第2课时 酶的特性
基础过关练
题组一 酶的特性
1.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,生物体内的化学反应能够在较为温和的条件下进行,与酶的作用密不可分。下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.酶的空间结构不会因过酸、过碱而遭到破坏
B.酶催化化学反应前后,其本身的性质发生改变
C.酶活性最高时的温度不是储存该酶的最适温度
D.酶的专一性体现在一种酶只能催化一种化学反应
2.“诱导契合学说”认为:酶活性部位的结构开始并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时可诱导酶活性部位的构象发生变化,使底物和酶契合形成络合物,进而生成产物。产物从酶上脱落后,酶活性部位又恢复到原构象。下列说法错误的是( )
A.酶受底物诱导的同时,底物结构也发生变化
B.酶活性部位的构象发生变化有利于化学反应的进行
C.这个模型说明酶不具有专一性
D.酶与底物形成络合物时,降低了底物转化成产物所需的活化能
3.(教材习题改编)废食用油是造成环境破坏的废物之一,除了可将废食用油转化为生物柴油再利用外,用脂肪酶催化废食用油水解也是废物再利用的重要举措之一,如图是脂肪酶的作用机理:
(1)图1的模型中表示脂肪酶的是 (填字母),该作用模型说明酶具有 性。该模型 (填“能”或“不能”)作为麦芽糖分解过程的酶促反应模型。
(2)图2显示了分别在酶和无机催化剂作用下的脂肪水解反应的能量变化,①②对照能够体现酶的 性,AB段可说明 。
(3)脂肪酶也是人体内重要的消化酶,由胰腺分泌,在小肠中催化脂肪水解。根据酶的特性分析,其不能在胃中起作用的原因是 。
题组二 研究酶特性的相关实验
4.(易错题)关于探究酶特性的实验叙述中,正确的是( )
A.若探究温度对酶活性的影响,可选择过氧化氢溶液为底物
B.若探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照
C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测
5.下图是甲、乙两种酶的酶活性受温度影响的实验结果,相关叙述正确的是( )
A.该实验的自变量是温度和酶活性
B.在20 ℃至60 ℃范围内,酶活性较高的是乙
C.甲、乙两种酶的最适温度都是50 ℃
D.80 ℃处理后再降低温度,甲、乙酶活性均会恢复
6.某校生物兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。下列相关叙述错误的是( )
试管 底物和试剂 实验条件
甲 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 37 ℃水浴
乙 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 80 ℃水浴
丙 1 cm3的蛋白块+4 mL胃蛋白酶溶液 0 ℃水浴
A.若反应一定时间后,甲组蛋白块体积最小,说明胃蛋白酶的最适温度为37 ℃
B.该实验中,三支试管的pH应相同且适宜
C.探究胃蛋白酶活性的观测指标是单位时间蛋白块体积的变化
D.本实验不宜直接选用双缩脲试剂来检测实验结果
7.表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。已知α-淀粉酶作用的最适温度为60 ℃。据此回答下列问题:
实验一 探究温度对酶活性影响的实验
甲组 乙组 丙组
①新鲜α-淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
②可溶性淀粉溶液 5 mL 5 mL 5 mL
③温度 0 ℃ 60 ℃ 90 ℃
④测定单位时间内淀粉的
实验二 探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验
A组 B组 C组 D组 E组
pH 5 6 7 8 9
H2O2完全分解 所需时间(秒) 300 180 90 192 284
(1)pH在实验一中属于 变量,而在实验二中属于 变量。
(2)实验一中的对照组为 组。
(3)实验一的①②③步骤为错误操作,正确的操作应该是 。实验一的第④步最好选用 (填试剂名称)测定单位时间内淀粉的 。
(4)如将实验二的过氧化氢酶和H2O2溶液换为淀粉酶和淀粉,你认为是否科学 。为什么 。
(5)分析实验二的结果,可得到的结论是 ,在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为 之间设置梯度。
能力提升练
题组一 与酶相关的实验探究
1.某研究小组以过氧化氢为材料进行了图甲、乙、丙所示的三组实验,图丁为获得的实验结果。下列分析不正确的是( )
甲 乙 丙
A.甲组与丙组实验结果证明了酶能降低化学反应的活化能
B.乙组与丙组实验结果证明了酶具有高效性
C.乙组、丙组实验对应的结果依次为图丁中的曲线b、a
D.c曲线最终能达到a、b曲线的最大值
2.某同学用淀粉溶液、淀粉酶、碘液、分光光度计等探究了温度对淀粉酶活性的影响,吸光值A与淀粉—碘分子络合物的浓度成正比,实验结果如下图所示,相关叙述正确的是( )
A.也可用淀粉溶液、淀粉酶、碘液等来探究pH对淀粉酶活性的影响
B.根据实验结果推测40 ℃时溶液的蓝色最浅,淀粉酶的活性最强
C.在0 ℃和100 ℃条件下,淀粉酶失活,不能催化淀粉的水解,淀粉的剩余量较大
D.先将淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在室温下保温10 min,混合后再在相应的温度下保温5 min
3.在淀粉—琼脂块上的5个圆点位置(如下图)分别用蘸有不同液体(如下表)的棉签涂抹,然后将其放入37 ℃恒温箱中保温一段时间。2 h后取出淀粉—琼脂块,加入碘液处理1 min,然后用清水冲洗掉碘液,观察圆点的颜色变化。五种处理的结果记录如下表所示。下列叙述错误的是 ( )
位置 ① ② ③ ④ ⑤
涂抹的 液体 清水 煮沸新 鲜唾液 与NaOH溶液混合的新鲜唾液 新鲜 唾液 蔗糖酶溶液
碘液处理 后的颜色 蓝黑色 蓝黑色 蓝黑色 红棕色
A.对比圆点①和圆点④的结果,说明唾液淀粉酶能催化淀粉水解
B.圆点②和圆点③的颜色相同,其机理都是唾液淀粉酶的空间结构被破坏,酶失活
C.预测圆点⑤应呈红棕色
D.该实验能说明酶具有专一性,且其催化作用受温度、pH的影响
题组二 影响酶促反应速率的因素
4.如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是( )
A.增大pH后重复该实验,A、B点位置均会上升
B.酶浓度降低后,图示反应速率可用曲线甲表示
C.酶浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D.若B点后升高温度,将呈现曲线丙所示变化
5.如图为用同一种酶进行不同实验的结果,下列有关叙述正确的是( )
A.图甲曲线自变量是时间,酶活性和酶量属于无关变量
B.根据图丙可知本实验研究的酶是麦芽糖酶,其在细胞核中合成
C.实验结果表明,该酶的最适温度在30 ℃左右,该酶的最适pH是7
D.将处于40 ℃环境中的该酶逐步移入30 ℃的环境中,酶活性将不断升高
6.图甲是过氧化氢酶的酶促反应速率受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生O2量(m)随时间的变化曲线,以下说法正确的是( )
A.图甲中pH=c,过氧化氢酶因空间结构及肽键遭到破坏而变性失活
B.若其他条件不变,pH=a时,图乙中e不变,d增大
C.温度降低时,图乙中e减小,d减小
D.若其他条件不变,pH=c时,e为0
7.(不定项)某科研小组设计实验探究不同浓度的K+、Mn2+、Ca2+、Mg2+四种无机盐离子对淀粉酶活性的影响,得到如图曲线所示结果[注:不加离子的淀粉酶活性作为对照组,对照组的酶活性设定为100%,实验组的相对酶活性=(添加无机离子组的酶活性/对照组酶活性)×100%]。据曲线图推测,下列相关叙述正确的是( )
A.实验人员在配制酶溶液时一般不使用自来水作为溶剂
B.在一定浓度范围内,K+、Mg2+对淀粉酶具有激活作用
C.Mn2+和Ca2+在实验浓度范围内对淀粉酶活性都表现为抑制作用
D.生产上为发挥淀粉酶的最大活性,可加入适当浓度的K+
8.将某种酶运用到工业生产前,需测定使用或保存该酶的最佳温度范围。下图中的曲线①表示在各种温度下该酶活性相对于最高酶活性的百分比。将该酶分别在不同温度下保温足够长的时间,再将其置于该酶最适温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为该酶的热稳定性数据,即下图中的曲线②。据此作出判断,正确的是( )
A.由曲线①可知,80 ℃为该酶的最适温度,应该在80 ℃保存该酶
B.该实验的自变量是测定酶活性的温度,因变量是残余酶活性
C.该酶使用的最佳温度范围是70~80 ℃
D.测定②曲线的各数据应在该酶的最适pH和最适温度下进行
9.NAGase是催化几丁质降解过程中的一种关键酶,广泛存在于动物、植物、微生物中。研究发现一些糖类物质对NAGase的催化活力有影响,如图1所示。请回答下列问题:
(1)以果糖、蔗糖、半乳糖和葡萄糖作为效应物,这四种糖对NAGase的催化活力均有 (填“抑制”或“促进”)作用,其中影响该酶作用最强的是 。
(2)某小组开展实验探讨这四种糖影响该酶催化活力的机制,图2是效应物影响酶催化活力的两种理论:模型A表示抑制剂与底物存在竞争关系,可以结合到酶的活性部位,并表现为可逆,但该结合不改变酶的空间结构;模型B表示抑制剂与底物没有竞争关系,而是结合到酶的其他部位,导致酶的活性降低。图3是依据这两种理论判断这四种糖降低NAGase活力类型的曲线图,其中曲线a表示不添加效应物时的正常反应速率。请根据图3曲线推断相应的结论,若实验结果如曲线b,则为模型 ;若实验结果如曲线c,则为模型 。
(3)该小组还探究了温度影响酶促反应速率的作用机理,其作用机理可用图4坐标曲线表示。其中a表示不同温度下底物分子具有的能量,b表示温度对酶活性的影响,c表示酶促反应速率与温度的关系。据图分析,处于曲线c中1、2位点酶分子活性 (填“相同”或“不同”),酶促反应速率是 与 共同作用的结果。
答案与分层梯度式解析
第2课时 酶的特性
基础过关练
1.C 2.C 4.B 5.C 6.A
1.C 高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,低温抑制酶活性(不破坏酶结构),一般在低温下储存酶,A错误,C正确;酶催化化学反应前后,其本身的性质不会发生改变,B错误;酶的专一性体现在每种酶只能催化一种或一类化学反应,D错误。
2.C 由题干内容“当底物与酶相遇时可诱导酶活性部位的构象发生变化,使底物和酶契合形成络合物,进而生成产物”可知,酶活性部位的构象发生变化有利于化学反应的进行,B正确;酶的专一性是指一种酶能催化一种或一类化学反应,题述模型无法说明酶不具有专一性,C错误;酶催化化学反应的机理是降低化学反应的活化能,故酶与底物形成络合物时,降低了底物转化成产物所需的活化能,D正确。
3.答案 (1)a 专一 不能 (2)高效 与无机催化剂相比,酶降低活化能更显著 (3)脂肪酶起作用需要合适的pH,胃中pH低,会使脂肪酶的空间结构遭到破坏,影响酶的活性
解析 (1)图1中酶与底物都具有特定的结构,结构契合时酶才能与底物结合,即酶具有专一性。1分子麦芽糖水解形成2分子葡萄糖,即生成一种产物,而图1中e、f表示两种不同的产物。
4.B
实验 选项分析
探究温度对酶活性的影响 过氧化氢受热易分解,不能选择过氧化氢为底物,A错误
探究过氧化氢酶的高效性 酶的高效性是和无机催化剂对比得出的,B正确
探究温度对淀粉酶活性的影响 斐林试剂检测还原糖需要水浴加热,会改变实验温度,C错误
探究酶的专一性 碘液无法检测蔗糖是否被水解,无法确定淀粉酶能否水解蔗糖,D错误
特别提醒 证明酶的专一性时,需要同时证明A酶能分解A、A酶不能分解B。
5.C 题述实验的自变量是温度和酶的种类,因变量是酶活性,A错误;由曲线图可知,在20 ℃至60 ℃范围内,酶活性较高的是甲,B错误;分析题图可知,甲、乙两种酶都是在50 ℃条件下酶活性最大,因此甲、乙两种酶的最适温度都是50 ℃,C正确;由图可知,80 ℃时,甲、乙酶的空间结构遭到破坏,甲、乙酶均失活,此后再降低温度,甲、乙酶活性均不会恢复,D错误。
6.A 题述实验的自变量是温度,因变量为酶活性(可用单位时间内蛋白块体积的变化表示),单位时间内蛋白块体积减小越多,说明酶活性越高,C正确。37 ℃为实验预设温度中的较适宜温度,但不能确定37 ℃是否为最适温度,A错误;pH属于无关变量,应保持相同且适宜,B正确;胃蛋白酶(本质为蛋白质)可以与双缩脲试剂发生紫色反应,因此不能直接选用双缩脲试剂检测实验结果,D正确。
7.答案 (1)无关 自 (2)乙 (3)使新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合 碘液 剩余量 (4)不科学 淀粉在酸性条件下易分解 (5)该过氧化氢酶的最适pH约为7,pH降低或升高,酶活性均降低 6~8
解析 (1)(2)(3)实验一探究的是温度对酶活性的影响,自变量是温度,因变量是酶活性(通过测定单位时间内淀粉的剩余量来体现),其他条件属于无关变量;α-淀粉酶作用的最适温度为60 ℃是已知的,则乙组为对照组。该实验应先使酶和底物分别达到预设温度,再将底物和酶混合进行反应,否则会影响实验结果的准确性。(5)实验二探究过氧化氢酶作用的最适pH,自变量为pH,因变量是H2O2完全分解所需时间,所需时间越短,说明该pH下过氧化氢酶的催化效果越好。
能力提升练
1.A 2.B 3.C 4.B 5.C 6.B 7.ABD 8.D
1.A 肝脏研磨液含过氧化氢酶,能催化过氧化氢分解。
对照实验 甲组、丙组 乙组、丙组
自变量 酶的有无 催化剂的种类
选项分析 实验结果证明酶具有催化作用,但不能证明其催化机理,A错误 与无机催化剂(FeCl3)相比,酶具有高效性,B正确
催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,但不改变反应的平衡点和产物最终的生成量,因此,丙组过氧化氢酶催化过氧化氢分解速率最快(对应a曲线),乙组FeCl3催化过氧化氢分解速率较慢(对应b曲线),c曲线最终能达到a、b曲线的最大值,但所需时间最长,速率最慢(对应甲组),C、D正确。
2.B
0 ℃时,淀粉酶活性受到抑制,而不是失活,C错误;探究温度对酶活性的影响时,应使淀粉酶溶液和淀粉溶液分别达到预设温度后再混合,D错误。
3.C
对照 结论
①和④对照 酶有催化作用,A正确
④和⑤对照 酶具有专一性 D正确
②和④对照 温度影响酶活性
③和④对照 pH影响酶活性
4.B 曲线乙表示酶处于最适条件,改变pH或改变温度,酶的活性都会下降,故增大pH后重复题述实验,A、B点位置都会下移,B点后升高温度,反应速率应在B点后下降,A、D错误;降低酶浓度,酶促反应速率降低,对应曲线甲,B正确;曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关,即主要限制因素为反应物浓度,C错误。
5.C 根据题图分析选项:
图丙中麦芽糖的量随时间增加不断减少而蔗糖的量不变,说明该酶能催化麦芽糖水解而不能催化蔗糖水解,则该酶为麦芽糖酶(化学本质是蛋白质),麦芽糖酶的合成场所为核糖体,B错误。
解题技巧 曲线图中,横坐标和曲线类型(如图甲中的不同温度)一般表示自变量,纵坐标一般表示因变量。
6.B 图甲中pH=c时,过碱条件破坏了过氧化氢酶的空间结构而使酶失活,但肽键不会被破坏,A错误;由图甲可知,过氧化氢酶的最适pH=b,则图乙曲线为过氧化氢酶在最适条件下(酶活性最高)的作用曲线,pH改变或温度改变,酶活性均降低,化学反应速率减慢,到达化学反应平衡所需的时间延长(d增大),但不会改变化学反应的平衡点(不改变产物总量,e不变),B正确,C、D错误。
解题技巧 (1)酶促反应条件改变时,先确定酶“初始状态”是否处于最适条件下,再分析条件改变对酶活性的影响。
(2)酶活性改变只改变反应速率,不改变反应平衡点,产物的总生成量(或底物的总消耗量)不变。
7.ABD 为了避免自来水中的无机盐离子对实验结果造成影响,配制酶溶液时一般不使用自来水作为溶剂,A正确。由题可知,相对酶活性>100%,无机盐对淀粉酶有激活作用;相对酶活性<100%,无机盐对淀粉酶有抑制作用。分析如下:
在实验浓度范围内,Mn2+组的相对酶活性都低于100%,Mn2+对淀粉酶活性为抑制作用;在实验浓度范围内,随着Ca2+浓度的增大,Ca2+对淀粉酶活性的作用为先激活再抑制,C错误。
8.D 由题意可知,残余酶活性越低,说明酶结构改变越明显,越不利于酶的保存,80 ℃时残余酶活性较低,酶应该在低温下保存,A错误;题述实验的自变量是温度,因变量是相对酶活性和残余酶活性,B错误。对实验结果分析如下图,可知C错误。
将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下(最适温度)测其残余酶活性,由此得到曲线②,此时pH为无关变量,应该相同且适宜,D正确。
9.答案 (1)抑制 葡萄糖 (2)A B (3)不同 底物分子的能量 酶活性
解析 (1)据题图可知,四种糖作用下,酶活性均小于初始值,即四种糖均抑制酶活性,glu抑制作用最明显(曲线降低最多)。(2)模型A:底物与抑制剂竞争酶的活性部位,若底物浓度不断增加,底物的竞争力增强,当竞争力增强到一定程度时,可以忽略抑制剂的存在,即反应速率仍可达到无抑制剂存在时的最大值(曲线b)。模型B:抑制剂结合在酶活性部位以外的地方,酶活性降低,即便增加底物,反应速率的最大值仍小于无抑制剂存在时的(曲线c)。
1第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用及本质
基础过关练
题组一 比较过氧化氢在不同条件下的分解
1.如图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验装置,分析下列有关说法正确的是( )
A.该实验的自变量是过氧化氢的分解速率
B.1、2号为对照组,3、4号为实验组
C.1号试管和4号试管对照,说明酶具有催化作用
D.4号试管中的过氧化氢分子所含的能量是最高的
2.某课外兴趣小组用图示实验装置比较过氧化氢在不同条件下的分解。下列有关叙述不正确的是( )
A.两个装置中的过氧化氢溶液要等量且不宜过多
B.需同时挤捏两支滴管的胶头,让肝脏液和FeCl3溶液同时注入试管中
C.FeCl3、肝脏液中的过氧化氢酶都可以降低该反应的活化能
D.左边移液管内红色液体上升的速度比右边快,最终液面比右边高
3.(易错题)将少许的FeCl3和新鲜肝脏研磨液分别加入等量过氧化氢溶液中,分别检测产生的气体量。下列有关该实验结果的预测,正确的是(注:实线为加入FeCl3产生的气体量,虚线为加入新鲜肝脏研磨液产生的气体量)( )
题组二 酶的作用机理
4.如图为反应物A生成产物P的化学反应在无酶和有酶催化条件下的能量变化过程,假设酶所处的环境条件最适,对于图中曲线分析正确的是( )
A.ad段表示无酶催化时该反应的活化能
B.酶离开细胞后无催化作用
C.若把酶改成无机催化剂,则图中b点位置会上移
D.酶能为细胞内的化学反应提供能量
5.下图表示酶的作用机理,相关叙述错误的是( )
A.E1表示酶所降低的化学反应的活化能
B.E2表示酶促反应的活化能
C.利用加热的方法能使E数值减小
D.图中化学反应是一个放能反应
题组三 酶的本质
6.酶的发现经过了许多科学家的研究,以下科学家及其成果不对应的是( )
A.巴斯德提出没有活酵母菌细胞的参与,酿酒时糖类就不能转化为酒精
B.李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质,而不是细胞本身
C.萨姆纳提取出脲酶结晶,并证明其化学本质是蛋白质
D.切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能
7.下列有关酶的叙述,正确的是( )
①酶是由具有分泌功能的细胞产生的
②有的酶从食物中获得,有的酶在体内转化而来
③凡是活细胞都能产生酶
④酶都是蛋白质
⑤酶反应前后性质不变
⑥酶在代谢中有多种功能
⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
⑧酶只起催化作用,其催化作用的实质是降低反应的活化能
A.①②⑥ B.⑤⑦⑧
C.⑤⑧ D.①③⑤
8.细胞在代谢过程中会产生H2O2,它对细胞有毒害作用,但生物体内的过氧化氢酶能使其分解为无毒物质。据此回答下列问题:
(1)过氧化氢酶能促进过氧化氢分解的作用机理是 。
(2)“生物体内绝大多数酶是蛋白质,少部分是RNA”。某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA,根据实验室提供的以下材料进行实验,请帮他补充完整。
实验材料和试剂:新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液,过氧化氢酶溶液,蛋白酶,RNA水解酶,试管,量筒,滴管,试管架,试管夹等。
实验步骤:
取适量过氧化氢酶溶液均分为两份,一份用适量蛋白酶处理,
处理,备用。
②取三支试管,分别编号为A、B、C,分别加入 。
③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液,B、C试管的处理是 。
④观察三支试管中气泡产生的速率。
预期实验结果,得出实验结论。
实验结果: 。
实验结论: 。
答案与分层梯度式解析
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用及本质
基础过关练
1.C 2.D 3.C 4.C 5.C 6.B 7.C
1.C 题述实验的自变量是反应的条件(温度、催化剂种类),过氧化氢的分解速率是题述实验的因变量,A错误;1号为对照组,2、3、4号为实验组,B错误;1号、4号试管对照,自变量为是否加酶,结果4号试管中有大量气泡产生,且卫生香复燃明显,说明酶具有催化作用,可以加快反应速率,C正确;加热为过氧化氢提供能量,加催化剂是降低化学反应的活化能,故2号试管中的过氧化氢分子所含能量最高,D错误。
2.D 过氧化氢的量属于无关变量,无关变量要保持相同且适宜,故两个装置中的过氧化氢要等量且不宜过多,A正确。需同时挤捏两支滴管的胶头,让肝脏液和FeCl3溶液同时注入过氧化氢溶液中,保证催化剂同时起作用,B正确。FeCl3、过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解,降低该反应的活化能,C正确。过氧化氢酶催化效率比FeCl3高,所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快;两侧过氧化氢的量相等,则产生的氧气总量一样,最终两侧液面等高,D错误。
3.C FeCl3是无机催化剂,新鲜肝脏研磨液含有过氧化氢酶。与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高,因此加入新鲜肝脏研磨液组的反应速率较快;又因为两组加入的过氧化氢(底物)的量相等,所以两组的相对气体量最大值相同。根据以上分析可知,加入新鲜肝脏研磨液的组较快达到相对气体量最大值,C符合题意。
特别提醒 催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,但是不改变反应的方向、平衡点和产物的最终生成量。
4.C 活化能指分子从常态转变为活跃状态所需的能量,图中ac段表示无酶催化时该反应的活化能,A错误;条件适宜时,酶在细胞内、外均有催化作用,B错误;酶能降低化学反应的活化能(不能为化学反应提供能量),且与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,若将酶改为无机催化剂,则图中b点位置将上移,C正确,D错误。
5.C
E 无酶时化学反应的活化能
E2 有酶时化学反应的活化能,B正确
E1 E-E2
根据以上分析可知,E1表示酶降低的化学反应的活化能,A正确;加热不能降低化学反应的活化能,但可为反应物提供能量,因此利用加热的方法不能使E数值减小,C错误;据题图可知,反应物能量高于产物能量,该反应是放能反应,D正确。
6.B 李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质,且这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用,毕希纳通过实验证明促使酒精发酵的是酵母菌中的物质,而不是细胞本身,B错误。
7.C 酶是由活细胞产生的,不能从食物中获得,①②错误;有些活细胞如哺乳动物成熟的红细胞,不能产生酶,但是存在酶,③错误;绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,④错误;条件适宜时,酶在生物体内和体外都能发挥作用,且反应前后性质不变,⑤正确;酶只起催化功能,实质是降低反应的活化能,⑥⑦错误,⑧正确。
8.答案 (1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解时的活化能 (2)①另一份用等量RNA水解酶 ②等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 ③B试管滴加等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液,C试管滴加等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液 ④A、C试管产生气泡速率快,B试管气泡产生速率慢(或无气泡产生) 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA
解析 (1)酶的作用机理是降低反应的活化能。(2)题述实验的目的是验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA,可采用酶解法。实验要遵循对照原则和单一变量原则。
1(共28张PPT)
1.实验操作及方法分析
第1节 降低化学反应活化能的酶
必备知识 清单破
知识点 1 比较过氧化氢在不同条件下的分解
特别提醒
(1)对照实验一般要设置对照组和实验组,未作处理的对照组叫作空白对照。对照实验还有
自身对照、条件对照和相互对照。
(2)设计对照实验要强调单一变量原则(自变量不同、无关变量保持一致)和等量原则(如反应
物H2O2溶液均为2 mL)。
2.实验结论
(1)试管1、4对照→过氧化氢酶有催化作用。
(2)试管3、4对照→与无机催化剂(Fe3+)相比,酶的催化效果更明显。
1.酶的作用:降低化学反应的活化能。
2.相关曲线模型及分析
知识点 2 酶在细胞代谢中的作用
A 没有催化剂时,化学反应的活化能
B 有无机催化剂时,化学反应的活化能
C 有酶时,化学反应的活化能
A-B 无机催化剂降低的活化能
A-C 酶降低的活化能
特别提醒
(1)催化剂在反应前后的自身性质不变。
(2)催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间。
(3)催化剂不改变反应的方向、平衡点和产物最终的生成量,也不为化学反应提供能量。
1.探索历程
知识点 3 酶的本质
2.酶的本质:活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。
3.作用场所:条件适宜时,酶可以在细胞内或细胞外发挥作用。
特别提醒 并不是所有活细胞都能产生酶,如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和细胞器,不
能合成酶,但细胞中含有酶。
知识点 4 酶的特性
特性 高效性 专一性 作用条件温和
含义 与无机催化剂相比,
酶的催化效率更高 每一种酶只能催化一
种或一类化学反应 酶在特定的温度和
pH条件下发挥作用
意义 使细胞代谢快速进行 使细胞代谢有条不紊
地进行 使细胞代谢在较温和
的条件下进行
图示
分析 ①a、c对照→酶具有
催化作用; ②a、b对照→酶的催
化具有高效性 ①酶在反应前后自身
性质不变; ②酶具有特定的结
构,与特定的底物分
子结合催化反应 ①温度、pH偏离(高
于或低于)最适温
度、最适pH,酶活性
均降低;
②高温、过酸、过碱
都会破坏酶的空间结
构,使酶永久失活;低
温不破坏酶结构,仅
抑制酶活性。因此,
酶制剂适宜低温保存
1.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(验证酶的专一性)
(1)变量分析
①自变量:底物的种类(淀粉或蔗糖)。
②因变量:产物(还原糖)的生成情况。
③无关变量:淀粉酶的量、底物的量等,应保持相同且适宜。
知识点 5 研究酶特性的相关实验
试管1 试管2
实验 操作 2 mL淀粉+2 mL淀粉酶溶液 2 mL蔗糖+2 mL淀粉酶溶液
保温5 min后,加入斐林试剂2 mL并沸水浴加热 现象及 分析 出现砖红色沉淀(淀粉被水解
产生还原糖) 不出现砖红色沉淀(蔗糖未被
水解)
结论 淀粉酶可以水解淀粉,但不能水解蔗糖,酶具有专一性 (2)实验操作、现象及结论
易错分析 本实验不可选用碘液进行因变量检测,因为碘液只能检测淀粉的水解情况,无法
检测出蔗糖是否被水解。
2.探究温度对酶活性的影响
(1)变量分析
①自变量:温度。
②因变量:酶促反应速率(酶活性)。
③检测指标:相同时间内底物的消耗情况。
试管1 试管1' 试管2 试管2' 试管3 试管3'
实验 操作 淀粉酶溶 液1 mL 可溶性淀粉溶液2 mL 淀粉酶溶 液1 mL 可溶性淀粉溶液2 mL 淀粉酶溶 液1 mL 可溶性淀粉溶液2 mL
分别冰水浴,约5 min 分别60 ℃温水浴,约5
min 分别沸水浴,约5 min 混合摇匀后,冰水浴,约2
min 混合摇匀后,60 ℃温水
浴,约2 min 混合摇匀后,沸水浴,约2
min 取出试管各加入2滴碘液,振荡 实验现象 浅蓝 不变蓝 变蓝 实验结论 酶的催化作用需要适宜的温度,温度过高或过低都会影响酶的活性 (2)实验操作、现象及结论
易错分析
(1)不能选择过氧化氢和过氧化氢酶为实验材料的原因:过氧化氢在常温常压下就能分解,加
热的条件下分解加快,会影响实验结果。
(2)检测反应物是否被分解应选用碘液,不能选用斐林试剂的原因:用斐林试剂鉴定还原糖时
需水浴加热,而该实验需严格控制温度。
(3)应让反应物和酶分别在预设温度下保温一段时间再进行混合,混合后仍放在对应预设温
度下。
自变量 pH
因变量 酶促反应速率(酶活性)
检测指标 相同时间内产物生成情况
3.探究pH对酶活性的影响
(1)变量分析
(2)实验操作、现象及结论
试管1 试管2 试管3
实验 操作 加入2滴肝脏研磨液 缓冲液1 mL 0.01 mol/L 盐酸1 mL 0.01 mol/L
NaOH溶液1 mL
加入2 mL过氧化氢溶液 实验 现象 有大量气泡产生,卫
生香复燃明显 无气泡产生,卫生香不复燃 实验结论 酶的催化作用需要适宜的pH,pH过高或过低都会使酶失去活性 易错分析
(1)实验时,应保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让
反应物与酶接触;不能在达到预设pH前,让反应物与酶接触。
(2)实验不能选择淀粉为底物的原因:淀粉在酸性条件下易水解。
知识辨析
1.酶和无机催化剂都能提高反应物的活化能,促进化学反应的进行,是否正确
不正确。酶和无机催化剂的作用机理是降低化学反应的活化能。
2.酶能降低化学反应的活化能,因此具有高效性,是否正确
不正确。酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能,酶具有高效性是因为与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。
3.酶在核糖体上生成,具有催化、调节等多种作用,是否正确
不正确。酶的化学本质是蛋白质或RNA,合成场所是核糖体或细胞核等,且酶只有催化作
用,无调节作用。
4.利用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时,若采用斐林试剂检测还原糖(60 ℃水浴),则
低温组(冰水)也可能观察到砖红色沉淀,是否正确
正确。低温抑制淀粉酶活性,但加入斐林试剂水浴加热时,酶活性恢复,淀粉可被水解形成还原糖,也可能观察到砖红色沉淀。
提示
提示
提示
提示
5.唾液淀粉酶在口腔发挥作用,预测其随唾液流入胃后不再发挥作用且能被胃蛋白酶催化水
解,是否正确
正确。唾液淀粉酶最适pH接近中性,进入胃(强酸环境)后失活。唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,在胃中能被胃蛋白酶催化水解。
6.酶的活性越高,酶促反应速率越快,是否正确
不正确。酶促反应速率还受底物浓度等其他条件的影响,酶活性越高,酶促反应速率不一定越快。
7.在测定唾液淀粉酶活性时,将溶液pH由2提升到6的过程中,该酶的活性将不断上升,是否正
确
不正确。唾液淀粉酶的最适pH接近中性,在pH为2时,唾液淀粉酶的空间结构遭到破坏,将溶液pH由2提升到6的过程中,酶的活性不能恢复。
提示
提示
提示
1.验证酶具有高效性的实验模型
(1)对照组
底物+无机催化剂 检测反应速率
(2)实验组
底物+等量酶溶液 检测反应速率
关键能力 定点破
定点 证明酶特性的实验模型
易错分析 验证酶的高效性时,必须与无机催化剂作对比。用酶与蒸馏水作对比只能证明酶
具有催化作用。
2.验证酶具有专一性的实验模型
方案一 方案二 对照组 实验组 对照组 实验组
底物 相同底物 与酶相对应的底物 另外一种底物
酶 与底物对应的酶 另一种酶 同种酶 现象 底物被分解 底物不被分解 底物被分解 底物不被分解
结论 酶具有专一性 易错分析 验证酶的专一性时,必须同时证明A酶分解A但不分解B(或同时证明A酶分解A,B
酶不分解A)。
3.探究酶的最适温度、pH
(1)实验原理:在最适宜的温度、pH条件下,酶的活性最高,温度和pH偏高或偏低,酶活性都会
降低。
(2)实验思路:设置一系列等梯度的不同温度或pH条件,检测相关条件下的反应速率,以反映酶
的活性,从而找出酶的适宜温度和pH。
探究酶的适宜温度
探究酶的适宜pH
1.温度和pH
甲 乙 丙
定点2 影响酶促反应速率的因素
(1)温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率,如图甲、乙。
(2)溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH),如图丙。
(3)低温不破坏酶的空间结构,在适宜的温度下,酶的活性会升高。
(4)高温、过酸、过碱会使酶空间结构遭到破坏,使酶永久失活。将酶从失活条件转移至适宜条件后,酶的活性不会恢复。
2.底物浓度和酶浓度
底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率。
(1)图甲:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,一定范围内,酶促反应速率随底物浓度增大而
加快,当底物达到一定浓度后,受酶浓度限制,酶促反应速率不再随底物浓度的增大而加快。
甲
(2)图乙:在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。
乙
(3)图丙:底物一定的情况下,达到平衡后的产物总量也是固定的。酶可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,但是不改变产物最终的生成量。
3.酶抑制剂:与酶结合并降低酶活性的分子。
(1)竞争性抑制剂:与底物通常有结构上的相似性,能与底物竞争酶的活性部位,从而产生可逆
的酶活性的抑制作用,如图1。
可通过提高底物浓度,降低竞争性抑制剂与酶活性部位结合的概率,进而减弱竞争性抑
制剂的抑制作用。
(2)非竞争性抑制剂:在化学结构和分子形状上与底物无相似之处,在酶的活性部位以外的地
方与酶结合。底物和抑制剂可同时和酶结合,两者没有竞争作用,但结合后形成的三元复合
物不能进一步分解为产物,因此酶活性降低,如图2。
非竞争性抑制剂的这种抑制作用不能通过增加底物浓度来解除。
