浙科版（2019）生物必修一 第三章第二节课时2　探究影响酶催化功能的因素学案（含解析）

课时2　探究影响酶催化功能的因素
一、pH对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
(1)酶通常在一定的pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强,该pH称为最适pH。
(2)在一定pH范围内,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强,酶促反应速率逐渐加快;在最适pH时,酶的活性最大,酶促反应速率最快;超过最适pH,随着pH的升高,酶的活性逐渐减弱,酶促反应速率逐渐减慢。
(3)不同酶的最适的pH范围可能很窄,也可能较宽,这取决于不同酶的特性。
二、温度对酶活性的影响
1.典型曲线
2.曲线解读
(1)酶促反应都有一个最适温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。
(2)温度对酶促反应的影响有两个方面:
①温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度加快,如图示中曲线 a所示。
②温度影响酶的空间结构,温度升得越高,酶变性的速率越快,升到一定温度,酶将完全失活,如曲线b所示。
③a、b所示的作用叠加在一起,使得酶催化的反应表现出最适温度,如曲线c所示。
当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克甚至有生命危险。人发烧时为何食欲不振
提示:高温使体内的酶,包括消化酶活性降低,消化能力减弱,所以食欲不振。
三、其他影响因素
有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。
四、探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
1.实验原理
(1)过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解产生水和氧气,通过检测氧气的变化可反映酶催化速率的强弱。
(2)不同的pH能影响酶的活性,在最适pH条件下酶的催化效率最高。
2.实验装置
(1)甲表示反应前的状态,浸过肝脏匀浆的滤纸片不与H2O2溶液接触。
(2)乙表示旋转反应小室,使浸过肝脏匀浆的滤纸片与H2O2溶液接触,倒置的量筒收集气体。
3.实验步骤
(1)安装装置。
①乙装置的水槽中加水至快满为止。
②将大小相同的8片滤纸片在新鲜肝脏匀浆中浸泡1 min,用镊子夹起滤纸片贴靠在培养皿壁上,待多余的匀浆流尽后,贴在甲反应小室的内壁上。
③向反应小室中加入2 mLpH缓冲液、2 mL 3%的过氧化氢溶液,将小室塞紧。
④将装置按图乙所示进行组装。
(2)反应与气体收集。
①将反应小室小心旋转180°,使过氧化氢溶液与滤纸片接触,并开始计时。
②每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次,共进行4次,并记录结果。
(3)利用该装置进行其他pH的检测(特别提醒:每次检测之前需要反复冲洗反应小室,再重复上述实验过程)。
4.实验结果
缓冲液 pH5.0 pH6.0 pH7.0 pH8.0
收集的气体 体积(mL) 0.5 min
1 min
1.在探究pH对酶活性的影响中,若将反应体系的pH从1.0逐渐连续升高到12.0,则H2O2酶的活性不会发生改变,其原因是什么
提示:在pH为1.0的强酸条件下H2O2酶已变性失活。
2.能否利用探究pH对过氧化氢酶的影响实验的试剂、材料、装置等探究不同温度对酶促反应速率的影响 并说明理由。
提示:不能。因过氧化氢的分解受温度影响较大,若温度升高,过氧化氢分解速率明显加快,这样实验的变量不唯一。
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1.酶催化的最适pH范围都很窄,一旦超过这个范围都会降低反应速率。(　×　)
提示:酶催化的最适pH范围有的很窄,有的很宽。
2.酶分子会随温度的升高而发生空间结构改变,导致热变性。(　√　)
3.底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触面积而影响酶促反应速率。(　√　)
4.随着温度降低,酶促反应的活化能下降,低温能降低酶活性的原因是低温破坏了酶的空间结构。(　×　)
提示:活化能是指进行化学反应所需要的能量,不会随温度而改变,只是酶降低了反应的活化能;低温时,酶活性低,但空间结构几乎不变。
5.在温度影响酶的活性的实验中,若某两支试管的反应速率相同,在其他条件均相同的条件下,可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。(　×　)
提示:环境温度不一定相同。同一反应速率,一般会有两种不同的温度。
6.经高温处理的胃蛋白酶,加入双缩脲试剂后不会出现紫色。(　×　)
提示:高温处理胃蛋白酶,胃蛋白酶虽然变性但仍为蛋白质,加入双缩脲试剂后仍会出现紫色。
7.探究“pH对过氧化氢酶的影响”时,反应小室旋转180°时开始计时。(　√　)
任务一　酶促反应曲线及分析方法
[任务突破]
归纳总结与酶相关曲线
酶的特性 曲线 曲线解读
高效性 ①酶的催化效率远高于无机催化剂;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;③酶只能催化已存在的化学反应
专一性 加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用,而加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性
反应物浓度 及酶浓度对 酶促反应的 影响　　　 ①甲:底物充足,其他条件适宜,酶促反应速率与酶浓度成正比;②乙:其他条件适宜,酶量一定,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,当反应物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性的限制,酶促反应速率不再增加
温度和pH 对酶活性的影响 ①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱;②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复活性
[迁移应用]
[典例1-1] (2022·衢温“5 1”联盟期中)如图为乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果,除自变量和图中条件外,其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是(　B　)
A.若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大
B.若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将降低
C.若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大
D.若降低两个实验的反应温度,相对反应速率都将降低
解析:分析实验1的图,酶浓度为2%时,随着乳糖浓度升高,酶促反应速率先上升,达到一定速率后不变。分析实验2的图,乳糖浓度为20%,随着酶浓度上升,酶促反应速率不断增大。实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶的浓度有限,若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大;若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将不变;若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大,因为乳糖浓度有限;根据题意,两个实验都处于最适条件(最适温度和最适pH),所以若降低两个实验的反应温度,酶的活性下降,相对反应速率都将降低。
[典例1-2] (2022·浙北G2联盟高一联考)下图表示不同pH及温度对某反应产物生成量的影响,下列相关叙述正确的是(　C　)
A.随着pH的升高,酶的活性先降低后增大
B.在30～37 ℃范围内,该酶的最适温度一定是35 ℃
C.酶的最适pH是一定的,不随着温度的升高而改变
D.随着温度的升高,酶的活性逐渐降低
解析:pH在0～8时,随着pH的升高,酶的活性表现为逐渐升高,pH大于8后,随着pH的升高,酶的活性逐渐降低,可见在一定范围内,随着pH的升高,酶的活性先升高后降低;该图表示产物生成量随pH及温度的变化情况,产物生成量越多,表示反应越快,但该图没有更小温度梯度的实验,所以不能得出该酶的最适温度是35 ℃;由图可知温度不影响酶的最适pH,所以随着温度的升高,酶的最适pH(pH=8)保持不变;温度在30～35 ℃时,随着温度的升高,酶的活性逐渐升高。
任务二　探究pH对过氧化氢酶活性的影响
[任务突破]
分析实验操作过程中的细节
(1)实验操作过程中装置只有一套,因此检测不同pH对过氧化氢酶活性的影响,需要对实验装置进行反复冲洗,以免影响实验结果。
(2)浸过肝脏匀浆的滤纸片表示酶的数量,不同装置中滤纸片的数量需相同,但特别指出的是改变滤纸片的数量无法改变产物的量,只可以改变反应速率。
(3)本实验中,量筒中的水要灌满,且不能产生气泡,否则会影响后面气体体积的测量。
(4)收集到的气体不能直接表示酶的活性(或催化效率),而是需要计算单位时间内的气体产生量以此表示不同pH下的酶活性。
(5)在将各次实验的反应小室内的过氧化氢溶液旋转180°前,要把过氧化氢溶液先与缓冲液混合,二者不能颠倒顺序。若颠倒顺序,底物会在未调好pH的情况下就在酶的作用下发生反应,影响实验的准确性。因此,必须先将底物置于预设环境下,再与酶混合。
[迁移应用]
[典例2-1] (2022·绍兴高一期末)下图为“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的实验装置,下列相关叙述正确的是(　B　)
A.肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果没有影响
B.计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始
C.实验一段时间后,气泡不再产生,说明酶已失活
D.实验装置使用清水冲洗后即可进行下次实验
解析:肝脏匀浆中含有过氧化氢酶,肝脏匀浆的新鲜程度影响过氧化氢酶的活性,所以肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果有影响;该实验的因变量是单位时间内气体的产生量,所以计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始;实验一段时间后,气泡不再产生,说明过氧化氢已经被分解完,并不是过氧化氢酶失活;实验装置使用清水冲洗后,不能马上进行下次实验,因为不确定里面的过氧化氢酶是否被清洗干净。
[典例2-2] 某同学采用新鲜肝脏匀浆探究pH对过氧化氢酶的影响。下列叙述正确的是(　C　)
A.反应小室不宜放入满水位的托盘中,以防其漂浮
B.在新鲜肝脏匀浆中浸泡后的滤纸片用镊子直接转移到反应小室内壁上
C.用于收集气体的量筒内若出现少量气泡,应先将气泡赶出,才可以继续实验
D.一组实验结束后,为保证下一组实验的准确度,应充分清洗反应小室并用H2O2溶液再冲洗一遍
解析:反应小室不宜放入满水位的托盘中,以防水溢出;应将新鲜肝脏匀浆中浸泡后的滤纸片先贴靠在培养皿壁上,使多余的匀浆流尽,再转移到反应小室上侧的内壁上;用于收集气体的量筒内若出现少量气泡,应先将气泡赶出,才可以继续实验,以免造成实验误差;一组实验结束后,为保证下一组实验的准确度,应用相应缓冲液清洗反应小室,不能用H2O2溶液冲洗。
基础达标练
1.(2022·宁波高二联考)低温会导致草莓果实着色不良,严重影响草莓的品质和价值。查尔酮合成酶(CHS)是果实中合成花青素的一种关键酶。下列叙述不正确的是(　B　)
A.花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中
B.CHS可为花青素合成反应提供所需的活化能
C.低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色
D.CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关
解析:细胞液是指液泡内的液体,花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中;由题意可知,CHS是一种酶,酶能降低化学反应所需要的活化能,但不提供化学反应所需要的活化能;CHS是果实中合成花青素的一种关键酶,而低温会降低酶活性,故低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色;酶催化反应的速率与反应物浓度有关,因此CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关。
2.(2022·湖州高一期末)利用下图1所示的实验装置以新鲜制备的肝脏研磨液为实验材料进行分解 H2O2的实验,两组实验结果如图2所示。第1组是在 pH=7.0,28 ℃条件下进行实验的结果。与第1组相比,第2组实验(　C　)
A.减少了滤纸片的数量
B.提高了反应体系的温度
C.降低了 H2O2溶液的浓度
D.降低了肝脏研磨液的浓度
解析:分析图1可知滤纸片上含有H2O2酶,减少滤纸片的数量,会降低酶的含量,降低反应速率,延长达到平衡的时间,但是不能降低最终产生的氧气量;提高反应体系的温度,影响酶的活性,可以改变反应速率,但是不能降低最终产物量;降低H2O2溶液的浓度,则产物的量减少;降低了肝脏研磨液的浓度,导致H2O2酶浓度降低,降低反应速率,延长达到平衡的时间,但是不能降低最终产生的氧气量。
3.(2022·七彩阳光新联考)加酶洗衣粉不仅可以有效地清除衣物上的污渍,而且对人体没有毒害作用,使用后也不会污染环境,受到人们的普遍欢迎。加酶洗衣粉中添加了碱性蛋白酶和碱性脂肪酶等酶制剂,这些酶制剂不能用超过50 ℃的水溶解,也不宜在高温的环境中贮存。下列叙述正确的是(　A　)
A.可以清除衣物上的油渍而不能很好地清除果汁,说明酶具有专一性
B.加酶洗衣粉洗涤效果好,可以用于洗涤毛料衣物
C.加酶洗衣粉使用时再加些醋酸,会使洗涤效果更好
D.加酶洗衣粉的洗涤效果受温度的影响,在50 ℃时洗涤效果最好
解析:因加酶洗衣粉中有碱性蛋白酶和碱性脂肪酶等酶制剂,脂肪酶能催化油渍分解,没有清除果汁的酶,果汁不能被催化清除,说明酶具有专一性;一般来说,毛料衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,因为其中含有的蛋白酶会水解蛋白质类的衣物;酶作用的发挥需要适宜条件,加酶洗衣粉中添加了碱性蛋白酶和碱性脂肪酶等酶制剂,加入醋酸会改变pH从而影响酶的活性,导致洗涤效果变差;酶在最适温度下活性最高,加酶洗衣粉的洗涤效果最好,但由题干信息无法确定加酶洗衣粉中酶的最适温度是多少。
4.(2022·山水联盟联考)生物代谢活动快速有序地进行离不开酶的参与,下列关于酶的叙述,正确的是(　B　)
A.探究pH对过氧化氢酶的影响实验,可以检测最终产生的氧气量来判断酶活性大小
B.探究酶的高效性实验,需要在试管口塞上橡皮塞
C.探究酶的专一性实验,若以蔗糖溶液为底物时,可用碘碘化钾检测
D.以淀粉为底物探究温度影响酶活性的实验,可用本尼迪特试剂进行检测
解析:pH影响过氧化氢酶活性,从而影响氧气生成速率,但并不能改变生成物的量;探究酶的高效性实验中,为了避免外界因素的干扰,应使用橡皮塞塞住试管口,从而不只避免外界环境因素的干扰,也能避免在单位时间内对生成物的检测有偏差;选择淀粉、蔗糖、淀粉酶做酶的专一性实验,只能选择用本尼迪特试剂检测是否有还原糖的生成,不能选用碘碘化钾检测反应物是否被分解,因为碘碘化钾无法检测蔗糖是否被分解;若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜用碘碘化钾,不应该选用本尼迪特试剂,因为本尼迪特试剂需要加热,而实验中需严格控制温度。
(2022·浙江7月学考)阅读下列材料,回答第5、6题。
乳糖酶可催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖。为研究某因素对酶促反应速率的影响,研究小组利用乳糖酶和乳糖进行实验,结果如下表。
组别 ① ② ③ ④ ⑤
乳糖浓度 10% 10% 10% 10% 10%
乳糖酶浓度 0% 1% 2% 4% 8%
反应速率 (g半乳糖/min) 0 25 50 100 200
5.下列关于该实验的叙述,正确的是(　D　)
A.实验目的是验证乳糖酶具有专一性
B.组③反应速率大于组②,是因为组③温度更适宜
C.组④反应速率低于组⑤,是因为组④部分酶失活
D.实验结果表明反应速率与乳糖酶浓度有关
6.若要提高实验中组④的反应速率,下列方法中有效的是(　A　)
A.添加乳糖酶 B.延长反应时间
C.添加麦芽糖 D.添加葡萄糖
解析:5.分析题表可知,实验中乳糖浓度不变,实验的自变量是乳糖酶浓度,因变量是反应速率,本实验验证的是酶的浓度对反应速率的影响;分析题表可知,组③反应速率大于组②,是由于组③的乳糖酶浓度比组②的乳糖酶浓度高,使组③反应速率大于组②;分析题表可知,组⑤反应速率大于组④,是由于组⑤的乳糖酶浓度比组④的乳糖酶浓度高,使组⑤反应速率高于组④;由表格数据可知,随着乳糖酶浓度升高,反应速率不断增加,由此表明反应速率与酶的浓度有关。
6.分析题表可知,实验中乳糖浓度不变,实验的自变量是乳糖酶浓度,因变量是反应速率;由表格数据可知,随着乳糖酶浓度升高,反应速率不断增加,所以要想提高实验中组④的反应速率,应增加组④乳糖酶的浓度。
7.(2022·宁波高一期末)如图分别表示温度、pH与酶活性的关系。下列叙述错误的是(　A　)
A.保存酶通常选择图甲中b点所对应的温度
B.曲线B、C说明不同的酶有不同的最适pH
C.人体内胃蛋白酶的活性与曲线B相似
D.曲线A上的b点所对应的温度表示该酶的最适温度
解析:在最适温度下,酶的活性最强,不适宜保存酶,保存酶通常选择低温如图中a点对应的温度;据图分析可知,曲线B、C对应的酶的最适pH分别为1.8和8.0左右,反映出了不同的酶有不同的最适pH;人体内胃蛋白酶的最适pH为1.9左右,呈酸性,与曲线B相似;曲线A是酶的活性与温度的关系曲线,b点对应的温度是酶的最适温度。
8.为探究温度对甘薯淀粉酶活性的影响,某兴趣小组将甘薯放在不同温度下(其他条件相同)处理30 min后,测定其还原糖含量,结果见
下表。
不同温度下甘薯中的还原糖含量
处理温度(℃) 0 10 20 30 40
甘薯还原糖 含量(mg/g) 22.1 23.3 25.8 37.6 40.5
处理温度(℃) 50 60 70 80 90
甘薯还原糖 含量(mg/g) 47.4 54.7 68.9 45.3 28.6
下列叙述正确的是(　A　)
A.题中“其他条件”为无关变量
B.淀粉酶活性随着温度升高而升高
C.甘薯淀粉酶的最适温度为70℃
D.还原糖是指葡萄糖、麦芽糖、蔗糖等多种糖
解析:无关变量在实验中要相同且适宜,题中“其他条件相同”,推测“其他条件”为无关变量;在最适温度前,随着温度的升高,酶活性增强,最适温度时,酶活性最强,超过最适温度后,随着温度的升高,酶活性降低;据表格可知,甘薯淀粉酶在温度为70 ℃时,还原糖的含量最高,但无法判断在60～80 ℃内酶活性高低情况,因此甘薯淀粉酶的最适温度为70 ℃左右;蔗糖不是还原糖,还原糖是指葡萄糖、麦芽糖、果糖等多种糖。
9.(2022·浙江9+1高中联盟高一期中)生长在不同环境的盐地碱蓬地上部分呈现不同颜色,细胞内甜菜素含量越多植株颜色越深,酪氨酸酶是甜菜素合成的关键酶之一,可催化L多巴氧化生成多巴醌。研究人员进一步研究了酪氨酸酶氧化活性的影响因素,实验结果如图所示,下列说法错误的是(　B　)
A.甜菜素是一种色素,它分布在盐地碱蓬细胞的细胞液中
B.根据图甲可知,酪氨酸酶的最适pH为6
C.可用单位时间内多巴醌的生成量表示酪氨酸酶氧化活性
D.适当低浓度的Cu2+对酪氨酸酶氧化活性有一定促进作用
解析:甜菜素是一种色素,它分布在盐地碱蓬细胞的液泡中;当pH在4～6之间时,随着pH的升高酪氨酸酶活性也随着上升,但未出现酶活性的峰值,故根据图甲不能分析得到酪氨酸酶的最适pH;酶的活性可用单位时间内产物的生成量或底物的消耗量来表示,故可用单位时间内多巴醌的生成(或L多巴的消耗)量表示酪氨酸酶氧化活性;结合图示可知,当Cu2+浓度大于0.01 mmol·L-1后,酶活性降低,因此适当低浓度的Cu2+对酪氨酸酶氧化活性有一定促进作用。
10.(2022·杭州“六县九校”联盟期中)温度是影响酶促反应速率的重要因素。图中曲线a表示反应物分子具有的能量与温度的关系,曲线b表示温度与酶空间结构稳定性的关系。将这两个作用叠加在一起,使得酶促反应速率与温度关系呈曲线c。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.随着温度升高,反应物分子具有的能量逐渐升高
B.T1条件下的酶分子活性与T2条件下的酶分子活性相同
C.T1～T2条件下酶活性相对较高,但该条件不适合保存酶制剂
D.酶促反应速率是反应物分子的能量和酶空间结构共同作用的结果
解析:由图可知,随着温度的升高,反应物分子具有的能量增加;曲线c中T1、T2位点酶促反应速率相同,但温度不同,而温度与酶空间结构呈负相关,因此T1和T2时,酶分子活性不相同;由曲线b可知,温度越低酶的空间结构越稳定,因此保存酶制剂一般选择低温条件;其他因素相同的情况下,反应物分子的能量越多,反应所需活化能就越小,酶促反应速率就越快,酶的空间结构影响酶的活性,进而影响酶促反应速率,因此酶促反应速率是反应物分子的能量和酶空间结构共同作用的结果。
11.(2022·杭州高一期中)在鱼类饲料中通常富含植酸和非淀粉多糖,植酸与钙、铁、锌等结合,降低鱼类对这些元素的利用率;非淀粉多糖包括纤维素、果胶等,进入消化道后能结合大量水分,使消化道内容物的粘度增加,降低了营养物质的消化率。某科学研究团队探究植酸酶和非淀粉多糖酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响,设计并进行了相关实验,实验步骤如下:
①将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d,用普通饲料投喂,备用。
②在普通饲料中分别添加适量　　　　　　,配制成两组实验饲料;并将普通饲料和实验饲料分别制成大小相同的颗粒,烘干后储存。
③挑选若干身体健壮、大小一致的鲈鱼随机分成甲、乙、丙3组,放养于规格相同的浮式海水网箱中。给对照组甲的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,同时　　　　　　　。
④投喂一段时间后,从每个网箱中随机取等量若干鲈鱼称重。
⑤称重后获取鲈鱼肠道中蛋白酶活性。用酪蛋白为底物,通过测定
　　　　　　来表示酶的活性。
根据上述实验,回答下列问题。
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是　 。
(2)步骤②中空白处应填　　　　　　　　　　,将配制好的饲料进行烘干要特别注意　　　　　　　　　　,其原因是　 。
(3)步骤③中空白处应填　 。
(4)步骤⑤中应填　 。
(5)请设计一个表格,用于记录实验结果。
(6)研究结果发现,非淀粉多糖酶能增加鲈鱼营养物质的消化率,其原因可能是　　　　　　　　,使消化道内容物粘性降低,有利于消化酶的催化反应。
解析:(1)鱼苗生长较快,利于较为明显地观察其效果,即实验现象明显,容易观察出来,从而得出相应的结论,因此,步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不选择成体。
(2)步骤②中空白处应填植酸酶和非淀粉多糖酶,其目的是控制单一变量,将配制好的饲料进行烘干备用,这里要特别注意温度不能过高,因为高温处理会使酶变性而失去活性,导致实验失败。
(3)给对照组甲的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,作为空白对照,给乙、丙组分别投喂等量的植酸酶饲料和非淀粉多糖酶饲料,即与实验组不同的处理。
(4)称重后(检测生长指标)获取鲈鱼肠道中蛋白酶活性(检测活性变化),酶促反应速率通常可用单位时间底物的减少量或生成物的增加量来表示,因此,用酪蛋白为底物,然后测定单位酶在单位时间内酪蛋白(底物)的分解量来表示酶的活性。
(5)根据实验步骤可知,本实验分成三组(普通饲料组、植酸酶组、非淀粉多糖酶组),最后要对鲈鱼进行称重以及测定酶的活性。故可以设计表格见答案。
(6)非淀粉多糖酶能增加鲈鱼营养物质的消化率,是因为非淀粉多糖酶能催化纤维素和果胶水解,而纤维素、果胶等进入消化道后使消化道内容物的粘度增加,降低了营养物质的消化率,而非淀粉多糖酶催化纤维素和果胶水解后能使消化道内容物粘性降低,从而有利于消化酶的催化反应。
答案:(1)鱼苗生长较快,利于较为明显地观察其效果(或成体生长缓慢,实验效果不明显)
(2)植酸酶和非淀粉多糖酶　温度不能过高　高温处理会使酶变性而失去活性
(3)给乙、丙组分别投喂等量的植酸酶饲料和非淀粉多糖酶饲料(或给乙、丙组分别投喂等量的两组实验饲料)
(4)单位酶在单位时间内酪蛋白(底物)的分解量(或单位酶在单位时间内酪氨酸的产生量)
(5)植酸酶和非淀粉多糖酶对鲈鱼生长和酶活性的影响
分组 普通饲料 (甲)组 植酸酶 (乙)组 非淀粉多糖 酶(丙)组
质量
反应速率 (酶活性)
(6)非淀粉多糖酶催化多糖水解(或非淀粉多糖酶催化纤维素和果胶水解)
12.某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素,做了三个实验,相应的实验结果如图1所示(实验1、实验2均在适宜条件下进行,实验3其他条件适宜)。请分析回答下列问题。
(1)实验1、2、3中的自变量分别为　 、
　　　　　　　、　　　　　　　。
(2)实验2结果反映,在b～c所对应的H2O2浓度范围内,过氧化氢溶液浓度　　　　　　(填“升高”“降低”或“不影响”)过氧化氢酶的活性,bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是　
　　　　　　　　。
(3)实验1若温度升高10 ℃,加过氧化氢酶的催化反应曲线斜率将
　　　 　(填“增大”或“减小”),加Fe3+的催化反应曲线斜率将
　　　　(填“增大”或“减小”)。
(4)实验3的结果显示,过氧化氢酶的最适pH为　　　　,实验结果表明,当pH小于d或大于f时,过氧化氢酶的活性将永久丧失,其原因是　 　　　　　　 　　。
(5)图2中能正确表示温度对唾液淀粉酶活性影响曲线的是
　　　 　。
解析:(1)由实验目的并结合图1中各曲线图分析可知,实验1、2、3中的自变量分别为催化剂的种类、H2O2浓度、pH。
(2)实验2结果反映,在b～c所对应的H2O2浓度范围内,过氧化氢溶液浓度不影响过氧化氢酶的活性,bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是酶的数量有限。
(3)实验1在适宜条件下进行,若温度升高10 ℃,过氧化氢酶的活性将会降低,其催化的反应曲线斜率将减小;温度升高,过氧化氢本身也会分解,故加Fe3+的催化反应曲线斜率将增大。
(4)实验3的结果显示,pH为e时,溶液中H2O2的剩余量最少,说明pH为e时,过氧化氢酶的活性最强,因此过氧化氢酶的最适pH为e,当pH小于d或大于f时,酶的空间结构被破坏,导致过氧化氢酶的活性永久丧失。
(5)唾液淀粉酶的最适温度约为37 ℃,在37 ℃前,唾液淀粉酶的活性随温度升高而增强,所以图2中能正确表示温度对唾液淀粉酶活性影响曲线的是C。
答案:(1)催化剂的种类　H2O2浓度　pH
(2)不影响　酶的数量有限
(3)减小　增大
(4)e　酶的空间结构被破坏
(5)C
综合提升练
13.(2022·丽水高一阶段考)抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂,下图为两种抑制剂的作用机理模型。相关叙述错误的是(　C　)
A.由模型A可知,酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础
B.由模型B可知,竞争性抑制剂通过竞争酶与底物的结合位点而影响酶活性
C.由模型C推测,可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制
D.非竞争性抑制剂与底物结合位点以外的位点结合,通过改变酶构象影响酶活性
解析:酶的活性部位往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系,由模型A可知,酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础;据模型B可知,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点,导致酶不能与底物结合,从而降低酶对底物的催化效应;由模型C可知,非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构,使酶不能与底物(反应物)结合,即使增加底物浓度也无法解除;非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,通过改变酶的结构,从而使酶失去催化活性,降低酶对底物的催化反应速率。
14.某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析正确的是(　B　)
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性的发挥并不依赖于CaCl2
B.结合②④组的相关变量分析,自变量为pH
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9
D.pH为9时,温度为90 ℃蛋白酶TSS已变性失活
解析:分析②③组可知,没有添加CaCl2,降解率为0,说明该酶的催化活性的发挥依赖于CaCl2;分析②④组的相关变量可知,温度均为70 ℃,都添加了CaCl2,pH分别为9、7,故自变量为pH;②组酶的活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,但由于温度梯度、pH梯度较大,且没有对照,故不能说明最适温度为70 ℃,最适pH为9;第①组降解率为38%,蛋白酶TSS在此条件下还有活性。
15.多酶片是经特殊工艺制成的双层药片,内层是肠溶衣(不易溶于胃液,可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶,外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同学为了验证多酶片中胃蛋白酶的作用,设计了以下实验。
(1)实验材料:多酶片、蛋白块、pH为1.9的缓冲溶液、pH为7.0的缓冲溶液、蒸馏水、恒温水浴箱、试管、烧杯等。
(2)实验步骤:
①制备胃蛋白酶溶液:取多酶片放入盛有pH为　　　　的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后取上层溶液备用。
②取试管A加入适量　 ,
试管B加入　 作为对照。
③分别加入大小相同的蛋白块,在　　　　　　中保温 30分钟。
(3)预测结果和结论:
预测结果:A试管　 ;
B试管　　　　　　　　　。
结论:多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(4)分析、讨论:
①酶的活性可以用1 g酶在1 min内　　　　　　　　　　来表示。
②为充分发挥多酶片的作用,使用时应　　　　　　　(填“整片吞服”或“嚼碎服用”),理由是　

　。
解析:(2)①由于胃蛋白酶的适宜pH为1.9左右,所以制备胃蛋白酶溶液需取多酶片放入盛有pH为1.9的缓冲溶液的烧杯中,几分钟后糖衣溶解,取上层溶液备用,上层溶液就是胃蛋白酶溶液。②实验需遵循单一变量原则,无关变量要相同且适宜,则试管A加入适量胃蛋白酶溶液,试管B则应加入等量pH为1.9的缓冲溶液作为对照;③应该在37 ℃ 的恒温水浴箱中保温。
(3)由于酶具有催化作用,所以可预测结果为A试管的蛋白块体积变小,B试管蛋白块基本不变,可得出的结论是多酶片中的胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(4)①酶的活性可以用单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量来表示。②整片吞服使肠溶衣在胃液中不易被破坏,确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用,而嚼碎服用时,肠溶衣包裹的酶释放后会在酸性的胃液中失去活性,无法发挥作用,所以为充分发挥多酶片的作用,使用时应整片吞服。
答案:(2)①1.9　②胃蛋白酶溶液　等量pH为1.5的缓冲溶液　③(37 ℃)恒温水浴箱
(3)蛋白块体积比B试管的小(或A试管的蛋白块体积变小或消失)　蛋白块基本不变
(4)①反应物的减少量(产物的增加量)
②整片吞服　整片吞服使肠溶衣在胃液中不易被破坏,确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用(或若嚼碎服用,肠溶衣包裹的酶释放后会在酸性的胃液中失活,无法发挥作用;若嚼碎后服用的药粉残留在口腔内,消化口腔黏膜细胞而引起严重的口腔溃疡)(答案合理即可)