第1节 降低化学反应活化能的酶
学习目标
核心素养
1．说明酶的作用、本质和特性。
2.说明温度和pH对酶活性的影响。
3.在探究实验中，学会控制自变量以及设置对照实验和重复实验。
1．通过探究酶化学本质和特性的实验，养成归纳和演绎的科学思维方式。
2.通过实验探究温度、酸碱度对酶促反应的速率的影响，提高实验设计和实验结果分析的能力。
一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
(2)细胞代谢的条件：需酶的催化。
(3)意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
(1)实验原理
2H2O22H2O＋O2
(2)实验过程和现象
试管编号
试剂
处理
现象
1
2 mL H2O2溶液
常温
几乎无气泡产生
2
2 mL H2O2溶液
90 ℃水浴加热
有较少气泡
3
2 mL H2O2溶液
3.5%FeCl3溶液2滴
有较多气泡
4
2 mL H2O2溶液
新鲜肝脏研磨液2滴
有大量气泡
(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(4)实验中变量的控制
①自变量：在实验过程中人为改变的变量。如本实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液等。
②因变量：随自变量变化而变化的变量。如本实验中H2O2分解速率。
③无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，如肝脏的新鲜程度等。
(5)对照实验
①含义：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
②原则：除了要观察的变量外，其他变量都应始终保持相同。
3．酶的作用原理
(1)活化能：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。
(2)原理：酶降低活化能的作用更显著。
(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。
二、酶的本质及特性
1．酶的本质
2．酶的特性[连线]
①高效性
a.高温、高压、强酸、强碱使酶失活
②专一性
③作用条件较温和
b.酶降低活化能的作用更显著
c.一种酶只能催化一种或一类化学反应
提示：①－b ②－c ③－a
3．温度和pH对酶活性的影响
(1)低温时，酶活性很低，但酶的空间结构稳定。
(2)最适温度或pH，酶的活性最高。
(3)高温、过酸或过碱时，酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活。
1．酶在生物体内有催化和调节作用。 ( )
2．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 ( )
3．有些酶中含有核糖。 ( )
4．有些酶在体外可以发挥作用。 ( )
5．酶催化作用能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 ( )
6．pH过高或过低都会改变酶的空间结构。 ( )
7．在温度过高或过低时，酶均能失去活性。 ( )
8．温度、pH主要通过影响酶活性来影响酶促反应速率。 ( )
提示：1．× 酶在生物体内有催化作用，没有调节作用。
2．× 有些酶是RNA。
3．√
4．√
5．× 酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能。
6．√
7．× 温度过低时，酶的活性被抑制，但酶不失活。
8．√
酶的作用和本质
[问题探究]
1．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的四组实验中，哪一组为对照组？滴加过肝脏研磨液的滴管可否再去滴加FeCl3溶液？
提示：第1组。不能。否则少量的过氧化氢酶带到滴加FeCl3溶液的实验组中，干扰实验结果的准确性。
2．加热和无机催化剂都可降低化学反应的活化能吗？
提示：加热只能提高反应速率，无机催化剂可降低活化能。
3．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示，请思考：
(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
提示：观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。
(2)乙酶活性改变的机制是什么？
提示：乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。
[归纳总结]
1．酶本质的探索
2. 酶的本质和作用原理
(1)酶的本质
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核(主要)
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
具有生物催化功能
(2)酶的作用机理
酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：
①图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的活化能。
②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
易错提醒：有关酶的四个易错点
(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。
(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。
(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。
(4)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，活细胞都能产生酶。
1．下列关于酶的叙述中正确的是( )
A．酶能调节生物体的生命活动
B．一般说来，活细胞都能产生酶
C．酶都是在核糖体上合成的
D．所有的酶与双缩脲试剂发生作用，都可产生紫色反应
B [本题考查的是酶的产生、化学本质和作用。酶具有催化作用，不能调节生物体的生命活动；酶由活细胞产生；酶绝大部分是蛋白质，在核糖体上合成，可与双缩脲试剂发生紫色反应，少部分是RNA，不是在核糖体上合成，不能与双缩脲试剂反应呈紫色。]
2．下图为酶的作用模型，识图并结合有关知识判断下列叙述有误的是( )
A．无酶催化时，发生化学反应所需的活化能较高
B．酶起作用的部位是细胞内或细胞外
C．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
D．图中的a指发生化学反应需提供的能量
D [图示的a是有酶催化时，发生化学反应降低的活化能。]
酶的特性及相关曲线分析
[问题探究]
1．许多加酶洗衣粉标有“请勿用60 ℃以上的热水，以免洗衣粉失效”。你能说出其中的理论依据吗？
提示：温度过高会影响酶的活性，甚至酶会因高温变性而失活。
2．过酸、过碱、高温、低温对酶促反应速率的影响一样吗？
提示：不一样，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，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
3．从蛋白质的结构和特点方面分析，在过酸、过碱或温度过高的条件下，酶为什么会失活？该如何保存酶？
提示：过酸、过碱和高温使蛋白质变性失活，应在低温和适宜pH下保存酶。
[归纳总结]
1．表示酶高效性的曲线(图1)
图1 图2
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
2．表示酶专一性的曲线(图2)
(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化A反应物的反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化A反应物的反应。
3．底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
甲 乙(在底物充足情况下)
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：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。
4．温度、pH对酶活性的影响
图a
图b 图c
(1)图a说明：①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。
②过酸、过碱都会使酶失活。
③不同的酶最适pH不同。
(2)图b说明：①在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。
②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。
(3)图c说明：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
易错提醒：(1)适量增加酶的浓度会提高反应速率，但生成物的量不会增加；若适当增加反应物的浓度，提高反应速率的同时生成物的量会增加。
(2)不同因素影响酶促反应速率的本质不同。
①温度和pH是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。
②底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。
1．下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述中正确的是( )
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
B [由图可知，在一定温度范围内，随温度的升高酶活性增强，t1属于此区间；超过适宜温度后，酶活性随温度升高而下降，t2属于此区间。在高温没有使酶失活的范围内，酶活性可随温度的变化而变化，只有较高的温度才能破坏酶的空间结构。]
2．如图所示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线，据图分析下列叙述错误的是( )
A．影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度
B．影响BC段反应速率的主要限制因素可能是酶量
C．温度导致了曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同
D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37 ℃
D [图中有温度和底物浓度两个影响反应速率的因素。曲线Ⅰ在达到饱和点前(AB段)限制因素是横坐标表示的因素——底物浓度。达到饱和点后的限制因素是底物浓度以外的因素，如温度、酶的数量等。曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同是由温度不同造成的。曲线Ⅰ表示的温度仅比另外两种温度更适宜，但不一定是最适温度。]
技法总结：(1)在分析温度和pH对酶活性影响的曲线时，要借助数学中分段函数的思想，分段描述，即以最适温度(pH)为界限进行表述。
(2)在解答此类问题时，要特别关注纵坐标表示的是酶促反应速率，还是生成物的量。
探究影响酶活性的条件
[问题探究]
1．可否用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响？可否用淀粉酶探究pH对酶活性的影响？为什么？
提示：过氧化氢酶催化的底物是H2O2，H2O2在高温时分解。强酸能催化淀粉水解。这样实验中就存在两个变量，使实验结果受到干扰。
2．在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中，能否用斐林试剂来检测？
提示：不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。
[归纳总结]
1．实验原理
(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。
(2)淀粉水解
①淀粉检测：加入碘液，溶液变蓝色。
②淀粉酶可催化淀粉水解。
③酸性、碱性环境可以使部分淀粉水解。
(3)H2O2分解
①H2O2可分解为H2O和O2。
②H2O2可在H2O2酶的催化作用下快速分解。
③常温下H2O2易分解，高温可以使H2O2分解加快。
2．实验方案设计与预期结果
比较项目
探究温度对酶活性的影响
探究pH对酶活性的影响
实验材料
淀粉溶液、淀粉酶溶液
H2O2溶液、H2O2酶溶液
变量控制
无关变量
反应物与酶的量、溶液pH等应适宜且相等
反应物与酶的量、温度等应适宜且相等
自变量
先将反应物溶液与酶溶液在各梯度温度下分别保温，然后混合
先将反应物溶液与酶溶液分别调至各梯度pH，然后混合
因变量检测
滴加碘液，观察溶液颜色变化
观察气泡产生的快慢
预期结果
酶活性较低时，溶液变为蓝色
酶活性较低时，气泡产生较慢
特别提醒：酶相关实验探究的“宜”与“不宜”
(1)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“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。
(2)在探究酶的适宜温度的实验中，“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。
(3)在探究pH对酶活性影响时，“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，让反应物与酶接触。
甲、乙两位同学围绕酶的特性进行了如下探究实验，请你运用所学知识，指出三位同学实验中存在的问题，并提出修正方案。
(1)甲同学探究pH对酶活性的影响。①取12支试管并编号为1～12，分别加入一个体积为0.3 cm3的蛋白块，调节各试管的pH分别为1～12。②同时向12支试管内各加入相应pH的等量的胰蛋白酶。③均放入盛有冰水的大烧杯内一段时间。④观察并记录各试管中蛋白块消失的时间。
存在问题：______________________________。
修正方案：______________________________。
(2)乙同学探究温度对酶活性的影响：①取6支试管并编号为A、A1、B、B1、C、C1。在试管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液，在试管A1、B1、C1中都加入等量且适量的淀粉酶溶液。②将试管A、A1放入60 ℃水中，将试管B、B1放入100 ℃水中，将试管C、C1放入冰水中，维持5 min。③分别将等量且适量的淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，在相应温度下维持5 min。④取出试管，用斐林试剂检测实验结果。
存在问题：_______________________________________。
修正方案：_______________________________________。
[解析] (1)探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是不同的pH，温度是无关变量，无关变量在各组应保持相同且适宜，避免对实验结果的干扰。由于实验所用的酶是胰蛋白酶，因此该实验应把12支试管放入37 ℃的水浴中保温相同时间，该温度是酶的最适温度。(2)使用斐林试剂检测时要水浴加热处理，会改变实验中的自变量温度，对实验结果造成影响，尤其是冰水组，酶并未失活，在加热过程中活性会逐渐增强，从而使底物分解。因此可改用碘液检测，再根据颜色深浅，判断底物的分解程度。
[答案] (1)无关变量(或温度)不适宜 应把12支试管放入37 ℃的水浴中保温相同时间 (2)检测结果的试剂不合适 应该是取出试管，各加入等量的碘液
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵
1．细胞代谢是细胞内每时每刻都进行着的各种化学反应，是细胞生命活动的基础。
2．加热使反应物获得了能量，加快反应速率。
3．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
4．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
5．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
6．低温抑制酶活性，但不破坏酶的分子结构。
7. 高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
1．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．酶是具有分泌功能的细胞产生的
B．酶提供了反应过程所必需的活化能
C．高温或pH改变会导致酶结构的改变
D．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸
C [本题考查酶的产生、作用和特点。酶是活细胞产生的，作用是降低活化能。过酸、过碱和高温都会改变酶分子的结构。酶是生物催化剂，反应前后酶分子的结构不会发生改变。]
2．下图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是( )
A．① B．② C．③ D．④
A [从图中可以看出图形①参与酶催化的反应，并在反应后能保持结构和性质不变，故图形①应为酶。]
3．纺织工业上的褪浆工序常用两种方法：化学法，需用NaOH 7～9克/升，在70 ℃～80 ℃条件下作用12小时，褪浆率仅为50%～60%；加酶法，用少量细菌淀粉酶，在适宜温度时只需5分钟，褪浆率达100%，这一事实说明( )
A．酶具有多样性 B．酶具有高效性
C．酶具有专一性 D．酶具有溶解性
B [由题意可知，少量淀粉酶比NaOH褪浆所用时间短得多，褪浆率高得多，说明酶具有高效性。]
4．下列环境因素的改变会使人体唾液淀粉酶的活性逐渐增大的是( )
A．温度由0 ℃上升到37 ℃ B．温度由100 ℃降低到37 ℃
C．pH由2上升到7 D．pH由12降低到7
A [酶在高温、过酸、过碱的条件下会失活变性，不再恢复。唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃，最适pH在7左右，因此B、C、D条件均失活变性了，故选A。]
5．下列A、B、C三图表示酶浓度一定时，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。
A B C
(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，b点对应的温度称_______________________。
(3)图C中，c点到d点的曲线急剧下降，其原因是
______________________________________________________
______________________________________________________。
(4)将装有酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12 ℃和75 ℃的水浴锅中，20 min后取出，转入37 ℃的水浴锅中保温，两试管内的反应情况分别是：甲：____________，
乙：____________。
[答案] (1)受反应液中酶浓度的限制 (2)酶反应的最适温度 (3)pH升高，酶活性下降 (4)速度加快 不反应
课件70张PPT。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化学反应酶细胞生命活动较少较多大量催化更高人为改变氯化铁溶液肝脏研磨液自变量H2O2分解速率可变因素保持不变要观察的变量常态活跃活化能温和活细胞催化作用蛋白质或RNA空间结构稳定最高遭到破坏永久失活酶的作用和本质 酶的特性及相关曲线分析 探究影响酶活性的条件 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十五) 降低化学反应活化能的酶
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列有关酶的叙述，不正确的是( )
A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子
B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应
C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体
D．催化反应前后酶的性质和数量不变
C [酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，都是生物大分子。蛋白质和RNA都含有C、H、O、N四种元素，分别是由氨基酸、核糖核苷酸组成的。蛋白质类的酶和双缩脲试剂作用呈现紫色反应。活细胞产生蛋白质类酶的场所都是核糖体，但是RNA类酶主要是在细胞核中产生的。酶是生物催化剂，催化反应前后酶的性质和数量不变。]
2．下列操作中不可能导致淀粉酶活性发生变化的是( )
A．淀粉酶溶液中加入强酸
B．淀粉酶溶液中加入蛋白酶
C．淀粉酶溶液中加入淀粉溶液
D．淀粉酶经高温烘干制成粉剂
C [温度、pH都会影响酶活性；淀粉酶的化学本质为蛋白质，蛋白酶会将其水解，从而使其活性发生改变；淀粉酶溶液中加入淀粉溶液后，淀粉被水解，但是淀粉酶在反应前后结构和活性不变。]
3．有关酶的发现过程叙述错误的是( )
A．斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验，发现了化学消化
B．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
C．毕希纳认为酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，称为酿酶
D．萨姆纳认为酶多数是蛋白质，少数是RNA
D [萨姆纳认为酶的化学本质是蛋白质，并且证明了脲酶是能够分解尿素的蛋白质。]
4．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
B [不同酶的最适温度可能相同，也可能不同，A正确；在一定的范围内随着温度的降低，酶的活性下降，而酶促反应的活化能是不会降低的，B错误；低温时，酶的活性降低，但酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适于在低温(0～4 ℃)下保存，C正确；高温、强酸、强碱都会破坏酶的空间结构，从而使酶失活，D正确。]
5．在如图所示的实验中属于自变量的是( )
A．催化剂 B．过氧化氢分解的速率
C．产生气泡量 D．试管中的过氧化氢溶液的量
A [由图示可知，图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液，Fe3＋和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，因此该实验的自变量是催化剂的不同。]
6．现有三支试管A、B、C，先向各试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是( )
A．A和B试管对照，说明酶具有专一性
B．A和C试管对照，说明酶的活性受温度的影响
C．实验结果是B、C试管内出现砖红色沉淀
D．A和B组实验中，酶的不同种类为自变量
C [A试管和B试管对照，自变量是酶的种类，说明酶具有专一性；A试管和C试管对照，自变量是温度，说明酶的活性受温度的影响；实验结果是A试管出现砖红色沉淀。]
7．下表代表胃、小肠中有关消化液的成分及部分酶，下列说法正确的是( )
消化液名称
pH
消化液成分
胃
胃液
1～2
胃酸(HCl)、胃蛋白酶
小肠
肠液、胆汁、
胰液
7～8
NaHCO3、蛋白酶、肽酶、脂肪酶、淀粉酶等
A.酶是活细胞产生的具有调节作用的有机物
B．与无机催化剂比较，酶能为生化反应提供活化能
C．胃酸(HCl)进入小肠后不会降低小肠中酶的活性
D．胃蛋白酶进入小肠后，分解蛋白质的能力增强
C [酶具有催化作用，不具有调节作用，A项错误；酶的作用是降低活化能，不是提供活化能，B项错误；胃酸(HCl)进入小肠被NaHCO3中和，不能降低小肠中酶的活性，C项正确；胃蛋白酶进入小肠后，pH不适宜，分解蛋白质的能力减弱或失活，D项错误。]
8．下图表示在最适温度和pH条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是( )
A．若在A点提高反应温度，反应速率会加快
B．若在B点增加酶的浓度，反应速率不会加快
C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D [因为图表示的是最适温度和pH条件下，酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系，因此，在A点提高反应温度，反应速率会减慢。BC段限制反应速率的因素是酶浓度，在B点增加酶浓度反应速率会加快。C点增加反应物浓度，反应速率不会加快。限制曲线AB段反应速率的因素是反应物浓度。]
9．如下图分别表示温度、pH与酶活性的关系，下列叙述不正确的是( )
A．曲线A上的b点对应的温度表示该酶的最适温度
B．人体内胃蛋白酶的活性与曲线B相似
C．曲线B、C说明不同的酶有不同的最适pH
D．酶活性随温度的升高而增强
D [读图知酶活性在最适温度前随温度升高而增强，过了最适温度之后就降低甚至失活。]
10．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如表所示。
试管组别
实验处理
加入3%
H2O2(mL)
温度
加入试剂
试管1
2
常温
/
试管2
2
90 ℃
/
试管3
2
常温
2滴3.5%FeCl3溶液
试管4
2
常温
2滴20%肝脏研磨液
(1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？________，写出一种无关变量：________________。
(2)该实验用的肝脏要求新鲜是因为____________。
(3)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是________________。
(4)若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是__________________。
(5)除了上述的对照实验，请再找出一组对照实验：_________________，该对照实验说明的问题是______________________。
(6)上述实验中的________________是实验组、________________是对照组。
[解析] (1)由表中的实验处理可知，实验的自变量是温度和催化剂，过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的pH等都属于无关变量。(2)肝脏放置久了，就会被微生物破坏，其中含有的过氧化氢酶被破坏，失去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别，实验的自变量是催化剂种类，因此可选用表格中的试管3和试管4。(4)试管1和试管2的实验处理不同的是温度，二者比较可以说明温度对过氧化氢分解具有促进作用，其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量，促使其分解。(5)分析表格中实验处理，除试管1与试管2对照外，还有试管1与试管3或试管4，说明无机催化剂Fe3＋或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化氢分解的作用；试管1与试管3、试管4对照，则可说明过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比Fe3＋高。(6)上述实验中的试管2、3、4是实验组，试管1是对照组。
[答案] (1)温度、催化剂 过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的pH(任写其一) (2)肝脏放置时间长，过氧化氢酶会被破坏，影响实验效果 (3)试管3和试管4 (4)加热使过氧化氢分子得到能量，促使过氧化氢分解 (5)答案一：试管1和试管3 FeCl3能催化过氧化氢的分解 答案二：试管1和试管4 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解 答案三：试管1、试管3和试管4 FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3中的Fe3＋ (6)试管2、试管3和试管4 试管1
11．为验证温度对酶活性的影响，某同学设计了如下实验。请帮助他完成实验步骤并进行评价：
实验材料和用具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，碘液，冰块，6支试管，水浴锅，烧杯，温度计等。
实验步骤：
第一步：取3支试管分别加入2 mL淀粉溶液，分别标号为A、B、C，并分别调整到0 ℃、35 ℃、100 ℃。
第二步：_____________________。
第三步：_____________________。
第四步：_____________________。
实验结果：_____________________。
实验评价：
(1)该同学由此得出实验结论，35 ℃是淀粉酶的最适温度。请问这一结论是否合理？__________。如不合理应如何改进？请提出设计思路。__________。
(2)该实验可否用斐林试剂检测，为什么？__________，__________________________。
[答案] 另取3支试管分别加入2 mL(等量)淀粉酶溶液，分别标号为A′、B′、C′，并分别调整到0 ℃、35 ℃、100 ℃ 待温度稳定后将A′倒入A，B′倒入B，C′倒入C，保持各组温度5 min 向三支试管中各加入1滴碘液，观察颜色变化 A、C试管出现蓝色，B试管不出现蓝色或蓝色浅 (1)不合理 以一定的温度(如5 ℃)为梯度，设置对比实验 (2)不可以 斐林试剂需要加热会影响反应温度
12．为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是________________
______________________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是________，其特性有_______________(答出两点即可)。
[解析] (1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
[答案] (1)B (2)加快 (3)不变 60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA 高效性和专一性
[等级过关练]
13．下图中的曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，相关叙述正确的是( )
A．E1是酶促反应的活化能，A和C曲线是酶促反应曲线
B．E2是酶促反应的活化能，B和D曲线是酶促反应曲线
C．E3是酶促反应的活化能，B和C曲线是酶促反应曲线
D．E2是酶促反应的活化能，A和C曲线是酶促反应曲线
D [酶能降低反应的活化能，故E2是酶促反应所需要的活化能，对应的A、C曲线是酶促反应曲线。]
14．若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C [在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。]
15．图甲是过氧化氢酶活性(v)受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时过氧化氢分解产生的O2量随时间(t)的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是( )
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．适当降低温度，e点不移，d点右移
C．pH＝c时，e点为0
D．过氧化氢量增加，e点不移，d点左移
B [pH由b→a时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但pH改变不会改变化学反应的平衡点，故e点不移，d点右移，A项错误；图乙是在最适温度下绘制的，若温度降低，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但温度降低不会改变化学反应的平衡点，故d点右移，e点不移，B项正确；pH＝c时，过碱条件破坏酶的空间结构使酶失活，不能催化过氧化氢水解，但过氧化氢在常温下也能分解，所以e点不为0，C项错误；过氧化氢量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即e点上移，d点右移，D项错误。]
16．如图中实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁分别加入2个试管，然后将两个试管放入同一水浴环境中持续15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。通过多次实验，记录在不同温度下凝乳所需要的时间，结果如表：
装置
A
B
C
D
E
F
水浴温度( ℃)
10
20
30
40
50
60
凝乳时间(min)
很长
7.0
4.0
1.5
4.0
不凝固
(1)解释以下两种处理对实验结果的影响。
①将装置A中的混合物加温至40 ℃，乳汁凝固时间如何变化？__________，原因是______________________。
②将装置F中的混合物冷却至40 ℃，乳汁凝固时间__________，原因是_______________________。
(2)若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，实验结果会不准确，原因是
______________________________________________________。
(3)根据表格简要写出探究该酶催化作用的最适温度的实验思路：
______________________________________________________
______________________________________________________。
[解析] (1)①低温不破坏酶的空间结构，在一定范围内升高温度酶的活性可以发挥出来，由表格可知，该酶的最适温度在40 ℃左右，因此如果将A组的水温逐渐提高至40 ℃，酶活性提高，乳汁凝固时间明显缩短。②高温破坏酶的空间结构使酶永久失活，温度即使降低，酶的活性也不能恢复，装置F组中的酶已经失活，将F组混合物冷却至40 ℃，乳汁凝固时间不变(不能凝固)。
(2)酶具有高效性，若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，会因为发生凝固反应而使实验结果不准确。
(3)分析表格数据可知，该酶催化作用的最适温度在30 ℃～50 ℃之间，若探究该酶催化作用的最适温度，在30 ℃～50 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度。
[答案] (1)①明显缩短 40 ℃时凝乳酶活性较高，乳汁凝固时间较短
②不变 因为60 ℃时凝乳酶已失活，将温度降至40 ℃时不会恢复活性
(2)因为酶具有高效性，酶与乳汁一旦混合就可能发生凝乳反应
(3)在30 ℃～50 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度
