苏教版(2019）高中生物 必修1 第三章 第一节 微专题二　关于酶的实验设计及曲线分析（学案+跟踪练 word版含解析）

一、关于酶的实验设计

1．酶高效性的实验设计思路

(1)实验组：底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物生成的速率)。

(2)对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物生成的速率)。

说明：实验组是接受实验变量处理的对象组，对照组也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。实验组和对照组不是固定不变的，具体哪个作为实验组，哪个作为对照组，要根据实验目的进行分析判断。

2．酶专一性的实验分析

3．探究温度、pH对酶活性的影响

(1)探究温度对酶活性的影响

①实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇稀碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶活性。

蓝色淀粉麦芽糖

②实验步骤、现象及结论

取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。

(2)探究pH对酶活性的影响

①实验原理：2H2O22H2O＋O2。

②实验步骤

③实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶活性。

例1　(2022·江苏连云港高一期末)某学习小组为探究pH对过氧化氢酶活性的影响，设计了如图所示的实验装置并在不同的pH下进行了多组实验。下列有关该实验的叙述，错误的是(　　)

A．实验的自变量是滤纸片从开始下沉到浮出水面的时间

B．滤纸片的数量、大小等属于无关变量

C．实验应在适宜的水温下进行

D．实验结果说明pH的变化会影响酶活性

答案　A

解析　本实验是探究pH对过氧化氢酶活性的影响，故自变量是pH的大小，A错误；滤纸片上含有过氧化氢酶，滤纸片的数量、大小不同可表示过氧化氢酶的数量不同，过氧化氢酶的数量属于无关变量，B正确；温度属于实验的无关变量，无关变量应相同且适宜，故该实验应在适宜的水温下进行，C正确；由于不同pH对酶活性的影响不同，所以不同pH条件下，滤纸片浮起所需要的时间不同，该实验结果可说明pH变化会影响酶活性，D正确。

例2　若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活性的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)

A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量

B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量

D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

答案　C

解析　在测定酶活性的实验中，首先要进行实验试剂的预保温，使试剂处于最适温度条件下，然后加入缓冲液，先加入底物再加入酶，然后保温并计时，过一段时间后检测产物的量，C正确。

二、酶相关曲线的分析

1．酶高效性的曲线分析

(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。

2．酶专一性的曲线分析

(1)加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。

(2)加入酶B的反应速率与未加酶的空白对照的反应速率相同。

3．底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析

(1)底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而加快。

(2)当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再加快(此时限制酶促反应速率的因素是酶的数量)。

4．酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析

在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

5．温度和pH共同作用对酶活性的影响

(1)反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。

(2)反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。

易错提醒　(1)适量增加酶的浓度会提高反应速率，但生成物的量不会增加；若适量增加反应物的浓度，提高反应速率的同时生成物的量也增加。

(2)不同因素影响酶促反应速率的本质不同

①温度和pH是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。

②底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。

例3　图1表示温度对淀粉酶活性的影响；图2是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况，下列说法中错误的是(　　)

A．T0表示淀粉酶催化反应的最适温度

B．图1中，Ta、Tb时对酶活性的影响有本质区别

C．图2中Tb时酶的活性达到最大

D．图2中a点对应的温度为T0

答案　C

解析　图1中T0时淀粉酶的活性最高，所以T0为淀粉酶的最适温度，A正确；图1中Ta时温度较低，抑制酶的活性，Tb时温度较高，酶变性失活，两者对酶活性的影响本质不同，B正确；图2中Tb～Tc温度时酶已变性失活，此时酶促反应已经停止，酶活性为0，C错误；图2中a点时麦芽糖的生成速度最快，说明a点对应的温度为图1中的最适温度T0，D正确。

例4　(2022·江苏省天一中学高一期末)下图表示胃蛋白酶活性与温度、pH之间的关系，下列叙述正确的是(　　)

A．随着pH的升高，酶的活性逐渐升高

B．据图推断胃蛋白酶的最适温度是37 ℃左右

C．随着pH的升高，酶的活性逐渐降低

D．该胃蛋白酶最适pH是3

答案　B

解析　由题图知，在最适pH前，随着pH的升高酶的活性逐渐升高，超过最适pH后随pH的升高酶的活性降低，因此随着pH的升高，酶的活性先升高后降低，A、C错误；由题图知，在温度相同，pH分别为2.0、2.5、3.0的条件下，胃蛋白酶的催化反应速率不同，其中在pH为2.5时酶的催化反应速率最强，而pH在2.0或3.0时酶的催化反应速率均低于pH在2.5时，说明胃蛋白酶的最适pH为2.5左右，D错误。

1．某同学欲通过如图所示的装置探究影响酶促反应速率的因素，下列分析错误的是(　　)

A．滤纸片上需附有过氧化氢酶

B．酶促反应时间可用(t3－t2)表示

C．可通过设置不同pH的过氧化氢溶液探究pH对酶活性的影响

D．为了提高实验的准确性，每个烧杯中需放多个滤纸片

答案　B

解析　滤纸片上附有过氧化氢酶，可以与过氧化氢溶液反应释放出氧气，从而使滤纸片上浮，A正确；滤纸片进入过氧化氢溶液就有反应发生，酶促反应时间可用(t3－t1)来表示，B错误；可以用多套这样的装置，设置不同pH的过氧化氢溶液探究pH对酶活性的影响，C正确；为提高实验的准确性，每个烧杯中需放多个滤纸片，求时间差的平均值，D正确。

2．(2022·江苏泰州中学高一期末)如图是唾液淀粉酶在不同条件下的酶促反应速率变化曲线。下列相关叙述错误的是(　　)

A．酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速率不同是因为温度不同

B．影响BC段反应速率的主要限制因素是酶量

C．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37 ℃

D．影响AB段反应速率的主要因素是底物的浓度

答案　C

解析　由图示可知，导致Ⅰ和Ⅱ曲线反应速率不同的因素是温度，A正确；BC段表示在该温度下，随着底物浓度的增加，反应速率不再增加，说明此时的限制因素是酶的数量，B正确；该实验不能判断该酶促反应的最适温度为37 ℃，C错误；AB段表示在该温度下，随着底物浓度的增加，酶促反应速率加快，说明此时的限制因素是底物浓度，D正确。

3．如图所示，图甲表示某酶促反应过程，图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线，下列叙述不正确的是(　　)

A．图甲中的物质b能降低该化学反应的活化能

B．若曲线①②③表示不同pH下的酶促反应速率，则曲线①所处的pH可能高于曲线②和③

C．若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，则曲线①所处的温度一定低于曲线②和③

D．若曲线①②③表示不同酶浓度下的酶促反应速率，则曲线①所处的酶浓度一定高于曲线②和③

答案　C

解析　分析图甲可知，a是底物、b是酶、c是产物，酶能降低化学反应的活化能，A正确；造成曲线①②③差别的因素有很多，若曲线①②③表示不同pH下的酶促反应速率，则曲线①所处的pH可能高于曲线②和③，B正确；若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，据图乙可知，曲线①②③中的酶促反应速率依次下降，由于温度对酶促反应速率的影响曲线是钟形曲线，故无法判断3条曲线所处温度的高低，C错误；在一定条件下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关，若曲线①②③表示不同酶浓度下的酶促反应速率，则曲线①所处的酶浓度一定高于曲线②和③，D正确。

4．如图是酶活性影响因素相关的曲线，下列有关说法不正确的是(　　)

A．据图可知酶的最适温度为M，最适pH为8

B．图中所示反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度

C．温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低

D．0 ℃时酶的活性很低，但酶的空间结构稳定

答案　A

解析　在不同pH条件下，酶的最适温度不变，据图可知，酶的最适温度为M，但是该实验的组别太少，无法得出最适pH为8的结论，A错误。

5．下图中A、B、C三图依次表示在酶浓度一定时，反应速率与反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题：

(1)图A中，当反应物达到某一浓度时，反应速率不再增大，其原因是_______________。

(2)图B中，M点所对应的温度称为_________________________________________________。

(3)图B中，M点到N点的曲线急剧下降，其原因是____________________________________。

(4)将装有酶(最适温度为37 ℃)与反应物的甲、乙两支试管分别放入12 ℃和75 ℃的水浴锅中，20 min后取出，转入37 ℃的水浴锅中保温，两试管内的反应情况分别是：甲：________________________________________________________________________，

乙：______________________。

(5)图C表示________(填“胰蛋白酶”或“胃蛋白酶”)催化反应速率的变化曲线。

答案　(1)受反应中酶浓度的限制　(2)酶促反应的最适温度　(3)温度逐渐升高，酶的分子结构被破坏，酶活性降低　(4)反应速率加快　无催化反应　(5)胰蛋白酶

解析　(1)图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速率增大；当反应物达到某一浓度后，反应速率不再变化。这是因为虽然酶具有高效性，但它的催化能力是有一定限度的，当所有的酶都发挥了最高催化效率后，反应物浓度再增加，反应速率也不会再增大。(2)图B中，M点对应的酶的催化效率最高，说明它对应的温度就是酶促反应的最适温度。(3)图B中，从M点到N点，由于温度逐渐升高，酶的分子结构逐渐被破坏，从而使酶活性降低，反应速率减小。(4)因为甲试管的温度较低，所以酶的活性较低，反应速率较小，当转入37 ℃的水浴锅中保温后，其反应速率会迅速增大。在75 ℃的高温下，乙试管中酶的分子结构被破坏，酶丧失活性，即使再转入37 ℃的水浴锅中保温，酶的活性也不能恢复，不再发生催化反应。(5)图C中，酶的最适pH为弱碱性，胃蛋白酶的最适pH为强酸性，胰蛋白酶的最适pH为弱碱性。