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2021学年第四章 细胞的物质输入和输出综合与测试课后练习题
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这是一份2021学年第四章 细胞的物质输入和输出综合与测试课后练习题，共27页。试卷主要包含了5%的FeCl3溶液,蒸馏水等内容，欢迎下载使用。
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用和本质
基础过关练
题组一 酶的作用和本质
1.(2019山东青岛高一下期末)下列选项描述的物质不一定是蛋白质的是( )
A.生命活动的主要承担者
B.人体内降低血糖的胰岛素
C.细胞内具有催化功能的酶
D.细胞膜上能转运钾离子的载体
2.某兴趣小组成员发现新鲜土豆和新鲜猪肝有同样的催化过氧化氢分解的效果。他们利用新鲜土豆完成了一组过氧化氢在不同条件下分解的实验,请回答有关的问题:
(1)实验原理:新鲜的土豆研磨液中含有 ,FeCl3是无机催化剂,它们都可以催化过氧化氢分解为水和氧气。
(2)材料用具:量筒,试管,滴管,大烧杯,酒精灯等;新鲜的质量分数为30%的土豆研磨液,体积分数为3%的过氧化氢溶液,质量分数为3.5%的FeCl3溶液,蒸馏水。
(3)方法步骤:
分组
步骤
1号试管
2号试管
3号试管
4号试管
第一步
2 mL H2O2
2 mL H2O2
2 mL H2O2
2 mL H2O2
第二步
2滴蒸
馏水
2滴蒸馏
水,90 ℃
水浴加热
2滴FeCl3
溶液
2滴土豆
研磨液
(4)观察实验现象:实验的因变量是 ,应以 作为观测指标。
(5)结果预测:
①1号试管和2号试管相比,1号试管有微量气泡产生,2号试管有 产生。这一现象说明 ,其作用原理是 。
②1号试管和4号试管相比, 号试管产生的气泡较多。这一对比的结果说明 。
题组二 酶的作用机理分析
3.下列关于酶的叙述,错误的是( )
A.酶的合成场所可以是核糖体
B.酶可以作为催化剂,但不可以作为另一个反应的底物
C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D.某些RNA也能降低化学反应的活化能
4.(2020湖北荆门高一期末)下图表示某反应进行时,有酶参与和无酶参与的能量变化,则下列叙述正确的是( )
A.此反应为放能反应
B.曲线Ⅰ表示有酶参与
C.E2为反应前后能量的变化
D.酶参与反应时,所降低的活化能为E4
5.解读与酶有关的曲线,回答下列问题:
甲
乙
(1)从图甲中可以看出,没有催化剂催化时,发生化学反应需要的活化能 (填“高”或“低”),有酶催化时,发生化学反应需要的活化能 (填“高”或“低”),ab指 。
(2)若底物的量一定,图乙中160 min时,生成物的量不再增加的原因是 。
能力提升练
一、选择题
1.(2020黑龙江哈尔滨六中高三期中,★★☆)20世纪80年代,科学家发现了一种RNaseP酶,它由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,这一结果表明( )
A.有的RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.RNA是由核糖核苷酸组成的
D.绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA
2.(2020河北曲阳一中高二月考,★★☆)将适量的FeCl3溶液和新鲜土豆匀浆分别加入等量过氧化氢溶液中,检测两者产生的气体量(注:实线为加入FeCl3溶液产生的气体量,虚线为加入土豆匀浆产生的气体量)。下列有关该实验结果的预测,正确的是( )
3.(2020福建福州一中高一期末改编,★★☆)下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。 有关分析错误的是( )
A.本实验的因变量是过氧化氢的分解速率
B.本实验的无关变量有过氧化氢的量和催化剂的用量等
C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
4.(不定项)(★★☆)下图中的曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线,相关叙述错误的是( )
A.E1是酶促反应需要的活化能,A和C曲线是酶促反应曲线
B.E2是酶促反应需要的活化能,B和D曲线是酶促反应曲线
C.E3是酶促反应需要的活化能,B和C曲线是酶促反应曲线
D.E2是酶促反应需要的活化能,A和C曲线是酶促反应曲线
二、非选择题
5.(★★☆)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,对实验的处理如下表所示:
试管组别
实验处理
加入体积分数为
3%的过氧化氢溶液
温度
加入试剂
试管1
2 mL
25 ℃
-
试管2
2 mL
90 ℃
-
试管3
2 mL
25 ℃
2滴FeCl3溶液
试管4
2 mL
25 ℃
2滴鸡肝匀浆
(1)在上表的实验处理中,研究了哪些自变量? ,因变量是 ;请举出两个无关变量: 。
(2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,可选用的试管组合是 。
(3)若试管1和试管2组成对照实验,能说明的问题是 。
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用和本质
基础过关练
1.C 蛋白质是生命活动的主要承担者,A不符合题意;人体内降低血糖的胰岛素的化学本质是蛋白质,B不符合题意;细胞内具有催化功能的酶大多数是蛋白质,少数是RNA,C符合题意;细胞膜上能转运钾离子的载体的化学本质是蛋白质,D不符合题意。
2.答案 (1)过氧化氢酶 (4)过氧化氢的分解速率 单位时间内产生气泡的数量(或气泡产生的速率) (5)①少量气泡 加热能促进过氧化氢分解 加热使过氧化氢分子获得能量,从常态转变成容易分解的活跃状态 ②4 酶具有催化作用
解析 (1)新鲜土豆和新鲜猪肝有同样的催化过氧化氢分解的效果,说明新鲜的土豆研磨液中含有过氧化氢酶。(4)题述实验的因变量是过氧化氢的分解速率,应以单位时间内产生的气泡数量或者气泡产生速率作为观测指标。(5)①1号试管和2号试管相比,1号试管有微量气泡产生,2号试管有少量气泡产生,说明加热能促进过氧化氢分解,因为加热能使过氧化氢分子获得能量,从常态转变成容易分解的活跃状态。②1号试管和4号试管相比,4号试管产生的气泡多,说明过氧化氢酶和FeCl3一样,都具有催化作用,都可以催化过氧化氢分解为水和氧气。
3.B 大多数酶属于蛋白质,因此酶的合成场所可以是核糖体,A正确;酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个化学反应的底物,如唾液淀粉酶会被胃蛋白酶催化分解,B错误;酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率,C正确;有的酶的化学本质是RNA,能够降低化学反应的活化能, D正确。
4.D 由图像可知,反应物甲的能量小于生成物乙的能量,此反应为吸能反应,A错误;酶能降低化学反应的活化能,因此曲线Ⅱ表示有酶参与,曲线Ⅰ表示无酶参与,B错误;E1表示在无酶参与的条件下化学反应需要的活化能,E2表示在有酶参与的条件下化学反应需要的活化能。因此,酶参与反应时,所降低的活化能为E1-E2=E4,C错误,D正确。
5.答案 (1)高 低 酶降低的活化能 (2)底物已被消耗完
解析 (1)酶是通过降低化学反应活化能来提高化学反应速率的,没有催化剂催化时,发生化学反应所需的活化能高,有酶催化时,所需的活化能低,由题图可知,图甲中ab表示酶降低的活化能。(2)生成物的最大量只与反应物的量有关。可见,若底物的量一定,图乙中160 min时,生成物的量不再增加的原因是底物已被消耗完。
能力提升练
一、选择题
1.A 根据题中信息“留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性”,可推知该酶中的RNA具有生物催化功能,故A符合题意;B、C、D选项不可由题中信息直接推知。
2.C FeCl3溶液是无机催化剂,土豆匀浆中含有过氧化氢酶,从催化效率的显著性比较:无催化剂<无机催化剂<酶,故加入土豆匀浆的一组反应速率较快,又因为两组加入的过氧化氢的量一定,故产生的气体量的最大值相同,加入土豆匀浆的一组较快达到气体量的最大值。综上所述,A、B、D不符合题意,C符合题意。
3.D 在实验中人为改变的变量为自变量,题述实验的自变量为过氧化氢分解的条件,1号为常温条件,2号为水浴加热条件,3号滴加了FeCl3溶液,4号滴加了肝脏研磨液;因变量是过氧化氢的分解速率,指标为气泡的产生速率;其余因素为无关变量,A、B正确。1号和3号对照说明FeCl3溶液能促进过氧化氢分解,1号和4号对照说明过氧化氢酶能促进过氧化氢分解,C正确。2号试管气泡产生速率快的原因是加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态,加热不能降低反应的活化能,D错误。
4.ABC 酶能够降低化学反应的活化能,使反应速率加快,分析题图可知,E2是酶促反应需要的活化能,A和C曲线是酶促反应曲线,A、B、C错误,D正确。
二、非选择题
5.答案 (1)温度和催化剂的种类 过氧化氢的分解速率(或气泡的产生速率) 过氧化氢的量、催化剂的量、试管的洁净程度等 (2)试管3和试管4 (3)高温能促进过氧化氢分解
解析 (1)由题意知,在题表的实验处理中,自变量是温度和催化剂的种类,因变量是过氧化氢的分解速率,而催化剂的量、过氧化氢的量、试管洁净程度等属于无关变量。(2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,实验自变量是催化剂的种类,温度应该保持相同且适宜,因此可选用的试管组合是试管3和试管4。(3)若试管1和试管2组成对照实验,其自变量是温度,说明高温能促进过氧化氢分解。
第2课时 酶的特性
基础过关练
题组一 酶的特性
1.(2020浙江嘉兴高三期末)下列关于酶活性的叙述,正确的是( )
A.酶试剂应保存在最佳活性条件下
B.反应体系中某些化合物能影响酶活性
C.若反应体系pH逐渐减小,酶活性逐渐降低
D.若反应体系温度逐渐升高,酶活性逐渐升高
2.下列有关酶的实验中自变量的叙述不正确的是( )
A.鉴定酶的化学本质是蛋白质的实验中,自变量是待测酶溶液和已知蛋白液
B.验证酶的高效性的实验中,自变量是与底物相对应的酶溶液
C.验证酶的专一性的实验中,自变量是不同种类的酶或不同的底物
D.探究酶的最适温度的实验中,自变量是不同温度
3.在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置,分别用不同方法处理,如下图所示,再将该琼脂块放入37 ℃恒温箱中,保温处理24小时后,用碘液冲浸,可见1、2、3组出现蓝色斑块,下列有关叙述错误的是( )
A.第1、2、4组说明酶的作用受pH、温度的影响
B.第2组出现蓝色的原因是高温破坏了酶的空间结构
C.第3、4组说明酶具有专一性
D.本实验说明酶的催化效率极高
4.下图表示一个酶促反应,它反映的酶的一个特性以及A、B、C最可能的物质依次是( )
A.高效性 蛋白酶 蛋白质 多肽
B.专一性 麦芽糖酶 麦芽糖 葡萄糖
C.专一性 淀粉酶 淀粉 麦芽糖
D.高效性 脂肪酶 脂肪 甘油和脂肪酸
5.某些蛋白酶在生产和使用前需要测定酶活性。如图表示科研人员选用酪蛋白,对多种蛋白酶的活性进行测定的实验结果(注:实验在30 ℃、pH=9.0的条件下进行),相关分析错误的是( )
A.在题述实验条件下,蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高
B.在实验过程中,部分菠萝蛋白酶和胰蛋白酶可能失活
C.这几种蛋白酶均能分解酪蛋白,说明这些酶不具有专一性
D.可用盐析的方法从各种蛋白酶的提取液中沉淀出蛋白酶
6.(2019山东潍坊高一上期末)某同学为比较H2O2在不同条件下的分解速率做了下列实验。请回答相关问题:
组别
体积分数为3%
的H2O2溶液
实验处理
现象
A
2 mL
常温
微量气泡
B
2 mL
90 ℃水浴加热
少量气泡
C
2 mL
2滴质量分数为
3.5%的FeCl3溶液
较多气泡
D
2 mL
2滴质量分数为
20%的肝脏研磨液
大量气泡
(1)若将A、B组对照,可以探究 ,实验的自变量和因变量分别是 、 ,检测指标是 。
(2)若将A、C、D组对照,C、D组温度应设置为 ,此时,温度在实验中属于 变量,请另外列举实验中两个此类变量: ,这几组实验可以说明酶催化具有 。
(3)若在D组的基础上增设不同温度的实验组来探究温度对酶活性的影响,你认为是否合适? ,理由是 。
题组二 探究pH和温度对酶活性的影响的实验
7.(2020江苏连云港高一期末)如图是在最适pH和最适温度条件下,用一定量的过氧化氢酶催化过氧化氢反应得到的曲线图。据图分析影响酶促反应速率的主要因素是( )
A.A点前是酶浓度 B.A点前是反应物浓度
C.A点后是酶浓度 D.A点后是酶活性
8.(2019福建厦门高三质量检测)脂肪酶可催化脂肪水解为甘油和脂肪酸。某兴趣小组以橄榄油为底物设置系列实验,研究脂肪酶的活性。
实验1:每组试管中加入等量的脂肪酶和底物,分别置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃水浴环境中20分钟后,测量酶的活性。
实验2:探究不同pH条件下,一定浓度的Mg2+(10-4 mol/L)对脂肪酶活性的影响,测得结果如表:
下列关于实验的分析,错误的是( )
A.可用单位时间内脂肪酸的生成量来表示脂肪酶的活性
B.实验1中应让酶与底物分别达到各组设定的温度再混合
C.实验2的结果说明:Mg2+浓度越大,脂肪酶活性越高
D.若要探究该脂肪酶的最适pH,应扩大实验的pH范围
9.甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的曲线图。下列有关说法错误的是( )
A.甲、乙两图中B点对应的横坐标上的值分别是酶的最适温度和最适pH
B.甲、乙两图中A点对应的横坐标上的值对酶活性的影响不相同
C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
10.(2020湖南张家界高一期末)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是( )
A.不同酶的最适温度可能相同
B.随着温度降低,酶促反应需要的活化能下降
C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D.高温下酶失活是酶空间结构被破坏的结果
11.(2020湖北荆门高一期末)如图1表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响,图2表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.从图1中可以知道pH=6时植物淀粉酶的活性最高
B.从图1中可以知道若环境由酸性变成中性,植物中的淀粉酶活性逐渐升高
C.从图2中无法知道酶C的最适温度
D.从图2中可以知道酶活性温度范围最广的是酶B
12.为探究“影响酶活性的因素”,某同学设计了一个实验方案,见下表:
试管
底物和试剂
实验条件
1
1 cm3瘦肉块+4 mL蒸馏水
37 ℃水浴,pH=1.5
2
1 cm3瘦肉块+4 mL胃蛋白酶
37 ℃水浴,pH=8
3
1 cm3瘦肉块+4 mL胃蛋白酶
①,pH=1.5
4
1 cm3瘦肉块+4 mL胃蛋白酶
0 ℃水浴,pH=1.5
(1)请完成实验设计:①应为 。
(2)3、4号试管为一组对照实验,本实验中要探究的自变量是 ,请为该组实验拟定一个课题名称: 。
(3)本实验的因变量可以通过观察 来确定。
(4)在2、3号试管所研究的问题中,温度属于 变量。
(5)在2、3号试管所研究的问题中, 号为对照组。
能力提升练
一、选择题
1.(2020河南洛阳高一期末,★★☆)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A.当反应温度由T1调到最适温度时,酶活性下降
B.当反应温度由T1调到最适温度时,酶活性上升
C.酶活性在T2时比T1时高,故T2时更适合酶的保存
D.酶活性在T1时比T2时低,表明T1时酶的空间结构受到的破坏更严重
2.(★★☆)下面是验证酶的催化特性的几组实验,对实验的处理如表所示,下列相关叙述不正确的是( )
试管号
试管内容物
条件
检测
1
2 mL糨糊+2 mL纯唾液
37 ℃处理10 min
3滴碘液
2
2 mL糨糊+2 mL清水
37 ℃处理10 min
3滴碘液
3
2 mL糨糊+2 mL稀释10倍的唾液
37 ℃处理10 min
3滴碘液
4
2 mL糨糊+2 mL纯唾液
95 ℃处理10 min
3滴碘液
5
2 mL糨糊+2 mL纯唾液+2滴浓盐酸
37 ℃处理10 min
3滴碘液
A.通过上述实验中的1号和2号试管比较,能够说明酶具有催化作用
B.通过上述实验中的1号和3号试管比较,能够说明酶具有专一性
C.通过上述实验中的1号和4号试管比较,能够说明酶的活性受温度影响
D.通过上述实验中的1号和5号试管比较,能够说明酶的活性受pH影响
3.(2020湖北荆州高一期末,★★☆)如表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的实验设计及结果。
试管编号
①
②
③
④
⑤
⑥
2 mL 3%的淀粉溶液
+
+
+
-
-
-
2 mL 3%的蔗糖溶液
-
-
-
+
+
+
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液
+
+
+
+
+
+
反应温度(℃)
40
60
80
40
60
80
2 mL斐林试剂
+
+
+
+
+
+
砖红色深浅
++
+++
+
-
-
-
注:“+”表示有,“-”表示无;最后一行“+”的多少代表颜色的深浅。
根据实验结果,判断以下结论正确的是( )
A.蔗糖被水解成非还原糖
B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成葡萄糖
C.淀粉酶在60 ℃时的活性比40 ℃时高
D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
4.(2020江西赣州三中高三期末,★★☆)下列有关酶特性的实验设计中,最科学严谨的一项是( )
实验
实验目的
实验设计
A
验证酶的催化具有高效性
实验组:2 mL 3%H2O2溶液+1 mL过氧化氢酶溶液,保温5 min
对照组:2 mL 3%H2O2溶液+1 mL蒸馏水,保温5 min
B
验证酶的催化具有专一性
实验组:2 mL 3%可溶性淀粉溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min,班氏(斐林)试剂检验
对照组:2 mL 3%蔗糖溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min,班氏(斐林)试剂检验
C
探究酶作用的适宜温度
5 mL 3%可溶性淀粉溶液+2 mL新鲜唾液+碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃,观察溶液颜色变化
D
验证pH对酶催化活性的影响
向三支试管中依次各加入:2 mL 3%可溶性淀粉溶液、1 mL不同pH缓冲液和 1 mL新鲜唾液,在适宜温度下保温5 min,班氏(斐林)试剂检验
5.(2020北京临川学校高二期末,★★☆)将2 mL新鲜的唾液与5 mL质量分数为5%的淀粉溶液混合,保温于37 ℃恒温箱中,测得产物生成速率变化趋势如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.15 min时,即使加入淀粉溶液,也不会有麦芽糖生成
B.10~15 min,麦芽糖生成速率降低的原因是酶活性降低
C.0~5 min,底物足量,若增加唾液的量,麦芽糖的生成速率可能还会提高
D.15 min后,向试管中滴加斐林试剂,在常温下溶液会出现砖红色沉淀
6.(★★☆)图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量(m)随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是( )
A.pH=a时,e点下移,d点左移
B.pH=c时,e点为0
C.温度降低时,e点不移动,d点右移
D.H2O2量增加时,e点不移动,d点左移
7.(不定项)(★★☆)除了温度和pH对酶活性有影响外,一些抑制剂也会降低酶的催化效果。图Ⅰ为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图,图Ⅱ为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法不正确的是( )
Ⅰ
Ⅱ
A.非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同
B.据图Ⅰ可推测,竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点
C.底物浓度相对值大于15时,限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度
D.曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果
二、非选择题
8.(★★☆)在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的蔗糖溶液和等量的蔗糖酶溶液,在不同的温度条件下(均低于最适温度)反应,产物量随时间的变化曲线如图。请回答下列问题:
(1)甲、乙、丙三支试管所处的温度大小为 。随着反应的进行,甲试管中酶促反应的速率变化情况: 。若适当提高甲试管的温度,则A点如何移动? 。甲、乙曲线平衡点不同的原因可能是 。
(2)若乙试管:3 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液+2滴过氧化氢酶溶液;丙试管:3 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液+2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液。则乙、丙曲线的不同说明酶具有 ,若适当增加过氧化氢的量,则丙试管的曲线中B点会 移动。
9.(★★☆)下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据表回答问题。
探究温度对酶活性影响的实验(实验一)
分组
甲组
乙组
丙组
①α-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控制温度
0 ℃
60℃
90℃
④将新鲜α-淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温
⑤测定单位时间内淀粉的
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验(实验二)
组别
A组
B组
C组
D组
E组
pH
5
6
7
8
9
H2O2完全分解所需时间/秒
300
180
90
192
284
(1)pH在实验一中属于 变量,而在实验二中属于 变量。
(2) 实验一的④步骤为错误操作,正确的操作应该是 。
实验一的第⑤步最好选用 (试剂)测定单位时间内淀粉的 。
(3)分析实验二的结果,可得到的结论是 ;在该实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶作用的最适pH,可在pH为 之间设置梯度。
第2课时 酶的特性
基础过关练
1.B 酶试剂通常采用低温保存,抑制酶的活性,需要使用时再逐渐恢复其活性,A错误;反应体系中,某些化合物可以改变pH,进而影响酶的活性,B正确;在一定范围内,酶的活性随反应体系pH的增大而升高,超过酶的最适pH后,酶活性随pH的增大而降低,pH过大或过小时,酶失活,C错误;在一定范围内,酶的活性随反应体系温度的升高而升高,超过酶的最适温度后,酶活性随温度的升高而降低,温度过高时,酶失活,D错误。
2.B 鉴定酶的化学本质是蛋白质可利用双缩脲试剂,该实验的自变量是待测的酶溶液和已知的蛋白液,A项正确;酶的高效性是与无机催化剂相比较得出的,因此在验证酶的高效性的实验中,自变量是与底物相对应的酶溶液和无机催化剂,B项错误;验证酶的专一性,常见的实验设计有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,由此可知该实验的自变量是不同种类的酶或不同的底物,C项正确;探究酶的最适温度的实验中需要设置一系列不同温度处理的实验组进行相互对照,因此该实验中的自变量是不同的温度,D项正确。
3.D 1组唾液与酸混合、2组唾液煮沸均导致唾液淀粉酶因空间结构被破坏而失活,与4组进行对照,可说明酶的作用受pH和温度的影响,A、B正确;3组变蓝,说明蔗糖酶不能催化淀粉水解,4组不变蓝说明淀粉被唾液淀粉酶催化水解了,3、4组对照可说明酶具有专一性,C正确;与无机催化剂相比,酶的催化效率更高,本实验没有涉及无机催化剂,D错误。
4.C 由题图可知,A能专一结合B从而得到C,且A反应前后并未改变,可推断A为酶,B为反应物,C为生成物,该分解反应只能体现酶的专一性,不能体现酶的高效性。葡萄糖为单糖,麦芽糖为二糖,结合图示可知C不可能为葡萄糖,综合比较分析,C选项符合题意。
5.C 由图可知,在题述实验条件下,蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高,A正确;该实验是在pH=9.0的条件下进行的,pH较高,木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和胰蛋白酶的活性较低,部分酶可能失活,B正确;酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应,不同蛋白酶都能分解酪蛋白,不能说明酶不具有专一性,C错误;题中几种酶的化学本质都是蛋白质,可用盐析的方法把这几种酶从各自的提取液中沉淀出来,D正确。
6.答案 (1)温度对H2O2分解速率的影响 温度 H2O2分解速率 气泡的生成速率 (2)常温 无关 H2O2的量(浓度)、催化剂的量(浓度)
高效性 (3)不合适 温度可以影响H2O2的分解,干扰实验结果
解析 (1)A、B组对照,自变量是温度,因变量是H2O2分解速率,用来探究温度对H2O2分解速率的影响,检测指标是气泡的生成速率。(2)A、C、D组对照,自变量是催化剂的种类,因变量是H2O2的分解速率,催化剂的量(浓度)、过氧化氢的量(浓度)、温度等均属于无关变量,应该保持相同且适宜,因此C、D组温度应设置为常温。这几组实验可以说明酶催化具有高效性。(3)加热可以促进H2O2分解,会干扰实验结果,不能用H2O2作为底物来探究温度对酶活性的影响。
7.A 根据题干信息和图示分析,题述实验的温度和pH都是最适宜的,实验的自变量是酶浓度,因变量是酶促反应速率,随着酶浓度的增加,酶促反应速率先增加后维持相对稳定,因此A点之前限制酶促反应速率的主要因素是酶浓度,A点之后限制酶促反应速率的主要因素是反应物浓度,A符合题意。
8.C 脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸,因此可用单位时间内脂肪酸的生成量来表示脂肪酶的活性,A正确;实验1探究的是温度对脂肪酶活性的影响,应让酶与底物分别达到各组设定的温度再混合,B正确;实验2探究的是不同pH条件下,一定浓度的Mg2+(10-4 mol/L)对脂肪酶活性的影响,自变量是pH,不是Mg2+浓度,C错误;实验2中,在所设定的pH范围内,酶活性随pH的增大而增强,未出现减弱的趋势,因此要探究该脂肪酶的最适pH,应扩大实验的pH范围,D正确。
9.D 甲、乙两图中,在B点对应的温度和pH下,酶促反应速率最大,酶的活性最高,则B点对应的横坐标上的值分别表示酶的最适温度和最适pH,A正确。甲图中A点对应的温度较低,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定;乙图中A点对应的pH过低,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,因此,甲、乙两图中A点对应的横坐标上的值对酶活性的影响不相同,B正确。甲、乙两图中C点对应的温度或pH均过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,C正确。低温条件下,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高;过酸和过碱都会使酶永久性失活,因此,酶制品最好在低温、适宜pH条件下保存,即甲图中A点对应的温度,和乙图中B点对应的pH,D错误。
10.B 不同酶的最适温度可能相同,如人体内多种酶的最适温度在37℃左右,A正确;分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量为活化能,酶可以使活化能降低,温度会影响酶降低活化能的效果,但温度不会改变活化能,B错误;酶活性最高时的温度不适合酶的保存,酶适合在低温条件下保存,抑制酶的活性,待使用时,酶活性可恢复,C正确;酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA,高温下酶的空间结构会被破坏而失活,D正确。
11.C 从图1中可以知道pH约为5时,植物淀粉酶活性最高,A错误;由图1可知,在酶未失活的情况下,环境由酸性变成碱性的过程中,植物中的淀粉酶的活性先升高后降低,B错误;由图2可以看出,酶C在10~40 ℃范围内,随着温度的升高酶活性逐渐增大,超过40 ℃后曲线走势未知,无法得知酶C的最适温度,C正确;从图2中可以知道酶活性温度范围最广的可能是酶C,D错误。
12.答案 (1)37 ℃水浴 (2)温度 探究温度对胃蛋白酶活性的影响
(3)相同时间内肉块的变化(或记录肉块消失所用的时间) (4)无关 (5)3
解析 (1)本实验探究的是温度和pH对酶活性的影响,3号试管和4号试管形成对照,3号试管的条件是37 ℃水浴,pH=1.5。(2)3、4号试管为一组对照实验,自变量是温度,课题名称是探究温度对胃蛋白酶活性的影响。(3)胃蛋白酶可以催化瘦肉块中的蛋白质分解,可以以相同时间内肉块的变化为实验因变量的观测指标。(4)2、3号试管探究的是pH对胃蛋白酶活性的影响,温度属于无关变量。(5)3号试管的条件是37 ℃水浴,pH=1.5,属于胃蛋白酶最适的温度和pH条件,所以3号为对照组。
能力提升练
一、选择题
1.B 当反应温度由较低温度T1调到最适温度时,酶活性上升,温度再升到T2,酶活性下降,A错误,B正确;高温可使酶的空间结构受到破坏,低温仅会抵制酶的活性,不会破坏酶的空间结构,因此T1时更适合酶的保存,C、D错误。
2.B 1号和2号试管比较,自变量是有无唾液,唾液中含淀粉酶,可根据结果说明酶具有催化作用,A正确;1号和3号试管比较,自变量是唾液是否稀释,无论唾液是否稀释,其都含有淀粉酶,故不能说明酶具有专一性, B错误;1号和4号试管比较,自变量为温度,可以根据实验结果说明温度对酶活性的影响,C正确;1号和5号试管比较,自变量是pH,可以根据结果说明pH对酶活性的影响,D正确。
3.C 酶的催化具有专一性,蔗糖不能被淀粉酶水解,A错误;表格数据不能得出淀粉水解为葡萄糖的结论,只能说明淀粉水解的产物是还原糖,B错误;由表格数据可以看出,淀粉酶在60℃时的活性比40℃时高,C正确;淀粉酶对淀粉的水解具有专一性,淀粉酶不能水解蔗糖,D错误。
4.B 酶催化作用的高效性是酶与无机催化剂相比较而言的,酶与蒸馏水对照,只能证明酶具有催化作用,不能证明酶的催化作用具有高效性,A错误;探究酶作用的适宜温度应设置多支试管,分别设置不同的温度条件进行比较,C错误;淀粉在酸性条件下会发生水解,验证pH对酶催化活性的影响时,不宜选用淀粉酶催化淀粉水解,D错误。
5.C 15 min时,酶仍然保持活性,若加入淀粉溶液,会有麦芽糖生成,A错误;10~15 min,麦芽糖生成速率降低的原因是淀粉含量减少,而不是酶活性降低,B错误;0~5 min,底物足量,若增加唾液的量,可以提高反应速率,麦芽糖的生成速率可能还会提高,C正确;15 min后,向试管中滴加斐林试剂,水浴加热后溶液才会出现砖红色沉淀,D错误。
6.C pH=a时,酶的活性较pH=b时减弱,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡点不移动,所以e点不移动,d点右移,A错误;pH=c时,酶变性失活,但H2O2在常温下也能缓慢分解,所以e点不为0,B错误;图乙表示在最适温度下H2O2分解产生的O2量随时间的变化,温度降低时,酶的活性下降,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡点不变,所以e点不变,d点右移,C正确;H2O2量增加时,化学反应的平衡点升高,到达化学反应平衡点所需的时间延长,所以e点上移,d点右移,D错误。
7.A 由图Ⅰ可以看出,非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构,导致底物不能与酶结合而抑制酶活性,与高温抑制酶活性的机理相同,低温不会改变酶的空间结构,A错误。由图Ⅰ可知,竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点,B正确。图Ⅱ中底物浓度相对值大于15时,曲线甲随底物浓度的增大,酶促反应速率不变,此时限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度,主要是酶浓度,C正确。竞争性抑制剂随底物浓度升高,竞争力减弱,在一定范围内酶促反应速率增大,对应曲线乙;非竞争性抑制剂通过改变酶的结构抑制酶的活性,使酶促反应速率减小,对应曲线丙,D正确。
二、非选择题
8.答案 (1)甲>乙>丙 稳定一段时间后不断下降(或不断下降) 不移动 底物的量不同 (2)高效性 向上
解析 (1)由题意可知,实验温度均低于最适温度,而甲、乙、丙的反应速率从大到小为甲>乙>丙,所以甲、乙、丙试管所处的温度从高到低为甲>乙>丙;随着反应的进行,底物不断被消耗,进而反应速率稳定一段时间后不断下降;若适当提高反应温度,则只改变反应速率,不改变反应的平衡点,所以A点不移动;甲、乙曲线的平衡点不同,这可能是因为甲、乙试管中底物的量不同。(2)乙、丙试管中自变量为催化剂的种类,乙、丙曲线的不同可以反映酶的高效性;若增加底物的量,会改变反应的平衡点,即B点上移。
9.答案 (1)无关 自 (2)使新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后混合 碘液 消耗量 (3)过氧化氢酶作用的最适pH约为7 6~8
解析 (1)实验一探究的是温度对酶活性的影响,因此自变量是温度,因变量是酶活性,pH属于无关变量;实验二探究的是过氧化氢酶作用的最适pH,pH属于自变量。(2)探究温度对酶活性影响的实验中,应该先使酶和底物分别达到预设温度,然后再将底物和酶混合进行反应,否则会影响实验结果的准确性。淀粉遇碘液变蓝,因此实验一的第⑤步最好选用碘液,观察颜色的深浅,测定单位时间内淀粉的消耗量,单位时间内淀粉的消耗量越多,说明酶活性越高。(3)由实验二的结果可知:在pH为5~7的范围内,随pH的升高过氧化氢酶活性升高,在pH为7~9的范围内,随pH的升高过氧化氢酶活性降低,即过氧化氢酶作用的最适pH约为7。在该实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶作用的最适pH,可在pH为6~8之间设置梯度。
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用和本质
基础过关练
题组一 酶的作用和本质
1.(2019山东青岛高一下期末)下列选项描述的物质不一定是蛋白质的是( )
A.生命活动的主要承担者
B.人体内降低血糖的胰岛素
C.细胞内具有催化功能的酶
D.细胞膜上能转运钾离子的载体
2.某兴趣小组成员发现新鲜土豆和新鲜猪肝有同样的催化过氧化氢分解的效果。他们利用新鲜土豆完成了一组过氧化氢在不同条件下分解的实验,请回答有关的问题:
(1)实验原理:新鲜的土豆研磨液中含有 ,FeCl3是无机催化剂,它们都可以催化过氧化氢分解为水和氧气。
(2)材料用具:量筒,试管,滴管,大烧杯,酒精灯等;新鲜的质量分数为30%的土豆研磨液,体积分数为3%的过氧化氢溶液,质量分数为3.5%的FeCl3溶液,蒸馏水。
(3)方法步骤:
分组
步骤
1号试管
2号试管
3号试管
4号试管
第一步
2 mL H2O2
2 mL H2O2
2 mL H2O2
2 mL H2O2
第二步
2滴蒸
馏水
2滴蒸馏
水,90 ℃
水浴加热
2滴FeCl3
溶液
2滴土豆
研磨液
(4)观察实验现象:实验的因变量是 ,应以 作为观测指标。
(5)结果预测:
①1号试管和2号试管相比,1号试管有微量气泡产生,2号试管有 产生。这一现象说明 ,其作用原理是 。
②1号试管和4号试管相比, 号试管产生的气泡较多。这一对比的结果说明 。
题组二 酶的作用机理分析
3.下列关于酶的叙述,错误的是( )
A.酶的合成场所可以是核糖体
B.酶可以作为催化剂,但不可以作为另一个反应的底物
C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D.某些RNA也能降低化学反应的活化能
4.(2020湖北荆门高一期末)下图表示某反应进行时,有酶参与和无酶参与的能量变化,则下列叙述正确的是( )
A.此反应为放能反应
B.曲线Ⅰ表示有酶参与
C.E2为反应前后能量的变化
D.酶参与反应时,所降低的活化能为E4
5.解读与酶有关的曲线,回答下列问题:
甲
乙
(1)从图甲中可以看出,没有催化剂催化时,发生化学反应需要的活化能 (填“高”或“低”),有酶催化时,发生化学反应需要的活化能 (填“高”或“低”),ab指 。
(2)若底物的量一定,图乙中160 min时,生成物的量不再增加的原因是 。
能力提升练
一、选择题
1.(2020黑龙江哈尔滨六中高三期中,★★☆)20世纪80年代,科学家发现了一种RNaseP酶,它由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,这一结果表明( )
A.有的RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.RNA是由核糖核苷酸组成的
D.绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA
2.(2020河北曲阳一中高二月考,★★☆)将适量的FeCl3溶液和新鲜土豆匀浆分别加入等量过氧化氢溶液中,检测两者产生的气体量(注:实线为加入FeCl3溶液产生的气体量,虚线为加入土豆匀浆产生的气体量)。下列有关该实验结果的预测,正确的是( )
3.(2020福建福州一中高一期末改编,★★☆)下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。 有关分析错误的是( )
A.本实验的因变量是过氧化氢的分解速率
B.本实验的无关变量有过氧化氢的量和催化剂的用量等
C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
4.(不定项)(★★☆)下图中的曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线,相关叙述错误的是( )
A.E1是酶促反应需要的活化能,A和C曲线是酶促反应曲线
B.E2是酶促反应需要的活化能,B和D曲线是酶促反应曲线
C.E3是酶促反应需要的活化能,B和C曲线是酶促反应曲线
D.E2是酶促反应需要的活化能,A和C曲线是酶促反应曲线
二、非选择题
5.(★★☆)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,对实验的处理如下表所示:
试管组别
实验处理
加入体积分数为
3%的过氧化氢溶液
温度
加入试剂
试管1
2 mL
25 ℃
-
试管2
2 mL
90 ℃
-
试管3
2 mL
25 ℃
2滴FeCl3溶液
试管4
2 mL
25 ℃
2滴鸡肝匀浆
(1)在上表的实验处理中,研究了哪些自变量? ,因变量是 ;请举出两个无关变量: 。
(2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,可选用的试管组合是 。
(3)若试管1和试管2组成对照实验,能说明的问题是 。
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用和本质
基础过关练
1.C 蛋白质是生命活动的主要承担者,A不符合题意;人体内降低血糖的胰岛素的化学本质是蛋白质,B不符合题意;细胞内具有催化功能的酶大多数是蛋白质,少数是RNA,C符合题意;细胞膜上能转运钾离子的载体的化学本质是蛋白质,D不符合题意。
2.答案 (1)过氧化氢酶 (4)过氧化氢的分解速率 单位时间内产生气泡的数量(或气泡产生的速率) (5)①少量气泡 加热能促进过氧化氢分解 加热使过氧化氢分子获得能量,从常态转变成容易分解的活跃状态 ②4 酶具有催化作用
解析 (1)新鲜土豆和新鲜猪肝有同样的催化过氧化氢分解的效果,说明新鲜的土豆研磨液中含有过氧化氢酶。(4)题述实验的因变量是过氧化氢的分解速率,应以单位时间内产生的气泡数量或者气泡产生速率作为观测指标。(5)①1号试管和2号试管相比,1号试管有微量气泡产生,2号试管有少量气泡产生,说明加热能促进过氧化氢分解,因为加热能使过氧化氢分子获得能量,从常态转变成容易分解的活跃状态。②1号试管和4号试管相比,4号试管产生的气泡多,说明过氧化氢酶和FeCl3一样,都具有催化作用,都可以催化过氧化氢分解为水和氧气。
3.B 大多数酶属于蛋白质,因此酶的合成场所可以是核糖体,A正确;酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个化学反应的底物,如唾液淀粉酶会被胃蛋白酶催化分解,B错误;酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率,C正确;有的酶的化学本质是RNA,能够降低化学反应的活化能, D正确。
4.D 由图像可知,反应物甲的能量小于生成物乙的能量,此反应为吸能反应,A错误;酶能降低化学反应的活化能,因此曲线Ⅱ表示有酶参与,曲线Ⅰ表示无酶参与,B错误;E1表示在无酶参与的条件下化学反应需要的活化能,E2表示在有酶参与的条件下化学反应需要的活化能。因此,酶参与反应时,所降低的活化能为E1-E2=E4,C错误,D正确。
5.答案 (1)高 低 酶降低的活化能 (2)底物已被消耗完
解析 (1)酶是通过降低化学反应活化能来提高化学反应速率的,没有催化剂催化时,发生化学反应所需的活化能高,有酶催化时,所需的活化能低,由题图可知,图甲中ab表示酶降低的活化能。(2)生成物的最大量只与反应物的量有关。可见,若底物的量一定,图乙中160 min时,生成物的量不再增加的原因是底物已被消耗完。
能力提升练
一、选择题
1.A 根据题中信息“留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性”,可推知该酶中的RNA具有生物催化功能,故A符合题意;B、C、D选项不可由题中信息直接推知。
2.C FeCl3溶液是无机催化剂,土豆匀浆中含有过氧化氢酶,从催化效率的显著性比较:无催化剂<无机催化剂<酶,故加入土豆匀浆的一组反应速率较快,又因为两组加入的过氧化氢的量一定,故产生的气体量的最大值相同,加入土豆匀浆的一组较快达到气体量的最大值。综上所述,A、B、D不符合题意,C符合题意。
3.D 在实验中人为改变的变量为自变量,题述实验的自变量为过氧化氢分解的条件,1号为常温条件,2号为水浴加热条件,3号滴加了FeCl3溶液,4号滴加了肝脏研磨液;因变量是过氧化氢的分解速率,指标为气泡的产生速率;其余因素为无关变量,A、B正确。1号和3号对照说明FeCl3溶液能促进过氧化氢分解,1号和4号对照说明过氧化氢酶能促进过氧化氢分解,C正确。2号试管气泡产生速率快的原因是加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态,加热不能降低反应的活化能,D错误。
4.ABC 酶能够降低化学反应的活化能,使反应速率加快,分析题图可知,E2是酶促反应需要的活化能,A和C曲线是酶促反应曲线,A、B、C错误,D正确。
二、非选择题
5.答案 (1)温度和催化剂的种类 过氧化氢的分解速率(或气泡的产生速率) 过氧化氢的量、催化剂的量、试管的洁净程度等 (2)试管3和试管4 (3)高温能促进过氧化氢分解
解析 (1)由题意知,在题表的实验处理中,自变量是温度和催化剂的种类,因变量是过氧化氢的分解速率,而催化剂的量、过氧化氢的量、试管洁净程度等属于无关变量。(2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,实验自变量是催化剂的种类,温度应该保持相同且适宜,因此可选用的试管组合是试管3和试管4。(3)若试管1和试管2组成对照实验,其自变量是温度,说明高温能促进过氧化氢分解。
第2课时 酶的特性
基础过关练
题组一 酶的特性
1.(2020浙江嘉兴高三期末)下列关于酶活性的叙述,正确的是( )
A.酶试剂应保存在最佳活性条件下
B.反应体系中某些化合物能影响酶活性
C.若反应体系pH逐渐减小,酶活性逐渐降低
D.若反应体系温度逐渐升高,酶活性逐渐升高
2.下列有关酶的实验中自变量的叙述不正确的是( )
A.鉴定酶的化学本质是蛋白质的实验中,自变量是待测酶溶液和已知蛋白液
B.验证酶的高效性的实验中,自变量是与底物相对应的酶溶液
C.验证酶的专一性的实验中,自变量是不同种类的酶或不同的底物
D.探究酶的最适温度的实验中,自变量是不同温度
3.在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置,分别用不同方法处理,如下图所示,再将该琼脂块放入37 ℃恒温箱中,保温处理24小时后,用碘液冲浸,可见1、2、3组出现蓝色斑块,下列有关叙述错误的是( )
A.第1、2、4组说明酶的作用受pH、温度的影响
B.第2组出现蓝色的原因是高温破坏了酶的空间结构
C.第3、4组说明酶具有专一性
D.本实验说明酶的催化效率极高
4.下图表示一个酶促反应,它反映的酶的一个特性以及A、B、C最可能的物质依次是( )
A.高效性 蛋白酶 蛋白质 多肽
B.专一性 麦芽糖酶 麦芽糖 葡萄糖
C.专一性 淀粉酶 淀粉 麦芽糖
D.高效性 脂肪酶 脂肪 甘油和脂肪酸
5.某些蛋白酶在生产和使用前需要测定酶活性。如图表示科研人员选用酪蛋白,对多种蛋白酶的活性进行测定的实验结果(注:实验在30 ℃、pH=9.0的条件下进行),相关分析错误的是( )
A.在题述实验条件下,蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高
B.在实验过程中,部分菠萝蛋白酶和胰蛋白酶可能失活
C.这几种蛋白酶均能分解酪蛋白,说明这些酶不具有专一性
D.可用盐析的方法从各种蛋白酶的提取液中沉淀出蛋白酶
6.(2019山东潍坊高一上期末)某同学为比较H2O2在不同条件下的分解速率做了下列实验。请回答相关问题:
组别
体积分数为3%
的H2O2溶液
实验处理
现象
A
2 mL
常温
微量气泡
B
2 mL
90 ℃水浴加热
少量气泡
C
2 mL
2滴质量分数为
3.5%的FeCl3溶液
较多气泡
D
2 mL
2滴质量分数为
20%的肝脏研磨液
大量气泡
(1)若将A、B组对照,可以探究 ,实验的自变量和因变量分别是 、 ,检测指标是 。
(2)若将A、C、D组对照,C、D组温度应设置为 ,此时,温度在实验中属于 变量,请另外列举实验中两个此类变量: ,这几组实验可以说明酶催化具有 。
(3)若在D组的基础上增设不同温度的实验组来探究温度对酶活性的影响,你认为是否合适? ,理由是 。
题组二 探究pH和温度对酶活性的影响的实验
7.(2020江苏连云港高一期末)如图是在最适pH和最适温度条件下,用一定量的过氧化氢酶催化过氧化氢反应得到的曲线图。据图分析影响酶促反应速率的主要因素是( )
A.A点前是酶浓度 B.A点前是反应物浓度
C.A点后是酶浓度 D.A点后是酶活性
8.(2019福建厦门高三质量检测)脂肪酶可催化脂肪水解为甘油和脂肪酸。某兴趣小组以橄榄油为底物设置系列实验,研究脂肪酶的活性。
实验1:每组试管中加入等量的脂肪酶和底物,分别置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃水浴环境中20分钟后,测量酶的活性。
实验2:探究不同pH条件下,一定浓度的Mg2+(10-4 mol/L)对脂肪酶活性的影响,测得结果如表:
下列关于实验的分析,错误的是( )
A.可用单位时间内脂肪酸的生成量来表示脂肪酶的活性
B.实验1中应让酶与底物分别达到各组设定的温度再混合
C.实验2的结果说明:Mg2+浓度越大,脂肪酶活性越高
D.若要探究该脂肪酶的最适pH,应扩大实验的pH范围
9.甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的曲线图。下列有关说法错误的是( )
A.甲、乙两图中B点对应的横坐标上的值分别是酶的最适温度和最适pH
B.甲、乙两图中A点对应的横坐标上的值对酶活性的影响不相同
C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
10.(2020湖南张家界高一期末)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是( )
A.不同酶的最适温度可能相同
B.随着温度降低,酶促反应需要的活化能下降
C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D.高温下酶失活是酶空间结构被破坏的结果
11.(2020湖北荆门高一期末)如图1表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响,图2表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.从图1中可以知道pH=6时植物淀粉酶的活性最高
B.从图1中可以知道若环境由酸性变成中性,植物中的淀粉酶活性逐渐升高
C.从图2中无法知道酶C的最适温度
D.从图2中可以知道酶活性温度范围最广的是酶B
12.为探究“影响酶活性的因素”,某同学设计了一个实验方案,见下表:
试管
底物和试剂
实验条件
1
1 cm3瘦肉块+4 mL蒸馏水
37 ℃水浴,pH=1.5
2
1 cm3瘦肉块+4 mL胃蛋白酶
37 ℃水浴,pH=8
3
1 cm3瘦肉块+4 mL胃蛋白酶
①,pH=1.5
4
1 cm3瘦肉块+4 mL胃蛋白酶
0 ℃水浴,pH=1.5
(1)请完成实验设计:①应为 。
(2)3、4号试管为一组对照实验,本实验中要探究的自变量是 ,请为该组实验拟定一个课题名称: 。
(3)本实验的因变量可以通过观察 来确定。
(4)在2、3号试管所研究的问题中,温度属于 变量。
(5)在2、3号试管所研究的问题中, 号为对照组。
能力提升练
一、选择题
1.(2020河南洛阳高一期末,★★☆)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A.当反应温度由T1调到最适温度时,酶活性下降
B.当反应温度由T1调到最适温度时,酶活性上升
C.酶活性在T2时比T1时高,故T2时更适合酶的保存
D.酶活性在T1时比T2时低,表明T1时酶的空间结构受到的破坏更严重
2.(★★☆)下面是验证酶的催化特性的几组实验,对实验的处理如表所示,下列相关叙述不正确的是( )
试管号
试管内容物
条件
检测
1
2 mL糨糊+2 mL纯唾液
37 ℃处理10 min
3滴碘液
2
2 mL糨糊+2 mL清水
37 ℃处理10 min
3滴碘液
3
2 mL糨糊+2 mL稀释10倍的唾液
37 ℃处理10 min
3滴碘液
4
2 mL糨糊+2 mL纯唾液
95 ℃处理10 min
3滴碘液
5
2 mL糨糊+2 mL纯唾液+2滴浓盐酸
37 ℃处理10 min
3滴碘液
A.通过上述实验中的1号和2号试管比较,能够说明酶具有催化作用
B.通过上述实验中的1号和3号试管比较,能够说明酶具有专一性
C.通过上述实验中的1号和4号试管比较,能够说明酶的活性受温度影响
D.通过上述实验中的1号和5号试管比较,能够说明酶的活性受pH影响
3.(2020湖北荆州高一期末,★★☆)如表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的实验设计及结果。
试管编号
①
②
③
④
⑤
⑥
2 mL 3%的淀粉溶液
+
+
+
-
-
-
2 mL 3%的蔗糖溶液
-
-
-
+
+
+
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液
+
+
+
+
+
+
反应温度(℃)
40
60
80
40
60
80
2 mL斐林试剂
+
+
+
+
+
+
砖红色深浅
++
+++
+
-
-
-
注:“+”表示有,“-”表示无;最后一行“+”的多少代表颜色的深浅。
根据实验结果,判断以下结论正确的是( )
A.蔗糖被水解成非还原糖
B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成葡萄糖
C.淀粉酶在60 ℃时的活性比40 ℃时高
D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
4.(2020江西赣州三中高三期末,★★☆)下列有关酶特性的实验设计中,最科学严谨的一项是( )
实验
实验目的
实验设计
A
验证酶的催化具有高效性
实验组:2 mL 3%H2O2溶液+1 mL过氧化氢酶溶液,保温5 min
对照组:2 mL 3%H2O2溶液+1 mL蒸馏水,保温5 min
B
验证酶的催化具有专一性
实验组:2 mL 3%可溶性淀粉溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min,班氏(斐林)试剂检验
对照组:2 mL 3%蔗糖溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min,班氏(斐林)试剂检验
C
探究酶作用的适宜温度
5 mL 3%可溶性淀粉溶液+2 mL新鲜唾液+碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃,观察溶液颜色变化
D
验证pH对酶催化活性的影响
向三支试管中依次各加入:2 mL 3%可溶性淀粉溶液、1 mL不同pH缓冲液和 1 mL新鲜唾液,在适宜温度下保温5 min,班氏(斐林)试剂检验
5.(2020北京临川学校高二期末,★★☆)将2 mL新鲜的唾液与5 mL质量分数为5%的淀粉溶液混合,保温于37 ℃恒温箱中,测得产物生成速率变化趋势如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.15 min时,即使加入淀粉溶液,也不会有麦芽糖生成
B.10~15 min,麦芽糖生成速率降低的原因是酶活性降低
C.0~5 min,底物足量,若增加唾液的量,麦芽糖的生成速率可能还会提高
D.15 min后,向试管中滴加斐林试剂,在常温下溶液会出现砖红色沉淀
6.(★★☆)图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量(m)随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是( )
A.pH=a时,e点下移,d点左移
B.pH=c时,e点为0
C.温度降低时,e点不移动,d点右移
D.H2O2量增加时,e点不移动,d点左移
7.(不定项)(★★☆)除了温度和pH对酶活性有影响外,一些抑制剂也会降低酶的催化效果。图Ⅰ为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图,图Ⅱ为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法不正确的是( )
Ⅰ
Ⅱ
A.非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同
B.据图Ⅰ可推测,竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点
C.底物浓度相对值大于15时,限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度
D.曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果
二、非选择题
8.(★★☆)在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的蔗糖溶液和等量的蔗糖酶溶液,在不同的温度条件下(均低于最适温度)反应,产物量随时间的变化曲线如图。请回答下列问题:
(1)甲、乙、丙三支试管所处的温度大小为 。随着反应的进行,甲试管中酶促反应的速率变化情况: 。若适当提高甲试管的温度,则A点如何移动? 。甲、乙曲线平衡点不同的原因可能是 。
(2)若乙试管:3 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液+2滴过氧化氢酶溶液;丙试管:3 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液+2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液。则乙、丙曲线的不同说明酶具有 ,若适当增加过氧化氢的量,则丙试管的曲线中B点会 移动。
9.(★★☆)下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据表回答问题。
探究温度对酶活性影响的实验(实验一)
分组
甲组
乙组
丙组
①α-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控制温度
0 ℃
60℃
90℃
④将新鲜α-淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温
⑤测定单位时间内淀粉的
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验(实验二)
组别
A组
B组
C组
D组
E组
pH
5
6
7
8
9
H2O2完全分解所需时间/秒
300
180
90
192
284
(1)pH在实验一中属于 变量,而在实验二中属于 变量。
(2) 实验一的④步骤为错误操作,正确的操作应该是 。
实验一的第⑤步最好选用 (试剂)测定单位时间内淀粉的 。
(3)分析实验二的结果,可得到的结论是 ;在该实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶作用的最适pH,可在pH为 之间设置梯度。
第2课时 酶的特性
基础过关练
1.B 酶试剂通常采用低温保存,抑制酶的活性,需要使用时再逐渐恢复其活性,A错误;反应体系中,某些化合物可以改变pH,进而影响酶的活性,B正确;在一定范围内,酶的活性随反应体系pH的增大而升高,超过酶的最适pH后,酶活性随pH的增大而降低,pH过大或过小时,酶失活,C错误;在一定范围内,酶的活性随反应体系温度的升高而升高,超过酶的最适温度后,酶活性随温度的升高而降低,温度过高时,酶失活,D错误。
2.B 鉴定酶的化学本质是蛋白质可利用双缩脲试剂,该实验的自变量是待测的酶溶液和已知的蛋白液,A项正确;酶的高效性是与无机催化剂相比较得出的,因此在验证酶的高效性的实验中,自变量是与底物相对应的酶溶液和无机催化剂,B项错误;验证酶的专一性,常见的实验设计有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,由此可知该实验的自变量是不同种类的酶或不同的底物,C项正确;探究酶的最适温度的实验中需要设置一系列不同温度处理的实验组进行相互对照,因此该实验中的自变量是不同的温度,D项正确。
3.D 1组唾液与酸混合、2组唾液煮沸均导致唾液淀粉酶因空间结构被破坏而失活,与4组进行对照,可说明酶的作用受pH和温度的影响,A、B正确;3组变蓝,说明蔗糖酶不能催化淀粉水解,4组不变蓝说明淀粉被唾液淀粉酶催化水解了,3、4组对照可说明酶具有专一性,C正确;与无机催化剂相比,酶的催化效率更高,本实验没有涉及无机催化剂,D错误。
4.C 由题图可知,A能专一结合B从而得到C,且A反应前后并未改变,可推断A为酶,B为反应物,C为生成物,该分解反应只能体现酶的专一性,不能体现酶的高效性。葡萄糖为单糖,麦芽糖为二糖,结合图示可知C不可能为葡萄糖,综合比较分析,C选项符合题意。
5.C 由图可知,在题述实验条件下,蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高,A正确;该实验是在pH=9.0的条件下进行的,pH较高,木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和胰蛋白酶的活性较低,部分酶可能失活,B正确;酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应,不同蛋白酶都能分解酪蛋白,不能说明酶不具有专一性,C错误;题中几种酶的化学本质都是蛋白质,可用盐析的方法把这几种酶从各自的提取液中沉淀出来,D正确。
6.答案 (1)温度对H2O2分解速率的影响 温度 H2O2分解速率 气泡的生成速率 (2)常温 无关 H2O2的量(浓度)、催化剂的量(浓度)
高效性 (3)不合适 温度可以影响H2O2的分解,干扰实验结果
解析 (1)A、B组对照,自变量是温度,因变量是H2O2分解速率,用来探究温度对H2O2分解速率的影响,检测指标是气泡的生成速率。(2)A、C、D组对照,自变量是催化剂的种类,因变量是H2O2的分解速率,催化剂的量(浓度)、过氧化氢的量(浓度)、温度等均属于无关变量,应该保持相同且适宜,因此C、D组温度应设置为常温。这几组实验可以说明酶催化具有高效性。(3)加热可以促进H2O2分解,会干扰实验结果,不能用H2O2作为底物来探究温度对酶活性的影响。
7.A 根据题干信息和图示分析,题述实验的温度和pH都是最适宜的,实验的自变量是酶浓度,因变量是酶促反应速率,随着酶浓度的增加,酶促反应速率先增加后维持相对稳定,因此A点之前限制酶促反应速率的主要因素是酶浓度,A点之后限制酶促反应速率的主要因素是反应物浓度,A符合题意。
8.C 脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸,因此可用单位时间内脂肪酸的生成量来表示脂肪酶的活性,A正确;实验1探究的是温度对脂肪酶活性的影响,应让酶与底物分别达到各组设定的温度再混合,B正确;实验2探究的是不同pH条件下,一定浓度的Mg2+(10-4 mol/L)对脂肪酶活性的影响,自变量是pH,不是Mg2+浓度,C错误;实验2中,在所设定的pH范围内,酶活性随pH的增大而增强,未出现减弱的趋势,因此要探究该脂肪酶的最适pH,应扩大实验的pH范围,D正确。
9.D 甲、乙两图中,在B点对应的温度和pH下,酶促反应速率最大,酶的活性最高,则B点对应的横坐标上的值分别表示酶的最适温度和最适pH,A正确。甲图中A点对应的温度较低,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定;乙图中A点对应的pH过低,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,因此,甲、乙两图中A点对应的横坐标上的值对酶活性的影响不相同,B正确。甲、乙两图中C点对应的温度或pH均过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,C正确。低温条件下,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高;过酸和过碱都会使酶永久性失活,因此,酶制品最好在低温、适宜pH条件下保存,即甲图中A点对应的温度,和乙图中B点对应的pH,D错误。
10.B 不同酶的最适温度可能相同,如人体内多种酶的最适温度在37℃左右,A正确;分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量为活化能,酶可以使活化能降低,温度会影响酶降低活化能的效果,但温度不会改变活化能,B错误;酶活性最高时的温度不适合酶的保存,酶适合在低温条件下保存,抑制酶的活性,待使用时,酶活性可恢复,C正确;酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA,高温下酶的空间结构会被破坏而失活,D正确。
11.C 从图1中可以知道pH约为5时,植物淀粉酶活性最高,A错误;由图1可知,在酶未失活的情况下,环境由酸性变成碱性的过程中,植物中的淀粉酶的活性先升高后降低,B错误;由图2可以看出,酶C在10~40 ℃范围内,随着温度的升高酶活性逐渐增大,超过40 ℃后曲线走势未知,无法得知酶C的最适温度,C正确;从图2中可以知道酶活性温度范围最广的可能是酶C,D错误。
12.答案 (1)37 ℃水浴 (2)温度 探究温度对胃蛋白酶活性的影响
(3)相同时间内肉块的变化(或记录肉块消失所用的时间) (4)无关 (5)3
解析 (1)本实验探究的是温度和pH对酶活性的影响,3号试管和4号试管形成对照,3号试管的条件是37 ℃水浴,pH=1.5。(2)3、4号试管为一组对照实验,自变量是温度,课题名称是探究温度对胃蛋白酶活性的影响。(3)胃蛋白酶可以催化瘦肉块中的蛋白质分解,可以以相同时间内肉块的变化为实验因变量的观测指标。(4)2、3号试管探究的是pH对胃蛋白酶活性的影响,温度属于无关变量。(5)3号试管的条件是37 ℃水浴,pH=1.5,属于胃蛋白酶最适的温度和pH条件,所以3号为对照组。
能力提升练
一、选择题
1.B 当反应温度由较低温度T1调到最适温度时,酶活性上升,温度再升到T2,酶活性下降,A错误,B正确;高温可使酶的空间结构受到破坏,低温仅会抵制酶的活性,不会破坏酶的空间结构,因此T1时更适合酶的保存,C、D错误。
2.B 1号和2号试管比较,自变量是有无唾液,唾液中含淀粉酶,可根据结果说明酶具有催化作用,A正确;1号和3号试管比较,自变量是唾液是否稀释,无论唾液是否稀释,其都含有淀粉酶,故不能说明酶具有专一性, B错误;1号和4号试管比较,自变量为温度,可以根据实验结果说明温度对酶活性的影响,C正确;1号和5号试管比较,自变量是pH,可以根据结果说明pH对酶活性的影响,D正确。
3.C 酶的催化具有专一性,蔗糖不能被淀粉酶水解,A错误;表格数据不能得出淀粉水解为葡萄糖的结论,只能说明淀粉水解的产物是还原糖,B错误;由表格数据可以看出,淀粉酶在60℃时的活性比40℃时高,C正确;淀粉酶对淀粉的水解具有专一性,淀粉酶不能水解蔗糖,D错误。
4.B 酶催化作用的高效性是酶与无机催化剂相比较而言的,酶与蒸馏水对照,只能证明酶具有催化作用,不能证明酶的催化作用具有高效性,A错误;探究酶作用的适宜温度应设置多支试管,分别设置不同的温度条件进行比较,C错误;淀粉在酸性条件下会发生水解,验证pH对酶催化活性的影响时,不宜选用淀粉酶催化淀粉水解,D错误。
5.C 15 min时,酶仍然保持活性,若加入淀粉溶液,会有麦芽糖生成,A错误;10~15 min,麦芽糖生成速率降低的原因是淀粉含量减少,而不是酶活性降低,B错误;0~5 min,底物足量,若增加唾液的量,可以提高反应速率,麦芽糖的生成速率可能还会提高,C正确;15 min后,向试管中滴加斐林试剂,水浴加热后溶液才会出现砖红色沉淀,D错误。
6.C pH=a时,酶的活性较pH=b时减弱,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡点不移动,所以e点不移动,d点右移,A错误;pH=c时,酶变性失活,但H2O2在常温下也能缓慢分解,所以e点不为0,B错误;图乙表示在最适温度下H2O2分解产生的O2量随时间的变化,温度降低时,酶的活性下降,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡点不变,所以e点不变,d点右移,C正确;H2O2量增加时,化学反应的平衡点升高,到达化学反应平衡点所需的时间延长,所以e点上移,d点右移,D错误。
7.A 由图Ⅰ可以看出,非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构,导致底物不能与酶结合而抑制酶活性,与高温抑制酶活性的机理相同,低温不会改变酶的空间结构,A错误。由图Ⅰ可知,竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点,B正确。图Ⅱ中底物浓度相对值大于15时,曲线甲随底物浓度的增大,酶促反应速率不变,此时限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度,主要是酶浓度,C正确。竞争性抑制剂随底物浓度升高,竞争力减弱,在一定范围内酶促反应速率增大,对应曲线乙;非竞争性抑制剂通过改变酶的结构抑制酶的活性,使酶促反应速率减小,对应曲线丙,D正确。
二、非选择题
8.答案 (1)甲>乙>丙 稳定一段时间后不断下降(或不断下降) 不移动 底物的量不同 (2)高效性 向上
解析 (1)由题意可知,实验温度均低于最适温度,而甲、乙、丙的反应速率从大到小为甲>乙>丙,所以甲、乙、丙试管所处的温度从高到低为甲>乙>丙;随着反应的进行,底物不断被消耗,进而反应速率稳定一段时间后不断下降;若适当提高反应温度,则只改变反应速率,不改变反应的平衡点,所以A点不移动;甲、乙曲线的平衡点不同,这可能是因为甲、乙试管中底物的量不同。(2)乙、丙试管中自变量为催化剂的种类,乙、丙曲线的不同可以反映酶的高效性;若增加底物的量,会改变反应的平衡点,即B点上移。
9.答案 (1)无关 自 (2)使新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后混合 碘液 消耗量 (3)过氧化氢酶作用的最适pH约为7 6~8
解析 (1)实验一探究的是温度对酶活性的影响,因此自变量是温度,因变量是酶活性,pH属于无关变量;实验二探究的是过氧化氢酶作用的最适pH,pH属于自变量。(2)探究温度对酶活性影响的实验中,应该先使酶和底物分别达到预设温度,然后再将底物和酶混合进行反应,否则会影响实验结果的准确性。淀粉遇碘液变蓝,因此实验一的第⑤步最好选用碘液,观察颜色的深浅,测定单位时间内淀粉的消耗量,单位时间内淀粉的消耗量越多,说明酶活性越高。(3)由实验二的结果可知:在pH为5~7的范围内,随pH的升高过氧化氢酶活性升高,在pH为7~9的范围内,随pH的升高过氧化氢酶活性降低,即过氧化氢酶作用的最适pH约为7。在该实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶作用的最适pH,可在pH为6~8之间设置梯度。
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