)①酶的活性可以用單位時間內反應物的減少量或生成物的增加量來表示。②整片吞服使腸溶衣在胃液中不易被破壞,確保腸溶衣包裹的酶在腸溶液中發揮作用,而嚼碎服用時,腸溶衣包裹的酶釋放后會在酸性的胃液中失去活性,無法發揮作用,所以為充分發揮多酶片的作用,使用時應整片吞服。
答案:(2)①1.9　②胃蛋白酶溶液　等量pH為1.5的緩沖溶液　③(37 ℃)恒溫水浴箱
(3)蛋白塊體積比B試管的小(或A試管的蛋白塊體積變小或消失)　蛋白塊基本不變
(4)①反應物的減少量(產物的增加量)
②整片吞服　整片吞服使腸溶衣在胃液中不易被破壞,確保腸溶衣包裹的酶在腸溶液中發揮作用(或若嚼碎服用,腸溶衣包裹的酶釋放后會在酸性的胃液中失活,無法發揮作用;若嚼碎后服用的藥粉殘留在口腔內,消化口腔黏膜細胞而引起嚴重的口腔潰瘍)(答案合理即可)

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