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新高考生物一轮复习讲练课件：第7讲 降低化学反应活化能的酶（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习讲练课件：第7讲 降低化学反应活化能的酶（含解析），共60页。PPT课件主要包含了素养目标，酶的本质和功能，蛋白质，RNA，核糖核苷酸，核糖体，活细胞，酶的作用机理，高效性，一种或一类等内容，欢迎下载使用。
一、酶的本质、作用和特性1.酶本质的探索历程(连线)
4.酶的催化特性(1) :催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化 化学反应。 (3)作用条件较温和:在 条件下,酶的活性最高; 会使酶的空间结构遭到破坏而失活;0 ℃左右时酶的活性很低,但空间结构稳定。
过酸、过碱或温度过高
(4)图解温度、pH对酶活性的影响分析图示图1、图2,完成填空。①图1、图2两图横坐标分别为温度、pH,b点表示 ,e点表示 。 ②图2中,温度由a变为b时,酶活性 ;由c变为b时,酶活性 ,原因是 。
高温使酶的空间结构被破坏,使酶永久失活
③图2中,pH由d变为e或由f变为e时,酶活性均不变,原因是 。 ④人发烧时不想吃东西,原因是______________________________________________________________。 ⑤唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,原因是 。
过酸、过碱都会导致酶空间结构被破坏,使酶永久失活
体温升高导致消化酶活性降低,食物在
唾液淀粉酶的最适pH为6.8,而胃液的pH为0.9~1.5
易错辨析基于对酶的本质、作用和特性的理解,判断下列表述是否正确。(1)细胞代谢发生在细胞中,是每时每刻进行着的许多化学反应的统称。( )(2)酶提供了反应过程中所必需的活化能。( )(3)酶都是活细胞产生的,具有催化和调节生命活动的作用。( )(4)每种酶只能催化一种化学反应。( )(5)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。( )(6)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行,还与酶在细胞中的分布有关。( )(7)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用。( )
二、与酶有关的实验实验一 比较过氧化氢在不同条件下的分解1.实验原理
2.实验设计与现象分析
3.实验结论(1)①②对照,说明 。(2)①④对照,说明酶具有 ,同无机催化剂一样可加快化学反应速率。 (3)③④对照,说明酶具有 ,同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率
实验二 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用1.实验原理:淀粉和蔗糖都是 糖。它们在酶的催化作用下都能水解成 ,还原糖能与 反应,生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶,再用 鉴定溶液中有无还原糖,就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
3.实验结论:酶具有 ,淀粉酶只能催化 水解,而不能催化 水解。
实验三 影响酶活性的条件1.探究温度对酶活性的影响(1)原理:温度影响淀粉酶的活性,进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝,可以根据 判断酶的活性。
是否出现蓝色及蓝色的深浅
(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
(3)结论:酶的催化作用需要 , 都会影响酶的活性。
易错辨析判断下列表述是否正确。(1)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中,可先控制酶的温度或pH,再将酶与底物混合,也可以先将酶与底物混合,再控制酶的温度或pH。( )(2)在测定唾液淀粉酶活性时,将溶液pH由3提升到6的过程中,该酶的活性将不断上升。( )
考向探究考向1酶的本质和作用1.(不定项选择)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是( )A.脲酶可与双缩脲试剂反应产生紫色B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
答案 AC 解析 脲酶的化学本质是蛋白质,能够与双缩脲试剂反应产生紫色,A项正确;只要给予适宜的温度、pH等条件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性,B项错误;盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低,但不影响蛋白质的活性,胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确;唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃,但是37 ℃不是保存该酶的最适温度,酶应该在低温条件下保存,D项错误。
2.(2022山东日照联考)真核细胞中,通过转录产生的RNA,往往需要在各种酶的作用下进行剪接加工,下图表示某种酶在该过程中的作用。相关叙述错误的是( )A.该酶的基本组成单位是核糖核苷酸B.该酶为限制酶,能特异性切割磷酸二酯键C.该酶的专一性与其特定的碱基排列顺序有关D.该酶能够显著降低RNA水解所需要的能量
答案 B 解析 从题图看出,该酶与底物RNA能碱基互补配对,所以该酶本质是RNA,基本组成单位是核糖核苷酸,A项正确;限制酶作用的底物是DNA,B项错误;该酶的专一性与其特定的碱基排列顺序有关,C项正确;酶的作用是降低化学反应所需要的活化能,因而该酶能够显著降低RNA水解所需要的能量,D项正确。
考向2影响酶促反应的因素3.下图为淀粉—琼脂培养基,其上的6个位置分别放置经不同溶液浸泡过的滤纸片。将该培养基置于37 ℃条件下保温。30 min后加入碘液处理,观察6个位置的颜色如右上表所示。
下列叙述错误的是( )A.37 ℃保温的目的是排除温度对实验结果的影响B.由位置1和2的实验结果可得出唾液淀粉酶具有催化作用C.将位置3的滤纸浸于pH为6.8的溶液中,酶的活性恢复D.由于酶具有专一性,位置6的颜色应该是蓝色
答案 C 解析 过酸(位置3)、过碱(位置4)或温度过高(位置5)都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,因此将位置3的滤纸浸于pH为6.8的溶液中,酶的活性不会恢复。
考向3酶特性相关的曲线等模型分析4.将某种酶运用到工业生产前,需测定使用该酶的最佳温度范围。下图中的曲线①表示在各种温度下该酶活性相对于最高酶活性的百分比。将该酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即下图中的曲线②。据此作出判断,不正确的是( )A.由曲线①可知80 ℃是该酶活性最高的温度B.曲线②的各数据点是在对应温度下测得的C.该酶使用的最佳温度范围是60~70 ℃D.该酶的热稳定性在70 ℃之后急剧下降
答案 B 解析 由曲线①可知,该酶的最适温度是80 ℃,A项正确;曲线②中的数据是将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测得的残余酶活性,B项错误;在使用该酶时,应保证其活性较高、热稳定性较好,由图中数据可知,60~70 ℃是该酶使用的最佳温度范围,C项正确;曲线②显示,酶的热稳定性从30 ℃开始不断下降,在70 ℃后,急剧下降,D项正确。
方法突破1.影响酶促反应的模型(1)酶的高效性
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响
(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
2.“四看法”分析酶促反应曲线
考向探究考向1实验方案的分析评价1.(2022浙江6月选考)下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述,正确的是( )A.“酶的催化效率”实验中,若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎,实验结果相同B.“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中,分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物C.“探究酶的专一性”实验中,设置1、2号试管(分别加入淀粉溶液和蔗糖溶液,并用斐林试剂检测)的目的是检验酶液中是否混有还原糖D.设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时,可选择斐林试剂检测反应产物
答案 B 解析 熟马铃薯块茎中酶已经失活,用其代替生马铃薯块茎,实验结果不相同,A项错误;“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中,不同pH为自变量,在酶溶液中分别加入不同pH的缓冲液后,再与底物混合,以保证反应pH为预设pH,B项正确;“探究酶的专一性”实验中,设置1、2号试管的目的是检验淀粉溶液和蔗糖溶液中是否混有还原糖,C项错误;探究温度对蛋白酶活性影响的实验中,温度作为自变量,而斐林试剂检验还原糖需要水浴加热,会改变实验温度,影响实验结果,故不能选择斐林试剂检测反应产物,D项错误。
2.(2022辽宁大连开学考试)为验证“变性的蛋白质更容易被消化酶消化”,实验小组利用蛋清溶液和胰蛋白酶(最适温度为37 ℃,最适pH为7.8)按照下表所示步骤进行实验,并得到下图所示结果,
下列分析错误的是( )A.预期实验结果为:甲、乙、丙分别对应c、b、a3条曲线B.若将胰蛋白酶更换成胃蛋白酶,其他条件不变,再重复上表步骤也可得到相同的结果C.省略步骤③,重复上述实验,若甲对应曲线c,则乙、丙不可能分别对应曲线b、aD.若增加酶量,重复上述实验,则曲线中t1、t2、t3都会向左移,但曲线达到的最大值不变
答案 B 解析 温度越高,蛋白质变性的程度越大,完全被消化所需时间越短,预期实验结果为甲、乙、丙分别对应c、b、a 3条曲线,A项正确;胃蛋白酶的最适pH为1.5左右,所以在pH为7.8的缓冲溶液中胃蛋白酶会变性失活,不能得到相同的实验结果,B项错误;根据题意,胰蛋白酶的最适温度是37 ℃,若省略步骤③,乙、丙仍然处于60 ℃和80 ℃,胰蛋白酶活性受影响,故得不到曲线b、a,C项正确;若增加酶量,酶促反应速率加快,获得最大产物量的时间都会提前,曲线中t1、t2、t3都会向左移。曲线达到的最大值表示产物的量,由于3组实验底物量相同(2 mL相同浓度的蛋清溶液),故反应完最终的产物量也是一样的,所以曲线达到的最大值不变,D项正确。
考向2实验结果的分析3.(2020北京)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如下图。第1组曲线是在pH=7.0、20 ℃条件下,向5 mL体积分数为1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )A.悬液中酶的浓度B.H2O2溶液的浓度C.反应体系的温度D.反应体系的pH
答案 B 解析 结合题干信息分析题图,随反应时间增加,生成O2总量的相对值不断增加,达到一定时间(第1组大约为2、第2组大约为3)以后,两组实验中产生的O2总量不再增加(即反应结束),但第2组反应结束时产生的O2总量明显高于第1组。若第2组实验提高了悬液中酶的浓度,则反应结束时产生的O2总量应与第1组相同,A项错误;若第2组实验提高了H2O2溶液的浓度,则反应结束时产生的O2总量应比第1组多,B项正确;若第2组实验提高了反应体系的温度(或pH),则反应结束时产生的O2总量应与第1组相同,C、D两项错误。
考向3实验步骤、思路的设计4.(2022山东日照一模)(不定项选择)右上表是探究温度对唾液淀粉酶活性影响实验的一些试剂及处理措施,
下列分析正确的是( )A.唾液淀粉酶能够显著降低淀粉水解所需要的活化能B.1号试管中的淀粉在唾液淀粉酶和ATP的作用下水解为麦芽糖C.2号试管滴加碘液后变蓝是因为高温破坏了唾液淀粉酶的结构D.实验步骤的顺序是:加缓冲液→加淀粉→加酶→保温→加碘液
答案 AC 解析 唾液淀粉酶是生物催化剂,可以催化淀粉水解,具有高效性,可以显著降低化学反应所需活化能,A项正确;淀粉的水解不需要ATP,B项错误;2号试管中沸水浴破坏了唾液淀粉酶的空间结构,导致酶丧失了活性,使得淀粉不能被水解,因此该试管中滴加碘液后变蓝,C项正确;该实验中酶和淀粉应该在相应的温度下保温,然后再混合,D项错误。
方法突破构建探究酶催化活性实验方案的模型(1)验证酶的高效性
(2)验证酶的专一性
(3)探究温度、pH对酶活性的影响
酶的相关实验知识必备1.酶活性探究实验中实验材料、试剂的选取及变量控制(1)正确选取试剂:在探究温度对酶活性的影响实验中,选用淀粉和淀粉酶时,宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,原因是使用斐林试剂需水浴加热,该实验需严格控制温度。(2)合理选取材料:①在探究温度对酶活性的影响实验中,不宜选用过氧化氢和过氧化氢酶,原因是过氧化氢在常温常压下就能分解,在加热条件下分解会加快;缓冲液作用是在加入少量酸或碱时能抵抗pH改变。②在探究pH对酶活性的影响实验中,不宜选用淀粉和淀粉酶,原因是淀粉在酸性条件下分解会加快。
(3)科学控制变量:在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度的干扰),且将酶溶液调至实验要求的pH后,再让反应物与酶接触。
2.影响酶活性的因素影响酶活性的因素除了酶浓度、底物浓度、温度、pH外,还有激活剂和抑制剂。(1)激活剂:能激活酶的物质称为酶的激活剂。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时,才表现出催化活性或强化其催化活性,这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态,这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。(2)抑制剂:能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。有的物质既可作为一种酶的抑制剂,又可作为另一种酶的激活剂。
专项突破典例.(2022湖北)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路取 支试管(每支试管代表1个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加入等量 ,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论若出现结果①: 。结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②: 。结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③: 。结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④: 。结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
答案 (1)3 甲物质溶液、乙物质溶液、蒸馏水(2)首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时3组酶A活性基本无差异两次测定都为蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与甲物质溶液组酶A活性无差异且高于乙物质溶液组首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与乙物质溶液组酶A活性无差异且高于甲物质溶液组
解析 酶的抑制剂主要有两种类型,一种是可逆抑制剂,另一种是不可逆抑制剂。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用,欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,可设计以下实验(每组实验添加试剂前后各测酶活性1次,比较酶活性的高低):取3支试管,每支试管中加入等量的酶A溶液,再向每支试管中加入一定量的甲物质溶液、乙物质溶液和蒸馏水,一段时间后,测定每组中酶A的活性。然后将3组溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液,再测定酶A的活性。
①若首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时3组酶A活性基本无差异。说明甲、乙均为可逆抑制剂。②若两次测定都为蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组。说明甲、乙均为不可逆抑制剂。③若首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与甲物质溶液组酶A活性无差异且高于乙物质溶液组。说明甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。④若首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与乙物质溶液组酶A活性无差异且高于甲物质溶液组。说明甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
专项训练1.1897年德国科学家毕希纳发现,利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵;还有研究发现,乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论,进行了实验。实验共分6组,其中4组的实验处理和结果如下表(A溶液:含有酵母汁中的各类生物大分子;B溶液:含有酵母汁中的各类小分子和离子)。
注:“+”表示有乙醇生成,“-”表示无乙醇生成
下列有关叙述错误的是( )A.除表中4组外,其他2组的实验处理分别是:葡萄糖溶液+酵母汁;葡萄糖溶液+A溶液+B溶液B.制备无细胞的酵母汁时加入缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,以确保酶的活性C.组别④中无乙醇生成的原因是B溶液中缺少乙醇发酵的酶D.若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的,可增加一组实验,该组的处理是葡萄糖溶液+去除了离子M的B溶液
答案 D 解析 为验证“利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助”的结论,还需要加设两组实验,一组为葡萄糖溶液+酵母汁(预期实验结果为有乙醇生成),另外一组为葡萄糖溶液+A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子,包括相关酶)+B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)(预期结果为有乙醇生成),A项正确;酶的作用条件温和,需要适宜的温度和pH等条件,实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,B项正确;组别④中无乙醇生成的原因是虽然B溶液中存在起辅助作用的小分子和离子,但是缺少乙醇发酵的酶,C项正确;
据题干信息可知,M离子存在于B溶液中,故为验证M对乙醇发酵的是否为必需的,则应加设一组实验,即葡萄糖溶液+A溶液+去除了离子M的B溶液,若有乙醇生成,则证明B不是必需的,若无乙醇生成,则证明B是必需的,D项错误。
2.(2022重庆西南大学附中检测)下表是某同学进行酶相关特性探究实验的记录,
下列分析不合理的是( )A.实验一的目的是探究酶有催化作用B.实验二中检测试剂可用斐林试剂C.实验三中底物选择不合理D.实验四实验设计方案合理
答案 D 解析 实验一中的试剂为胰蛋白酶和蒸馏水,底物为蛋白块,通过有无酶的对照,可以探究酶的催化作用,A项合理;验证酶的专一性实验中,用淀粉、蔗糖为底物,都加入淀粉酶,淀粉、蔗糖都是非还原糖,而其水解产物都有还原糖产生,因此实验结果可以用斐林试剂来检测,B项合理;一般不用过氧化氢酶催化过氧化氢分解做温度实验,原因是高温下过氧化氢会被分解,干扰实验结论的得出,C项合理;实验四设计方案不合理的原因有两个,斐林试剂的碱性会干扰实验的pH,且酸性条件下会催化淀粉的分解,D项不合理。
3.(2022广东佛山检测)研究者进行两项乳糖水解反应实验,实验一用不同浓度的酶作用于10%的乳糖溶液,实验二选用的实验一的某一酶浓度为条件,用不同浓度的乳糖溶液进行实验。两项实验反应体系的体积相同且相对反应速率的基准一致,结果见表1、2。
表1 不同酶浓度下乳糖水解相对反应速率
表2 不同乳糖浓度下乳糖水解相对反应速率
下列叙述错误的是( )A.该实验的反应速率可以用单位时间、单位体积内产物的生成量表示B.实验一若改用20%的乳糖溶液,则组别3的相对反应速率为100C.实验二组别4中乳糖水解增速变缓的原因是酶的数量有限D.比较实验一与实验二可知,实验二中的酶浓度为2%
一、酶的本质、作用和特性1.酶本质的探索历程(连线)
4.酶的催化特性(1) :催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化 化学反应。 (3)作用条件较温和:在 条件下,酶的活性最高; 会使酶的空间结构遭到破坏而失活;0 ℃左右时酶的活性很低,但空间结构稳定。
过酸、过碱或温度过高
(4)图解温度、pH对酶活性的影响分析图示图1、图2,完成填空。①图1、图2两图横坐标分别为温度、pH,b点表示 ,e点表示 。 ②图2中,温度由a变为b时,酶活性 ;由c变为b时,酶活性 ,原因是 。
高温使酶的空间结构被破坏,使酶永久失活
③图2中,pH由d变为e或由f变为e时,酶活性均不变,原因是 。 ④人发烧时不想吃东西,原因是______________________________________________________________。 ⑤唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,原因是 。
过酸、过碱都会导致酶空间结构被破坏,使酶永久失活
体温升高导致消化酶活性降低,食物在
唾液淀粉酶的最适pH为6.8,而胃液的pH为0.9~1.5
易错辨析基于对酶的本质、作用和特性的理解,判断下列表述是否正确。(1)细胞代谢发生在细胞中,是每时每刻进行着的许多化学反应的统称。( )(2)酶提供了反应过程中所必需的活化能。( )(3)酶都是活细胞产生的,具有催化和调节生命活动的作用。( )(4)每种酶只能催化一种化学反应。( )(5)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。( )(6)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行,还与酶在细胞中的分布有关。( )(7)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用。( )
二、与酶有关的实验实验一 比较过氧化氢在不同条件下的分解1.实验原理
2.实验设计与现象分析
3.实验结论(1)①②对照,说明 。(2)①④对照,说明酶具有 ,同无机催化剂一样可加快化学反应速率。 (3)③④对照,说明酶具有 ,同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率
实验二 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用1.实验原理:淀粉和蔗糖都是 糖。它们在酶的催化作用下都能水解成 ,还原糖能与 反应,生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶,再用 鉴定溶液中有无还原糖,就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
3.实验结论:酶具有 ,淀粉酶只能催化 水解,而不能催化 水解。
实验三 影响酶活性的条件1.探究温度对酶活性的影响(1)原理:温度影响淀粉酶的活性,进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝,可以根据 判断酶的活性。
是否出现蓝色及蓝色的深浅
(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
(3)结论:酶的催化作用需要 , 都会影响酶的活性。
易错辨析判断下列表述是否正确。(1)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中,可先控制酶的温度或pH,再将酶与底物混合,也可以先将酶与底物混合,再控制酶的温度或pH。( )(2)在测定唾液淀粉酶活性时,将溶液pH由3提升到6的过程中,该酶的活性将不断上升。( )
考向探究考向1酶的本质和作用1.(不定项选择)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是( )A.脲酶可与双缩脲试剂反应产生紫色B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
答案 AC 解析 脲酶的化学本质是蛋白质,能够与双缩脲试剂反应产生紫色,A项正确;只要给予适宜的温度、pH等条件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性,B项错误;盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低,但不影响蛋白质的活性,胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确;唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃,但是37 ℃不是保存该酶的最适温度,酶应该在低温条件下保存,D项错误。
2.(2022山东日照联考)真核细胞中,通过转录产生的RNA,往往需要在各种酶的作用下进行剪接加工,下图表示某种酶在该过程中的作用。相关叙述错误的是( )A.该酶的基本组成单位是核糖核苷酸B.该酶为限制酶,能特异性切割磷酸二酯键C.该酶的专一性与其特定的碱基排列顺序有关D.该酶能够显著降低RNA水解所需要的能量
答案 B 解析 从题图看出,该酶与底物RNA能碱基互补配对,所以该酶本质是RNA,基本组成单位是核糖核苷酸,A项正确;限制酶作用的底物是DNA,B项错误;该酶的专一性与其特定的碱基排列顺序有关,C项正确;酶的作用是降低化学反应所需要的活化能,因而该酶能够显著降低RNA水解所需要的能量,D项正确。
考向2影响酶促反应的因素3.下图为淀粉—琼脂培养基,其上的6个位置分别放置经不同溶液浸泡过的滤纸片。将该培养基置于37 ℃条件下保温。30 min后加入碘液处理,观察6个位置的颜色如右上表所示。
下列叙述错误的是( )A.37 ℃保温的目的是排除温度对实验结果的影响B.由位置1和2的实验结果可得出唾液淀粉酶具有催化作用C.将位置3的滤纸浸于pH为6.8的溶液中,酶的活性恢复D.由于酶具有专一性,位置6的颜色应该是蓝色
答案 C 解析 过酸(位置3)、过碱(位置4)或温度过高(位置5)都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,因此将位置3的滤纸浸于pH为6.8的溶液中,酶的活性不会恢复。
考向3酶特性相关的曲线等模型分析4.将某种酶运用到工业生产前,需测定使用该酶的最佳温度范围。下图中的曲线①表示在各种温度下该酶活性相对于最高酶活性的百分比。将该酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即下图中的曲线②。据此作出判断,不正确的是( )A.由曲线①可知80 ℃是该酶活性最高的温度B.曲线②的各数据点是在对应温度下测得的C.该酶使用的最佳温度范围是60~70 ℃D.该酶的热稳定性在70 ℃之后急剧下降
答案 B 解析 由曲线①可知,该酶的最适温度是80 ℃,A项正确;曲线②中的数据是将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测得的残余酶活性,B项错误;在使用该酶时,应保证其活性较高、热稳定性较好,由图中数据可知,60~70 ℃是该酶使用的最佳温度范围,C项正确;曲线②显示,酶的热稳定性从30 ℃开始不断下降,在70 ℃后,急剧下降,D项正确。
方法突破1.影响酶促反应的模型(1)酶的高效性
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响
(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
2.“四看法”分析酶促反应曲线
考向探究考向1实验方案的分析评价1.(2022浙江6月选考)下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述,正确的是( )A.“酶的催化效率”实验中,若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎,实验结果相同B.“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中,分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物C.“探究酶的专一性”实验中,设置1、2号试管(分别加入淀粉溶液和蔗糖溶液,并用斐林试剂检测)的目的是检验酶液中是否混有还原糖D.设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时,可选择斐林试剂检测反应产物
答案 B 解析 熟马铃薯块茎中酶已经失活,用其代替生马铃薯块茎,实验结果不相同,A项错误;“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中,不同pH为自变量,在酶溶液中分别加入不同pH的缓冲液后,再与底物混合,以保证反应pH为预设pH,B项正确;“探究酶的专一性”实验中,设置1、2号试管的目的是检验淀粉溶液和蔗糖溶液中是否混有还原糖,C项错误;探究温度对蛋白酶活性影响的实验中,温度作为自变量,而斐林试剂检验还原糖需要水浴加热,会改变实验温度,影响实验结果,故不能选择斐林试剂检测反应产物,D项错误。
2.(2022辽宁大连开学考试)为验证“变性的蛋白质更容易被消化酶消化”,实验小组利用蛋清溶液和胰蛋白酶(最适温度为37 ℃,最适pH为7.8)按照下表所示步骤进行实验,并得到下图所示结果,
下列分析错误的是( )A.预期实验结果为:甲、乙、丙分别对应c、b、a3条曲线B.若将胰蛋白酶更换成胃蛋白酶,其他条件不变,再重复上表步骤也可得到相同的结果C.省略步骤③,重复上述实验,若甲对应曲线c,则乙、丙不可能分别对应曲线b、aD.若增加酶量,重复上述实验,则曲线中t1、t2、t3都会向左移,但曲线达到的最大值不变
答案 B 解析 温度越高,蛋白质变性的程度越大,完全被消化所需时间越短,预期实验结果为甲、乙、丙分别对应c、b、a 3条曲线,A项正确;胃蛋白酶的最适pH为1.5左右,所以在pH为7.8的缓冲溶液中胃蛋白酶会变性失活,不能得到相同的实验结果,B项错误;根据题意,胰蛋白酶的最适温度是37 ℃,若省略步骤③,乙、丙仍然处于60 ℃和80 ℃,胰蛋白酶活性受影响,故得不到曲线b、a,C项正确;若增加酶量,酶促反应速率加快,获得最大产物量的时间都会提前,曲线中t1、t2、t3都会向左移。曲线达到的最大值表示产物的量,由于3组实验底物量相同(2 mL相同浓度的蛋清溶液),故反应完最终的产物量也是一样的,所以曲线达到的最大值不变,D项正确。
考向2实验结果的分析3.(2020北京)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如下图。第1组曲线是在pH=7.0、20 ℃条件下,向5 mL体积分数为1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )A.悬液中酶的浓度B.H2O2溶液的浓度C.反应体系的温度D.反应体系的pH
答案 B 解析 结合题干信息分析题图,随反应时间增加,生成O2总量的相对值不断增加,达到一定时间(第1组大约为2、第2组大约为3)以后,两组实验中产生的O2总量不再增加(即反应结束),但第2组反应结束时产生的O2总量明显高于第1组。若第2组实验提高了悬液中酶的浓度,则反应结束时产生的O2总量应与第1组相同,A项错误;若第2组实验提高了H2O2溶液的浓度,则反应结束时产生的O2总量应比第1组多,B项正确;若第2组实验提高了反应体系的温度(或pH),则反应结束时产生的O2总量应与第1组相同,C、D两项错误。
考向3实验步骤、思路的设计4.(2022山东日照一模)(不定项选择)右上表是探究温度对唾液淀粉酶活性影响实验的一些试剂及处理措施,
下列分析正确的是( )A.唾液淀粉酶能够显著降低淀粉水解所需要的活化能B.1号试管中的淀粉在唾液淀粉酶和ATP的作用下水解为麦芽糖C.2号试管滴加碘液后变蓝是因为高温破坏了唾液淀粉酶的结构D.实验步骤的顺序是:加缓冲液→加淀粉→加酶→保温→加碘液
答案 AC 解析 唾液淀粉酶是生物催化剂,可以催化淀粉水解,具有高效性,可以显著降低化学反应所需活化能,A项正确;淀粉的水解不需要ATP,B项错误;2号试管中沸水浴破坏了唾液淀粉酶的空间结构,导致酶丧失了活性,使得淀粉不能被水解,因此该试管中滴加碘液后变蓝,C项正确;该实验中酶和淀粉应该在相应的温度下保温,然后再混合,D项错误。
方法突破构建探究酶催化活性实验方案的模型(1)验证酶的高效性
(2)验证酶的专一性
(3)探究温度、pH对酶活性的影响
酶的相关实验知识必备1.酶活性探究实验中实验材料、试剂的选取及变量控制(1)正确选取试剂:在探究温度对酶活性的影响实验中,选用淀粉和淀粉酶时,宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,原因是使用斐林试剂需水浴加热,该实验需严格控制温度。(2)合理选取材料:①在探究温度对酶活性的影响实验中,不宜选用过氧化氢和过氧化氢酶,原因是过氧化氢在常温常压下就能分解,在加热条件下分解会加快;缓冲液作用是在加入少量酸或碱时能抵抗pH改变。②在探究pH对酶活性的影响实验中,不宜选用淀粉和淀粉酶,原因是淀粉在酸性条件下分解会加快。
(3)科学控制变量:在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度的干扰),且将酶溶液调至实验要求的pH后,再让反应物与酶接触。
2.影响酶活性的因素影响酶活性的因素除了酶浓度、底物浓度、温度、pH外,还有激活剂和抑制剂。(1)激活剂:能激活酶的物质称为酶的激活剂。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时,才表现出催化活性或强化其催化活性,这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态,这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。(2)抑制剂:能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。有的物质既可作为一种酶的抑制剂,又可作为另一种酶的激活剂。
专项突破典例.(2022湖北)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路取 支试管(每支试管代表1个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加入等量 ,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论若出现结果①: 。结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②: 。结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③: 。结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④: 。结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
答案 (1)3 甲物质溶液、乙物质溶液、蒸馏水(2)首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时3组酶A活性基本无差异两次测定都为蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与甲物质溶液组酶A活性无差异且高于乙物质溶液组首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与乙物质溶液组酶A活性无差异且高于甲物质溶液组
解析 酶的抑制剂主要有两种类型,一种是可逆抑制剂,另一种是不可逆抑制剂。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用,欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,可设计以下实验(每组实验添加试剂前后各测酶活性1次,比较酶活性的高低):取3支试管,每支试管中加入等量的酶A溶液,再向每支试管中加入一定量的甲物质溶液、乙物质溶液和蒸馏水,一段时间后,测定每组中酶A的活性。然后将3组溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液,再测定酶A的活性。
①若首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时3组酶A活性基本无差异。说明甲、乙均为可逆抑制剂。②若两次测定都为蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组。说明甲、乙均为不可逆抑制剂。③若首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与甲物质溶液组酶A活性无差异且高于乙物质溶液组。说明甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。④若首次测定时蒸馏水组酶A活性显著高于甲、乙物质溶液组;再次测定时蒸馏水组与乙物质溶液组酶A活性无差异且高于甲物质溶液组。说明甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
专项训练1.1897年德国科学家毕希纳发现,利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵;还有研究发现,乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论,进行了实验。实验共分6组,其中4组的实验处理和结果如下表(A溶液:含有酵母汁中的各类生物大分子;B溶液:含有酵母汁中的各类小分子和离子)。
注:“+”表示有乙醇生成,“-”表示无乙醇生成
下列有关叙述错误的是( )A.除表中4组外,其他2组的实验处理分别是:葡萄糖溶液+酵母汁;葡萄糖溶液+A溶液+B溶液B.制备无细胞的酵母汁时加入缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,以确保酶的活性C.组别④中无乙醇生成的原因是B溶液中缺少乙醇发酵的酶D.若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的,可增加一组实验,该组的处理是葡萄糖溶液+去除了离子M的B溶液
答案 D 解析 为验证“利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助”的结论,还需要加设两组实验,一组为葡萄糖溶液+酵母汁(预期实验结果为有乙醇生成),另外一组为葡萄糖溶液+A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子,包括相关酶)+B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)(预期结果为有乙醇生成),A项正确;酶的作用条件温和,需要适宜的温度和pH等条件,实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,B项正确;组别④中无乙醇生成的原因是虽然B溶液中存在起辅助作用的小分子和离子,但是缺少乙醇发酵的酶,C项正确;
据题干信息可知,M离子存在于B溶液中,故为验证M对乙醇发酵的是否为必需的,则应加设一组实验,即葡萄糖溶液+A溶液+去除了离子M的B溶液,若有乙醇生成,则证明B不是必需的,若无乙醇生成,则证明B是必需的,D项错误。
2.(2022重庆西南大学附中检测)下表是某同学进行酶相关特性探究实验的记录,
下列分析不合理的是( )A.实验一的目的是探究酶有催化作用B.实验二中检测试剂可用斐林试剂C.实验三中底物选择不合理D.实验四实验设计方案合理
答案 D 解析 实验一中的试剂为胰蛋白酶和蒸馏水,底物为蛋白块,通过有无酶的对照,可以探究酶的催化作用,A项合理;验证酶的专一性实验中,用淀粉、蔗糖为底物,都加入淀粉酶,淀粉、蔗糖都是非还原糖,而其水解产物都有还原糖产生,因此实验结果可以用斐林试剂来检测,B项合理;一般不用过氧化氢酶催化过氧化氢分解做温度实验,原因是高温下过氧化氢会被分解,干扰实验结论的得出,C项合理;实验四设计方案不合理的原因有两个,斐林试剂的碱性会干扰实验的pH,且酸性条件下会催化淀粉的分解,D项不合理。
3.(2022广东佛山检测)研究者进行两项乳糖水解反应实验,实验一用不同浓度的酶作用于10%的乳糖溶液,实验二选用的实验一的某一酶浓度为条件,用不同浓度的乳糖溶液进行实验。两项实验反应体系的体积相同且相对反应速率的基准一致,结果见表1、2。
表1 不同酶浓度下乳糖水解相对反应速率
表2 不同乳糖浓度下乳糖水解相对反应速率
下列叙述错误的是( )A.该实验的反应速率可以用单位时间、单位体积内产物的生成量表示B.实验一若改用20%的乳糖溶液,则组别3的相对反应速率为100C.实验二组别4中乳糖水解增速变缓的原因是酶的数量有限D.比较实验一与实验二可知,实验二中的酶浓度为2%
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