資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
5.1　降低化學反應活化能的酶 課時練習
第1課時 酶的作用和本質
【基礎練習】
1.下表是“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗的相關內容。請回答:
編號 加入材料 處理方法 實驗現象
1 2 mL H2O2溶液+2滴清水 室溫 基本無氣泡
2 2 mL H2O2溶液+2滴清水 90 ℃水浴 少量氣泡
3 2 mL H2O2溶液+2滴質量分數為3.5%的FeCl3溶液 室溫 較多氣泡,帶火星的衛生香復燃不明顯
4 2 mL H2O2溶液+2滴肝臟研磨液 室溫 大量氣泡,帶火星的衛生香復燃明顯
(1)該實驗中,對照組是　　　　(填試管編號),實驗組是　　　　(填試管編號)。
(2)實驗的自變量為　　　　　　　　　。請舉出兩個無關變量:　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)比較1號和2號試管,你能得出的結論是　　　　　　　　。
(4)比較1號和4號試管,你能得出的結論是　　　　　　　。
(5)比較3號和4號試管,你能得出的結論是　　　　　　　。
(6)某同學按照表中方法做了這個實驗,結果試管3和試管4的現象相似,你認為實驗失敗的原因最可能是　　　　　　　　　。
【酶的作用機理】
2.酶具有極強的催化功能,其原因是 (　　)
A.增加了反應物之間的接觸面積 B.降低了化學反應的活化能
C.提高了反應物分子的活化能 D.提供了化學反應的活化能
3.如圖表示反應物A在無催化劑和有酶催化條件下生成產物P的能量變化過程,下列敘述正確的是 (　　)
A.酶離開細胞后無催化作用
B.酶在作用時可以為反應提供的能量為ac
C.若將酶換為無機催化劑,則b在縱軸上向上移動
D.由圖中反應物和產物所含能量關系可知,這是一個吸能反應
4.下圖表示酶的作用機理,相關敘述錯誤的是 (　　)
A.E1表示酶所降低的化學反應的活化能
B.E2表示酶促反應的活化能
C.若將酶換為無機催化劑,則E2數值將增大
D.利用加熱的方法能使E數值減小
5.將2 mL體積分數為3%的過氧化氫溶液分別加入a、b兩支試管中,再往a試管中加入2滴新鮮的肝臟研磨液,b試管中加入2滴FeCl3溶液。以下曲線與反應結果相符的是 (　　)
A　B
C　D
【酶的本質】
6.酶的發現經過了許多科學家的研究,以下科學家及其成果不對應的是 (　　)
A.巴斯德提出沒有活酵母菌細胞參與,釀酒時糖類就不能轉化為酒精
B.李比希證明促使酒精發酵的是酵母菌中的某些物質,而不是細胞本身
C.薩姆納提取出脲酶結晶,并證明其化學本質是蛋白質
D.切赫與奧爾特曼發現少數RNA也具有生物催化功能
7.下列有關酶的敘述,正確的是 (　　)
A.酶由細胞產生,并且只能在生物體內發揮作用
B.酶都是蛋白質,具有一定的空間結構
C.酶反應前后性質不變
D.酶具有催化作用和調節作用
8.用同一種蛋白酶處理甲、乙兩種酶,甲、乙酶催化反應的速率與處理時間的關系如圖所示。甲、乙兩酶的化學本質分別最可能是 (　　)
A.蛋白質、RNA B.RNA、蛋白質 C.蛋白質、蛋白質 D.RNA、RNA
9.細胞在代謝過程中會產生H2O2,它對細胞有毒害作用,但生物體內的過氧化氫酶能使其分解為無毒物質。據此回答下列問題:
(1)過氧化氫酶能促進過氧化氫分解的作用機理是　 。
(2)“生物體內絕大多數酶是蛋白質,少部分是RNA”。某同學為驗證過氧化氫酶的化學本質是蛋白質而不是RNA,根據實驗室提供的以下材料進行實驗,請幫他補充完整。
實驗材料和試劑:新配制的體積分數為3%的過氧化氫溶液,過氧化氫酶溶液,蛋白酶,RNA水解酶;試管,量筒,滴管,試管架,試管夾等。
實驗步驟:
①取適量過氧化氫酶溶液均分為兩份,一份用適量蛋白酶處理,　　　 　處理,備用。
②取三支試管,分別編號為A、B、C,分別加入　　　　 　　　。
③向A試管中滴加兩滴過氧化氫酶溶液,B、C試管的處理是 　　　　　　　　　。
④觀察三支試管中氣泡產生的速率。
預期實驗結果,得出實驗結論。
實驗結果:　 　　　。
實驗結論: 　　　。
第2課時　酶的特性
【基礎練習】
1.下圖表示的是某類酶作用的模型。有關敘述錯誤的是 (　　)
A.圖中A表示酶,B表示反應底物
B.圖中模型可用來解釋酶的催化具有專一性
C.圖中A使最終的反應產物量增加
D.適當提高溫度可能使A、B結合概率增加
2.細胞代謝過程中酶發揮了無法替代的作用。下列關于酶的敘述錯誤的是 (　　)
A.酶制劑適宜在最適溫度和最適pH條件下保存
B.酶的高效性使細胞內化學反應得以快速進行
C.進入胃內的唾液淀粉酶可作為胃蛋白酶的底物
D.細胞生命活動有條不紊地進行與酶的專一性有關
3.美國得克薩斯大學奧斯汀分校的科學家在《自然》雜志上指出,他們研制出了一種新的酶變體FAST-PETase(天然酶的新突變),它能在幾小時到幾天內分解正常情況下需要數百年才能降解的塑料(主要針對聚對苯二甲酸乙二醇酯PET),有望大大推動塑料的回收利用,真正拉開塑料循環經濟的大幕。下列關于這項研究對于酶變體FAST-PETase作用的敘述錯誤的是 (　　)
A.體現了高效性 B.體現了專一性
C.具有催化作用 D.不需要適宜的溫度和pH
4.下列是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.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液探究pH對酶活性的影響
C.在探究溫度對淀粉酶活性的影響實驗中,一般不選用斐林試劑檢測還原糖的生成
D.在驗證酶的高效性實驗中,可選用FeCl3和過氧化氫酶分別催化等量H2O2分解,檢測產生的氣體總量
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,正確的是　(　　)
A.酶的高效性與酶的結合中心有關
B.催化中心為底物提供反應所需能量
C.酶的結合中心能決定酶的專一性
D.溫度過高或過低都會破壞這兩個中心的結構
【影響酶活性的因素】
6.如圖為某種酶催化的化學反應在不同溫度條件下,底物濃度隨時間變化的曲線圖。欲探究該種酶催化的最適溫度,需設計多組溫度梯度更小的實驗,設計時應該以　(　　)
A.25 ℃為中間溫度 B.45 ℃為中間溫度
C.50 ℃為中間溫度 D.65 ℃為中間溫度
7.研究發現,一定濃度的NaCl溶液會使酶的溶解度降低,從而使酶促反應速率降低。某實驗小組探究了不同濃度的NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解速率的影響,實驗結果如下表,分析錯誤的是(　　)
NaCl溶液濃度 (mol/L) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
酶促反應 速率相對值 5.0 5.7 6.2 6.5 6.0 5.4 4.3
A.該實驗中的酶促反應速率可以用單位時間內淀粉的消耗量表示
B.低溫條件下酶的空間結構較為穩定,因此該實驗應在低溫條件下進行
C.0.30 mol/L NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解的反應具有抑制作用
D.NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解速率的最適濃度在0.10~0.20 mol/L范圍內
8.如圖表示某動物體內參與催化同一生化反應的兩種酶所催化的反應速率隨pH的變化曲線。下列有關敘述不正確的是 (　　)
A.兩種酶催化反應的最適pH不同
B.兩種酶的催化功能均受到環境pH的影響
C.酶B能有效降低反應的活化能,酶A則不能
D.當環境pH為5時,兩種酶催化的反應速率相等
9.表格分別是某興趣小組探究溫度對酶活性影響的實驗步驟和探究過氧化氫酶作用的最適pH的實驗結果。已知α-淀粉酶作用的最適溫度為60 ℃。據此回答下列問題:
實驗一　探究溫度對酶活性影響的實驗
甲組 乙組 丙組
①新鮮α-淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
②可溶性淀粉溶液 5 mL 5 mL 5 mL
③溫度 0 ℃ 60 ℃ 90 ℃
④測定單位時間內淀粉的　　　　　　　　　
實驗二　探究過氧化氫酶作用的最適pH的實驗
A組 B組 C組 D組 E組
pH 5 6 7 8 9
H2O2完全分解 所需時間(秒) 300 180 90 192 284
(1)pH在實驗一中屬于　　 　　變量,而在實驗二中屬于　　 　　變量。
(2)實驗一中的對照組為　　 　　組。
(3)實驗一的①②③步驟為錯誤操作,正確的操作應該是　　　　　　　　　　　　　　　。實驗一的第④步最好選用　　　 　(填試劑名稱)測定單位時間內淀粉的　　　　　　　。
(4)如將實驗一的新鮮α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液,你認為是否科學 　　　　　 　。為什么 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)分析實驗二的結果,可得到的結論是　　　　　　　　　　 　　　　　　,在該預實驗的基礎上要進一步探究該過氧化氫酶的最適pH,可在pH為　　 　 　之間設置梯度。
【能力提升】
1.生物實驗室中有一瓶酶試劑,由于標簽破損,無法確定其是淀粉酶還是蔗糖酶,為判斷酶的種類并進行其他相關探究實驗,生物興趣小組的同學制定了以下計劃,其中合理的是 (　　)
A.取部分酶與少量蔗糖溶液混合,一段時間后,用斐林試劑進行檢測來判斷酶的種類
B.取部分酶與少量蔗糖和淀粉溶液分別混合,之后用碘液檢測來驗證酶的專一性
C.若已確定是淀粉酶,可用淀粉溶液作為底物來探究pH對酶活性的影響
D.若已確定是蔗糖酶,可用斐林試劑作為檢測試劑來探究溫度對酶活性的影響
2.某興趣小組利用如圖裝置進行一系列實驗來研究酶的特性。下列相關敘述錯誤的是(　　)
甲 乙
A.量筒中收集到的水的體積代表了O2的產生量
B.可以用裝置乙進行“探究溫度對酶活性的影響”實驗
C.可以用裝置甲、乙進行“驗證酶的催化具有高效性”實驗
D.可以用裝置甲、乙進行“驗證催化劑種類不影響產物的生成量”實驗
3.溫度會影響酶促反應速率,其作用機理如圖。其中曲線a表示底物分子具有的能量,曲線b表示溫度對酶空間結構的影響,曲線c表示酶促反應速率與溫度的關系。下列說法正確的是 (　　)
A.隨著溫度的升高,底物分子具有的活化能增多
B.處于曲線c中1、2兩點時,酶分子的活性相同
C.酶適于低溫保存的原因是底物分子具有的能量較低
D.酶促反應速率是底物分子具有的能量與酶空間結構共同作用的結果
4.某實驗小組使用堿性蛋白酶A和中性蛋白酶P催化水解大豆分離蛋白(SPI),在各自的最適溫度和最適pH及底物充足的條件下,探究相同時間內兩種酶催化SPI的水解率,結果如圖所示。下列敘述正確的是 (　　)
A.若適當升高溫度,則圖中兩條線都會向上移動
B.據結果可知蛋白酶P的催化活性比蛋白酶A的高
C.兩種酶用量相同時,酶P能為化學反應提供更多的活化能
D.該實驗的自變量是酶用量,因變量是SPI的水解率
5.從某植物胚芽中提取的脂肪酶抑制劑可作為一種良好的減肥藥物。為探討該脂肪酶抑制劑的抑制機理,研究者進行了實驗探究:將底物乳液、抑制劑和胰脂肪酶按3種順序加入,反應相同時間后測定和計算對酶促反應的抑制率,結果如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
(
順序1
:
底物乳液與胰脂肪酶反應10 min后
,
加入抑制劑
;
順序2
:
抑制劑與胰脂肪酶混合預熱10 min后
,
加入底物乳液進行反應。
)
A.上述反應應該在相同且適宜的條件下進行
B.順序3應該是底物乳液與抑制劑混合預熱10 min后,加入胰脂肪酶進行反應
C.該脂肪酶抑制劑主要通過與酶結合,阻礙底物與酶的結合達到抑制作用
D.該脂肪酶抑制劑通過抑制脂肪酶發揮作用阻止腸道中脂肪的消化,起到減肥作用
6.(多選題)為探究NaCl和CuSO4對唾液淀粉酶活性的影響,某同學進行了實驗,實驗步驟和結果見表。
實驗編號
1 2 3 4
1%NaCl溶液1 mL 1%CuSO4溶液1 mL 1%Na2SO4溶液1 mL 蒸餾水1 mL
各試管均加入pH為6.8的緩沖液1 mL
各試管均加入1%淀粉溶液1 mL
各試管均加入唾液淀粉酶溶液1 mL
各試管37 ℃恒溫水浴適宜時間
取出試管,加入0.5 mL斐林試劑并水浴加熱
觀察結果 深磚紅色 無磚紅色 淺磚紅色 淺磚紅色
下列相關敘述合理的是 (　　)
A.加入緩沖液的作用是維持反應液中pH的穩定
B.Cl-升高酶活性,而Cu2+抑制酶活性
C.3號試管作為對照,以排除無關變量對實驗的影響
D.除重金屬離子外,有機溶劑、酶的激活劑、酶的抑制劑和酶的濃度也會影響酶活性
7.(2022陜西榆林期末)為研究兩種山藥多糖YP、MYP在最適溫度、不同pH條件下對淀粉酶活性的影響,某研究小組做了如表所示實驗,結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:
步驟 組1 組2 組3
1 淀粉酶溶液2 mL
2 蒸餾水1 mL YP溶液1 mL MYP溶液1 mL
3 處理2 min
4 淀粉溶液5 mL
5 處理2 min,檢測淀粉分解情況
(1)該實驗的自變量是　　　　　　　　,該實驗可說明,YP和MYP兩種多糖會　　　　(填“促進”或“抑制”)淀粉酶的活性,且　　　　的作用更強。如圖所示三組實驗中,添加YP組較添加MYP組的化學反應活化能　　　　(填“高”或“低”)。
(2)淀粉酶的化學本質是　　　　　。除檢測淀粉剩余量外,檢測淀粉酶活性的方法還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)一定時間內,若適當升高反應溫度重復實驗,則圖中A點會向　 　　移動,若要繼續探究不同溫度對該酶活性的影響,則反應的pH應該控制在　 　　。
5.1　降低化學反應活化能的酶工 課時練習答案
第1課時 酶的作用和本質
【基礎練習】
1.答案　(1)1　2、3、4　(2)反應的條件(溫度、催化劑種類)　H2O2溶液的濃度、試管的潔凈程度等　(3)加熱可為過氧化氫分子提供能量,促進過氧化氫分解　(4)酶具有催化作用,可以加快反應速率　(5)過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高　(6)肝臟研磨液不新鮮
解析　(1)(2)該實驗的目的是“比較過氧化氫在不同條件下的分解”,自變量為反應的條件,因變量是產生氣泡的多少和衛生香復燃情況,H2O2溶液的濃度、試管的潔凈程度等都屬于無關變量,而實驗中的無關變量要求相同且適宜。試管1為空白對照組,試管2、3、4是實驗組。(3)(4)(5)分析實驗如下表所示:
對照實驗 自變量 實驗結論
1號和2號 試管 是否加熱 加熱可促進過氧化氫分解
1號和4號 試管 是否加入酶 酶具有催化作用,可促進過氧化氫分解
3號和4號 試管 催化劑 的種類 過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高
(6)若試管3和試管4的現象相似,可能的原因是肝臟研磨液不新鮮,過氧化氫的分解速率較低。
2.B　酶不能增加反應物之間的接觸面積,酶可以使化學反應的速率大幅度提高的原因是酶作為生物催化劑,可以明顯降低化學反應的活化能,酶不會為反應物提供能量,B正確。
3.C　酶發揮作用時降低化學反應的活化能,而非提供能量,其降低的活化能為ab,B錯誤;與無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,C正確;反應物能量高于產物能量,該反應是放能反應,D錯誤。
4.D　E表示無酶時反應的活化能,E2表示有酶時反應的活化能,因此E1表示酶所降低的化學反應的活化能,A、B正確;無機催化劑降低活化能的能力小于酶,因此若將酶換為無機催化劑,E1數值將減小,E2數值將增大,C正確;加熱不能降低化學反應的活化能,但可為反應物提供能量,因此利用加熱的方法不能使E數值減小,D錯誤。
5.A　a、b試管中都加入了2 mL體積分數為3%的過氧化氫溶液,a試管中再加入2滴新鮮的肝臟研磨液(含過氧化氫酶),b試管中再加入2滴FeCl3溶液(無機催化劑),則a試管中催化效率更高。催化劑可加快反應速率,縮短反應達到平衡的時間,但是不改變反應的方向、平衡點和產物最終的生成量,因此,隨著反應時間的進行,兩支試管的底物逐漸減少最后為0,但a試管底物先降為0,A符合題意。
6.B　李比希認為促使酒精發酵的是酵母菌中的某些物質,且這些物質只有在酵母菌細胞死亡裂解后才能發揮作用,畢希納通過實驗證明促使酒精發酵的是酵母菌中的物質,而不是細胞本身,B錯誤。
7.C　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,少數酶為RNA,酶不具有調節作用,B、D錯誤;條件適宜時,酶在生物體內和體外都能發揮作用,且反應前后性質不變,A錯誤,C正確。
特別提醒　并非具有分泌功能的細胞才能產生酶,活細胞一般都能產生酶。
8.B　用蛋白酶處理甲、乙兩種酶后,乙酶催化反應的速率降低,甲酶催化反應的速率不變,說明乙酶能被蛋白酶分解,其化學本質為蛋白質,甲酶不能被蛋白酶水解,其化學本質為RNA,故選B。
9.答案　(1)過氧化氫酶能降低過氧化氫分解時的活化能　(2)另一份用等量RNA水解酶　等量的新配制的體積分數為3%的過氧化氫溶液　B試管加入等量的用蛋白酶處理過的過氧化氫酶溶液,C試管加入等量的用RNA水解酶處理過的過氧化氫酶溶液　A、C試管產生氣泡速率快,B試管氣泡產生速率慢或無氣泡產生　過氧化氫酶的化學本質是蛋白質而不是RNA
解析　(1)酶的作用機理是降低反應的活化能。(2)題述實驗驗證過氧化氫酶的化學本質是蛋白質而不是RNA,可采用酶解法。實驗要遵循對照原則和單一變量原則。
第2課時　酶的特性
【基礎練習】
1.C　獲取圖示信息:A在化學反應前后不發生改變,表示酶;B表示底物,C和D表示反應產物。酶能加快反應速率,但不能增加最終反應產物的量,C錯誤;適當提高溫度可提高分子的運動速率,可能使A、B結合概率增加,加快反應速率,D正確。
2.A　酶起催化作用需要適宜溫度和pH,而保存酶制劑需在低溫和最適pH條件下,A錯誤;唾液淀粉酶的化學本質為蛋白質,故其可作為胃蛋白酶的底物,C正確;酶的專一性指每一種酶只能催化一種或者一類化學反應,細胞代謝能夠有條不紊地進行,與酶的專一性分不開,D正確。
3.D　酶變體FAST-PETase能在幾小時到幾天內分解正常情況下需要數百年才能降解的塑料,說明酶具有催化作用,且體現了酶的高效性,A、C正確;酶變體FAST-PETase主要針對聚對苯二甲酸乙二醇酯PET的降解,體現了酶的專一性,B正確;題干信息中沒有體現酶變體FAST-PETase發揮作用不需要適宜的溫度和pH,D錯誤。
4.C　淀粉酶能催化淀粉水解為還原糖,而不能催化蔗糖水解,實驗結果可用斐林試劑檢測,不能用碘液檢測,碘液無法檢測蔗糖是否水解,A錯誤;胃蛋白酶的最適pH為1.5,要利用胃蛋白酶探究pH對酶活性的影響,設置的緩沖液pH應該在1.5左右,B錯誤;在探究溫度對淀粉酶活性的影響時,選擇淀粉作為實驗材料,實驗結果不能選用斐林試劑檢測,因為用斐林試劑檢測還原糖時需要水浴加熱,會影響實驗,C正確;利用H2O2的分解來驗證酶的高效性時,應檢測單位時間內氣泡的產生量而不是產生的氣體總量,在底物相同、催化劑不同的情況下,氣體產生總量一致,氣體產生速率不一致,D錯誤。
5.C　催化中心是促進底物發生化學變化的部分,決定了反應速率,與酶的高效性有關,A錯誤;酶可降低反應的活化能,不為反應提供能量,B錯誤;結合中心是酶與底物結合的部分,決定了結合的底物類型,與酶的專一性有關,C正確;溫度過高會破壞酶的結構,使酶變性失活,低溫不破壞酶的結構,D錯誤。
6.B　由圖可知,65 ℃條件下,底物濃度不變,說明該酶已經失去活性,不能催化反應進行。與25 ℃條件下相比,45 ℃條件下底物濃度降為0所需要的時間較短,即45 ℃條件下酶活性較高。欲探究該種酶的最適溫度,可以45 ℃為中間溫度,設計多組溫度梯度更小的實驗,B符合題意。
7.B　題述實驗中的酶促反應速率可以用單位時間內淀粉的消耗量表示,淀粉消耗得快,說明酶促反應速率快,酶的活性高,A正確。低溫條件下,酶的空間結構較為穩定,但活性低;題述實驗中,溫度是無關變量,應保持相同且適宜,B錯誤。與NaCl溶液濃度為0時比較可知,0.30 mol/L NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解的反應具有抑制作用,C正確。表中NaCl溶液濃度為0.15 mol/L時的酶促反應速率最快,故NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解速率的最適濃度在0.10~0.20 mol/L范圍內,D正確。
8.C　酶的作用機理是降低反應的活化能,酶A和酶B都可以,C錯誤。
9.答案　(1)無關　自　(2)乙　(3)使新鮮α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分別達到預設溫度后再混合　碘液　剩余量　(4)不科學　因為溫度會直接影響H2O2的分解　(5)該過氧化氫酶的最適pH約為7,pH降低或升高酶活性均降低　6~8
解析　(1)(2)(3)實驗一探究的是溫度對酶活性的影響,自變量是溫度,因變量是酶活性(通過測定單位時間內淀粉的剩余量來體現),其他條件屬于無關變量;α-淀粉酶作用的最適溫度為60 ℃是已知的,則乙組為對照組。該實驗應先使酶和底物分別達到預設溫度,再將底物和酶混合進行反應,否則會影響實驗結果的準確性。該實驗檢測試劑宜用碘液(淀粉遇碘液變藍),不能用斐林試劑,因為斐林試劑檢測還原糖時需要水浴加熱,會影響實驗結果。(4)過氧化氫在常溫常壓下就能分解,加熱的條件下分解會加快,會影響實驗結果。(5)實驗二探究過氧化氫酶作用的最適pH,自變量為pH,因變量是H2O2完全分解所需時間,所用時間越短,說明該pH下過氧化氫酶的催化效果越好。在該預實驗的基礎上要進一步探究該過氧化氫酶的最適pH,可在pH為6~8之間設置梯度。
【能力提升】
1.A　取部分酶與少量蔗糖溶液混合,一段時間后,用斐林試劑檢測有無還原糖產生,從而判斷酶的種類,若有還原糖產生,則該酶為蔗糖酶,若沒有還原糖產生,則該酶為淀粉酶,A正確;取部分酶分別與少量蔗糖和淀粉溶液混合,一段時間后,用碘液檢測只能判斷淀粉是否被水解,不能判斷蔗糖是否被水解,B錯誤;淀粉在酸性條件下易水解,不能使用淀粉酶與淀粉溶液來探究pH對酶活性的影響,C錯誤;使用斐林試劑時需要水浴加熱,不能用斐林試劑作為檢測試劑來探究溫度對酶活性的影響,D錯誤。
2.B　H2O2分解可產生O2,量筒中收集到的水的體積代表了O2的產生量,A正確;溫度會影響過氧化氫的分解,不適宜用裝置乙進行“探究溫度對酶活性的影響”實驗,B錯誤;驗證酶的催化具有高效性,自變量是催化劑的種類,裝置甲中的FeCl3溶液為無機催化劑,裝置乙中的肝臟研磨液中含有H2O2酶,可以用裝置甲、乙進行“驗證酶的催化具有高效性”實驗,C正確;酶具有催化作用,能改變化學反應的速率,但不改變產物的生成量,量筒中收集到的水的體積代表O2的產生量,可以用裝置甲、乙進行“驗證催化劑種類不影響產物的生成量”實驗,D正確。
3.D　曲線a表示底物分子具有的能量,由圖可知,隨著溫度的升高,底物分子具有的能量增加,活化能是指分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量,A錯誤;曲線c中1、2兩點對應的酶促反應速率相等,但酶活性不一定相同,B錯誤;酶適于低溫保存,原因是低溫只是抑制酶活性,不會使酶變性失活,而非底物分子的能量低,C錯誤;底物分子的能量與酶空間結構(影響酶活性)都會影響酶促反應速率,酶促反應速率是底物分子具有的能量與酶空間結構共同作用的結果,D正確。
4.B　題述實驗是在最適溫度下進行的,若適當升高溫度,酶活性會下降,會導致SPI的水解率降低,因此圖中兩條線會向下移動,A錯誤;酶用量相同時,中性蛋白酶P的SPI水解率都高于堿性蛋白酶A,所以蛋白酶P的催化活性比蛋白酶A的高,B正確;酶的作用機理是降低化學反應的活化能,不能為化學反應提供活化能,C錯誤;題述該實驗的自變量是酶的用量和酶的種類,因變量是SPI水解率,D錯誤。
5.C　根據題意可知,胰脂肪酶可催化底物乳液水解,分析得到下表:
實驗目的 探討該脂肪酶抑制劑的抑制機理
自變量 試劑的添加順序 結合順序1、2可知,順序3為抑制劑與底物乳液混合預熱10 min后,加入胰脂肪酶,B正確
無關變量 反應條件等,應相同且適宜,A正確
實驗結果 順序2為抑制劑先與酶混合,順序3為抑制劑先與底物乳液混合,由柱形圖可知,順序3的抑制率最高 該脂肪酶抑制劑主要通過與底物結合,進而阻礙底物與酶的結合來達到抑制作用,可阻止腸道中脂肪的消化,起到減肥作用,C錯誤,D正確
6.AB　題述實驗的自變量是加入的試劑(1%NaCl溶液、1%CuSO4溶液、1%Na2SO4溶液和蒸餾水),應保證無關變量適宜且相同,實驗中加入緩沖液的作用是維持pH的穩定,A正確;分析實驗得到如下表格:
對照實驗 實驗結果 實驗結論
3號、4號 試管對照 淀粉酶催化淀粉水解的結果相同 確定Na+和S對唾液淀粉酶活性無影響
1號、3號 試管對照 1號試管中淀粉水解較3號試管多 說明Cl-可升高唾液淀粉酶活性
2號、3號 試管對照 2號試管中淀粉幾乎不水解 說明Cu2+對唾液淀粉酶活性有抑制作用
根據以上分析可知,Cl-升高酶活性,Cu2+對酶活性有抑制作用,對照組是4號試管,1、2、3號試管均為實驗組,B正確,C錯誤;酶濃度和底物濃度會影響酶促反應速率,但不會影響酶活性,D錯誤。
7.答案　(1)添加山藥多糖的種類和pH　抑制　MYP　低　(2)蛋白質　檢測單位時間內淀粉水解產物的生成量　(3)上　7.0
解析　題述實驗研究的是兩種山藥多糖YP、MYP在最適溫度、不同pH條件下對淀粉酶活性的影響,自變量是添加山藥多糖的種類和pH,因變量是淀粉酶活性,結合實驗結果分析作答。(1)在pH相同的條件下,添加山藥多糖YP、MYP的兩組淀粉的剩余量均多于對照組,說明YP和MYP均會抑制淀粉酶的活性,且添加MYP組淀粉剩余量更多,即抑制作用更強,則添加MYP組較添加YP組的化學反應活化能高。(3)題述實驗是在最適溫度下進行的,適當升高或降低反應溫度,會使酶的活性降低,A點會向上移動;若要繼續探究不同溫度對該酶活性的影響,其他無關變量應該保持相同且適宜,則反應的pH應該控制在7.0。
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生物（人教版）
高中生物 必修一
第五章 第1節
降低化學反應活化能的酶
問題探討
1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了。
討論
斯帕蘭扎尼在研究鷹的
消化作用
1.為什么要將肉塊放在金屬籠內？
便于取出實驗材料(肉塊)，排除物理消化對肉塊的影響，確定其是否發生了化學消化。
問題探討
1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了。
討論
斯帕蘭扎尼在研究鷹的
消化作用
2.是什么物質使肉塊消失了？
3.怎樣才能證明你的推測？
是胃內的化學物質將肉塊分解了。
收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解。
一、酶的作用和本質
（一）細胞代謝：
細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，
統稱為細胞代謝。
細胞代謝離不開酶。
為什么細胞代謝離不開酶？
酶1
酶2
酶3
酶11
酶5
酶6
酶12
酶8
酶9
酶10
酶14
酶7
酶13
酶15
酶16
酶17
酶18
（二）酶在細胞代謝中的作用
1.探究·實踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解
①實驗原理
細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但細胞代謝中也會產生代謝廢物，甚至會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，細胞中有過氧化氫酶，能將過氧化氫及時分解為氧氣和水。新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同條件
②實驗目的
通過比較過氧化氫在不同條件下的分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。
1.常溫 2.加熱
3.加FeCl3
4.加過氧化氫酶.
探究·實踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解
③材料用具
新鮮的質量分數為20%的肝臟(如豬肝、雞肝)研磨液
質量分數為3.5%的FeCl3溶液
新配制的體積分數為3%的過氧化氫溶液
a.材料：
b.用具：
量筒、試管、滴管、試管架、衛生香、火柴、酒精燈
試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網、溫度計
組別 對照組 實驗組 1 2 3 4
過氧化氫 濃度 3% 3% 3% 3%
劑量 2mL 2mL 2mL 2mL
反應條件 常溫 90℃ FeCl3 2滴 肝臟研磨液2滴
結果 產生氣泡
衛生香燃燒情況
④實驗過程及結果
無氣泡
復燃
不復燃
不復燃
變亮
少量
較多
大量
1.與1號試管相比，2號試管出現了什么不同的現象？這一現象說明什么？

討論
2號試管放出的氣泡多。這一現象說明加熱促進過氧化氫的分解，提高反應速率。
2.在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？
不能。
⑤實驗分析
3. 3號和4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明什么？

討論
說明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。
4. 3號試管與4號試管相比，哪支試管中反應速率快？這說明什么？為什么說酶對細胞內化學反應的順利進行至關重要？

討論
4號試管的反應速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細胞內每時每刻都在進行成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。
⑥實驗結論
酶和無機催化劑一樣，都能催化化學反應，并且酶的催化效率遠高于無機催化的催化效率。
科學方法
控制變量和設計對照實驗
實驗過程中遵循的原則：
單一變量原則、對照原則、等量原則
1.單一變量原則
①變量:實驗過程中變化的因素稱為變量。
②自變量:實驗過程中，人為控制的對實驗對象進行處理的因素叫做自變量。
③因變量:因自變量改變而變化的變量叫做因變量。
④無關變量:實驗中除因變量外的一些對因變量造成影響的可變因素，叫做無關變量。
⑤ 單一變量:實驗過程中除自變量的因素外，其余因素(無關變量)都保持一致。
組別 對照組 實驗組 變量
1 2 3 4 過氧化氫 濃度 3% 3% 3% 3%
劑量 2mL 2mL 2mL 2mL
反應條件 常溫 90℃ FeCl3 2滴 肝臟研磨液2滴
結果 產生氣泡 無氣泡 少量 較多 大量
衛生香燃燒 情況 不復燃 不復燃 變亮 復燃
無關變量
無關變量
自變量
因變量
因變量
分析本實驗的變量
2.對照原則
①對照實驗：除作為自變量的因素外，無關變量都保持一致，并將結果進行比較的實驗。
②對照的類型：
空白對照、自身對照、條件對照、相互對照(對比)
空白對照 不給對照組做任何實驗處理，這里的”空白”絕不是什么影響因素都不給予，而是針對實驗組所要研究的實驗因素給與空白。
1號試管即為空白對照
相互對照 不另設對照組，而是幾個實驗組之間相互對照，其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。
2、3、4為
相互對照。
自身對照 對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。不另設對照組。(不同處理的前后對照)
紫色洋蔥鱗片葉外表皮
滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察
滴加清水后，低倍鏡觀察
→
→
制成裝片，
低倍鏡觀察。
→
條件對照 雖給對照組施以某種實驗因素的處理。但這種處理是作為對照因素的，不是所要研究的實驗因素。這種處理不包括實驗研究給定的的自變量。目的是更有效的比較實驗組和對照組的結果。
空白對照：幼小蝌蚪不處理
實驗組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺激素
條件對照組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺抑制劑
條件對照就是實驗組的基礎上施加一定條件的組。目的是與實驗組形成對照。
3.對照實驗設計的一般步驟
對照實驗的目的是排除無關變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關系。
自變量
因變量
無關變量
(適宜且相等)
(控制)
(檢測)
一般步驟：
第一步：分組編號
第二步：分組施加自變量（要控制好無關變量）
第三步：一段時間后，檢測因變量（觀察記錄實驗現象）
根據實驗目的和器材，分析實驗的自變量，找出主要的無關變量，明確因變量的檢測方法。
第四步：分析實驗現象，得出實驗結論。
1. 活化能：
分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍態所需要的能量。
條件 活化能（kJ/mol）
沒有催化劑催化 75
用Fe3+催化 43
用過氧化氫酶催化 29
表：20℃下測得H2O2分解的活化能
2. 酶的作用機理：降低化學反應的活化能。
與無機催化劑相比，酶降低化學反應的活化能更顯著。
2.酶催化的機理
圖中①表示：
圖中②表示：
圖中④表示：
無催化劑時化學反應所需的活化能。
無機催化劑催化時化學反應所需的活化能。
酶催化時化學反應所需的活化能。
圖中③表示：
無機催化劑降低的活化能
圖中⑤表示：
酶降低的活化能
（三）、酶的本質
探索歷程
巴斯德之前：發酵是純化學反應，與生命活動無關。
發酵與活細胞有關，發酵是整個細胞而不是細胞中某種物質其作用
引起發酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發揮作用
酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續起到催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。
巴斯德
李比希
畢希納
①對酵母菌發酵的探索
發現了起催化作用的物質——酶
探索歷程
②對酶本質的探索
薩姆納：從刀豆中提純脲酶，并證明其化學本質是蛋白質
發現少數RNA具有催化功能
薩姆納之后
科學家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結晶，并證明這些酶的化學本質是蛋白質。
切赫、奧爾特曼
發現了絕大多數酶是蛋白質，少數RNA。
1.巴斯德和李比希的觀點各有什么積極的意義？各有什么局限性？

討論
巴斯德認為發酵與活細胞有關，是合理的；認為發酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用，是不正確的。
畢希納認為引起發酵的是細胞中的某些物質，是合理的；認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解才能發揮作用，是不正確的。

討論
2.在科學發展過程中出現爭論是正常的。巴斯德和李比希之間出現爭論的原因是什么？這一爭論對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用？
巴斯德是微生物學家，特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有的放矢。

討論
3.薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質，并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他取得成功靠的是什么樣的精神品質？
4.請給酶下一個比較完整的定義。
薩姆納歷時9年，用正確的科學方法，堅持不懈、百折不饒的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。
酶的定義：
酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物（絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA）
②酶只有一個作用：催化作用，不具有傳遞信息、調節的作用。
①有些酶在細胞內發揮作用，有些酶在細胞外發揮作用(如：消化酶)。
酶也可以在體外發揮作用(如：加酶洗衣粉中的酶)
③酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸。
（酶的來源）
（酶的作用）
（酶的本質）
（作用機理：降低活化能）
二、酶的特性
1.高效性
與無機催化劑相比，酶的催化效率高，是無機催化劑的107~1013倍
保證了細胞內化學反應的順利進行，
保證了細胞內能量供應穩定。
與無機催化劑相比，酶能顯著降低化學反應的活化能。
①內容
②原因
③意義
酶與無機催化劑都不改變反應的平衡點，也就是說，不改變生成物的量，只是縮短了到達平衡點的時間。
2.專一性
實驗驗證
原理
淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化下都能水解呈還原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應了。
材料用具
質量分數為2%的新配置的淀粉酶溶液
質量分數為3%的可溶性淀粉溶液
質量分數為3%的蔗糖溶液
斐林試劑
二、酶的特性
步驟 項目 試管1 試管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖溶液
3 注入新鮮的淀粉酶溶液
4 保溫 5 加斐林試劑 6 水浴加熱 7 觀察顏色變化
2mL
—
—
2mL
2mL
2mL
60℃保溫5min
各加入2mL
沸水浴1min
磚紅色
無磚紅色
2.專一性
實驗驗證
思考：能否用碘液對實驗結果進行檢測？
不能，因為碘液無法檢測蔗糖是否發生水解
二、酶的特性
2.專一性
一種酶只能催化一種或一類反應。
保證了細胞內化學反應有序進行。
a.鎖鑰學說
①內容
②意義
③原因
酶有一定的空間結構，酶在反應中與底物的關系就像鑰匙和鎖的關系，它們的空間結構必須相互結合形成復合物才能發生反應。
2.專一性
b.誘導契合學說
③原因
酶活性部位不是剛性不變的，其形狀可在結合底物時有所改變，即底物與酶活性部位結合，會誘導酶發生構象變化，使酶的活性中心變得與底物的結構互補，兩者相互契合，從而發揮催化功能。反應后又變回原樣。
2.專一性
曲線表示
實驗設計思路(探究溫度對酶活性的影響)
3.條件溫和
實驗過程與結果(探究溫度對酶活性的影響)
操作 1試管 2試管 3試管 4試管 5試管 6試管
0℃ 0℃ 37℃ 37℃ 100℃ 100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保溫 在各自溫度下保溫5min 混合 將2加入1中 將4加入3中 將6加入5中 保溫 在各自溫度下保溫5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 觀察顏色 實驗結論
溫度過低或過高酶的活性都較低。
變藍
不變藍
變藍
3.條件溫和
思考·討論
1.如何進一步探究淀粉酶的最適溫度？
縮小溫度梯度，重復進行上述實驗。
2.為什么不能用過氧化氫酶和過氧化氫來探究溫度對酶活性的影響？
因為過氧化氫本身受熱易分解，會對實驗結果造成干擾。
曲線
在一定條件下，酶活性最大時的溫度稱為該酶的最適溫度。
在一定溫度范圍內，酶促反應速率隨溫度的升高而加快；但當溫度升高到一定限度后，酶促反應速率隨著溫度的升高而下降。
低溫酶活性降低，高溫會使酶空間結構遭到破壞，使酶永久失活。
曲線解讀
抑制
失活
實驗設計思路(探究pH對酶活性的影響)
3.條件溫和
探究pH對酶活性影響的實驗方案
步驟 項目 試管1 試管2 試管3
1 加H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 加不同pH的溶液 1 mL 蒸餾水 1 mL 鹽酸 1 mL
NaOH溶液
3 滴加肝臟研磨液 2滴 2滴 2滴
4 適溫 37℃水浴加熱 5分鐘 4 觀察現象
有大量氣泡
產生
無氣泡產生
無氣泡產生
實驗結論：
過氧化氫酶在強酸和強堿環境中不起作用，在中性環境中，能催化過氧化氫快速分解。
3.條件溫和
2. 該實驗不宜選用淀粉酶催化淀粉的水解做實驗,為什么
因為淀粉酶催化的底物——淀粉在酸性條件下也會發生水解反應,無法排除無關變量的干擾。
不能。若調換2、3步驟,在調節pH之前,試管中已經發生了反應,從而影響實驗結果。
思考：
1. 該實驗中,能否將步驟2、3調換 為什么
3. 如何進一步探究淀粉酶的最適PH？
縮小PH梯度，重復進行上述實驗。
曲線
曲線解讀：
在一定條件下，酶活性最大時的pH稱為該酶的最適pH。
pH偏高或偏低，酶促反應速率都會下降。
過酸過堿，會使酶空間結構遭到破壞，使酶永久失活。
(2)、pH對酶促反應的影響
失活
失活
3.條件溫和
①含義
酶通常在一定pH范圍和一定溫度范圍內才能起作用，而且在某一pH、某一溫度下作用最強。
②意義
保證細胞代謝能夠在溫和條件下高效進行。
③原因
過酸、過堿、高溫，會使酶的空間結構遭到破壞，甚至使酶永久失活，
低溫使酶的活性抑制，空間結構穩定，在適宜溫度下酶的活性會升高。
因此，酶制劑需要在低溫和適宜的pH下保存。
甲
乙
丙
丁
①圖甲中，溫度從a降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因不同。
溫度、pH、底物濃度、酶濃度
②圖乙中，pH從b降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因相同。
③圖丙中，底物濃度為c時，酶促反應速率達到最大，因為，酶數量有限。
習題
酶的作用條件較溫和:
(1)溫度對酶活性的影響(如圖1):
①ab段表示隨溫度升高,酶活性_________;b點時,酶活
性_____,此點所對應的溫度為_________;bc段表示隨
溫度升高,酶活性_________。
②a點時酶活性_____,但酶的空間結構_____。
③c點時酶活性喪失,其原因是___________________
______________________。
逐漸增強
最高
最適溫度
逐漸減弱
較低
高溫使酶的空間結構
遭到破壞,使酶永久失活
穩定
酶的作用條件較溫和:
(2)pH對酶活性的影響(如圖2):
①de段表示隨pH升高,酶活性_________;e點時,酶活性
_____,此點所對應的pH為_______;ef段表示隨pH升高,
酶活性_________。
②d點和f點時酶活性喪失,其原因是_______________
________________________________。
逐漸增強
最高
最適pH
逐漸減弱
過酸、過堿使酶
的空間結構遭到破壞,使酶永久失活中小學教育資源及組卷應用平臺
必修1 分子與細胞
第五章 細胞的能量供應和利用
第一節 降低反應活化能的酶
細胞代謝與酶
1、細胞代謝的概念：細胞內每時每刻進行著許多化學反應，統稱為細胞代謝。（細胞代謝離不開酶）
2、酶的概念：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，（本質）絕大多數是蛋白質，少數是RNA。
3、酶的特性：專一性，高效性，作用條件較溫和（最適溫度，最適pH）
4、活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
5、酶的作用機理：降低活化能。 酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。
實驗
比較過氧化氫酶在不同條件下的分解
【實驗過程及結果】
【實驗結論】：酶具有催化作用，并且酶的催化效率要比無機催化劑Fe3+高得多。
控制單一變量：變量（變化的因素）、自變量（人為改變的量）、因變量（現象結果/現象檢測）、無關變量（統一）
對照實驗：除一個因素外，其余因素都保持不變的實驗。
原則：對照原則、無關變量統一原則、單一變量的原則。
酶的特性
1、高效性：
與無機催化劑相比，酶的催化效率高，是無機催化劑的107~1013倍。保證了細胞內化學反應的順利進行。
2.專一性：
一種酶只能催化一種或一類反應。保證了細胞內化學反應有序進行。
3.條件溫和
在一定條件下，酶活性最大時的溫度（PH）稱為該酶的最適溫度（PH）。
過酸、過堿、高溫，會使酶的空間結構遭到破壞，甚至使酶永久失活；
低溫使酶的活性抑制，空間結構穩定，在適宜溫度下酶的活性會升高。
因此，酶制劑需要在低溫和適宜的pH下保存。
影響酶促反應的因素
1、底物濃度。 2、酶濃度。 3、PH值：過酸、過堿使酶失活
4、溫度：高溫使酶失活。低溫降低酶的活性，在適宜溫度下酶活性可以恢復。
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