考點(diǎn)1 酶的本質(zhì)、作用與特性
學(xué)生用書(shū)P047
1.酶在細(xì)胞代謝中的作用
(1)酶的探索歷程
(2)細(xì)胞代謝
(3)酶的作用機(jī)理
2.酶的本質(zhì)
(1)酶本質(zhì)的探索
(2)酶的本質(zhì)
3.酶的特性
4.影響酶促反應(yīng)速率的因素的模型分析
基礎(chǔ)自測(cè)
1.酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的,酶只在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。( × )
2.酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,因此具有高效性。( × )
3.蛋白酶能催化多種蛋白質(zhì)水解,因此蛋白酶不具有專(zhuān)一性。( × )
4.酶在完成催化作用后立即被滅活。( × )
5.低溫和高溫條件下酶都會(huì)變性失活。( × )
6.在測(cè)定唾液淀粉酶活性時(shí),將溶液pH由3提升到6的過(guò)程中,該酶的活性將不斷上升。( × )
提示 唾液淀粉酶的適宜pH在6.2~7.4,其在pH為3時(shí)酶已經(jīng)失活,再提升pH也不會(huì)恢復(fù)活性。
7.酶促反應(yīng)速率與溫度和pH有關(guān),但酶的活性與溫度和pH無(wú)關(guān)。( × )
8.具催化功能RNA的發(fā)現(xiàn)是對(duì)酶化學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)的補(bǔ)充[2023廣東,T5D]。( √ )
9.麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低[2021湖北,T2D]。( × )
10.酶、抗體、激素都是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的[2021全國(guó)甲,T1A改編]。( × )
情境應(yīng)用
1.為什么絲綢和毛皮類(lèi)衣物不能用加酶洗衣粉來(lái)洗滌?
提示 因?yàn)榧用赶匆路壑泻械鞍酌福瑫?huì)損壞絲綢和毛皮類(lèi)衣物中的蛋白質(zhì)纖維。
2.溶菌酶抗菌消炎的原理是溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁。細(xì)菌性溶菌酶能不能防御真菌感染?請(qǐng)說(shuō)明原因。
提示 不能。因?yàn)檎婢图?xì)菌細(xì)胞壁的成分不同,而酶具有專(zhuān)一性,細(xì)菌性溶菌酶不能防御真菌感染。
3.20世紀(jì)60年代以前醫(yī)用葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解法來(lái)生產(chǎn)的,生產(chǎn)過(guò)程需要高壓、高溫條件,且需要耐酸的設(shè)備。60年代以后改用酶法生產(chǎn)。從酶的特性角度分析,為什么60年代以后改用酶法生產(chǎn)醫(yī)用葡萄糖?
提示 因?yàn)榕c無(wú)機(jī)催化劑相比,酶具有高效性,用酶法生產(chǎn)醫(yī)用葡萄糖效率高,且可以在較溫和的條件下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備要求較低,能源消耗少,可大大降低成本。
4.將剛采摘的新鮮糯玉米立即放入85 ℃水中熱燙處理2 min,可較好地保持甜味;人發(fā)燒時(shí)不想吃東西。其原因分別是什么?
提示 85 ℃的水會(huì)破壞新鮮糯玉米中能將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶的活性;人的體溫升高可導(dǎo)致消化酶活性降低,食物在消化道中消化緩慢。
5.已知胃蛋白酶的最適pH為1.5,小腸液的pH為7.6,胃蛋白酶隨食糜進(jìn)入小腸后還能發(fā)揮作用嗎?為什么?
提示 不能。因?yàn)闆](méi)有了適宜的pH,胃蛋白酶活性大大下降甚至失活,不再發(fā)揮作用。
深度思考
1.證明某種酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路有哪些?
提示 (1)在某種酶液中加入蛋白酶,若該酶失去催化活性,則證明該酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì);(2)在某種酶液中加入雙縮脲試劑,若其能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),則證明該酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì);(3)添加僅能引起蛋白質(zhì)變性的因素,若該酶失去活性,則證明該酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。
2.舉例說(shuō)明細(xì)胞中的各類(lèi)化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行,與酶在細(xì)胞中的分布有關(guān)。
提示 以植物葉肉細(xì)胞來(lái)說(shuō),與光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體內(nèi),與呼吸作用有關(guān)的酶分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi),這樣光合作用與呼吸作用在細(xì)胞內(nèi)不同的區(qū)室同時(shí)進(jìn)行,互不干擾。
3.酶制劑適于在低溫(0~4 ℃)下保存的原因是什么?
提示 在0~4 ℃時(shí),酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,調(diào)至適宜的溫度時(shí)酶的活性可以恢復(fù)。
與酶促反應(yīng)速率相關(guān)的模型的本質(zhì)分析
(1)底物濃度、酶濃度的改變不影響酶活性,但可在一定程度上直接影響酶促反應(yīng)速率;
(2)溫度、pH及某些激活劑、抑制劑會(huì)通過(guò)改變酶的活性,間接影響酶促反應(yīng)速率。
學(xué)生用書(shū)P050
命題點(diǎn)1 酶的本質(zhì)、作用與特性的綜合分析
1.[2023廣東]中國(guó)制茶工藝源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。紅茶制作包括萎凋、揉捻、發(fā)酵、高溫干燥等工序,其間多酚氧化酶催化茶多酚生成適量茶黃素是紅茶風(fēng)味形成的關(guān)鍵。下列敘述錯(cuò)誤的是( C )
A.揉捻能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)使多酚氧化酶與茶多酚接觸
B.發(fā)酵時(shí)保持適宜的溫度以維持多酚氧化酶的活性
C.發(fā)酵時(shí)有機(jī)酸含量增加不會(huì)影響多酚氧化酶活性
D.高溫滅活多酚氧化酶以防止過(guò)度氧化影響茶品質(zhì)
解析 紅茶制作時(shí)揉捻能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),使其釋放的多酚氧化酶與茶多酚接觸,A正確;發(fā)酵過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是酶促反應(yīng)過(guò)程,酶的活性受溫度條件影響,發(fā)酵時(shí)保持適宜的溫度可維持多酚氧化酶的活性,B正確;酶的作用條件較溫和,發(fā)酵時(shí)有機(jī)酸含量增加會(huì)影響多酚氧化酶的活性,C錯(cuò)誤;高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)而使其失活,故高溫滅活多酚氧化酶可防止過(guò)度氧化影響茶品質(zhì),D正確。
命題變式
[設(shè)問(wèn)拓展型]題干信息不變,下列敘述錯(cuò)誤的是( C )
A.多酚氧化酶的基本組成單位是氨基酸
B.多酚氧化酶與茶多酚在細(xì)胞中的分布可能不同
C.多酚氧化酶提供大量活化能加快了茶多酚氧化
D.高溫滅活的多酚氧化酶仍然能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)
解析 多酚氧化酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其基本組成單位是氨基酸,A正確;紅茶制作時(shí)揉捻能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),使其釋放的多酚氧化酶與茶多酚接觸,說(shuō)明多酚氧化酶與茶多酚在細(xì)胞中的分布可能不同,B正確;多酚氧化酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,并不提供活化能,C錯(cuò)誤;高溫條件會(huì)使多酚氧化酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞而失活,但肽鍵不被破壞,因此,高溫滅活的多酚氧化酶仍然能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),D正確。
2.[2024南寧一模]擬南芥中的RuBP羧化酶在一定條件下既能催化CO2的固定,又能催化C5與O2反應(yīng)生成C3和C2,下列有關(guān)RuBP羧化酶的敘述,正確的是( D )
A.與其他酶相比,RuBP羧化酶不具有專(zhuān)一性
B.RuBP羧化酶能為CO2的固定提供所需的活化能
C.在提取RuBP羧化酶的實(shí)驗(yàn)中,研磨葉片時(shí)應(yīng)加入無(wú)水乙醇
D.RuBP羧化酶發(fā)揮作用需適宜的溫度和pH等條件
解析 酶的專(zhuān)一性是指一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng),RuBP羧化酶在一定條件下既能催化CO2的固定,又能催化C5與O2反應(yīng)生成C3和C2,RuBP羧化酶具有專(zhuān)一性,A錯(cuò)誤;酶能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能,不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能,因此RuBP羧化酶不能為CO2的固定提供所需的活化能,B錯(cuò)誤;無(wú)水乙醇會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu),在提取RuBP羧化酶的實(shí)驗(yàn)中,研磨葉片時(shí)不應(yīng)該加入無(wú)水乙醇,C錯(cuò)誤;酶的特性之一是作用條件較溫和,酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的,在最適宜的溫度和pH條件下,酶的活性最高,故RuBP羧化酶發(fā)揮作用需適宜的溫度和pH等條件,D正確。
命題點(diǎn)2 影響酶促反應(yīng)速率的因素分析
3.[2023德陽(yáng)一模]如圖甲是過(guò)氧化氫酶活性受pH影響的曲線,圖乙表示在最適溫度下,pH=b時(shí)H2O2分解產(chǎn)生的O2%量隨時(shí)間的變化曲線。下列敘述正確的是( A )
A.溫度降低時(shí),圖乙中的e點(diǎn)不變,d點(diǎn)右移
B.H2O2量增加時(shí),圖乙中的e點(diǎn)上升,d點(diǎn)左移
C.最適溫度下,pH=c時(shí),圖乙中e點(diǎn)的值為0
D.最適溫度下,pH=a時(shí),圖乙中e點(diǎn)下移,d點(diǎn)左移
解析 圖乙表示在最適溫度下測(cè)得的變化曲線,若溫度降低,酶的活性降低,導(dǎo)致圖乙中的d點(diǎn)右移,但是e點(diǎn)不變,A正確;H2O2量增加時(shí),圖乙中的e點(diǎn)上升,d點(diǎn)右移,B錯(cuò)誤;pH=c時(shí),酶因過(guò)堿條件而變性失活,不能催化H2O2水解,但H2O2在常溫下也能分解,所以e點(diǎn)不為0,C錯(cuò)誤;最適溫度下,pH=a時(shí),酶的活性降低,導(dǎo)致圖乙中d點(diǎn)右移,而e點(diǎn)不變,D錯(cuò)誤。
4.[2021海南]某種酶的催化反應(yīng)速率隨溫度和時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖所示。據(jù)圖分析,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( D )
A.該酶可耐受一定的高溫
B.在t1時(shí),該酶催化反應(yīng)速率隨溫度升高而增大
C.不同溫度下,該酶達(dá)到最大催化反應(yīng)速率時(shí)所需時(shí)間不同
D.相同溫度下,在不同反應(yīng)時(shí)間該酶的催化反應(yīng)速率不同
解析 據(jù)圖可知,該酶在70 ℃條件下仍具有一定的活性,推測(cè)該酶可以耐受一定的高溫,A正確;據(jù)圖可知,在t1時(shí),70 ℃時(shí)的反應(yīng)速率>60 ℃時(shí)的反應(yīng)速率>50 ℃時(shí)的反應(yīng)速率>40 ℃時(shí)的反應(yīng)速率,即在t1時(shí)酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而增大,B正確;據(jù)圖可知,在不同溫度下,該酶達(dá)到最大催化反應(yīng)速率時(shí)所需時(shí)間不同,其中70 ℃條件下該酶達(dá)到最大催化反應(yīng)速率所需時(shí)間最短,C正確;相同溫度下,在不同反應(yīng)時(shí)間該酶的催化反應(yīng)速率可能相同,如達(dá)到最大反應(yīng)速率后,繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間,該酶的催化反應(yīng)速率不發(fā)生改變,D錯(cuò)誤。
命題變式
[條件改變型](1)若圖中酶促反應(yīng)中底物的量一定,則在不同溫度條件下最終生成物的量 相同 (填“相同”或“不相同”),原因是 不同的溫度條件只會(huì)影響到達(dá)反應(yīng)平衡所需的時(shí)間,不會(huì)影響最終生成物的量 。
[題干拓展型](2)溫度會(huì)影響酶促反應(yīng)速率,其作用機(jī)理可用下圖的坐標(biāo)曲線表示。其中a表示不同溫度下底物分子具有的能量,b表示溫度對(duì)酶空間結(jié)構(gòu)的影響,c表示酶促反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系。下列說(shuō)法正確的是( C )
A.隨著溫度的升高,底物分子具有的活化能增加
B.處于曲線c中1、2位點(diǎn)的酶分子空間結(jié)構(gòu)是相同的
C.底物分子的能量與酶的空間結(jié)構(gòu)都會(huì)影響酶促反應(yīng)速率
D.酶適于低溫保存,原因是底物分子的能量低
解析 隨著溫度的升高,底物分子具有的能量升高,而不是活化能增加,A錯(cuò)誤;曲線c中1、2位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的酶促反應(yīng)速率相同,但溫度較高時(shí),酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,B錯(cuò)誤;由圖可知,底物分子的能量和酶的空間結(jié)構(gòu)都會(huì)影響酶促反應(yīng)速率,C正確;酶適于低溫保存的原因是酶在低溫條件下空間結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)2 實(shí)驗(yàn)探究酶的特性和影響酶活性的條件
學(xué)生用書(shū)P051
1.探究酶的高效性——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解
(1)實(shí)驗(yàn)原理
(2)實(shí)驗(yàn)方案
(3)變量分析
2.探究酶的專(zhuān)一性——探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用
(1)實(shí)驗(yàn)原理:每一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)。淀粉和蔗糖都是[10] 非還原糖 ,它們?cè)诿傅拇呋饔孟露寄芩獬蛇€原糖,斐林試劑能與還原糖反應(yīng)產(chǎn)生[11] 磚紅色 沉淀。
(2)實(shí)驗(yàn)方案
3.探究影響酶活性的條件
(1)探究溫度對(duì)酶活性的影響
①實(shí)驗(yàn)原理
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程
(2)探究pH對(duì)酶活性的影響
①實(shí)驗(yàn)原理
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程
4.與酶相關(guān)的拓展實(shí)驗(yàn)
(1)探究酶的本質(zhì)
①試劑檢測(cè)法探究酶的本質(zhì)是否為蛋白質(zhì)
②酶解法探究酶的本質(zhì)
(2)對(duì)比法探究酶的高效性和專(zhuān)一性
①探究酶的高效性
注意 用酶和蒸餾水作對(duì)照只能證明酶具有催化功能,不能證明酶的高效性。
②探究酶的專(zhuān)一性
(3)梯度法探究酶的最適溫度(或pH)
基礎(chǔ)自測(cè)
1.在探究過(guò)氧化氫酶最適pH的實(shí)驗(yàn)中,需要在同一溫度下進(jìn)行。( √ )
2.“探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶的影響”實(shí)驗(yàn)中,設(shè)置不同的pH組以構(gòu)成相互對(duì)照。( √ )
3.探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),室溫下將淀粉溶液與淀粉酶溶液混勻后,在設(shè)定溫度下保溫[2022北京,T12C改編]。( × )
4.研磨肝臟以破碎細(xì)胞用于獲取含過(guò)氧化氫酶的粗提液[2021北京,T13A]。( √ )
5.“酶的催化效率”實(shí)驗(yàn)中,若以熟馬鈴薯塊莖代替生馬鈴薯塊莖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同[2021浙江6月,T16A]。( × )
6.探究唾液淀粉酶活性的最適溫度時(shí),需要設(shè)置0 ℃、37 ℃和100 ℃三個(gè)溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[2021江蘇,T19D改編]。( × )
提示 設(shè)置的溫度梯度太大,不能得到最適溫度。
深度思考
1.比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)中,有同學(xué)在原實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加了一組試管,向其中加入2 mL過(guò)氧化氫溶液和2滴煮沸過(guò)的肝臟研磨液,這樣做的目的是什么?
提示 與加入新鮮肝臟研磨液的試管形成對(duì)照,可證明高溫下失活的酶無(wú)催化作用。
2.探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)中能不能用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑,為什么?
提示 不能。因?yàn)榈庖褐荒軝z測(cè)淀粉是否被水解,而蔗糖無(wú)論是否被水解都不會(huì)使碘液變藍(lán)。
3.探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是什么?
提示 探究同一種酶是否能催化不同底物水解。
4.若選擇淀粉和淀粉酶來(lái)探究溫度對(duì)酶活性的影響,檢測(cè)底物是否被分解的試劑宜選用碘液,不能選用斐林試劑的原因是什么?
提示 因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需要水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。
5.在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,能不能選擇過(guò)氧化氫(H2O2)和過(guò)氧化氫酶作為實(shí)驗(yàn)材料,為什么?
提示 不能。因?yàn)檫^(guò)氧化氫在常溫下就能分解,加熱的條件下分解會(huì)加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
6.在探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,為什么需要先調(diào)好酶的pH至預(yù)設(shè)pH,再與底物混合,而不能將酶和底物先混合再調(diào)pH?
提示 因?yàn)槊妇哂懈咝裕日{(diào)好酶的pH至預(yù)設(shè)pH,再與底物混合,可避免酶和底物先混合,在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH條件下就已經(jīng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
7.在探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,能不能選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料?
提示 不能。因?yàn)樵谒嵝詶l件下淀粉分解會(huì)加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
學(xué)生用書(shū)P054
命題點(diǎn)1 結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)考查對(duì)酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)的分析能力
1.[2022浙江6月]下列關(guān)于研究淀粉酶的催化作用及特性實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是( B )
A.低溫主要通過(guò)改變淀粉酶的氨基酸組成,導(dǎo)致酶變性失活
B.稀釋100萬(wàn)倍的淀粉酶仍有催化能力,是因?yàn)槊傅淖饔镁吒咝?br>C.淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用,酶活性隨pH升高而不斷升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,會(huì)加快淀粉的水解速率
解析 低溫不會(huì)改變淀粉酶的氨基酸組成,只是抑制酶的活性,A錯(cuò)誤;稀釋100萬(wàn)倍的淀粉酶仍具有催化能力,是因?yàn)槊妇哂懈咝?,B正確;酶的活性在最適pH下最大,不是隨pH的升高而不斷升高,C錯(cuò)誤;在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,蛋白酶可能會(huì)催化淀粉酶水解,使酶失活,D錯(cuò)誤。
2.[2022廣東]某同學(xué)對(duì)蛋白酶TSS的最適催化條件開(kāi)展初步研究,結(jié)果見(jiàn)表。下列分析錯(cuò)誤的是( C )
注:+/-分別表示有/無(wú)添加,反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白
A.該酶的催化活性依賴于CaCl2
B.結(jié)合①、②組的相關(guān)變量分析,自變量為溫度
C.該酶催化反應(yīng)的最適溫度為70 ℃,最適pH為9
D.尚需補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)才能確定該酶是否能水解其他反應(yīng)物
解析 分析表格可知,降解率越大說(shuō)明該酶的活性越高,②組酶活性最高,此時(shí)該酶催化反應(yīng)的條件是:pH為9、添加CaCl2、溫度為70 ℃。③組除沒(méi)有添加CaCl2外,其他反應(yīng)條件與②組相同,但降解率為0,說(shuō)明該酶的催化活性依賴于CaCl2,A正確。①、②組除了溫度不同,pH相同且都添加CaCl2,說(shuō)明①、②組的自變量為溫度,B正確。②組酶活性最高,此時(shí)pH為9,溫度為70 ℃,但由于溫度梯度和pH梯度都較大,不能說(shuō)明該酶催化反應(yīng)的最適溫度為70 ℃,最適pH為9,C錯(cuò)誤。該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白,若要確定該酶能否水解其他反應(yīng)物,還需補(bǔ)充更換其他底物的實(shí)驗(yàn),D正確。
命題變式s
[設(shè)問(wèn)拓展型](1)結(jié)合②、④組的相關(guān)變量分析,自變量為 pH 。
(2) pH為9,溫度為90 ℃時(shí)蛋白酶TSS 沒(méi)有 (填“有”或“沒(méi)有”)變性失活,原因是 第①組降解率為38% 。
解析 (1)分析②、④組的相關(guān)變量可知,該酶催化反應(yīng)的溫度均為70 ℃,都添加了CaCl2,pH分別為9、7,故自變量為pH。(2)分析表格可知,第①組的溫度為90 ℃,但降解率為38%,故蛋白酶TSS在此條件下還有活性。
命題點(diǎn)2 以酶的特性和影響因素為素材考查實(shí)驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)能力
3.[2023浙江1月]某同學(xué)研究某因素對(duì)酶活性的影響,實(shí)驗(yàn)處理及結(jié)果如下:己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min,酶活性喪失50%;己糖激酶溶液中加入過(guò)量底物后置于45 ℃水浴12 min,酶活性僅喪失3%。該同學(xué)研究的因素是( B )
A.溫度B.底物
C.反應(yīng)時(shí)間D.酶量
解析 根據(jù)題干分析可知,兩組實(shí)驗(yàn)的不同之處是一組不加底物,一組加過(guò)量底物,即實(shí)驗(yàn)的自變量是底物,B符合題意。
4.[2021湖北,13分]使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類(lèi)型:一類(lèi)是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合,酶的活性能恢復(fù));另一類(lèi)是不可逆抑制劑(與酶不可逆結(jié)合,酶的活性不能恢復(fù))。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通過(guò)透析袋)對(duì)酶A的活性有抑制作用。
實(shí)驗(yàn)材料和用具:蒸餾水,酶A溶液,甲物質(zhì)溶液,乙物質(zhì)溶液, 透析袋(人工合成半透膜),試管,燒杯等。
為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對(duì)酶A的抑制作用類(lèi)型,現(xiàn)提出以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。
(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:
取 2 支試管(每支試管代表一個(gè)組),各加入等量的酶A溶液,再分別加入等量 甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液 ,一段時(shí)間后,測(cè)定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋,放入蒸餾水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液,再測(cè)定各自的酶活性。
(2)實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果與結(jié)論:
若出現(xiàn)結(jié)果①: 透析后,兩組的酶活性均比透析前酶的活性高 。
結(jié)論①:甲、乙均為可逆抑制劑。
若出現(xiàn)結(jié)果②: 透析前后,兩組的酶活性均不變 。
結(jié)論②:甲、乙均為不可逆抑制劑。
若出現(xiàn)結(jié)果③: 加甲物質(zhì)溶液組,透析后酶活性比透析前高;加乙物質(zhì)溶液組,透析前后酶活性不變 。
結(jié)論③:甲為可逆抑制劑,乙為不可逆抑制劑。
若出現(xiàn)結(jié)果④: 加甲物質(zhì)溶液組,透析前后酶活性不變;加乙物質(zhì)溶液組,透析后酶活性比透析前高 。
結(jié)論④:甲為不可逆抑制劑,乙為可逆抑制劑。
解析 欲探究甲、乙兩種物質(zhì)對(duì)酶A的抑制作用類(lèi)型,可設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn):取兩支試管,每支試管中加入等量的酶A溶液,向一支試管中加入一定量的甲物質(zhì)溶液(記為M組),向另一支試管中加入一定量的乙物質(zhì)溶液(記為N組),一段時(shí)間后,測(cè)定M、N兩組中酶A的活性。然后將M、N兩組的溶液分別裝入透析袋,放入蒸餾水中進(jìn)行透析。透析后從透析袋中取出酶液,再測(cè)定酶A的活性。若透析后,M、N兩組酶A的活性均比透析前的高,則甲、乙均為可逆抑制劑;若透析前后,M、N兩組酶A的活性均不變,則甲、乙均為不可逆抑制劑;若透析后M組酶A的活性比透析前高,N組酶A的活性透析前后不變,則甲為可逆抑制劑,乙為不可逆抑制劑;若M組酶A的活性透析前后不變,透析后N組酶A的活性比透析前高,則甲為不可逆抑制劑,乙為可逆抑制劑。
命題變式
[設(shè)問(wèn)拓展型]酶的抑制劑能降低酶的活性,不同的抑制劑對(duì)酶活性的影響不同。某科研小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了兩種抑制劑對(duì)某消化酶酶促反應(yīng)速率的影響,對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析并繪圖,請(qǐng)回答:
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是 抑制劑的種類(lèi)和底物濃度 ,實(shí)驗(yàn)中對(duì)無(wú)關(guān)變量應(yīng)進(jìn)行控制,該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有 溫度、pH、酶濃度、抑制劑的使用量等 (答出兩項(xiàng)即可)。
(2)據(jù)圖分析,隨著底物濃度的升高,抑制劑 Ⅰ 的作用逐漸減小甚至消失。從活化能的角度分析,推測(cè)抑制劑能降低酶促反應(yīng)速率的原因: 在抑制劑的作用下,酶的活性(催化效率)降低,其降低化學(xué)反應(yīng)活化能的能力下降 。
(3)某同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)設(shè)置如下:
a.將某消化酶溶液等分為甲、乙、丙三組,將每組等分為若干份;
b.在一定條件下將三組消化酶溶液均與等量的不同濃度的底物混合;
c.在甲中加入一定量的蒸餾水,乙中加入等量的抑制劑Ⅰ,丙中加入等量的抑制劑Ⅱ;
d.定時(shí)取樣檢測(cè)各反應(yīng)中底物的剩余量或產(chǎn)物的生成量,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并繪圖。
你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)操作是否正確? 不正確 ,如果不正確,請(qǐng)進(jìn)行改正: 步驟c應(yīng)與步驟b互換,即先對(duì)酶溶液進(jìn)行處理再加入底物 。
解析 (1)由圖可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè),分別是抑制劑的種類(lèi)和底物濃度。該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有溫度、pH、酶濃度、抑制劑的使用量、反應(yīng)時(shí)間等。(2)由圖可知,隨著底物濃度的升高,曲線②(抑制劑Ⅰ)的酶促反應(yīng)速率逐漸與曲線①(無(wú)抑制劑)的相同,即抑制劑Ⅰ的作用逐漸減小甚至消失。從活化能的角度分析,抑制劑能降低酶促反應(yīng)速率的原因可能是抑制劑能降低酶活性,酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(3)若在對(duì)酶處理前將酶與底物混合,則酶會(huì)先催化底物發(fā)生反應(yīng),故應(yīng)先對(duì)酶進(jìn)行不同的處理,然后將處理后的酶與底物混合。
1.[2023浙江6月]為探究酶的催化效率,某同學(xué)采用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)分組、處理及結(jié)果如下表所示。
下列敘述錯(cuò)誤的是( C )
A.H2O2分解生成O2導(dǎo)致壓強(qiáng)改變
B.從甲中溶液與乙中溶液混合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)
C.250 s時(shí)Ⅰ組和Ⅲ組反應(yīng)已結(jié)束而Ⅱ組仍在進(jìn)行
D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明酶的催化作用具有高效性
解析 H2O2分解的產(chǎn)物是H2O和O2,其中O2屬于氣體,會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)改變,A正確;據(jù)表分析可知,甲中溶液是酶或無(wú)機(jī)催化劑等,乙中是底物,應(yīng)從甲中溶液與乙中溶液混合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),B正確;三組中的H2O2溶液均為2 mL,且H2O2具有自然分解的能力,催化劑不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn),則最終產(chǎn)生的相對(duì)壓強(qiáng)應(yīng)相同,據(jù)表可知,250 s之前Ⅰ組反應(yīng)已結(jié)束,但Ⅱ組和Ⅲ組壓強(qiáng)仍未達(dá)到Ⅰ組的終止壓強(qiáng)10.0 kPa,故250 s時(shí)Ⅱ組和Ⅲ組反應(yīng)仍在進(jìn)行,C錯(cuò)誤;酶的高效性是指與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著,對(duì)比Ⅰ、Ⅱ組可知,在相同時(shí)間內(nèi)Ⅰ組(含過(guò)氧化氫酶)相對(duì)壓強(qiáng)變化更快,說(shuō)明酶的催化作用具有高效性,D正確。
2.[2023遼寧,不定項(xiàng)]基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2和MMP9是癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵酶。MMP2和MMP9可以降解明膠,明膠可被某染液染成藍(lán)色,因此可以利用含有明膠的凝膠電泳檢測(cè)這兩種酶在不同條件下的活性。據(jù)下圖分析,下列敘述正確的是( BC )
A.SDS可以提高M(jìn)MP2和MMP9活性
B.10 ℃保溫降低了MMP2和MMP9活性
C.緩沖液用于維持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明膠不具有專(zhuān)一性
解析 37 ℃保溫、含SDS、含緩沖液組比37 ℃保溫、不含SDS、含緩沖液組的透明帶面積更小,說(shuō)明明膠被降解的更少,故MMP2和MMP9活性更低,因此,SDS可以降低MMP2和MMP9活性,A錯(cuò)誤;與37 ℃(不含SDS、含緩沖液)相比,10 ℃(不含SDS、含緩沖液)條件下透明帶面積更小,說(shuō)明明膠被降解的更少,故MMP2和MMP9活性更低,因此,10 ℃保溫降低了MMP2和MMP9活性,B正確;緩沖液可以維持pH條件的穩(wěn)定,從而維持MMP2和MMP9活性,C正確;MMP2和MMP9都屬于酶,酶具有專(zhuān)一性,D錯(cuò)誤。
3.[2022重慶]植物蛋白酶M和L能使肉類(lèi)蛋白質(zhì)部分水解,可用于制作肉類(lèi)嫩化劑。某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定并計(jì)算了兩種酶在37 ℃、不同pH下的相對(duì)活性,結(jié)果見(jiàn)表。下列敘述最合理的是( D )
A.在37 ℃時(shí),兩種酶的最適pH均為3
B.在37 ℃長(zhǎng)時(shí)間放置后,兩種酶的活性不變
C.從37 ℃上升至95 ℃,兩種酶在pH為5時(shí)仍有較高活性
D.在37 ℃、pH為3~11時(shí),M更適于制作肉類(lèi)嫩化劑
解析 根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,在37 ℃時(shí),M的最適pH為5~9,L的最適pH為5左右,A不合理;一般在低溫條件下保存酶,在37 ℃長(zhǎng)時(shí)間放置后,兩種酶的活性可能會(huì)發(fā)生改變,B不合理;在95 ℃時(shí)酶可能變性失活,因此從37 ℃上升至95 ℃,兩種酶可能都已經(jīng)失活,C不合理;在37 ℃、pH為3~11時(shí),M的相對(duì)活性一般比L高(pH為5時(shí),兩種酶的活性相同),因此該條件下M更適于制作肉類(lèi)嫩化劑,綜上,D最為合理。
4.[2022全國(guó)乙]某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成,可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件,某同學(xué)進(jìn)行了下列5組實(shí)驗(yàn)(表中“+”表示有,“-”表示無(wú))。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論是( C )
A.酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性
B.蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高
C.在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性
D.在高濃度Mg2+條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性
解析 實(shí)驗(yàn)組①給予的條件為低濃度Mg2+,有產(chǎn)物生成,表明該條件下酶P具有催化活性,A不符合題意;實(shí)驗(yàn)組③和實(shí)驗(yàn)組⑤只有酶P的蛋白質(zhì)組分,自變量為Mg2+的濃度,兩組實(shí)驗(yàn)都無(wú)產(chǎn)物生成,說(shuō)明蛋白質(zhì)組分不具有催化活性,B和D均不符合題意;實(shí)驗(yàn)組②和實(shí)驗(yàn)組④只有酶P的RNA組分,自變量為Mg2+的濃度,低濃度Mg2+組無(wú)產(chǎn)物生成,說(shuō)明在低濃度Mg2+條件下RNA組分不具有催化活性,高濃度Mg2+組有產(chǎn)物生成,說(shuō)明在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性,C符合題意。
5.[2022湖南]洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象,部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解(自溶)失活。此外,加熱也能使堿性蛋白酶失活,如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( B )
A.堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活
B.加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的
C.添加酶穩(wěn)定劑可提高堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果
D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量,減少環(huán)境污染
解析 由題干信息可知,堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活,A正確;由圖可知,加熱可導(dǎo)致堿性蛋白酶部分解折疊,降溫后又可以恢復(fù)到天然狀態(tài),故適當(dāng)?shù)募訜釋?dǎo)致的堿性蛋白酶構(gòu)象改變是可逆的,B錯(cuò)誤;添加酶穩(wěn)定劑可減少堿性蛋白酶自溶失活的概率,進(jìn)而提高堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果,C正確;酶具有高效性,堿性蛋白酶可將蛋白質(zhì)分解成多肽和氨基酸,有效去除污漬,添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量,減少環(huán)境污染,D正確。
6.[2021湖北]很久以前,勤勞的中國(guó)人就發(fā)明了制飴(麥芽糖)技術(shù),這種技術(shù)在民間沿用至今。麥芽糖制作的大致過(guò)程如圖所示。
下列敘述正確的是( C )
A.麥芽含有淀粉酶,不含麥芽糖
B.麥芽糖由葡萄糖和果糖結(jié)合而成
C.55~60 ℃保溫可抑制該過(guò)程中細(xì)菌的生長(zhǎng)
D.麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低
解析 淀粉酶可催化淀粉水解為麥芽糖,小麥麥芽中含有淀粉酶和麥芽糖,A錯(cuò)誤;麥芽糖為二糖,由兩分子葡萄糖脫水縮合而成,B錯(cuò)誤;55~60 ℃保溫可抑制該過(guò)程中細(xì)菌的生長(zhǎng),C正確;由題圖可知麥芽中的淀粉酶的最適溫度在55~60 ℃,而人的唾液淀粉酶的最適溫度是37 ℃左右,故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高,D錯(cuò)誤。
7.[2020海南]下列關(guān)于胰蛋白酶和胰島素的敘述,正確的是( D )
A.都可通過(guò)體液運(yùn)輸?shù)饺?br>B.都在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用
C.發(fā)揮作用后都立即被滅活
D.都能在常溫下與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)
解析 胰蛋白酶由胰腺分泌,并隨胰液通過(guò)導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)较纼?nèi)發(fā)揮作用,不通過(guò)體液運(yùn)輸,胰島素是激素,可通過(guò)體液運(yùn)輸?shù)饺?,A錯(cuò)誤;胰蛋白酶在消化道內(nèi)發(fā)揮作用,胰島素通過(guò)與靶細(xì)胞膜上的受體結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的代謝活動(dòng),二者均不在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用,B錯(cuò)誤;一般認(rèn)為,胰蛋白酶發(fā)揮作用前后活性不變,胰島素發(fā)揮作用后會(huì)立即被滅活,C錯(cuò)誤;胰蛋白酶和胰島素的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì),二者在常溫下都能與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng),D正確。
學(xué)生用書(shū)·練習(xí)幫P395
一、選擇題
1.[2024北京模擬]H2O2溶液常用于傷口及環(huán)境消毒,會(huì)引起細(xì)菌等微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。CAT是一種過(guò)氧化氫酶,可用于去除消毒后殘余的H2O2。關(guān)于CAT的敘述正確的是( C )
A.基本組成單位是脫氧核苷酸
B.能提供分解H2O2所需的活化能
C.去除殘余H2O2的效果與反應(yīng)溫度、pH有關(guān)
D.只能催化H2O2分解體現(xiàn)出CAT的專(zhuān)一性和高效性
解析 CAT是一種過(guò)氧化氫酶,其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),基本組成單位是氨基酸,A錯(cuò)誤;酶的作用原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,而不是為化學(xué)反應(yīng)提供所需的活化能,B錯(cuò)誤;CAT是一種過(guò)氧化氫酶,可用于去除消毒后殘余的H2O2,其去除殘余H2O2的效果受溫度和pH等的影響,C正確;酶的專(zhuān)一性是指一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng),只能催化H2O2分解體現(xiàn)出CAT的專(zhuān)一性,但不能體現(xiàn)CAT的高效性,D錯(cuò)誤。
2.[2023沈陽(yáng)三模]酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,參與鈣離子主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白(Ca2+泵)是一種可催化ATP水解的酶,核酶被稱為“催化性小RNA分子”。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( B )
A.Ca2+泵和核酶都具有專(zhuān)一性
B.Ca2+泵與核酶均是在核糖體上合成的
C.與核酶相比,蛋白質(zhì)的徹底水解產(chǎn)物種類(lèi)更多
D.Ca2+與Ca2+泵相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合才能激活Ca2+泵的催化活性
解析 酶具有專(zhuān)一性,A正確。核酶的化學(xué)本質(zhì)為RNA,其不在核糖體上合成,B錯(cuò)誤。蛋白質(zhì)徹底水解最多產(chǎn)生21種氨基酸;核酶的化學(xué)本質(zhì)為RNA,RNA的徹底水解產(chǎn)物為磷酸、核糖和4種含氮堿基(A、U、G、C),C正確。
3.如圖中曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)A在無(wú)催化劑條件和有酶催化條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過(guò)程。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( D )
A.a+b表示在無(wú)催化劑的條件下,物質(zhì)A生成物質(zhì)P需要的活化能
B.圖中b表示酶降低的活化能
C.若曲線Ⅱ?yàn)樽钸m條件下的酶促反應(yīng)曲線,改變反應(yīng)條件后,a值將變大
D.若將曲線Ⅰ改為無(wú)機(jī)催化劑催化的該反應(yīng),則b值將變大
解析 曲線Ⅰ表示物質(zhì)A在無(wú)催化劑條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過(guò)程,則無(wú)催化劑條件下物質(zhì)A生成物質(zhì)P需要的活化能是a+b,A正確;曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)A在無(wú)催化劑條件和有酶催化條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過(guò)程,分析可知圖中b表示酶降低的活化能,B正確;若曲線Ⅱ?yàn)樽钸m條件下的酶促反應(yīng)曲線,改變反應(yīng)條件后,酶活性將降低,酶降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能的能力減弱,使分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量增加,所以此時(shí)a值將變大,C正確;無(wú)機(jī)催化劑也能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,若將曲線Ⅰ改為用無(wú)機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則b值將變小,D錯(cuò)誤。
4.[結(jié)合日常生活實(shí)際/2024江西大聯(lián)考]乳糖不耐受患者的腸道中不含乳糖酶,飲用的乳汁或牛乳中的乳糖經(jīng)腸道細(xì)菌分解成乳酸后,會(huì)破壞腸道的堿性環(huán)境,導(dǎo)致患者發(fā)生輕度腹瀉。下列相關(guān)敘述正確的是( C )
A.乳糖酶催化和保存的最適溫度是37 ℃
B.可以通過(guò)直接口服乳糖酶治療乳糖不耐受
C.飲用經(jīng)乳糖酶處理的牛奶能緩解乳糖不耐受癥狀
D.乳糖是一種存在于人和動(dòng)物乳汁中的多糖
解析 酶應(yīng)在低溫下保存,A錯(cuò)誤;乳糖酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),不能口服,B錯(cuò)誤;乳糖酶能夠分解乳糖,故飲用經(jīng)乳糖酶處理的牛奶能緩解乳糖不耐受癥狀,C正確;乳糖是二糖,D錯(cuò)誤。
5.[2024全國(guó)100所名校聯(lián)考]酶活性可用一定條件下單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。為準(zhǔn)確測(cè)定最適溫度和最適pH條件下酶的活性,下列實(shí)驗(yàn)操作不合理的是( C )
A.使用過(guò)量的底物
B.多次測(cè)定取平均值
C.反應(yīng)過(guò)程中適時(shí)補(bǔ)充酶制劑
D.測(cè)定前分別預(yù)保溫酶和底物
解析 本實(shí)驗(yàn)的目的是準(zhǔn)確測(cè)定最適溫度和最適pH條件下酶的活性,不需要在反應(yīng)過(guò)程中補(bǔ)充酶制劑,為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使用過(guò)量(充足)的底物,還需多次測(cè)定取平均值以及測(cè)定前分別預(yù)保溫酶和底物,綜上所述,C符合題意。
6.[2024浙江大聯(lián)考]為研究淀粉酶的特性,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),下列相關(guān)敘述正確的是( C )
A組:1%淀粉溶液+蒸餾水
B組:1%淀粉溶液+稀釋200倍的新鮮唾液
C組:2%蔗糖溶液+稀釋200倍的新鮮唾液
A.該實(shí)驗(yàn)的目的是研究酶的高效性
B.可用碘液來(lái)檢測(cè)底物是否完全分解
C.為了增加實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性,應(yīng)增加一組:2%蔗糖溶液+蒸餾水
D.向淀粉溶液中加入0.3%氯化鈉溶液以利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的出現(xiàn),這屬于對(duì)自變量的控制
解析 分析題意知,A組與B組的自變量是淀粉酶的有無(wú),可用于研究酶的催化作用,B組和C組的自變量是底物的種類(lèi),可用于研究酶的專(zhuān)一性,A錯(cuò)誤;淀粉遇碘變藍(lán),蔗糖不能與碘液發(fā)生反應(yīng),故不能用碘液來(lái)檢測(cè)C組的底物是否完全分解,B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循對(duì)照原則與單一變量原則,為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性,應(yīng)增加一組:2%蔗糖溶液+蒸餾水,C正確;向淀粉溶液中加入0.3%氯化鈉溶液可以提升實(shí)驗(yàn)的效果,這屬于對(duì)無(wú)關(guān)變量的控制,D錯(cuò)誤。
7.[2023豫北名校大聯(lián)考]某興趣小組為了探究不同溫度對(duì)淀粉酶A和淀粉酶B活性的影響,在10~100 ℃等溫度梯度設(shè)置了10組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是( C )
A.pH、酶的種類(lèi)、反應(yīng)時(shí)間均屬于該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量
B.60 ℃時(shí),酶A和酶B的空間結(jié)構(gòu)都受到了不可逆的破壞
C.90 ℃時(shí),相同時(shí)間內(nèi)酶A組和酶B組淀粉的剩余量不同
D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:酶A和酶B的最適溫度分別是50 ℃和70 ℃
解析 該實(shí)驗(yàn)的自變量是酶的種類(lèi)和溫度,pH和反應(yīng)時(shí)間屬于該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量,A錯(cuò)誤;60 ℃低于酶B的最適溫度,酶B的空間結(jié)構(gòu)未被破壞,但高于酶A的最適溫度,酶A的空間結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞,B錯(cuò)誤;90 ℃條件下,酶A完全失活,無(wú)法繼續(xù)分解淀粉,酶B有活性,仍在繼續(xù)分解淀粉,C正確;由于各組的溫度梯度較大,故酶A和酶B的最適溫度分別是50 ℃左右和70 ℃左右,并非50 ℃和70 ℃,D錯(cuò)誤。
8.[2023遂寧模擬]某科研小組將新鮮的蘿卜磨碎、過(guò)濾制得提取液,以等體積等濃度H2O2為底物,對(duì)提取液中過(guò)氧化氫酶的活性進(jìn)行相關(guān)研究,得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( B )
A.從實(shí)驗(yàn)一可以看出,與加Fe3+相比,單位時(shí)間內(nèi)加蘿卜提取液產(chǎn)生的氧氣多,其原因是酶降低反應(yīng)活化能的效果更顯著
B.若將實(shí)驗(yàn)一中的蘿卜提取液換成等量的新鮮肝臟研磨液,則O2產(chǎn)生總量明顯增多
C.實(shí)驗(yàn)二是在最適溫度下測(cè)定的相同時(shí)間內(nèi)H2O2的剩余量,引起A、B曲線出現(xiàn)差異的原因最可能是酶的量不同
D.過(guò)氧化氫酶制劑的保存,一般應(yīng)選擇低溫、pH為7的條件
解析 實(shí)驗(yàn)一的兩條曲線是比較蘿卜提取液和Fe3+催化H2O2產(chǎn)生O2的量,主要目的是研究提取液中的過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率,過(guò)氧化氫酶的催化效率高是因?yàn)槊附档头磻?yīng)活化能的效果更顯著,A正確;O2產(chǎn)生總量取決于底物過(guò)氧化氫的量,與酶無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)二處于最適溫度下,相同時(shí)間內(nèi)過(guò)氧化氫的剩余量不同,最可能是酶的量不同,C正確;低溫和中性環(huán)境不會(huì)破壞過(guò)氧化氫酶分子的結(jié)構(gòu),有利于酶制劑的保存,D正確。
9.[2023青島調(diào)研]酸性α-淀粉酶被廣泛應(yīng)用于淀粉工業(yè)中,其在酸性條件下能將淀粉水解成還原糖??蒲腥藛T為研究底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( D )
A.三組不同濃度的淀粉溶液體積相同,pH都為酸性
B.該實(shí)驗(yàn)中三種濃度的組別都為實(shí)驗(yàn)組,相互對(duì)照
C.10 min后0.6 mg/mL組產(chǎn)物量基本不再增加的原因是受底物濃度的限制
D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明增大底物濃度可改變淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)
解析 由題圖可知,淀粉溶液的濃度、時(shí)間是自變量,淀粉溶液的體積、pH等均為無(wú)關(guān)變量,應(yīng)保持相同且適宜,A正確;三種濃度的組別都為實(shí)驗(yàn)組,三組實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照,B正確;10 min后0.6 mg/mL組的產(chǎn)物量基本不再增加,是因?yàn)榈孜镆鸦颈幌耐?,即產(chǎn)物量基本不再增加的原因是受底物濃度的限制,C正確;該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明適當(dāng)增大底物濃度可以增大酶促反應(yīng)速率,但不能說(shuō)明增大底物濃度可改變淀粉酶的空間結(jié)構(gòu),D錯(cuò)誤。
10.[結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐/2024河北部分高中聯(lián)考]茶葉中的多酚氧化酶能使茶多酚氧化,形成茶多酚的氧化產(chǎn)物茶黃素、茶紅素和茶褐素等。綠茶加工過(guò)程中的殺青就是利用適當(dāng)?shù)母邷剽g化酶的活性,在短時(shí)間內(nèi)制止由酶引起的一系列化學(xué)變化,形成綠茶綠葉綠湯的品質(zhì)特點(diǎn)。下列敘述正確的是( B )
A.多酚氧化酶只能催化茶多酚氧化是因?yàn)槊妇哂懈咝?br>B.綠茶能保持綠色與短時(shí)間內(nèi)高溫破壞多酚氧化酶空間結(jié)構(gòu)有關(guān)
C.殺青后,多酚氧化酶不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)
D.多酚氧化酶為茶多酚氧化形成茶黃素、茶紅素和茶褐素的過(guò)程提供能量
解析 多酚氧化酶只能催化茶多酚氧化,是因?yàn)槊妇哂袑?zhuān)一性,A錯(cuò)誤;據(jù)題意可知,綠茶能保持綠色與短時(shí)間內(nèi)高溫破壞多酚氧化酶空間結(jié)構(gòu)有關(guān),B正確;高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,暴露出的肽鍵能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),故殺青后,多酚氧化酶能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),C錯(cuò)誤;酶在催化反應(yīng)過(guò)程中可以降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能,不提供能量,D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
11.[2024河南部分學(xué)校聯(lián)考,10分]酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的、具有催化作用的有機(jī)物,能使細(xì)胞代謝在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)細(xì)胞中與消化酶的合成和分泌有關(guān)的細(xì)胞器有 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體 ;酶能使細(xì)胞代謝在溫和條件下進(jìn)行,酶的作用機(jī)理是 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 。
(2)多酶片是腸溶衣(不溶于胃液,易溶于腸液)與糖衣(可溶于胃液)的雙層包衣片,內(nèi)層為腸溶衣包裹的胰酶(胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶),外層為糖衣包裹的胃蛋白酶,常用于治療消化不良。請(qǐng)從影響酶活性的角度分析,多酶片使用腸溶衣包裹胰酶的目的是 保護(hù)胰酶免受胃液的破壞 。
(3)已知胰酶發(fā)揮作用的液體環(huán)境呈弱堿性。為進(jìn)一步驗(yàn)證胰酶在強(qiáng)酸性條件下會(huì)喪失生物活性,某同學(xué)利用pH為2的鹽酸、pH為10的NaOH、多酶片、蛋白塊、弱堿性緩沖液等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,請(qǐng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)思路及預(yù)期結(jié)果:取等量的多酶片內(nèi)層的胰酶分別加入兩試管中,編號(hào)為甲、乙,甲試管加入弱堿性緩沖液,乙試管中先加入 pH為2的鹽酸 ,一段時(shí)間后再滴加pH為10的NaOH,調(diào)節(jié)pH至弱堿性,再向甲、乙兩試管中分別加入相同大小的蛋白塊,保持適宜的溫度一段時(shí)間,預(yù)期結(jié)果為 甲試管中蛋白塊變小,乙試管中蛋白塊基本無(wú)變化 。
解析 (1)消化酶是胞外酶,屬于分泌蛋白,與其合成和分泌有關(guān)的細(xì)胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體。酶起催化作用,作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)速率。(2)胃液的pH為0.9~1.5,胰酶在該pH下會(huì)變性失活,喪失催化功能,腸溶衣可保護(hù)胰酶免受胃液的破壞,使胰酶進(jìn)入小腸后發(fā)揮作用。(3)為證明強(qiáng)酸使胰酶變性失活,可通過(guò)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):一組在弱堿性環(huán)境下只用胰酶處理蛋白塊,另一組先用pH為2的鹽酸處理胰酶,再調(diào)節(jié)pH至弱堿性,最后加入蛋白塊,觀察兩組蛋白塊的變化。由于強(qiáng)酸使胰酶變性失活,則甲試管中胰酶處理后蛋白塊變小,乙試管中強(qiáng)酸處理后胰酶的活性喪失,蛋白塊基本無(wú)變化。
一、選擇題
12.[2023河南TOP二十名校聯(lián)考]已知氯離子和銅離子可以改變唾液淀粉酶活性位點(diǎn)的空間結(jié)構(gòu),為探究氯離子和銅離子對(duì)唾液淀粉酶活性的影響,某研究小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):
注:“+”代表加入,“-”代表不加,各組同一步驟中加入物質(zhì)的濃度和量都相同。
下列敘述錯(cuò)誤的是( B )
A.為證明唾液淀粉酶能催化淀粉水解,設(shè)置的第4組需加入淀粉、蒸餾水、碘液
B.若第2組加碘液檢測(cè)后顏色比第1組淺,說(shuō)明氯離子能提高唾液淀粉酶的活性
C.僅憑第3組檢測(cè)后顏色比第1組深,得出銅離子抑制唾液淀粉酶活性的結(jié)論是不可靠的
D.本實(shí)驗(yàn)還需要設(shè)置一組加入淀粉、唾液淀粉酶、Na2SO4、碘液的對(duì)照組
解析 為證明唾液淀粉酶能催化淀粉水解,還應(yīng)設(shè)置不加唾液淀粉酶的對(duì)照組,因此第4組需加入淀粉、蒸餾水、碘液,用碘液檢測(cè)淀粉是否水解,與第1組形成對(duì)照,A正確。若第2組加碘液檢測(cè)后顏色比第1組淺,說(shuō)明第2組淀粉的水解量多,唾液淀粉酶的活性高,但只能說(shuō)明NaCl能提高唾液淀粉酶的活性,不能排除鈉離子的影響,B錯(cuò)誤。第3組檢測(cè)后顏色比第1組深,能得出CuSO4抑制唾液淀粉酶活性的結(jié)論,但無(wú)法確定是銅離子的作用,C正確。本實(shí)驗(yàn)還需要設(shè)置一組加入淀粉、唾液淀粉酶、Na2SO4、碘液的對(duì)照組,以排除Na+、SO42-的作用,D正確。
13.[結(jié)合日常生活實(shí)際/2024岳陽(yáng)質(zhì)監(jiān)]魚(yú)宰殺后魚(yú)肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸,能極大地提升魚(yú)肉鮮味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又導(dǎo)致魚(yú)肉鮮味下降。研究者通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究魚(yú)肉鮮味下降的外因,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是( D )
A.本實(shí)驗(yàn)的自變量只有pH和溫度,因變量是酸性磷酸酶(ACP)的相對(duì)活性
B.不同魚(yú)的ACP的最適溫度和最適pH有差異,根本原因在于不同魚(yú)體內(nèi)的ACP結(jié)構(gòu)不同
C.pH低于3.8、溫度超過(guò)60 ℃條件下,對(duì)鱔魚(yú)肌肉酸性磷酸酶(ACP)活性影響的機(jī)理不同
D.由圖可知,宰殺后放置相同的時(shí)間,鮰魚(yú)在pH 6.0、溫度40 ℃左右的條件下,魚(yú)肉鮮味下降最快
解析 由題意和題圖可知,本實(shí)驗(yàn)的自變量為魚(yú)的種類(lèi)、pH和溫度,因變量為ACP相對(duì)酶活性,A錯(cuò)誤;不同魚(yú)的ACP的最適溫度和最適pH有差異,根本原因在于控制合成ACP的基因不同,B錯(cuò)誤;溫度超過(guò)60 ℃(高溫)、pH低于3.8(過(guò)酸),鱔魚(yú)肌肉ACP都會(huì)因?yàn)榭臻g結(jié)構(gòu)的改變而失去活性,影響機(jī)理是相同的,C錯(cuò)誤;由圖可知,鮰魚(yú)在pH 6.0、溫度40 ℃條件下ACP相對(duì)酶活性最高,導(dǎo)致魚(yú)肉鮮味下降最快,D正確。
14.[2024天津模擬]圖1所示為酶作用模型及兩種抑制劑影響酶活性模型。果蔬褐變的主要原因是多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素。某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究不同溫度下兩種PPO活性的大小,結(jié)果如圖2所示,其中酶A和酶B分別為兩種不同的PPO,各組加入的PPO的量相同。下列敘述錯(cuò)誤的是( C )
A.由圖1推測(cè),競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的結(jié)合部位,從而影響酶促反應(yīng)速率
B.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶結(jié)合后,改變了酶的空間結(jié)構(gòu),其機(jī)理與高溫抑制酶活性的機(jī)理相似
C.圖2實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度、酶的種類(lèi)和抑制劑的種類(lèi),PPO用量是無(wú)關(guān)變量
D.在研究的溫度范圍內(nèi),圖2中相同溫度條件下酶B催化效率更高
解析 據(jù)圖可知,競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物具有類(lèi)似結(jié)構(gòu),競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑能夠和底物爭(zhēng)奪酶的同一活性部位,從而影響酶促反應(yīng)速率,A正確。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶活性位點(diǎn)以外的其他位點(diǎn)結(jié)合,通過(guò)改變酶的空間結(jié)構(gòu)使酶的活性受到抑制,高溫會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞,從而使酶的活性受到抑制,兩者的作用機(jī)理相似,B正確。圖2實(shí)驗(yàn)的目的是探究不同溫度下兩種PPO活性的大小,實(shí)驗(yàn)的自變量為溫度、酶的種類(lèi),因變量為酶的剩余量,PPO用量是無(wú)關(guān)變量,C錯(cuò)誤。由圖2可知,各溫度條件下酶B剩余量都最少,說(shuō)明酶B與底物結(jié)合率更高,所以相同溫度條件下酶B催化效率更高,D正確。
15.[情境創(chuàng)新/2023張家口二模]將過(guò)氧化氫酶固定于海綿塊,利用海綿上浮法可以探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響。根據(jù)浮力原理給固定了過(guò)氧化氫酶的海綿釘上紐扣(加重力),給紐扣綁上細(xì)線,并把細(xì)線另一端統(tǒng)一綁定在同一根數(shù)據(jù)線上,在最適溫度下將海綿分別置于盛有過(guò)氧化氫溶液但pH不同的燒杯中,觀察、記錄海綿上浮的時(shí)間,實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果如圖所示。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是( C )
A.海綿上浮法的原理是過(guò)氧化氫酶能催化過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氧氣從而使海綿上浮
B.據(jù)圖可知,pH約為7時(shí)過(guò)氧化氫酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的能力最強(qiáng)
C.給海綿釘上紐扣的目的是使海綿的上浮速率加快,更利于觀察
D.若適當(dāng)降低溫度,圖乙中的曲線形狀基本不變,但曲線可能會(huì)上移
解析 由圖可知,pH約為7時(shí),過(guò)氧化氫酶的活性最高,降低化學(xué)反應(yīng)活化能的能力最強(qiáng),B正確;給海綿釘上紐扣的作用是加重力,目的是使海綿的上浮速率減慢,更利于觀察,C錯(cuò)誤;探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響是在最適溫度下進(jìn)行的,若適當(dāng)降低溫度,反應(yīng)速率減慢,上浮時(shí)間增加,因此圖乙中的曲線形狀基本不變,但曲線可能會(huì)上移,D正確。
二、非選擇題
16.[12分]已知過(guò)氧化氫在高溫下會(huì)分解,酶在高溫下會(huì)變性失活,為探究高溫下過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的影響因素,某生物興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):
(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果:
①取兩支潔凈試管,分別編號(hào)為甲、乙;
②在甲試管中加入2 mL 體積分?jǐn)?shù)為3%新配制的過(guò)氧化氫溶液,在乙試管中加入1 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液,將兩支試管分別置于100 ℃恒溫水浴鍋中5 min;
③將乙試管中的肝臟研磨液加入甲試管,振蕩搖勻,再置于100 ℃恒溫水浴鍋中5 min,結(jié)果未觀察到氣泡產(chǎn)生。
(2)結(jié)果分析:推斷觀察不到氣泡產(chǎn)生的可能原因。
① 高溫使過(guò)氧化氫酶變性失活 ;
②高溫使底物過(guò)氧化氫全部分解。
(3)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn):請(qǐng)?jiān)谠瓕?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的推斷(實(shí)驗(yàn)材料自選)。
①實(shí)驗(yàn)方案:
方案一:將試管溫度慢慢降至37 ℃,無(wú)氣泡產(chǎn)生。繼續(xù)向試管中加入 2 mL 體積分?jǐn)?shù)為3%新配制的過(guò)氧化氫溶液 ,觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生。
方案二:將試管溫度慢慢降至37 ℃,無(wú)氣泡產(chǎn)生。繼續(xù)向試管中加入 1 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液 ,觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生。
②結(jié)果預(yù)測(cè):
若方案一 無(wú)氣泡產(chǎn)生 ,方案二 有氣泡產(chǎn)生 ,則原因①成立;
若方案一 有氣泡產(chǎn)生 ,方案二 無(wú)氣泡產(chǎn)生 ,則原因②成立;
若方案一 無(wú)氣泡產(chǎn)生 ,方案二 無(wú)氣泡產(chǎn)生(方案及結(jié)果預(yù)測(cè)合理即可) ,則原因①和原因②都成立。
解析 分析可知,觀察不到氣泡產(chǎn)生的可能原因有高溫使過(guò)氧化氫酶變性失活、高溫使底物過(guò)氧化氫全部分解。若是高溫導(dǎo)致底物全部分解,則在37 ℃條件下再次加入過(guò)氧化氫后應(yīng)該有氣泡產(chǎn)生,若是高溫導(dǎo)致酶失活,則溫度降低后酶不會(huì)恢復(fù)活性,若加入新鮮的肝臟研磨液(含酶),則會(huì)產(chǎn)生氣泡。故實(shí)驗(yàn)方案一可為:將試管溫度慢慢降至37 ℃,無(wú)氣泡產(chǎn)生;繼續(xù)向試管中加入2 mL體積分?jǐn)?shù)為3%新配制的過(guò)氧化氫溶液,觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生。方案二可為:將試管溫度慢慢降至37 ℃,無(wú)氣泡產(chǎn)生;繼續(xù)向試管中加入1 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液,觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生。若酶在高溫條件下失活,則方案一無(wú)氣泡產(chǎn)生,方案二有氣泡產(chǎn)生;若底物在高溫條件下被全部分解,則方案一有氣泡產(chǎn)生,方案二無(wú)氣泡產(chǎn)生;若兩種原因都成立,則方案一和方案二都無(wú)氣泡產(chǎn)生。
17.[說(shuō)明檢測(cè)原理,9分]脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬啥趸己桶保ò比苡谒笮纬射@根離子)。某研究人員利用一定濃度的尿素溶液進(jìn)行了銅離子對(duì)脲酶活性的影響實(shí)驗(yàn),得到如圖所示結(jié)果。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)1926年,美國(guó)科學(xué)家薩姆納從刀豆種子中提取到脲酶的結(jié)晶,并用多種方法證明了脲酶的化學(xué)本質(zhì)是 蛋白質(zhì) 。
(2)圖示實(shí)驗(yàn)的自變量為 溫度和銅離子濃度 ;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著銅離子濃度的升高,脲酶的活性 逐漸降低 。圖中顯示,脲酶作用的最適溫度范圍是 40~60 ℃。為了進(jìn)一步探究脲酶作用的最適溫度,請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路: 在不加入銅離子的情況下,在40~60 ℃溫度范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)定銨根離子的質(zhì)量濃度(合理即可) 。
(3)幽門(mén)螺桿菌是導(dǎo)致胃炎的“罪魁禍?zhǔn)住保撐⑸镆部梢援a(chǎn)生脲酶,并分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用,該微生物合成脲酶的過(guò)程中參與的細(xì)胞器是 核糖體 。C-13呼氣試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)是國(guó)際上公認(rèn)的幽門(mén)螺桿菌檢查的“金標(biāo)準(zhǔn)”,被測(cè)者先口服用13C標(biāo)記的尿素,然后向?qū)S玫暮魵饪ㄖ写禋饬羧颖?,再將呼氣卡放入?zhuān)用的檢測(cè)儀內(nèi),就可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出被測(cè)者是否感染幽門(mén)螺桿菌。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明C-13呼氣試驗(yàn)檢測(cè)的原理: 幽門(mén)螺桿菌會(huì)產(chǎn)生脲酶,脲酶能將尿素分解成NH3和CO2,被測(cè)者口服13C標(biāo)記的尿素后,如果檢測(cè)到呼出的氣體中含有13CO2,則說(shuō)明被測(cè)者被幽門(mén)螺桿菌感染 。
解析 (1)脲酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。(2)由題圖可知,本實(shí)驗(yàn)的自變量是銅離子濃度和溫度。觀察圖中的曲線,在銅離子濃度為0 ml·L-1時(shí),40 ℃和60 ℃條件下酶的活性相同,且都低于50 ℃時(shí)酶的活性,由溫度對(duì)酶活性影響的曲線可知,最適溫度在40~60 ℃,為了進(jìn)一步探究脲酶作用的最適溫度,應(yīng)該在40 ℃和60 ℃之間設(shè)置較小的溫度梯度,設(shè)置系列實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)條件除溫度不同,其他條件應(yīng)保持相同且適宜。(3)幽門(mén)螺桿菌屬于細(xì)菌,為原核生物,原核細(xì)胞中只有一種細(xì)胞器——核糖體(蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所);由題干可知,脲酶可以將尿素分解成二氧化碳和氨,當(dāng)口服用13C標(biāo)記的尿素后,如果胃中存在幽門(mén)螺桿菌,則其產(chǎn)生的脲酶可以將13C標(biāo)記的尿素分解為13CO2,故可通過(guò)呼氣進(jìn)行檢測(cè),判斷被測(cè)者胃部是否存在幽門(mén)螺桿菌。課標(biāo)要求
核心考點(diǎn)
五年考情
核心素養(yǎng)對(duì)接
說(shuō)明絕大多數(shù)酶是一類(lèi)能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì),酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響
酶的本質(zhì)、作用與特性
2023:廣東T1和T5D、全國(guó)乙T32(1);
2022:湖南T3、遼寧T22Ⅱ;
2021:海南T13、湖北T2、遼寧T17;
2020:海南T8、浙江1月T8
1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀:理解酶的催化活性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
2.科學(xué)思維——?dú)w納與演繹:通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)酶的化學(xué)本質(zhì)與特性。
3.科學(xué)探究——實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響
實(shí)驗(yàn)探究酶的特性和影響酶活性的條件
2023:遼寧T19、浙江6月T7、浙江1月T8;
2022:北京T12C、全國(guó)乙T4、廣東T13、浙江6月T10、2022重慶T7;
2021:海南T11、湖北T21、浙江6月T16;
2020:北京T4、浙江7月T10;
2019:浙江4月T10
命題分析預(yù)測(cè)
1.高考多以選擇題的形式考查酶的特性及影響酶活性的因素,有時(shí)也會(huì)以非選擇題的形式呈現(xiàn),還可能與其他知識(shí)互相滲透、綜合考查。
2.預(yù)計(jì)2025年高考仍將延續(xù)以酶的概念、作用機(jī)理、特性及酶活性影響因素的探究為核心考查點(diǎn)的命題趨勢(shì),且會(huì)滲透對(duì)科學(xué)思維、科學(xué)探究及社會(huì)責(zé)任等生物學(xué)科核心素養(yǎng)的考查
概念
活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物
化學(xué)本質(zhì)
絕大多數(shù)是[11] 蛋白質(zhì)
少數(shù)是[12] RNA
合成原料
氨基酸
[13] 核糖核苷酸
合成場(chǎng)所
[14] 核糖體
細(xì)胞核(真核生物)
生理功能
生物催化劑
作用機(jī)理
降低化學(xué)反應(yīng)的活化能
項(xiàng)目
曲線
解讀
高效性(與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高)
酶和無(wú)機(jī)催化劑都只能縮短到達(dá)化學(xué)平衡所需要的時(shí)間,不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。因此,酶不能改變最終生成物的量
專(zhuān)一性(每一種酶只能催化[15] 一種或一類(lèi) 化學(xué)反應(yīng))
酶A可催化反應(yīng)物A發(fā)生反應(yīng),對(duì)反應(yīng)物B沒(méi)有催化作用,說(shuō)明酶催化具有[16] 專(zhuān)一性
①圖中A表示酶,B表示能被A催化的物質(zhì),E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì),C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。
②酶和被催化的反應(yīng)物分子有特定的、相契合的結(jié)構(gòu)
作用條件較溫和
在最適宜的溫度和pH條件下,酶的活性最高;[17] 高溫、過(guò)酸、過(guò)堿 等條件會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久失活;[18] 低溫 條件下酶的活性很低,但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
項(xiàng)目
曲線分析
酶促反應(yīng)產(chǎn)物濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線
溫度和pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響
反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化[21] 不影響 酶作用的最適溫度(pH)
底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響
酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響


1
2 mL可溶性淀粉溶液+2 mL新鮮的淀粉酶溶液
2 mL蔗糖溶液+2 mL新鮮的淀粉酶溶液
2
輕輕振蕩試管,使試管內(nèi)的液體混合均勻,并將試管下半部浸到60 ℃左右的熱水中,保溫5 min
3
取出試管,各加入2 mL斐林試劑,將兩支試管的下半部放進(jìn)盛有熱水的大燒杯中,用酒精燈加熱,煮沸1 min
現(xiàn)象
出現(xiàn)磚紅色沉淀
無(wú)顏色變化
結(jié)論
淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有專(zhuān)一性
項(xiàng)目
試管1
試管2
試管3
實(shí)驗(yàn)
步驟
加入等量的可溶性淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
控制不同的溫度條件
60 ℃水?。? min)
沸水(5 min)
冰塊(5 min)
加入等量已在對(duì)應(yīng)溫度下保溫的新鮮淀粉酶溶液
1 mL(5 min)
1 mL(5 min)
1 mL(5 min)
加入等量的碘液
1滴
1滴
1滴
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
[14] 不變藍(lán)
藍(lán)色
藍(lán)色
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
溫度影響酶的活性,溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使酶的活性發(fā)生改變
項(xiàng)目
試管1
試管2
試管3
實(shí)驗(yàn)
步驟
注入等量的過(guò)氧化氫酶溶液
2滴
2滴
2滴
注入等量的不同pH的溶液
1 mL蒸餾水
1 mL物質(zhì)的量濃度為0.01 ml/L的HCl溶液
1 mL物質(zhì)的量濃度為0.01 ml/L的NaOH溶液
注入等量的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2 mL
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
氣泡產(chǎn)生情況
有[16] 大量
氣泡產(chǎn)生
無(wú)氣泡產(chǎn)生
無(wú)氣泡產(chǎn)生
將帶火星的衛(wèi)生香插入試管內(nèi)液面的上方
燃燒劇烈
燃燒較弱
燃燒較弱
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
pH影響酶的活性,pH偏低或偏高都會(huì)使酶的活性發(fā)生改變
實(shí)驗(yàn)思路
從酶的化學(xué)本質(zhì)上來(lái)講,絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA??衫秒p縮脲試劑與蛋白質(zhì)產(chǎn)生紫色反應(yīng)的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
實(shí)
驗(yàn)


分組
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)照組
材料
待測(cè)酶溶液
已知蛋白質(zhì)溶液(等量)
試劑
分別加入等量的雙縮脲試劑
現(xiàn)象
是否呈現(xiàn)紫色
呈現(xiàn)紫色
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)組呈現(xiàn)紫色說(shuō)明該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì);否則該酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)
實(shí)驗(yàn)思路
通過(guò)將不同類(lèi)型催化劑(主要是酶與無(wú)機(jī)催化劑)催化底物的反應(yīng)速率進(jìn)行比較,得出結(jié)論
實(shí)驗(yàn)
方案
分組
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)照組
材料
等量的同一種底物
試劑
與底物相對(duì)應(yīng)的酶溶液
等量的無(wú)機(jī)催化劑
現(xiàn)象
反應(yīng)速率很快,或達(dá)到平衡用時(shí)短
反應(yīng)速率緩慢,或達(dá)到平衡用時(shí)長(zhǎng)
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
酶具有高效性
實(shí)驗(yàn)思路
底物不同但酶相同,通過(guò)觀察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論
實(shí)驗(yàn)
方案
分組
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)照組
材料
與酶相對(duì)應(yīng)的底物
另外一種底物(等量)
試劑
同一種酶(等量)
現(xiàn)象
發(fā)生反應(yīng)
不發(fā)生反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
酶具有專(zhuān)一性
組別
pH
CaCl2
溫度(℃)
降解率(%)

9

90
38

9

70
88

9

70
0

7

70
58

5

40
30
組別
甲中溶液
(0.2 mL)
乙中溶液
(2 mL)
不同時(shí)間測(cè)定的相對(duì)壓強(qiáng)(kPa)
0 s
50 s
100 s
150 s
200 s
250 s

肝臟提取液
H2O2溶液
0
9.0
9.6
9.8
10.0
10.0

FeCl3
H2O2溶液
0
0
0.1
0.3
0.5
0.9

蒸餾水
H2O2溶液
0
0
0
0
0.1
0.1
pH
相對(duì)活性

3
5
7
9
11
M
0.7
1.0
1.0
1.0
0.6
L
0.5
1.0
0.5
0.2
0.1
實(shí)驗(yàn)組





底物





RNA組分





蛋白質(zhì)組分





低濃度Mg2+





高濃度Mg2+





產(chǎn)物





加入試劑
淀粉
唾液淀粉酶
NaCl
蒸餾水
CuSO4
碘液
組別
1






2






3






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