?降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶



重難點(diǎn)
題型
分值
重點(diǎn)
酶的作用和本質(zhì)
選擇題、非選擇題
3—6
酶的特性
影響酶促反應(yīng)的因素
難點(diǎn)
對(duì)酶概念的剖析
驗(yàn)證酶特性的實(shí)驗(yàn)分析
影響酶催化效率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

核心知識(shí)點(diǎn)一：酶的作用和本質(zhì)
1. 酶的概念剖析
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的一類有機(jī)物。
化學(xué)本質(zhì)
絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)
少數(shù)是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成場(chǎng)所
核糖體
主要是細(xì)胞核（真核細(xì)胞）
來(lái)源
一般來(lái)說，活細(xì)胞（哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外）都能產(chǎn)生酶
2. 酶的作用
酶具有催化作用，可使細(xì)胞代謝在溫和的條件下快速進(jìn)行。在適宜的條件下，酶可以在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、生物體外起作用。
酶的作用機(jī)理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。
問題探究：是不是酶可以催化任何反應(yīng)的進(jìn)行，從而加快反應(yīng)速度？
提示：酶只能催化允許進(jìn)行的反應(yīng)，并且酶只能加快反應(yīng)速度，不能改變化學(xué)平衡點(diǎn)，例如：酶的催化可以使產(chǎn)物達(dá)到的最大量的時(shí)間縮短，如圖所示。

在反應(yīng)前后酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量怎樣變化？
提示：在化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量保持不變，因此酶可以循環(huán)使用。
易錯(cuò)點(diǎn)撥：關(guān)于酶的7個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)
項(xiàng)目
正確說法
錯(cuò)誤說法
產(chǎn)生場(chǎng)所
活細(xì)胞（不考慮哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等）產(chǎn)生
具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生或可來(lái)自食物
化學(xué)本質(zhì)
有機(jī)物（大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA）
蛋白質(zhì)
合成原料
氨基酸、核糖核苷酸
只有氨基酸
合成場(chǎng)所
核糖體、細(xì)胞核等
只有核糖體
作用場(chǎng)所
可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體內(nèi)、體外發(fā)揮作用
只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用
溫度影響
低溫只抑制酶的活性，不會(huì)使酶變性失活
低溫和高溫均使酶變性失活
作用
酶只起催化作用
酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能
3. 比較過氧化氫在不同條件下的水解
（1）實(shí)驗(yàn)流程：

問題探究：如圖表示某反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，有酶參與和無(wú)酶參與的能量變化，分析如下曲線：

a、b、c三條曲線分別代表怎樣的化學(xué)反應(yīng)過程？
提示：分別代表無(wú)催化劑、使用無(wú)機(jī)催化劑、使用酶催化的化學(xué)反應(yīng)過程
從圖中可以看出，在能量上使用無(wú)機(jī)催化劑和酶的差異是什么？
提示：兩者都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。
（2）變量分析
實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素為變量，包括自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量。

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)把握單一變量原則：即除自變量（實(shí)驗(yàn)變量）以外，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無(wú)關(guān)變量保持相同且適宜，以確保實(shí)驗(yàn)變量的唯一性。如生物材料相同（大小、生理狀況、年齡、性別等）、實(shí)驗(yàn)器具相同（型號(hào)、潔凈程度等）、實(shí)驗(yàn)試劑相同（用量、濃度、使用方法等）和條件相同（保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等）。要注意使自變量可控制、因變量比較好檢測(cè)，并盡量避免無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。
比較過氧化氫在不同條件下的水解的實(shí)驗(yàn)變量分析：

問題探究：對(duì)探究鎂是不是植物必須的礦質(zhì)元素的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行變量分析？
提示：該實(shí)驗(yàn)屬于對(duì)照實(shí)驗(yàn)，其中加入完全營(yíng)養(yǎng)液的為對(duì)照組，加入缺鎂的完全營(yíng)養(yǎng)液的為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)的自變量是培養(yǎng)液中是否含有鎂元素，因變量是培養(yǎng)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)，無(wú)關(guān)變量為植株的生理狀態(tài)、溶液的多少、培養(yǎng)的時(shí)間等。
（3）對(duì)照實(shí)驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)中，除自變量外，無(wú)關(guān)變量保持一致，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，其中未做任何處理的對(duì)照組為空白對(duì)照，其他為實(shí)驗(yàn)組。若只有實(shí)驗(yàn)組，則形成相互對(duì)照。
4. 酶本質(zhì)的探索歷程（連一連）

問題探究：在畢希鈉的實(shí)驗(yàn)中缺乏對(duì)照，應(yīng)該怎樣做呢？
提示：將酵母菌分為兩等份，一份直接加葡萄糖，另一份研磨、過濾后再加葡萄糖，可根據(jù)最后的結(jié)果得出兩種做法的效果是一樣的。
在薩姆納的實(shí)驗(yàn)中，如何證明得到的結(jié)晶是脲酶？如何證明脲酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)？
提示：利用脲酶可催化尿素分解為氨和二氧化碳的特點(diǎn)進(jìn)行證明；若證明脲酶是不是蛋白質(zhì)，可利用蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色的特點(diǎn)進(jìn)行證明。


例題1 下列關(guān)于酶的論述，正確的是（　?。?br /> ①生物體內(nèi)的酶都是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，都經(jīng)過細(xì)胞膜分泌出去②酶既可以在體內(nèi)合成又可來(lái)自食物③絕大多數(shù)酶是在核糖體上合成的?、芡环N酶可存在于不同的活細(xì)胞中⑤酶不僅能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，還具有調(diào)節(jié)生命活動(dòng)等許多重要功能?、拊诨瘜W(xué)反應(yīng)前后酶的性質(zhì)、數(shù)量不發(fā)生改變⑦酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的物質(zhì)其多數(shù)為有機(jī)物，少數(shù)為無(wú)機(jī)物
A. ①③⑤⑥ B. ②④⑤⑥
C. ③④⑥ D. ③④⑥⑦
答案：C
解析：本題考查酶的作用和本質(zhì)，難度較大。生物體內(nèi)的酶都是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，并不都經(jīng)細(xì)胞膜分泌出去，有許多酶在細(xì)胞內(nèi)起作用，①錯(cuò)誤；酶只能在體內(nèi)合成，從食物中攝取的酶會(huì)被消化系統(tǒng)消化掉，②錯(cuò)誤；絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在核糖體上合成的，③正確；同一種酶可存在于不同的活細(xì)胞中，比如與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶，④正確；酶只能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，沒有其他功能，⑤錯(cuò)誤；在化學(xué)反應(yīng)前后酶的性質(zhì)、數(shù)量不發(fā)生改變，酶可以反復(fù)利用，⑥正確；酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA，⑦錯(cuò)誤，C正確。

例題2 下表是某同學(xué)所做的有關(guān)過氧化氫在不同條件下分解的實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是（ ）
步驟
試管編號(hào)
a
b
c
d
加入試劑
3%H2O22mL
3%H2O22mL
3%H2O22mL
3%H2O22mL
反應(yīng)條件
常溫
常溫
常溫
0℃
蒸餾水
FeCl3溶液
肝臟研磨液
煮熟的肝臟研磨液
劑量
2滴
2滴
2滴
2滴
觀察氣泡產(chǎn)生




A. 在該實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生氣泡最快的試管是b號(hào)
B. 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，但只能在細(xì)胞中發(fā)揮作用
C. 該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量是過氧化氫的濃度和用量、觀察時(shí)間等
D. 若探究溫度對(duì)酶活性的影響，可用過氧化氫溶液和新鮮的肝臟研磨液
答案：C
解析：本題考查與過氧化氫相關(guān)的實(shí)驗(yàn)以及變量分析，難度較大。c試管中的催化劑是過氧化氫酶，且溫度適宜，催化效率高，過氧化氫分解速率快，產(chǎn)生氣泡最快，A錯(cuò)誤；酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，在適宜的條件下，也可以在細(xì)胞外或生物體外發(fā)揮作用，如消化酶，B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有多種，如過氧化氫溶液的濃度和用量、觀察時(shí)間等，C正確；過氧化氫受熱會(huì)加快分解，不宜用于探究溫度對(duì)酶活性的影響，D錯(cuò)誤。

核心知識(shí)點(diǎn)二：驗(yàn)證酶特性的實(shí)驗(yàn)分析

1. 酶具有高效性
（1）同種化學(xué)反應(yīng)，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，催化效率更高，是無(wú)機(jī)催化劑的107～1013倍。
（2）曲線模型：

問題探究：衡量酶高效性的方法有什么？
提示：等量的酶和無(wú)機(jī)催化劑催化同一反應(yīng)相同時(shí)間內(nèi)生成物濃度的高低；催化等量的底物分解所需要的時(shí)間的長(zhǎng)短。
2. 酶具有專一性
（1）含義：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。
（2）物理模型、曲線分析及解讀


（3）實(shí)驗(yàn)：淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用
通過同種酶不同底物的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證酶具有專一性，即一種酶只能催化相應(yīng)的物質(zhì)水解。
問題探究：該實(shí)驗(yàn)是用斐林試劑檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能否用碘液呢？
提示：不能，因?yàn)檎崽且约罢崽堑乃猱a(chǎn)物都不能與碘液發(fā)生反應(yīng)。
還可以怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證酶的專一性？
提示：選擇不同的酶和同一底物，如選擇淀粉酶和蔗糖酶，底物為淀粉或蔗糖，通過斐林試劑檢測(cè)水解產(chǎn)物來(lái)驗(yàn)證酶的專一性。
甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如下圖所示，請(qǐng)思考：

甲、乙兩種酶的化學(xué)本質(zhì)分別是什么？說出判斷依據(jù)。
提示：觀察曲線圖可知，甲酶的活性始終保持不變，表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解，則甲酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA，乙酶能被蛋白酶破壞，活性降低，則乙酶為蛋白質(zhì)。
乙酶活性改變的機(jī)制是什么？其活性能否恢復(fù)？
提示：乙酶被降解的過程中其分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，從而使其活性喪失，這種活性的改變不可逆轉(zhuǎn)，故無(wú)法恢復(fù)。
欲讓甲、乙兩種酶的變化趨勢(shì)換位，應(yīng)加入何類酶？
提示：RNA水解酶。
3. 酶的作用條件較溫和
酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般在溫和（或適宜的范圍）條件進(jìn)行的。溫度和pH都影響酶的活性。
（1）溫度



（2）pH


問題探究：保存酶時(shí)溫度是在低溫、高溫還是最適溫，pH是過酸、過堿還是最適宜的條件下？
提示：低溫，抑制酶的活性。溫度適宜時(shí)，酶的活性恢復(fù)。pH在最適宜的條件下。


例題1 為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響，設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組：A組（20℃）、B組（40℃）和C組（60°C）測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度（其他條件相同），結(jié)果如圖。下列敘述正確的是（ ）

A. 三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是B組，說明B組溫度是酶的最適溫度
B. 在t1時(shí)刻將A組溫度提高10°C，那么A組酶催化反應(yīng)的速度可能會(huì)加快
C. 在t2時(shí)刻降低C組溫度，將使C組酶的活性提高，曲線上升
D. 在t3時(shí)刻B組曲線不再上升，是由于受到酶數(shù)量的限制
答案：B
解析：本題考查溫度對(duì)酶催化效率的影響，難度較大。分析曲線圖可知：在B組（40℃），反應(yīng)到達(dá)化學(xué)平衡所需要的時(shí)間最短，酶的活性最高，故三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是B組，但不能說明B組溫度是酶的最適溫度，A錯(cuò)誤；從曲線圖來(lái)看，三個(gè)溫度條件較適合的是40℃，而A組是20℃條件下溫度對(duì)某種酶活性的影響曲線，故在時(shí)間t1之前，反應(yīng)尚未達(dá)到化學(xué)平衡之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速度可能會(huì)加快，B正確；據(jù)圖可知，在t2時(shí)刻，C組（60°C）酶已經(jīng)失活，降低C組溫度酶的活性也不會(huì)提高，故曲線不會(huì)上升，C錯(cuò)誤；在t3時(shí)刻B組曲線不再上升，原因是反應(yīng)物已經(jīng)反應(yīng)結(jié)束，D錯(cuò)誤。

例題2 為驗(yàn)證pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，某同學(xué)具體地實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
① 在1～5號(hào)試管中分別加入0. 5%的唾液1 mL。
② 分別向1～5號(hào)試管中加入0. 5%的淀粉液2 mL。
③ 向各試管中加入相應(yīng)的緩沖液3 mL。使各試管中的pH依次穩(wěn)定在5. 60、6. 20、6. 80、7. 40、8. 00。
④ 將1～5號(hào)試管均放入37 ℃溫水中恒溫水浴。
⑤ 反應(yīng)過程中，每隔1 min從第3號(hào)試管中取出一滴反應(yīng)液滴在比色板上，加1滴碘液顯色。待呈橙黃色時(shí)，立即取出5支試管，加碘液顯色并比色，記錄結(jié)果如表所示：
項(xiàng)目
1
2
3
4
5
pH
5. 60
6. 20
6. 80
7. 40
8. 00
顏色
＋＋
＋
橙黃色
＋
＋＋
注：“＋”表示藍(lán)色程度。
（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，因變量是____________。實(shí)驗(yàn)過程中選擇37 ℃恒溫的理由是__________。
（2）3號(hào)試管加碘液后出現(xiàn)橙黃色，說明______________________________________。
（3）如果反應(yīng)速率過快，應(yīng)當(dāng)對(duì)唾液進(jìn)行怎樣的處理？_________________________。
（4）該同學(xué)的操作中有一處明顯錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。__________________________________。
答案：（1）酶的活性37 ℃是唾液淀粉酶的最適催化溫度（2）淀粉已經(jīng)完全分解（3）適當(dāng)稀釋唾液（4）將步驟③移到②之前
解析：本題以pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響為背景，考查實(shí)驗(yàn)分析，難度較大。
（1）根據(jù)表中信息，因變量是酶的活性（具體指標(biāo)為顏色變化）；溫度為無(wú)關(guān)變量，無(wú)關(guān)變量要保持相同且適宜，因此實(shí)驗(yàn)過程選擇37℃恒溫是為了排除溫度因素對(duì)結(jié)果的干擾，且37℃是唾液淀粉酶起催化作用的最適溫度；
（2）從實(shí)驗(yàn)表格中的結(jié)果可以看出，pH值在6. 80時(shí)最先變?yōu)槌赛S色，說明淀粉已經(jīng)被完全水解，而其他pH條件下均有不同程度的藍(lán)色，即淀粉未完全水解，因此6. 80是唾液淀粉酶發(fā)揮催化作用的最適宜pH值；
（3）反應(yīng)速率較快時(shí)，可對(duì)唾液加水稀釋，從而減慢反應(yīng)速率；
（4）在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)先設(shè)置不同的pH，再加入反應(yīng)物，否則未達(dá)到設(shè)定的pH就已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，因此，為保證實(shí)驗(yàn)是在預(yù)設(shè)條件下發(fā)生的，該同學(xué)的操作應(yīng)將步驟③移到②之前。

核心知識(shí)點(diǎn)三：影響酶催化效率的實(shí)驗(yàn)

1. 用“試劑檢測(cè)法”驗(yàn)證酶的本質(zhì)
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：
項(xiàng)目
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)照組
材料
待測(cè)酶溶液
已知蛋白液（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
結(jié)論
呈現(xiàn)紫色說明該酶的化學(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)
問題探究：還可以采用什么方法驗(yàn)證酶的本質(zhì)呢？
提示：蛋白質(zhì)水解法，即使用蛋白質(zhì)處理，觀察酶活性的變化情況。
2. 用“對(duì)比實(shí)驗(yàn)法”探究或驗(yàn)證酶的特性及影響因素
（1）探究酶的高效性
①設(shè)計(jì)思路：通過將不同類型催化劑（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。
②設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目
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)速度很快，或反應(yīng)用時(shí)短
反應(yīng)速度緩慢，或反應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)
結(jié)論
酶具有高效性
（2）探究酶的專一性
①設(shè)計(jì)思路：常見的方案有兩種，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。
②設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目
方案一
方案二[來(lái)源：Z*xx*k. Com][來(lái)源：學(xué)。科。網(wǎng)]
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)照組
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)照組
材料
同種底物（等量）
與酶相對(duì)應(yīng)的底物
另外一種底物
試劑
與底物相對(duì)應(yīng)的酶
另外一種酶
同一種酶（等量）
現(xiàn)象
發(fā)生反應(yīng)
不發(fā)生反應(yīng)
發(fā)生反應(yīng)
不發(fā)生反應(yīng)
結(jié)論
酶具有專一性
酶具有專一性
3. 用“梯度法”探究影響酶活性的因素（溫度或pH）
（1）設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需設(shè)置一系列不同溫度（或pH）的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行相互對(duì)照，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。酶促反應(yīng)所需時(shí)間最短的一組對(duì)應(yīng)的溫度（或pH）最接近最適溫度（或pH）。
（2）設(shè)計(jì)方案

（3）綜合影響

4. 用“曲線法”分析酶濃度和底物濃度水酶促反應(yīng)的影響


易錯(cuò)點(diǎn)撥：溫度、pH通過影響酶活性影響酶促反應(yīng)速率；酶的濃度、底物濃度對(duì)通過影響底物和酶的接觸概率來(lái)影響酶促反應(yīng)速率，不影響酶的活性。



例題1 圖一曲線a表示在最適溫度、最適pH條件下生成物的量與時(shí)間的關(guān)系，曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下，酶促反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。據(jù)圖分析正確的是（　　）

A. 圖一曲線a中，A點(diǎn)后，限制生成物的量增加的因素是酶量不足
B. 分別在圖二中取B、C點(diǎn)的反應(yīng)速率值，可用圖一中的曲線c和d表示
C. 對(duì)于圖二中曲線b來(lái)說，若酶量減少，其走勢(shì)可用曲線f表示
D. 減小pH，重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，圖二曲線b可能變?yōu)榍€f；增大pH，可能變?yōu)榍€e
答案：C
解析：本題考查影響酶促反應(yīng)的因素，難度較大。根據(jù)題干信息分析，圖一中橫坐標(biāo)是時(shí)間，確定“時(shí)間”是該實(shí)驗(yàn)中的自變量，酶量、溫度等因素均為無(wú)關(guān)變量。反應(yīng)過程中，反應(yīng)物濃度會(huì)隨時(shí)間推移越來(lái)越小，而酶量不變，由此推測(cè)曲線a中，A點(diǎn)后生成物的量不再隨時(shí)間的推移而增加，是因反應(yīng)物已耗盡，限制因素應(yīng)為反應(yīng)物濃度，A錯(cuò)誤；在圖二中，B點(diǎn)、C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率值是一個(gè)定值，不能用圖一中曲線c和d表示，B錯(cuò)誤；根據(jù)題干信息可知圖二曲線b表示在最適pH下，反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系，因此無(wú)論pH是增大還是減小，酶的活性均降低，曲線b都可能變?yōu)榍€f，不可能變?yōu)榍€e，D錯(cuò)誤。

例題2 為探究影響胃蛋白酶活性的因素，某生物興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，如表所示：
試管編號(hào)
底物和試劑
實(shí)驗(yàn)條件
1
1 cm3的正方體凝固蛋白質(zhì)＋4 mL蒸餾水
37 ℃水浴、pH＝1. 5
2
1 cm3的正方體凝固蛋白質(zhì)＋4 mL胃蛋白酶
37 ℃水浴、pH＝8
3
1 cm3的正方體凝固蛋白質(zhì)＋4 mL胃蛋白酶
①
4
1 cm3的正方體凝固蛋白質(zhì)＋4 mL胃蛋白酶
0 ℃水浴、pH＝1. 5
（1）請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)方案：①應(yīng)為____________________________________________。
（2）若2號(hào)、3號(hào)試管為一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)要探究的自變量是________，請(qǐng)為該組實(shí)驗(yàn)擬定一個(gè)課題名稱___________________________________。
（3）本實(shí)驗(yàn)的因變量可以通過觀察__________________________________確定。
（4）在3號(hào)、4號(hào)試管探究的影響因素中，pH屬于__________________________。
（5）若4號(hào)試管內(nèi)反應(yīng)完全結(jié)束，用雙縮脲試劑檢測(cè)4號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其溶液呈___________，原因是_________________________________________________________。
答案：（1）37 ℃水浴、pH＝1. 5?。?）pH　探究pH對(duì)胃蛋白酶活性的影響?。?）相同時(shí)間內(nèi)蛋白塊大小的變化（或蛋白塊消失所需的時(shí)間）　（4）無(wú)關(guān)變量?。?）紫色　胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，且反應(yīng)前后胃蛋白酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量均不變，所以會(huì)與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)
解析：本題主要考查探究影響酶活性的實(shí)驗(yàn)，難度較大。
（1）根據(jù)不同試管處理?xiàng)l件的不同確定實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量。根據(jù)表格中1～4號(hào)試管的底物和試劑分析，1號(hào)試管未添加胃蛋白酶，2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試管均添加等量的胃蛋白酶可知，1號(hào)試管為空白對(duì)照；實(shí)驗(yàn)條件中有溫度和pH的變化，即實(shí)驗(yàn)的自變量有溫度和pH，故本實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度、pH對(duì)胃蛋白酶活性的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則可知，①應(yīng)為37 ℃水浴、pH＝1. 5。
（2）對(duì)比2號(hào)、3號(hào)試管，不同的處理是pH，即實(shí)驗(yàn)的自變量是pH，該組實(shí)驗(yàn)課題名稱可擬為探究pH對(duì)胃蛋白酶活性的影響。
（3）本實(shí)驗(yàn)的底物是1 cm3的正方體凝固蛋白質(zhì)，可把相同時(shí)間內(nèi)蛋白塊大小的變化（或蛋白塊消失所需的時(shí)間）作為因變量來(lái)確定胃蛋白酶活性的大小。
（4）對(duì)比3號(hào)、4號(hào)試管，不同的處理是溫度，即實(shí)驗(yàn)的自變量為溫度，pH屬于無(wú)關(guān)變量。
（5）由于胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，反應(yīng)前后胃蛋白酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量均不變，所以用雙縮脲試劑檢測(cè)4號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，溶液應(yīng)呈紫色。


（答題時(shí)間：30分鐘）
1. 下列關(guān)于酶的敘述，正確的是（ ）
A. 不同生物體內(nèi)酶的種類具有特異性
B. 酶通過降低活化能和提供能量來(lái)提高酶促反應(yīng)速率
C. 酶都是在核糖體上合成的，在細(xì)胞內(nèi)、外都能起催化作用
D. 酶的基本單位是氨基酸或脫氧核苷酸，具有催化和調(diào)節(jié)功能
2. 下列有關(guān)酶的發(fā)現(xiàn)過程敘述，錯(cuò)誤的是（ ）
A. 斯帕蘭扎尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了化學(xué)消化
B. 巴斯德和李比希的觀點(diǎn)既有積極意義，又有其局限性
C. 畢希納認(rèn)為酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用
D. 薩姆納得到脲酶結(jié)晶后，認(rèn)為酶多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA
3. 將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量水混合裝入容器內(nèi)，調(diào)整pH至2. 0，保存于37℃的水浴鍋內(nèi)。過一段時(shí)間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是（ ）
A. 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B. 胃蛋白酶、唾液淀粉酶、多肽、水
C. 胃蛋白酶、麥芽糖、唾液淀粉酶、多肽、水
D. 淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶、水
4. 某同學(xué)為了驗(yàn)證淀粉酶的專一性，設(shè)計(jì)以下三種方案，下列說法錯(cuò)誤的是（　?。?br />
各組試管的添加物質(zhì)
鑒定試劑
方案一
一組試管內(nèi)加淀粉酶和淀粉，另一組試管內(nèi)加淀粉酶和蔗糖
碘液
方案二
一組試管內(nèi)加淀粉酶和淀粉，另一組試管內(nèi)加淀粉酶和蔗糖
斐林試劑
方案三
一組試管內(nèi)加淀粉酶和淀粉，另一組試管內(nèi)加蔗糖酶和淀粉
碘液
A. 方案一兩組試管中加入的各種物質(zhì)的量應(yīng)該相等
B. 方案一不可行的原因是碘液不能檢測(cè)蔗糖是否被分解
C. 方案三中將碘液換成斐林試劑可以證明淀粉酶具有專一性
D. 方案二可行的原因是斐林試劑既可以證明淀粉是否被分解，也能證明蔗糖是否被分解
5. 下列與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，正確的是（　?。?br /> A. 探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，應(yīng)將酶和底物充分混合后再設(shè)置一系列的溫度梯度
B. 探究底物濃度對(duì)胃蛋白酶活性的影響時(shí)，各實(shí)驗(yàn)組的pH應(yīng)控制在7左右
C. 可用麥芽糖酶、麥芽糖、淀粉和斐林試劑等來(lái)驗(yàn)證酶具有專一性
D. 探究溫度對(duì)α－淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)加入碘液以檢測(cè)各組淀粉的剩余量
6. 如圖表示在最適溫度和最適pH條件下，反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系，其中曲線b是正常的酶促反應(yīng)曲線。據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是（　?。?br />
A. 曲線a可表示酶量減少，底物濃度和反應(yīng)速率的關(guān)系
B. 限制曲線b的AB段反應(yīng)速率的主要因素為反應(yīng)物濃度
C. 形成曲線c的原因可能是甲點(diǎn)時(shí)酶量增加或適當(dāng)升溫
D. 若在適當(dāng)升溫的條件下重重該實(shí)驗(yàn)，圖中B點(diǎn)位置將下移
7. 某課外活動(dòng)小組用淀粉酶探究pH（用HCL和NaOH調(diào)節(jié)）對(duì)酶活性的影響（已知HCL能催化淀粉水解，其他無(wú)關(guān)變量相同且適宜），得到如表所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列實(shí)驗(yàn)分析，錯(cuò)誤的是（　?。?br /> pH
1
3
5
7
9
11
13
實(shí)驗(yàn)起始時(shí)淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
10%
15%
20%
10%
15%
20%
10%
2 h后剩余淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
5%
11%
14%
1%
11%
16%
10%
A. pH＝3時(shí)淀粉酶的活性比pH＝9時(shí)要低
B. pH＝1時(shí)有淀粉水解，說明淀粉酶沒有失活
C. 與HCL相比，淀粉酶降低反應(yīng)活化能的效果更加顯著
D. 欲測(cè)出pH＝5時(shí)淀粉酶催化淀粉水解的量，還需設(shè)置不加淀粉酶的對(duì)照組
8. 圖中甲曲線表示在最適溫度下α－淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率與淀粉濃度之間的關(guān)系，乙、丙兩曲線表示α－淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率隨溫度或pH的變化，下列相關(guān)分析正確的是（　?。?br />
A. 乙、丙兩曲線橫軸對(duì)應(yīng)的影響因素分別為溫度和pH
B. 分析曲線可知，E、G兩點(diǎn)所示條件是短期內(nèi)保存該酶的最適條件
C. D、F兩點(diǎn)所示的α－淀粉酶活性一致，該酶的空間結(jié)構(gòu)都遭到破壞
D. 若在A點(diǎn)升溫或在BC段增加淀粉的濃度，都將使反應(yīng)速率增大
9. 某研究小組為探究影響過氧化氫分解的因素，做了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示（實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2均在最適條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)3其他條件適宜）請(qǐng)分析回答：

（1）實(shí)驗(yàn)1、2、3中的自變量分別為__________ 、___________ 、___________；實(shí)驗(yàn)1的無(wú)關(guān)變量可能有________________（答出兩種）；
（2）實(shí)驗(yàn)1可以體現(xiàn)了酶具有___________，原理是__________________________；
（3）實(shí)驗(yàn)2的bc段O2產(chǎn)生速率不再增大的原因最可能是________________有限；
（4）實(shí)驗(yàn)1若溫度升高10℃，加過氧化氫酶的催化反應(yīng)曲線斜率將________（填“增大”或“減小”）；
（5）實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果顯示，過氧化氫酶的最適pH為_______，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)pH 小于d或大于f時(shí)，過氧化氫酶的活性將永久喪失，其原因是________________________________。
10. 下表格所示為高中生物的某一實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)過程回答相關(guān)問題：

（1）該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀__________________。
（2）該實(shí)驗(yàn)的自變量是____________________。
（3）該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有_____________________________________。（寫出2個(gè)）
（4）設(shè)計(jì)試管1和2的目的是____________________ 。
（5）該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼玫庖簛?lái)鑒定_______，理由_______________。
（6）驗(yàn)證酶有催化作用，可選擇上表中試管_____________。





1. A 解析：本題考查酶的本質(zhì)、作用以及作用機(jī)理，難度中等。酶在不同生物體內(nèi)不同，具有特異性，A正確；酶通過降低活化能來(lái)提高酶促反應(yīng)速率，但不能提供能量，B錯(cuò)誤；絕大部分酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在核糖體上合成的，極少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA，合成場(chǎng)所是細(xì)胞核，C錯(cuò)誤；酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸，只有催化功能，D錯(cuò)誤。
2. D 解析：本題主要考查酶的發(fā)現(xiàn)過程，難度中等。斯帕蘭扎尼用一個(gè)金屬籠子裝肉后放入鷹的胃中，肉塊不見了，證明化學(xué)消化存在，A正確；巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。因此巴斯德和李比希的觀點(diǎn)既有積極意義，又有其局限性，B正確；畢希納把酵母細(xì)胞放在石英砂中研磨，得到不含酵母細(xì)胞的提取液，最后該提取液能夠?qū)⑵咸烟前l(fā)酵為酒精，說明某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起作用，C正確；薩姆納爾從刀豆中得到脲酶結(jié)晶后，并證明酶是蛋白質(zhì)，D錯(cuò)誤。
3. A 解析：本題考查酶的作用特點(diǎn)和影響酶活性的因素，難度較大。唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)會(huì)被胃蛋白酶水解。剩余物質(zhì)是胃蛋白酶，淀粉，在PH=2的情況下胃蛋白酶有很高的活性，可以把乳清蛋白分解，而唾液淀粉酶在PH=2的情況下失活，所以分解不了淀粉，然后胃蛋白酶是分解蛋白質(zhì)的，而唾液淀粉酶恰好又是蛋白質(zhì)，所以唾液淀粉酶也被分解，所以最后就剩胃蛋白酶和淀粉，如果說還有的話就是唾液淀粉酶和乳清蛋白被分解后生成多肽，A正確。
4. C 解析：本題考查驗(yàn)證酶的專一性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，難度較大。方案一中自變量為反應(yīng)物的種類，兩組試管中加入的各種物質(zhì)的量為無(wú)關(guān)變量，應(yīng)該相等，A正確；碘液不能檢測(cè)蔗糖是否被分解，因此方案一不可行，B正確；方案三中自變量為酶的種類，將碘液換成斐林試劑只說明了淀粉酶能催化淀粉的水解，沒有說明不能催化其他底物，因此不能證明淀粉酶具有專一性，C錯(cuò)誤；方案二可行的原因是斐林試劑既可以證明淀粉是否被分解，也能證明蔗糖是否被分解，D正確。
5. D 解析：本題考查與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，難度較大。探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，應(yīng)將酶和底物各自保溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后再混合，A錯(cuò)誤；探究底物濃度對(duì)胃蛋白酶活性的影響時(shí)，pH為無(wú)關(guān)變量，應(yīng)保持相同且適宜，故各實(shí)驗(yàn)組的pH應(yīng)控制在1. 5左右，B錯(cuò)誤；麥芽糖及其水解產(chǎn)物葡萄糖都是還原糖，都能和斐林試劑反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀，因此不能用麥芽糖酶、麥芽糖、淀粉和斐林試劑等來(lái)驗(yàn)證酶具有專一性，C錯(cuò)誤；探究溫度對(duì)α－淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，不同溫度條件下淀粉的剩余量不同，加入碘液后的藍(lán)色深淺不同，D正確。
6. C 解析：本題考查反應(yīng)物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，難度中等。圖中曲線b是正常的酶促反應(yīng)曲線，分析曲線a和曲線b的差異可知，曲線a可表示酶量少于曲線b的底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系，A正確；題圖中曲線b的AB段呈上升趨勢(shì)，限制AB段反應(yīng)速率的主要因素是橫坐標(biāo)表示的因素，即反應(yīng)物濃度，B正確；形成曲線c的原因可能是甲點(diǎn)時(shí)酶量的增加，但不是適當(dāng)升溫，在最適溫度的基礎(chǔ)上升高溫度，酶促反應(yīng)速率應(yīng)下降，C錯(cuò)誤、D正確。
7. B 解析：本題考查pH對(duì)酶活性的影響，難度較大。pH＝3時(shí)淀粉是在HCL和淀粉酶共同催化下水解的，而pH＝9時(shí)淀粉僅在淀粉酶催化下水解，所以當(dāng)?shù)矸鬯饬肯嗟葧r(shí)，pH＝3時(shí)淀粉酶的活性比pH＝9時(shí)淀粉酶的活性要低，A正確；由于HCL能催化淀粉水解，故pH＝1時(shí)有淀粉水解不能確定淀粉酶是否失活，B錯(cuò)誤；pH＝7時(shí)淀粉酶催化淀粉水解的量為9%，而pH＝1時(shí)HCL和淀粉酶（不確定是否失活）催化淀粉水解的量為5%，C正確；pH＝5時(shí)淀粉是在HCL和淀粉酶共同催化下水解的，所以欲測(cè)出淀粉酶催化淀粉水解的量，還應(yīng)測(cè)出相同pH條件下不加淀粉酶時(shí)HCL催化淀粉水解的量，D正確。
8. A 解析：本題考查不同因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，難度較大。據(jù)圖分析可知，丙曲線與橫軸有兩個(gè)交點(diǎn)，交點(diǎn)處反應(yīng)速率為0，而強(qiáng)酸或強(qiáng)堿都會(huì)使酶變性失活，因此丙曲線橫軸對(duì)應(yīng)的影響因素為pH，乙曲線橫軸對(duì)應(yīng)的影響因素為溫度，A正確；保存該酶的最適條件應(yīng)該是低溫和最適pH，對(duì)應(yīng)曲線中的D、H兩點(diǎn)，B錯(cuò)誤；乙曲線中D、F兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的α－淀粉酶活性一致，D點(diǎn)α－淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)未遭到破壞，只是低溫導(dǎo)致酶活性降低，C錯(cuò)誤；甲曲線表示在最適溫度下α－淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率與淀粉濃度之間的關(guān)系，所以在A點(diǎn)升溫，反應(yīng)速率會(huì)降低，BC段增加淀粉的濃度，反應(yīng)速率不變，D錯(cuò)誤。
9. （1）催化劑的種類H2O2 濃度pH溫度、PH
（2）高效性酶降低活化能的作用更顯著（3）酶的數(shù)量（濃度）（4）減小
（5）e酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞
解析：本題結(jié)合曲線圖考查影響酶活性的因素，難度較大。
（1）由曲線圖分析可知，實(shí)驗(yàn)1，2，3中的自變量分別為催化劑的種類、H2O2濃度、pH。實(shí)驗(yàn)1的自變量為催化劑的種類，同時(shí)溫度、PH也會(huì)影響反應(yīng)速率，所以實(shí)驗(yàn)1的無(wú)關(guān)變量可能有溫度、PH。
（2）酶的催化效率遠(yuǎn)大于無(wú)機(jī)催化劑，故實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果體現(xiàn)了酶的高效性這一特性，其原理是酶降低活化能的作用更顯著。
（3）由實(shí)驗(yàn)2結(jié)果可知，在bc段對(duì)應(yīng)的H2O2濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率并不隨著過氧化氫溶液濃度的增加而加快，原因是過氧化氫酶的數(shù)量有限，限制了反應(yīng)速率。
（4）實(shí)驗(yàn)1在適宜條件下進(jìn)行，若溫度升高10℃，過氧化氫酶的活性將會(huì)降低，反應(yīng)速率降低，即其催化的反應(yīng)曲線斜率將減小。
（5）實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果顯示，pH為e時(shí)，溶液中H2O2的剩余量最少，說明pH為e時(shí)，過氧化氫酶的活性最強(qiáng)，所以過氧化氫酶的最適pH為e。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)pH小于d或大于f時(shí)，酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致過氧化氫酶的活性永久喪失。
10. （1）探究酶的專一性（2）底物種類或酶的種類（3）溫度淀粉溶液的量
（4）驗(yàn)證淀粉和蔗糖能否與斐林試劑反應(yīng)
（5）否碘液只能鑒定淀粉有沒有被分解，不能鑒定蔗糖有沒有被分解
（6）①③或②⑥
解析：本題考查實(shí)驗(yàn)的變量分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡扰c實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容，難度較大。
（1）分析表中信息可知：該實(shí)驗(yàn)是探究不同酶對(duì)同一底物或同種酶對(duì)不同底物是否具有催化作用，因此其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄棵傅膶Ｒ恍浴?br /> （2）試管3和4或5和6的差異在于加入的底物的種類不同，試管3和5或4和6的差異在于加入的酶的種類不同，因此該實(shí)驗(yàn)的自變量是底物種類或酶的種類。
（3）除了自變量外，對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的溫度、淀粉溶液的量、蔗糖溶液的量、酶溶液的濃度等都屬于無(wú)關(guān)變量。
（4）試管1和2均加入了的斐林試劑，但二者加入的底物不同（試管1加入的是淀粉，試管2加入的是蔗糖），因此設(shè)計(jì)試管1和2的目的是：驗(yàn)證淀粉和蔗糖能否與斐林試劑反應(yīng)，從而排除無(wú)關(guān)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。
（5）碘遇淀粉變藍(lán)，碘液只能鑒定淀粉有沒有被分解，不能鑒定蔗糖有沒有被分解，因此該實(shí)驗(yàn)不能用碘液來(lái)鑒定。
（6）驗(yàn)證酶有催化作用，自變量是酶的有無(wú)，因此可選擇上表中的試管①③或②⑥。


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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》電子課本

第1節(jié) 細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修1《分子與細(xì)胞》

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