人教生物二轮专题复习微专题课件：专题2 细胞的代谢 (1)与酶相关的曲线分析和探究实验(共49张PPT)

(共49张PPT)
真题测评·试能力
专题2 细胞的代谢
(一)　与酶相关的曲线分析和探究实验
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
1.(2021·海南高考)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是(　 )
答案：D　
解析：据图可知，该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正确；
据图可知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，B正确；
由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率(曲线变平缓)时所需时间不同，其中70 ℃时该酶达到最大催化反应速率所需时间最短，C正确；
相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率(曲线变平缓)之后不同反应时间的反应速率相同，D错误。
2.(2023·浙江6月选考)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是(　 )
A.H2O2分解生成O2导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性
答案：C　
解析：H2O2分解生成O2导致Y型试管内压强增加，A正确；
从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；
250 s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200 s～250 s之间压强才没有变化，C错误；
组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。
3.(2022·全国乙卷)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A.酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性
答案：C　
解析：第①组中，酶P在低浓度Mg2＋条件下有产物生成，说明酶P在低浓度Mg2＋条件下具有催化活性，A错误；
第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2＋浓度，无论是在高浓度Mg2＋条件下还是低浓度Mg2＋条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，B、D错误；
第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2＋浓度，第④组在高浓度Mg2＋条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2＋条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C正确。
4.(2022·广东高考)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　 )
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为 Ⅰ 型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案：C　
解析：对比②③组实验结果可知，该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；
分析①②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①②组的自变量为温度，B正确；
②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；
该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。
深化学习·提素养
1.与酶相关的三类曲线分析
(1)酶的作用原理曲线
(2)酶的特性曲线
高效性
(2)酶的特性曲线
专一性
(3)影响酶促反应速率的因素曲线
曲线模型
模型 解读 ①高温、强酸、强碱、重金属、紫外线、酒精等会破坏酶的空间结构，使酶失活，条件适宜时酶活性不能恢复，如图1、2；
②低温降低酶的活性，但不会使酶失活，即酶的空间结构不会被破坏，条件适宜时酶活性可恢复，如图2；
③当底物达到一定浓度后，环境条件适宜时受酶数量的限制，酶促反应速率不再增大，如图3；
④底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关，如图4
续表
2.探究酶特性的相关实验
3.探究酶特性的实验操作注意事项
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(3)在探究pH对酶活性的影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶溶液接触。
(4)在探究酶的最适温度的实验中，宜选用淀粉和淀粉酶，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
[例1]　(2023·渭南高三一模)某兴趣小组为了探究不同温度对淀粉酶A和淀粉酶B活性的影响，在10～100 ℃间，等温度梯度设置了10组实验，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　 )
A.pH、酶的种类、反应时间均属于该实验的无关变量
B.60 ℃时，酶A和酶B的空间结构都发生了不可逆的破坏
C.90 ℃时，相同时间内酶A组和酶B组淀粉的剩余量不同
D.实验结果表明：酶A和酶B的最适温度分别是50 ℃和70 ℃
[答案]　C
[解析]　该实验的自变量是酶的种类和温度，pH和反应时间属于该实验的无关变量，A错误；
60 ℃低于酶B的最适温度，酶B的空间结构未被破坏，但高于酶A的最适温度，酶A的空间结构受到一定程度的破坏，B错误；
据图可知，在90 ℃的实验条件下，酶A完全失活，而酶B有活性，则两组淀粉的剩余量不同，C正确；
实验结果表明：酶A和酶B的最适温度分别是50 ℃左右和70 ℃左右，但由于各组的温度梯度较大，为进一步确定最适温度，应缩小温度梯度进行进一步实验，D错误。
[例2]　酶是细胞代谢正常进行的必要条件之一。某生物兴趣小组进行了以下有关酶的探究实验。请回答相关问题：
实验甲：探究温度对酶活性的影响。
实验乙：探究pH对酶活性的影响。
实验丙的实验流程及现象：
A组：淀粉＋蔗糖酶→斐林试剂鉴定→不出现砖红色沉淀；
B组：蔗糖＋蔗糖酶→斐林试剂鉴定→出现砖红色沉淀。
(1)实验室有过氧化氢酶与唾液淀粉酶，可提供给兴趣小组进行实验甲、乙的探究，实验乙应该选择的酶是______________， 与无机催化剂相比，该酶________________________________，因而催化效率更高。
(2)实验甲、乙共同的无关变量是_________________________
(答出两点)。
(3)实验丙的实验目的是______________________________。
有同学认为，对实验结果检测时，除了上述检测方法之外，也可以选择碘液作为检测试剂，你是否同意该同学的观点？并说明理由：__________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析]　(1)实验乙的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是pH。由于淀粉在酸性条件下可水解，会对实验结果造成干扰，所以应选择过氧化氢酶，而不选择唾液淀粉酶。与无机催化剂相比，过氧化氢酶催化效率更高的原因是酶能更加显著地降低化学反应的活化能，具有高效性。
(2)实验甲的自变量是温度，实验乙的自变量是pH，两个实验的无关变量包括酶浓度、反应时间、底物浓度等。在实验中，要保证无关变量相同且适宜。
(3)分析实验丙的实验流程可知，实验丙的实验目的是验证酶具有专一性。不能用碘液作为实验丙的检测试剂，因为蔗糖及其水解产物均不会与碘液发生显色反应，因此不能用碘液检测蔗糖是否水解。
[答案]　(1)过氧化氢酶　能更加显著地降低化学反应的活化能　(2)酶浓度、底物浓度、反应时间等(答出两点)　(3)验证酶具有专一性　不同意。蔗糖及其水解产物均不会与碘液发生显色反应，因此不能用碘液检测蔗糖是否水解(或碘液不能检测蔗糖是否水解)
[思维建模]　
有关酶的验证、探究或评价性实验题解题策略
考法训练·融会通
考法(一)　以曲线为载体，考查酶的特性
1.(2023·淮北高三一模)下图曲线b表示在最适温度和最适 pH条件下，淀粉溶液浓度对a淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。据图分析，下列叙述正确的是(　 )
A.限制AB段反应速率变化的主要因素是淀粉溶液浓度
B.B点后若升高温度，反应速率可用曲线c表示
C.减小pH，重复该实验，A点和B点位置都不变
D.增加a淀粉酶含量后，反应速率可用曲线a表示
答案：A　
解析：AB段随着淀粉溶液浓度增加，酶促反应速率增加，因此限制 AB段反应速率变化的主要因素是淀粉溶液浓度，A正确；
曲线b处在最适温度和最适pH条件下，因此升高温度酶的活性降低，反应速率会下降，不能用曲线c表示，B错误；
曲线b表示在最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系，若减小pH，会导致酶活性降低，使酶促反应速率降低，因此A、B点位置都会下移，C错误；
酶浓度能影响酶促反应速率，a淀粉酶含量减少后，酶促反应速率会降低，其反应速率可用曲线a表示，若增加a淀粉酶的含量，反应速率会升高，D错误。
A.该实验的自变量是底物浓度,无关变量有温度和pH等
B.该实验过程要先将底物和酶混合,然后再加抑制剂来观察反应结果
C.在S2点之后，限制曲线①酶促反应速率的因素不再是底物浓度
D.由实验结果得出抑制剂Ⅱ与底物竞争性结合酶的活性中心
2.某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图，如图所示，下列叙述正确的是(　 )
答案：C　
解析：该实验的自变量是底物浓度和抑制剂的有无，以及抑制剂的种类，因变量是酶促反应速率，无关变量有温度和pH等，A错误；
酶具有高效性，若先将底物和酶混合，则在加入抑制剂前，底物和酶就反应完了，得不到正确的实验结果，该实验过程可先加底物和抑制剂混合，然后再加酶来观察反应结果，B错误；
在S2点之前，限制曲线①酶促反应速率的因素是底物浓度，在S2点之后，限制曲线①酶促反应速率的因素是酶浓度等因素，不再是底物浓度，C正确；
由实验结果得出抑制剂Ⅱ属于非竞争性抑制剂，可使酶的活性降低，抑制剂Ⅰ属于竞争性抑制剂，可与底物竞争性结合酶的活性中心，使酶的有效浓度降低，D错误。
考法(二)　与酶有关的探究实验
3.(2023·岳阳高三适应性考试)如图为“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验装置。下列叙述错误的是(　 )
A.在不同的pH条件下，一定时间内量筒中收集到的气体量可能相同
B.本实验中浸过肝脏研磨液的圆形滤纸片的大小和数量属于无关变量
C.除保持各组反应时间一致外，反应时间长短也会影响实验结果的准确性
D.转动小室使H2O2溶液与滤纸片接触后迅速加入相应pH的缓冲液
答案：D　
解析：由于酶存在最适pH，pH过高或过低都会使酶的活性降低，所以不同pH条件下，酶的活性可能相同，因此量筒中收集到的气体量可能相同，A正确；
该实验的自变量是pH，各组反应小室中浸过肝脏研磨液的圆形滤纸片的大小和数量属于无关变量，应保持一致，B正确；
若设置过长的反应时间，各组均完全反应，量筒内收集到的气体量相同，无法准确比较不同pH下的酶活性，故反应时间长短会影响实验结果的准确性，C正确；
实验时应先在反应小室中加入相应pH的缓冲液和H2O2溶液，再转动小室使滤纸片接触瓶中溶液进行反应，D错误。
4.(2023·深圳高三调研)某研究小组对“探究温度对唾液淀粉酶活性的影响”的实验进行再探究，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　 )
序号 实验步骤 甲组 乙组 丙组 丁组 戊组
1 3%淀粉/mL 2 2 2 2 2
2 唾液/mL 1 1 1 1 1
3 在相应温度条件下预保温5 min后混合 2～4 ℃ 水浴 2～4 ℃ 水浴 37 ℃ 水浴 96 ℃ 水浴 96 ℃
水浴
4 在37 ℃恒温水浴保温/min 45 0 0 0 45
5 加入1 mL斐林试剂后，在96 ℃水浴中保温数分钟 砖红色沉淀(较少) 蓝色 砖红色 沉淀 蓝色 蓝色
续表
A.甲组说明37 ℃恒温水浴保温可以完全解除较低温的水对酶的抑制
B.丙组砖红色沉淀多于甲组是因为37 ℃下提供更多活化能
C.增加与丙组条件相同但不加唾液的一组可验证酶的高效性
D.本实验结果证明可以使用斐林试剂做上述实验的检测试剂
答案：D　
解析：甲组开始用2～4 ℃水浴，然后用37 ℃恒温水浴保温，结果出现较少的砖红色沉淀，因此说明37 ℃恒温水浴保温可以部分解除较低温的水对酶的抑制，如果能完全解除较低温的水对酶的抑制，实验现象应该与丙组一致，A错误；
随着温度升高，反应物分子具有的能量增加，反应速度加快，而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，丙组砖红色沉淀多于甲组是因为37 ℃下反应物分子比较活跃，酶降低活化能的作用更显著，B错误；
酶的高效性是指酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快，因此，增加与丙组条件相同但加等量无机催化剂的一组可验证酶的高效性，C错误；
实验中加入斐林试剂后是在96 ℃条件下观察显现的实验结果，此时酶已经失活，故本实验结果证明可以使用斐林试剂做上述实验的检测试剂，D正确。