人教版(2019)高中生物必修1导学案:第5单元 细胞的能量供应和利用 第2课时 降低化学反应活化能的酶(二)酶的特性(含答案)

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名称 人教版(2019)高中生物必修1导学案:第5单元 细胞的能量供应和利用 第2课时 降低化学反应活化能的酶(二)酶的特性(含答案)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2024-02-29 09:01:25

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第5单元 细胞的能量供应和利用
第2课时 降低化学反应活化能的酶
二 酶的特性
1.举例说出酶的特性。
2.说出酶促反应的原理。
3.通过实验说明影响酶活性的因素,掌握控制变量的科学方法。
课程重点:1.举例说明酶的特性;2.通过实验说明影响酶活性的因素,掌握控制变量的科学方法。
课程难点:控制变量的科学方法。
教学建议:理解和掌握酶的特性,可从日常生活中常见现象入手,如体温升高影响人体消化及其他代谢活动,说明酶的活性受温度的影响;唾液淀粉酶只能水解淀粉,胃蛋白酶只能水解蛋白质等,说明酶具有专一性;唾液淀粉酶进入胃后活性丧失,不能再水解淀粉,说明酶的活性受pH的影响;等等。特别注意实验中如何分组、如何设立单一变量、如何选择显色试剂、如何通过颜色反应等方法观察实验现象,得出相应的正确结论。
  一、酶的特性
与一般催化剂相比,酶具有以下特性:
1.高效性
一般而言,酶催化反应的速率比非催化反应的速率高108~1020倍,比其他无机催化剂催化反应的速率高① 107~1013 倍。
2.专一性
每一种酶只能催化② 一种 或③ 一类 化合物的化学反应。例如,二肽酶可以催化任何两个氨基酸组成的④ 二肽 的水解反应,但是不能催化多肽的水解。
3.温和性
由于大多数酶都是蛋白质,所以凡是能使蛋白质变性的因素,如强酸、强碱、高温、重金属盐、X射线、紫外线等,都能使酶的⑤ 空间结构 遭到破坏,导致酶完全失去活性而不可恢复。所以,酶一般要求⑥ 比较温和 的条件,比如常温、常压、接近中性的酸碱度等。
二、影响酶促反应的因素
1.温度与酶活性
每种酶只能在⑦ 一定限度 的温度范围内起作用。酶表现最大活性时的温度叫作酶的⑧ 最适温度 。低于最适温度时,随着温度的降低,活性也下降,下降到一定程度时,酶的催化效率为⑨ 接近于零 ,但是此时酶的活性⑩ 仍保留 。温度恢复到最适时,酶的活性逐步增加直至 最大 。高于最适温度时,随着温度的上升,酶的活性迅速下降,升高到一定限度时会因为变性而 失去活性 。此时即使再恢复到最适温度,酶的活性 无法恢复 。
2.pH与酶活性
每种酶只能在一定限度的pH范围内起作用。酶表现最大活性时的pH叫作酶的 最适pH 。稍高或稍低于最适pH,酶的活性都会降低;偏离最适pH越远,酶活性就 越低 。过酸或过碱时酶本身会因为变性而 失去活性 ,即使再恢复到最适pH,酶的活性 也无法恢复 。
3.底物浓度与酶促反应速率
在底物(反应物)浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而 加快 。
1.生物体内各种化学反应能有条不紊地进行,最主要是因为(  )。
A.酶的催化效率具有高效性
B.酶的种类具有多样性
C.酶的催化作用具有专一性
D.酶的空间结构具有稳定性
【解析】酶的专一性能保证在细胞这个很小的空间内,每时每刻进行着各种不同的化学反应。
【答案】C
2.关于酶的特性,下列表述中错误的是(  )。
A.酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物
B.化学反应前后,酶的化学性质和数量不变
C.酶的催化效率很高,但易受温度和酸碱度影响
D.一旦离开活细胞,酶就失去催化能力
【解析】酶既可以在细胞内起作用,也可以分泌到细胞外起作用。
【答案】D
3.(2013年海南高考)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是(  )。
A.不同酶的最适温度可能相同
B.随着温度降低,酶促反应的活化能下降
C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D.高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果
【解析】本题考查酶的活性与温度的关系。A项,不同酶的最适温度可能相同,也可能不同,故正确。B项,活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量,活化能与温度无关,故错误。C项,酶应保存在低温环境下,酶活性较高时不适合酶的保存,故正确。D项,高温、强酸、强碱破坏酶的空间结构使酶变性失活,故正确。
【答案】B
4.研究表明,一分子过氧化氢酶能在1分钟内使5×105个过氧化氢分子分解成氧气和水,相当于Fe3+催化效率的109倍,但是对糖的水解却不起作用,这个事实说明酶具有(  )。
A.多样性、稳定性     B.高效性、多样性
C.高效性、专一性 D.高效性、稳定性
【解析】一分子过氧化氢酶相当于Fe3+催化效率的109倍,说明酶具有高效性;对糖的水解却不起作用,说明酶具有专一性。
【答案】C
5.下列关于的酶特性的实验设计的叙述中,正确的是(  )。
A.验证酶的专一性时,自变量是酶的种类
B.验证酶的高效性时,自变量是酶的浓度
C.探究温度对酶活性影响时,自变量是温度
D.探究酶催化作用的最适pH时,应设置过酸、过碱、中性三组
【解析】验证酶的专一性时,自变量是底物种类或酶的种类;验证酶的高效性时,自变量是催化剂的种类;因酶的最适pH不一定是中性,故探究酶催化作用的最适pH时,应在由过酸到过碱之间,按一定的梯度设置多组实验进行对照。
【答案】C
知识点一:酶的专一性解读
1.若用淀粉酶水解淀粉作为实验组,蔗糖水解酶水解淀粉作为对照组,请将下表中有关实验现象补充完整。
项目 检验试剂 检验原理 现象 原因
实验组 碘液 淀粉遇碘变蓝色
对照组 碘液
  答案:
项目 检验试剂 检验原理 现象 原因
实验组 碘液 淀粉遇碘变蓝色 不变蓝色 淀粉被水解
对照组 碘液 变蓝色 存在淀粉
  2.除用碘液检验淀粉的存在外,还可用什么试剂检验淀粉是否被水解了 各有什么现象出现
答案:除用碘液检验淀粉的存在外,还可用斐林试剂检验淀粉是否被水解了。实验现象:实验组水浴加热后,出现砖红色沉淀,对照组无砖红色沉淀出现。
知识总结
验证酶的专一性实验,可利用同一种酶在适宜条件下对不同底物的水解情况,或同一种底物用不同的酶水解的情况进行,通过颜色反应来判断水解反应是否发生
了。若证明淀粉是否被水解,可用碘液鉴定,变蓝色则可说明淀粉仍存在,没有被水解;也可用斐林试剂鉴定,若出现砖红色沉淀,则可说明淀粉被水解了,产生了可溶性还原糖。
例1 下图表示酶的有关实验:取甲、乙、丙三支洁净的试管,分别往甲、乙试管中注入3 mL淀粉糊,往丙试管中注入3 mL蔗糖溶液。然后在甲、丙试管中各注入2 mL新鲜的小麦淀粉酶滤液,在乙试管中注入2 mL清水,振荡这三支试管。下列说法正确的是(  )。
A.往三支试管中分别滴入1滴碘液,在35 ℃水浴中保温5 min,甲、乙试管都变蓝
B.三支试管内各物质的量要求相同,是为了排除物质用量的不同对实验结果的影响
C.35 ℃是小麦淀粉酶起催化作用的最适温度
D.该实验不可以用斐林试剂检验颜色变化
【解析】A选项中,甲试管中的淀粉被淀粉酶水解,丙试管中不存在淀粉,所以只有乙试管中的溶液变蓝色;该实验只在一种温度条件下进行,所以不能说明35 ℃是小麦淀粉酶起催化作用的最适温度;该实验可以用斐林试剂检验颜色变化,其中甲试管会出现砖红色沉淀。
【答案】B
  技巧归纳
解此题需分析淀粉酶的专一性。淀粉酶只能水解淀粉,形成麦芽糖(可溶性还原糖),这也是实验原理之一。淀粉遇碘液变蓝色,可溶性还原糖与斐林试剂水浴共热产生砖红色沉淀,也属于实验的原理。
知识点二:温度、pH对酶活性影响的实验探究及与酶促反应速率有关的曲线
1.若探究不同温度条件下淀粉酶对淀粉的水解效果,则实验中的自变量是什么 无关变量是什么 实验结果(因变量)可用底物分解速度或底物存留量作观察指标,但通常是将什么现象作为观察指标的
答案:自变量:不同的温度设置。无关变量:酶的浓度和用量、淀粉的用量、碘液的用量、反应时间等。通常在反应后的各试管中滴加碘液,观察各试管中液体是否变蓝以及蓝色深浅。
2.在探究温度对酶活性影响的实验中,应将淀粉酶与可溶性淀粉溶液作何处理 该实验是否适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在 为什么
答案:应将同一温度下的淀粉酶与可溶性淀粉溶液混合。该实验不适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在,因为使用斐林试剂需进行水浴加热,改变了原来设置好的温度,实验结果不准确。
3.低温条件下,酶仍保留催化活性的原因是什么
答案:低温虽然使酶的活性明显降低,但酶的空间结构没有遭到破坏并保持稳定,在适宜的温度下酶的活性可以恢复,酶适于低温下保存。
4.若探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的水解效果,则实验中的自变量是什么 该实验是否适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在 为什么
答案:自变量:不同的pH设置。该实验也不适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在,因为酸性或碱性条件会影响斐林试剂的使用效果。
5.下图表示温度对酶促反应速率的影响曲线,请画出pH、酶浓度、底物浓度对酶促反应速率的影响曲线。
答案:见下图。
(在底物足量情况下)
知识总结
该知识点注意两方面:一是读温度、pH对酶促反应速率关系的曲线时,一定要注意分段叙述自变量(温度或pH)与因变量(酶促反应速率)的关系;二是实验过程中一定要遵循单一变量原则,如探究温度对酶促反应的影响时,各组分别在事先设置好的不同温度条件下实验,当需检测淀粉是否被水解时,注意不能改变各组实验的温
度,此时可用碘液检测,而不宜使用斐林试剂,因为使用斐林试剂会改变原实验组的温度。另外,酶的浓度和底物的浓度对反应速率也有影响,反应物浓度一定时,在一定范围内反应速率与酶浓度成正比;当反应物浓度较低时,反应速率随反应物的浓度的增加而加快。
例2 探究温度对酶活性的影响实验的设计思路如下表所示,请回答:
步骤 试管
1 1' 2 2' 3 3'
加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
加入新鲜淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
提供环境温度 60 ℃的水 沸水 冰块
时间 5 min
将淀粉酶溶液倒入相同温 度的淀粉溶液中,保温5 min 试管1 试管2 试管3
滴入碘液 1滴
现象 ① ② ③
  (1)实验现象分别是:①      ;②      ;③      。
  (2)若直接将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液混合一段时间后再设置不同的温度条件,对实验结果有影响吗       。
  【解析】该实验的自变量是温度,所以设计实验时,应将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液置于相同的某温度环境中一段时间后再混合,这样才能确保温度对酶活性的影响,前三步的顺序不能改变,这是实验成功的关键。淀粉酶在沸水中丧失活性,在冰水中的活性基本为0,所以试管2、3中的淀粉基本上不会被水解,碘液会变蓝色。
【答案】(1)①不变蓝色 ②变蓝色 ③变蓝色 (2)有影响
  技巧归纳
酶发挥催化效应需要适宜的条件,如适宜的温度、适宜的pH等,这些条件可以由体内细胞提供,也可以人为
地为酶提供体外的催化条件;当酶存在的环境变得不适合酶催化化学反应,则酶的活性会降低,甚至丧失活性。酶一旦丧失活性,无论怎样将条件变回酶的最适宜条件,酶的活性都不会恢复,如上图,底物的量与温度变化关系曲线体现了这一点。
1.右图表示温度和酶的关系,此曲线不能说明的是(  )。
A.在B点之前,酶的活性与温度成正比,之后成反比
B.当温度达到B点时酶的活性最高
C.A点时,酶的活性很低,但随着温度的升高,酶的活性可以上升
D.C点时,酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性可以上升
【解析】酶的催化反应具有最适温度,即B点。在B点之前,随着温度的升高,酶的活性逐渐增高;在B点之后,随着温度的升高,酶的活性逐渐降低,以至于到达C点后,因温度过高,酶的空间结构被破坏,酶的活性将不再恢复。
【答案】D
2.(2014年西安高一检测)下图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应时,生成物的量和反应时间的关系,则处理条件不可能是(  )。
A.温度不同      B.pH不同
C.酶量不同 D.反应底物的量不同
【解析】某种酶催化某个反应,酶的量不同以及酶的活性不同,会影响反应速率,但不会影响反应平衡,而反应物的量不同,最终会影响生成物的量。
【答案】D
3.下图中纵坐标表示酶的催化活性,横坐标表示pH,将肠淀粉酶(最适pH约为8)溶液的pH由1.8调至12,能正确描述其催化活性变化的是(  )。
【解析】当pH为1.8时,肠淀粉酶已失活,所以在整个过程中酶一直没有活性。
【答案】C
4.下图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示H2O2在Fe3+和过氧化氢酶催化下生成H2O和O2所需能量E的变化过程。下列相关叙述正确的是(  )。
A.Fe3+催化该过程所需活化能为a-d
B.过氧化氢酶催化该过程所需活化能为b-c
C.若仅增加H2O2的量,则图中曲线的原有形状均发生改变
D.若Ⅱ为最适酶促条件下的催化曲线,改变反应体系的pH,b将向下移动
【解析】过氧化氢酶催化该过程所需活化能为b-c。
【答案】B
5.根据酶的特性分析下列酶与底物相互作用的模式图解,回答问题:
(1)上述图解反映了酶的催化作用的    性。
(2)从上图分析,酶应是      ,原因是         ,被催化的底物是      。
【解析】考查了酶的专一性,酶反应前后性质不变,而底物发生了变化,但一定的酶只能催化一定物质的分解。
【答案】(1)专一 (2)A、D 反应前后性质不变 b2
                                                    
                                                      
                                                      
1.血液凝固是一系列酶促反应的过程。在下列体外温度条件下,采集到的血液凝固最快的是(  )。
A.0 ℃   B.15 ℃   C.25 ℃   D.35 ℃
【解析】血液凝固的快慢取决于相关酶的催化活性的高低。35 ℃ 最接近酶的最适温度,酶的催化活性最高。
【答案】D
2.下列关于酶的叙述中正确的是(  )。
①酶是活细胞产生的 ②酶都有消化功能 ③酶的本质是蛋白质,蛋白质都是酶 ④酶能够降低化学反应活化能,具有专一性、高效性 ⑤酶促反应与外界条件无关 ⑥淀粉酶能促进淀粉水解 ⑦酶只有在生物体内才起催化作用
A.①②③⑦ B.①②④⑤
C.①②④⑥ D.①④⑥
【解析】首先明确酶的概念。根据概念可知,酶是一种有机物,这种有机物是由活细胞产生的,它具有催化作用,而不是只具有消化作用。科学实验研究表明:胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA。所以说“酶的本质是蛋白质”是错误的,“蛋白质都是酶”也是不正确的。蛋白质种类很多,有功能蛋白质和结构蛋白质之分。酶的特性告诉我们,酶具有高效性、专一性,并且需要适宜的条件。
【答案】D
3.(2014年莱芜高一检测)下图表示某种酶作用模型。有关叙述错误的是(  )。
A.该模型可以解释酶的专一性
B.a表示酶,该模型可解释酶的多样性
C.a催化d分解为e、f
D.该模型显示,酶在反应前后性质不变
【解析】反应中a与d结合,反应前后a没有发生变化,d分解为e、f,则a表示的是酶;在底物b、c、d同时存在时a只催化d的反应,说明了酶的专一性;图中只有一种酶,不能明确表示酶的多样性。
【答案】B
4.把酶放在 0 ℃ 和 100 ℃ 的温度条件下处理后,酶均失去催化效应。下列说法正确的是(  )。
A.经过 0 ℃ 处理的酶的活性能够恢复
B.经过 100 ℃ 处理的酶的活性能够恢复
C.经过 0 ℃ 处理的酶的空间结构遭破坏
D.经过 100 ℃ 处理的酶被水解成了氨基酸
【解析】过酸、过碱或高温均会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。 0 ℃ 的低温虽然使酶的活性明显降低,但酶的空间结构保持稳定,在适宜的温度下酶的活性可以恢复。
【答案】A
5.下图表示在不同条件下,酶催化反应的速率(或生成物量)的变化曲线图,有关叙述不正确的是(  )。
A.图①虚线表示酶量加一倍后,底物浓度和反应速率关系
B.图②虚线表示增加酶浓度,其他条件不变时,生成物量与时间的关系
C.图③不能表示在反应开始后的一段时间内,反应速率与时间的关系
D.若图②中的实线表示Fe3+的催化效率,则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
【解析】图③曲线反映的就是反应速率与反应时间之间的关系。
【答案】C
6.取经过编号的5支试管分别加入2 mL 0.5 mol/L的过氧化氢溶液,进行如下试验,根据实验内容,下列说法正确的是(  )。
试管 编号 1 2 3 4 5
加入 物质 适量唾液 锈铁钉 生土豆块 熟土豆块 生土豆块 稀盐酸
实验 结果 几乎 无气泡 少量气泡 大量气泡 几乎 无气泡 几乎 无气泡
  A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管
B.1号和3号对照不能说明酶有专一性
C.3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响
D.实验中不能体现酶的活性与温度之间的关系
【解析】说明酶具有高效性的是2号和3号试管;1号和3号对照能说明酶有专一性;3号和4号试管对照能体现酶的活性与温度之间的关系。
【答案】C
7.关于酶特性的实验如下图所示,取标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四支试管,各加入2 mL稀淀粉糊,四支试管的颜色正确的是(  )。
A.Ⅰ、Ⅱ为棕红色,Ⅲ、Ⅳ为蓝色
B.Ⅰ、Ⅲ为棕红色,Ⅱ、Ⅳ为蓝色
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为棕红色
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为蓝色
【解析】胰液、唾液中均含淀粉酶,能催化淀粉水解为麦芽糖;但煮沸的唾液淀粉酶已失活,不能催化淀粉水解。
【答案】B
8.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内,调整pH至2.0,保存于37 ℃的水浴锅中,过一段时间后,容器内剩余的物质是(  )。
A.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
【解析】在 pH 为 2.0 时,唾液淀粉酶已经失活,蛋白质均被胃蛋白酶水解。
【答案】A
9.猪笼草是一种食虫植物,它以形如带盖瓶的叶捕捉昆虫,并以其分泌物消化虫体。为检测此分泌物的性质,研究人员做了如下实验:取6支大小一样的洁净试管,加入经过不同温度处理的检测液后,再分别加入瘦肉块和马铃薯块,两小时后观察现象,记录如下表。请据表回答问题:
编号 加入物 条件 现象
1 2 mL水+1 cm3瘦肉块 室温 无明显变化
2 2 mL新鲜分泌物+1 cm3瘦肉块 室温 瘦肉块明显变化
3 2 mL新鲜分泌物+1 cm3瘦肉块 煮沸后冷却到室温 无明显变化
4 2 mL水+1 cm3马铃薯块 室温 无明显变化
5 2 mL新鲜分泌物+1 cm3马铃薯块 室温 无明显变化
6 2 mL新鲜分泌物+1 cm3马铃薯块 煮沸后冷却到室温 无明显变化
(1)此分泌物中有    酶,没有    酶。
(2)试管1和试管4在此实验中的作用是    。
(3)试管3不同于试管2的处理,根据观察到的现象说明分泌物的活性受    的影响。
【答案】(1)蛋白 淀粉 (2)对照 (3)温度
10.几位同学在探索pH对α-淀粉酶活性的影响时,设计的实验方案如下。其中操作及顺序最合理的是(  )。
①在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液2 mL ②在三个试管中各加入新鲜的α-淀粉酶溶液1 mL ③置于适宜温度下保温5 min ④分别置于100 ℃、60 ℃、0 ℃环境中保温5 min ⑤加入斐林试剂后,水浴加热,观察现象 ⑥将试管中溶液的pH分别调到3、7、11,保持5 min
A.①④②③⑤ B.①⑥④②⑤
C.①②⑥③⑤ D.②⑥①③⑤
【解析】在探究pH对酶活性的影响时,温度是无关变量,应保持适宜且相同,变量是pH,因此应先将酶液进行处理,使它们分别处于不同pH条件下,然后再进行酶促反应,最后进行实验结果的鉴定,从而得出结论。
【答案】D
11.下图表示某反应物剩余量随pH及温度变化的情况,下列相关叙述正确的是(  )。
A.该酶的最适温度是37 ℃
B.随着pH的升高,酶的活性先降低后升高
C.随着温度的升高,酶的最适pH不变
D.随着温度的升高,酶的活性逐渐降低
【解析】反应物剩余量的多少可以表示反应进行的程度,反应物剩余越少,表示反应进行得越彻底,则酶的活性越高,反之则酶的活性越低。由图可以看出该酶的最适温度应为35 ℃左右,随着pH和温度的升高,酶的活性都是先升高再降低。在不同的温度条件下,酶的最适pH都是8。
【答案】C
12.下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题。
(1)图A中,反应物达到某一浓度时,反应速率不再上升,其原因是                  。
(2)图B中,a点所对应的温度称为      。
(3)图B中,a→b点曲线急剧下降,其原因是                 。
(4)将装有酶与反应物的甲、乙两试管分别放入12 ℃和75 ℃水浴锅中,20 min后取出转入37 ℃的水浴锅中保温,两试管内反应速率分别为:
甲      ,乙      。
(5)图C表示      催化反应的速率变化曲线。
①唾液淀粉酶 ②胃蛋白酶
③胰蛋白酶 ④植物淀粉酶
【解析】(1)图A中,反应物浓度达到3时,反应速率上升不再明显,说明酶的数量限制了反应速率。(2)图B中a点处,反应速率最快,是最适温度。(3)图B中,a→b,温度上升使酶活性下降。(4)将装有酶与反应底物的甲、乙两支试管分别放入12 ℃和75 ℃水浴锅中,乙(75 ℃)水浴结果是酶变性失活。(5)图C表明,该酶最适pH约为8,呈碱性。
【答案】 (1)受反应液中的酶浓度的抑制 (2)最适温度 (3)温度升高,酶活性下降 (4)反应速率加快 无催化反应 (5)③
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