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2023人教版高中生物必修1 分子与细胞 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 试卷
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这是一份2023人教版高中生物必修1 分子与细胞 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，共27页。
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 酶的作用和本质
基础过关练
题组一 掌握酶的本质和作用机理
1.下列有关酶的叙述,正确的是( )
A.酶由细胞产生,并且只能在生物体内发挥作用
B.酶都是蛋白质,具有一定的空间结构
C.酶反应前后性质不变
D.酶具有催化作用和调节作用
2.(2022福建莆田七中期末)核糖体主要由蛋白质和RNA分子组成,用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后,核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A.蛋白酶 B.蛋白质
C.RNA D.RNA酶
3.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种物质,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也具有生物催化作用
4.(2021广东华南师大附中月考)如图表示反应物A在无催化剂和有酶催化条件下生成产物P的能量变化过程,下列叙述正确的是( )
A.酶离开细胞后无催化作用
B.酶在作用时可以为反应提供的能量为ac
C.若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动
D.由图中反应物和产物所含能量关系可知,这是一个吸能反应
5.(2022吉林长岭三中月考)细胞在代谢过程中会产生H2O2,它对细胞有毒害作用,但体内有过氧化氢酶,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:
①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: 。
题组二 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
6.(2022黑龙江大庆实验中学期末改编)将四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管进行不同的处理,测定各试管在相同时间内释放的氧气量,如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.比较①组、②组和④组的结果,可以说明过氧化氢酶催化效果更好
B.③④组结果存在差异的主要原因是过氧化氢酶能降低反应的活化能
C.①②组释放的O2量不同,但二者分解等量H2O2所需的活化能相同
D.若在④组的基础上增加②组条件,则相同时间内④组释放的氧气会更多
7.(2022吉林长春外国语学校月考)在比较过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解的实验中,对实验结果分析正确的是( )
A.在过氧化氢酶的作用下,过氧化氢分解最快,是因为质量分数为20%的肝脏研磨液的浓度高于质量分数为3.5%的FeCl3溶液
B.质量分数为3.5%的FeCl3溶液催化过氧化氢分解速率慢,是因为其分子的物质的量浓度过高,影响了酶活性的正常发挥
C.肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快,是因为酶的催化效率比无机催化剂高
D.该实验的自变量是过氧化氢酶的催化效率
8.下表是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的相关内容。请回答:
编号
加入
材料
处理
方法
实验
现象
1
2 mL H2O2溶液+2滴清水
室温
基本
无气泡
2
2 mL H2O2溶液+2滴清水
90 ℃
水浴
少量气泡
3
2 mL H2O2溶液+2滴质量分数为3.5%FeCl3溶液
室温
较多气泡,带火星的卫生香复燃不明显
4
2 mL H2O2溶液+2滴肝脏研磨液
室温
大量气泡,带火星的卫生香猛烈复燃
(1)该实验中,对照组是 (填试管编号),实验组是 (填试管编号)。
(2)比较3号和4号试管,你能得出的结论是 。
(3)某同学按照表中方法做了这个实验,结果试管3和试管4的现象刚好相反,你认为实验失败的原因最可能是 。
第2课时 酶的特性
基础过关练
题组一 分析酶特性及与酶特性相关的实验
1.(2022安徽六安新安中学月考)如图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中,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
2.(2021山东滨州期末)细胞代谢过程中酶发挥了无法替代的作用。下列关于酶的叙述错误的是( )
A.酶制剂适宜在最适温度和最适pH条件下保存
B.酶的高效性使得细胞内化学反应得以快速进行
C.进入胃内的唾液淀粉酶可作为胃蛋白酶的底物
D.细胞生命活动有条不紊地进行与酶的专一性有关
3.如图表示过氧化氢在过氧化氢酶和无酶催化条件下分解过程中的能量变化,假设酶所处的环境为最适条件,下列对于图中曲线的分析不正确的是( )
A.图示可说明酶的催化作用具有高效性
B.图中E表示过氧化氢酶使活化能降低的数值
C.曲线①表示过氧化氢在无酶催化条件下的分解
D.若将有过氧化氢酶催化的反应温度升高15 ℃,则曲线②的峰值会升高
4.下表是关于酶的实验设计,处理一段时间后,相关分析错误的是( )
步骤
1
2
3
4
可溶性
淀粉溶液
淀粉酶
溶液
麦芽糖
酶溶液
斐林试
剂并水
浴加热
试管甲
2 mL
—
0.5 mL
2 mL
试管乙
2 mL
0.5 mL
—
2 mL
试管丙
2 mL
0.5 mL
0.5 mL
2 mL
A.该实验的目的是验证酶的专一性
B.该实验的无关变量为温度、pH、酶的种类等
C.试管乙和丙中现象是产生砖红色沉淀、且丙的颜色可能更深
D.该实验还可选用碘液作为检测试剂,且甲的颜色更深
题组二 影响酶促反应的因素
5.(2022北京四十三中月考)图表示某动物体内参与催化同一生化反应的两种酶所催化的反应速率随pH的变化曲线。下列有关叙述不正确的是( )
A.两种酶催化反应的最适pH不同
B.两种酶的催化功能均受到环境pH的影响
C.酶B能有效降低反应的活化能,酶A则不能
D.当环境pH为5时,两种酶的催化反应速率相等
6.(2022江苏常州八校联考改编)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A.当温度为T2时,该反应降低的活化能最高
B.当反应物浓度提高时,T2对应的数值(反应速率)不会增加
C.当温度由T3降到T1时,酶活性先增后减
D.酶的空间结构在T1时比T3时破坏更严重
7.淀粉的水解工艺包括酸水解和酶水解等不同工艺。酸水解是利用酸性条件使淀粉水解,酶水解是利用淀粉酶使淀粉水解。如图为某同学探究不同pH条件下,淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列有关叙述错误的是( )
A.淀粉酶具有催化作用是因为其能够降低淀粉分解反应所需的活化能
B.将各组淀粉溶液和淀粉酶溶液的pH调到设定数值再混合,实验结果会更准确
C.pH为3和9的两组实验结果相同,说明这两组实验中淀粉酶的活性相同
D.两种不同的淀粉水解工艺,在淀粉转化为葡萄糖的过程中都有水参与反应
8.(2022湖南长沙期末)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:
探究温度对酶活性影响的实验(实验一)
实
验
步
骤
分组
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
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验
(实验二)
分组
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 。
(4)如将实验一的新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液,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 综合分析与酶相关的实验及设计
1.(2021湖北恩施高中等六校联考)研究发现:酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究人员以蛋清为实验材料进行了如下实验,下列相关说法错误的是 ( )
A.①过程会改变蛋白质的空间结构
B.蛋白块a中的蛋白质分子比蛋清中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解
C.将蛋白酶溶液和蛋白块混合,可以准确地测定pH对蛋白酶活性的影响
D.处理相同时间,蛋白块b明显小于蛋白块c,可以证明酶具有高效性
2.(2022山东潍坊期中改编)抗氧化成为当下的一个热门话题,很多广告宣传告诉人们:体内的活性氧浓度越低越好,长期大量服用抗氧化剂,可以延缓衰老。在多数人的想象中,活性氧对机体正常的肌肉工作效率只有负面影响。为了探究真伪,科研人员利用大鼠的横膈肌进行了如下实验。下列相关叙述不正确的是( )
组别
材料
处理
横膈肌
收缩力度
1
大鼠的
横膈肌
一定量X溶液
b
2
大鼠的
横膈肌
等量H2O2酶处理后的X溶液
大鼠的
横膈肌
等量添加抗氧化剂的X溶液
大鼠的
横膈肌
(若干
小组)
在每组X溶液中分别添加一定剂量的0.1~10 μmol/L的过氧化氢
随过氧化氢浓度增加,先增大后降低
记录现象后在高H2O2浓度的溶液中再加入抗氧化剂
增加
注:X溶液为横膈肌细胞所处环境的模拟培养液。
A.本实验的设计遵循了对照原则,其对照形式仅为空白对照
B.本实验的目的之一是探究过氧化氢(活性氧)对大鼠横膈肌收缩力度的影响
C.实验需要控制好大鼠的横膈肌的生理状态、X溶液浓度等无关变量
D.实验结果表明,一定浓度的活性氧对肌肉功能的正常发挥起促进作用,证明广告中对抗氧化宣传是不够科学的
3.(2021吉林东北师大附中一模)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,某同学进行了实验,实验步骤和结果见表。请回答:
实验步骤
试管编号
1
2
3
4
1%NaCl
溶液/mL
1
1%CuSO4
溶液/mL
1
1%Na2SO4
溶液/mL
1
蒸馏水/mL
1
pH=6.8
缓冲液/mL
1
1
1
1
1%淀粉
溶液/mL
1
1
1
1
唾液淀粉酶
溶液/mL
1
1
1
1
各试管放入37 ℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管,加入0.5 mL斐林试剂并水浴加热
观察结果
深砖
红色
无砖
红色
浅砖
红色
浅砖
红色
(1)实验中加入缓冲液的作用是 。
(2)分析实验结果可知:对酶活性有抑制作用的离子是 ;对酶活性有促进作用的离子是 。
(3)该实验中设置3号试管的目的是 。
(4)根据上述实验结果,在操作过程中,保温之前不能加入斐林试剂,其原因是 。
题组二 探究影响酶促反应的因素
4.(2022安徽安庆白泽湖中学期中)如图表示在不同条件下,酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述中,不正确的是( )
A.图①虚线可表示酶量增加一倍时,底物浓度和反应速率的关系
B.图②虚线可表示增加酶浓度而其他条件不变时,生成物量与反应时间的关系
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
5.(2022江苏淮安涟水一中月考改编)图1表示pH对α-淀粉酶活性的影响,图2表示在最适温度及pH为b时,α-淀粉酶催化淀粉水解产生麦芽糖积累量随时间的变化。相关预期正确的是( )
图1
图2
A.若将pH调整为a,则d点左移,e点下移
B.若将pH先调整为c,再调整回b,则d、e点不移动
C.当麦芽糖积累量达到e时,底物淀粉已经反应完
D.若增加α-淀粉酶的量,则d点左移,e点上移
6.(2022湖北荆州中学期末)如图表示底物和两种抑制剂与酶的结合机理,下列相关分析正确的是( )
A.抑制剂1降低酶活性的机理与高温对酶活性抑制的机理相同
B.抑制剂1与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点
C.在含有抑制剂1的酶促反应体系中,增加底物浓度对反应速率无影响
D.增加底物浓度会减弱抑制剂2的抑制作用
7.(多选)(2022河北衡水深州长江中学期中)将A、B两种物质混合,t1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.t2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,t2值减小
8.(2022陕西榆林期末)为研究两种山药多糖YP、MYP在最适温度、不同pH条件下对淀粉酶活性的影响,某研究小组做了如表所示实验,结果如图所示。回答下列问题:
步骤
组1
组2
组3
1
淀粉酶溶液2 mL
2
蒸馏水
1 mL
YP溶液
1 mL
MYP溶液
1 mL
3
处理2 min
4
淀粉溶液5 mL
5
处理2 min,检测淀粉分解情况
(1)该实验的自变量是 ,该实验可说明,YP和MYP两种多糖会 (填“促进”或“抑制”)淀粉酶的活性,且 的作用更强。如图所示三组实验中,添加YP组较添加MYP组的化学反应活化能 (填“高”或“低”)。
(2)淀粉酶的化学本质是 。除检测淀粉剩余量外,检测淀粉酶活性的方法还有 。
(3)一定时间内,若适当升高反应温度重复实验,则图中A点可能会向 移动,若要继续探究不同温度对该酶活性的影响,则反应的pH应该控制在 。
答案与分层梯度式解析
第1课时 酶的作用和本质
基础过关练
1.C 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(教材第81页),B、D错误;酶在生物体内和体外都能发挥作用,且反应前后性质不变,A错误,C正确。
易错警示
(1)酶的本质并非全为蛋白质,少数酶为RNA。酶的基本单位为氨基酸或核糖核苷酸。
(2)并非具有分泌功能的细胞才能产生酶,活细胞一般都能产生酶。
(3)酶既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外或生物体外发挥作用,如各种消化酶。
2.C 核糖体主要由蛋白质和RNA组成,去除核糖体的蛋白质后,核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应,说明核糖体中能催化该反应的物质是RNA,C正确。
3.B 李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质,且这些物质只有在酵母菌细胞死亡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某种物质,而不是细胞本身,B错误。
4.C 酶发挥作用时降低化学反应的活化能,而非提供能量,其降低的活化能为ab,B错误;与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著(教材第78页),C正确;反应物能量高于产物能量,该反应是放能反应,D错误。
5.答案 (1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解的活化能 (2)另一份用等量RNA水解酶 等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 B试管加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液,C试管加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液 A、C试管产生气泡速率快,B试管气泡产生速率慢或无气泡 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)该实验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、单一变量原则和等量原则。
6.C 比较①②④组的结果可以说明过氧化氢酶具有催化作用,欲说明过氧化氢酶催化效果更好,需要比较①③④组,A错误;无机催化剂和酶都能降低反应的活化能,其中酶降低活化能的效果更为显著,B错误;①②组分解等量H2O2所需的活化能相同,因为加热为反应提供能量,使释放的O2量不同,C正确;在高温条件下过氧化氢酶的空间结构被破坏,催化功能丧失,故若在④组的基础上增加②组条件(90 ℃水浴),则相同时间内④组释放的氧气量减少,D错误。
易错提醒
与自变量和无关变量相关的三点提醒
(1)依据实验目的,由实验者有意改变或操控的变量为自变量;除自变量之外,一切能够影响实验结果的变量均为无关变量。
(2)自变量和无关变量均会影响实验结果。
(3)实验目的不同,自变量和无关变量会有所不同。
7.C 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,该实验的自变量为催化剂的种类,C正确,D错误。
8.答案 (1)1 2、3、4 (2)过氧化氢酶比Fe3+的催化效率更高 (3)肝脏研磨液不新鲜
解析 (1)该实验的目的是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”,自变量为不同条件,因变量是产生气泡的多少和卫生香复燃情况。试管1为空白对照组,试管2、3、4是实验组。(2)(3)3号和4号试管的自变量是催化剂的种类,即无机催化剂和酶,结果单位时间内4号试管中产生的气泡明显较3号试管多,且卫生香猛烈复燃,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率更高。若试管3和试管4的现象刚好相反,可能的原因是肝脏研磨液不新鲜,过氧化氢分解的速率降低。
第2课时 酶的特性
基础过关练
1.B 该图中只有一种酶a,不能解释酶的多样性,B错误。
2.A 酶起催化作用需要适宜温度和pH,而保存酶制剂需在低温和最适pH条件下,A错误;唾液淀粉酶的化学本质为蛋白质,故其可作为胃蛋白酶的底物,C正确;酶的专一性指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应,细胞代谢能够有条不紊地进行,与酶的专一性分不开(教材第82页),D正确。
3.A 酶的高效性是与无机催化剂相比,图示没有描述无机催化剂的催化效果,不能体现酶具有高效性,A错误;题中酶所处的环境为最适条件,将有酶催化的反应温度升高15 ℃,酶的活性下降,降低的活化能减小,曲线②的峰值会升高,D正确。
4.B 该实验中的自变量是酶的种类,因变量是淀粉是否被分解,无关变量应相同且适宜,检测指标为是否有砖红色沉淀出现,实验设计是按照相同的底物+不同酶的思路进行的,验证的是酶的专一性,A正确,B错误;试管乙和丙中的淀粉均发生了水解,不同的是丙试管中多了麦芽糖酶催化淀粉水解产物——麦芽糖的水解过程,从而丙试管中含有更多的葡萄糖,C正确;该实验还可选用碘液作为检测试剂,甲中的淀粉不能被麦芽糖酶催化水解,因此甲中的淀粉最多,颜色更深,D正确。
5.C 酶的作用机理是降低反应的活化能,酶A和酶B都可以,C错误。
6.A T2时,该酶促反应速率最快,即酶的催化效率最高,A正确;反应物浓度提高时,酶促反应速率可能加快,T2对应的数值可能会增加,B错误;T1时只是低温抑制了酶的活性,但高于T2后,酶的空间结构可能已经被破坏,即使降温,酶的活性也不会增加,C、D错误。
7.C 淀粉在酸性条件下可发生水解,pH为3和9的两组实验结果虽然相同,但是pH为3的酸性条件也会导致部分淀粉水解,由此推测pH为9时酶的活性较强,C错误。
8.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(其他合理答案也可) 碘液 淀粉的剩余量 (4)不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解 (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。该实验过程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。该实验检测试剂宜用碘液(淀粉遇碘液变蓝),不能用斐林试剂。(4)温度会直接影响H2O2的分解,不能更换。(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,所用时间越短,说明该pH下过氧化氢酶的催化效果越好。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6~8之间设置梯度。
能力提升练
1.C ①表示蛋清高温变性,②表示蛋白酶催化蛋白质水解,③表示盐酸催化蛋清水解。加热使蛋白质变性,蛋白质的空间结构会发生改变,变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解,A、B正确;酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解,会影响实验结果,C错误;酶的高效性是通过与无机催化剂对比体现出来的,处理相同时间,蛋白块b明显小于蛋白块c,可以证明与无机催化剂相比,酶具有高效性,D正确。
2.A 解答本题要明确H2O2酶可以使H2O2分解产生活性氧,抗氧化剂可以减少活性氧。该实验探究的是体内活性氧(过氧化氢)浓度和抗氧化剂有无对大鼠横膈肌收缩力度的影响,自变量为过氧化氢浓度和抗氧化剂的有无,因变量为大鼠横膈肌收缩力度,其他条件为无关变量,无关变量需相同且适宜,B、C正确。本实验的设计遵循了对照原则,其对照形式包括空白对照(1组为空白对照)、相互对照(4组的各处理之间为相互对照),A错误。与1组相比,2组和3组肌肉收缩力度均较小,4组中随过氧化氢浓度增加,肌肉收缩力度先增大后降低,在高H2O2浓度的溶液中再加入抗氧化剂,肌肉收缩力度增加,说明一定浓度的活性氧对肌肉功能的正常发挥起促进作用,证明广告中对抗氧化宣传是不够科学的,D正确。
3.答案 (1)维持反应液中pH的稳定 (2)Cu2+ Cl- (3)确定Na+和SO42-对唾液淀粉酶催化活性是否有影响 (4)斐林试剂中有Cu2+,其可抑制唾液淀粉酶的活性
解析 该实验的目的是探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,自变量是离子的种类,因变量是唾液淀粉酶活性,其他条件为无关变量(相同且适宜)。实验原理:唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,重金属离子会导致蛋白质分子变性;斐林试剂用于鉴定还原糖,在水浴加热的条件下能生成砖红色沉淀。(2)(3)(4)1号试管观察结果为深砖红色,说明该试管淀粉已经完全水解,2号试管观察结果为无砖红色,说明该试管淀粉没被水解或水解很少,3、4号试管观察结果为浅砖红色,说明该试管淀粉部分被水解。4号试管是对照组,3号试管加入的Na2SO4溶液对酶的活性没影响,即Na+和SO42-对唾液淀粉酶催化活性没有影响;1、2号试管分别与4号试管对比,说明Cl-对酶活性有促进作用,Cu2+对酶活性有抑制作用。需要注意的是斐林试剂中含有Cu2+,对唾液淀粉酶的活性有影响,保温之前不能加入斐林试剂。
4.C 图①表示底物浓度影响酶促反应速率,反应速率先增加后基本不变,原因可能是酶的数量有限,A正确。图②可以表示反应达到平衡时所用的时间,虚线所用时间短,且与实线生成物的量相同,说明虚线条件下反应速率更快,B、D正确。图③表示随着反应时间的延长,反应速率减小,随着反应的进行,底物逐渐减少,反应速率逐渐降低,C错误。
5.C 图2是在最适温度和pH时,α-淀粉酶催化淀粉水解产生麦芽糖积累量随时间的变化,一定范围内,pH或温度变化都会影响α-淀粉酶的活性,酶促反应速率减慢,使图2中d点右移,此反应中酶只起催化作用,不改变化学反应的平衡点,A错误。pH为c时,α-淀粉酶失活,无催化作用,pH降低,酶活性也无法恢复,B错误。若增加α-淀粉酶的量,反应速率加快,d点左移,但生成物的量不变,即e点不动,D错误。
6.B 抑制剂1与底物具有类似结构,为竞争性抑制剂,与底物争夺酶的同一活性部位,使酶和底物的结合机会减小,进而降低酶对底物的催化反应速率;高温破坏酶的空间结构,使酶失活,A错误,B正确。增加底物浓度会使抑制剂1与酶活性部位结合的机会减小,进而一定程度上提高反应速率,C错误。抑制剂2与酶活性位点以外的其他位点结合,改变了酶的结构,使酶失去催化活性,增加底物浓度不会减弱抑制剂2的抑制作用,D错误。
7.CD 加入酶C后,一定范围内A浓度逐渐降低,B浓度逐渐升高,说明酶C催化物质A生成了物质B,该体系中酶促反应速率先快后慢,减慢的原因是反应物A减少,A、B正确,C错误。图示是在最适温度条件下进行的,适当降低反应温度,酶活性降低,酶促反应速率减慢, t2值增大,D错误。
8.答案 (1)添加多糖的种类和pH 抑制 MYP 低 (2)蛋白质 检测单位时间内淀粉水解产物的生成量 (3)上 7.0
解析 该实验研究的是两种山药多糖YP、MYP在最适温度、不同pH条件下对淀粉酶活性的影响,自变量是添加多糖的种类和pH,因变量是淀粉酶活性,再结合实验结果分析作答。(1)在pH相同的条件下,添加山药多糖YP、MYP的两组淀粉的剩余量均高于对照组,说明YP和MYP均会抑制淀粉酶的活性,且添加MYP组淀粉剩余量最高,即抑制作用更强,则添加MYP组较添加YP组的化学反应活化能高。(3)图示实验结果是在最适温度下进行的,适当升高或降低反应温度,会使酶的活性降低,A点可能向上移动;若要继续探究不同温度对该酶活性的影响,其他无关变量应该保持一致且适宜,则反应的pH应该控制在7.0。
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 酶的作用和本质
基础过关练
题组一 掌握酶的本质和作用机理
1.下列有关酶的叙述,正确的是( )
A.酶由细胞产生,并且只能在生物体内发挥作用
B.酶都是蛋白质,具有一定的空间结构
C.酶反应前后性质不变
D.酶具有催化作用和调节作用
2.(2022福建莆田七中期末)核糖体主要由蛋白质和RNA分子组成,用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后,核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A.蛋白酶 B.蛋白质
C.RNA D.RNA酶
3.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种物质,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也具有生物催化作用
4.(2021广东华南师大附中月考)如图表示反应物A在无催化剂和有酶催化条件下生成产物P的能量变化过程,下列叙述正确的是( )
A.酶离开细胞后无催化作用
B.酶在作用时可以为反应提供的能量为ac
C.若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动
D.由图中反应物和产物所含能量关系可知,这是一个吸能反应
5.(2022吉林长岭三中月考)细胞在代谢过程中会产生H2O2,它对细胞有毒害作用,但体内有过氧化氢酶,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:
①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: 。
题组二 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
6.(2022黑龙江大庆实验中学期末改编)将四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管进行不同的处理,测定各试管在相同时间内释放的氧气量,如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.比较①组、②组和④组的结果,可以说明过氧化氢酶催化效果更好
B.③④组结果存在差异的主要原因是过氧化氢酶能降低反应的活化能
C.①②组释放的O2量不同,但二者分解等量H2O2所需的活化能相同
D.若在④组的基础上增加②组条件,则相同时间内④组释放的氧气会更多
7.(2022吉林长春外国语学校月考)在比较过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解的实验中,对实验结果分析正确的是( )
A.在过氧化氢酶的作用下,过氧化氢分解最快,是因为质量分数为20%的肝脏研磨液的浓度高于质量分数为3.5%的FeCl3溶液
B.质量分数为3.5%的FeCl3溶液催化过氧化氢分解速率慢,是因为其分子的物质的量浓度过高,影响了酶活性的正常发挥
C.肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快,是因为酶的催化效率比无机催化剂高
D.该实验的自变量是过氧化氢酶的催化效率
8.下表是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的相关内容。请回答:
编号
加入
材料
处理
方法
实验
现象
1
2 mL H2O2溶液+2滴清水
室温
基本
无气泡
2
2 mL H2O2溶液+2滴清水
90 ℃
水浴
少量气泡
3
2 mL H2O2溶液+2滴质量分数为3.5%FeCl3溶液
室温
较多气泡,带火星的卫生香复燃不明显
4
2 mL H2O2溶液+2滴肝脏研磨液
室温
大量气泡,带火星的卫生香猛烈复燃
(1)该实验中,对照组是 (填试管编号),实验组是 (填试管编号)。
(2)比较3号和4号试管,你能得出的结论是 。
(3)某同学按照表中方法做了这个实验,结果试管3和试管4的现象刚好相反,你认为实验失败的原因最可能是 。
第2课时 酶的特性
基础过关练
题组一 分析酶特性及与酶特性相关的实验
1.(2022安徽六安新安中学月考)如图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中,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
2.(2021山东滨州期末)细胞代谢过程中酶发挥了无法替代的作用。下列关于酶的叙述错误的是( )
A.酶制剂适宜在最适温度和最适pH条件下保存
B.酶的高效性使得细胞内化学反应得以快速进行
C.进入胃内的唾液淀粉酶可作为胃蛋白酶的底物
D.细胞生命活动有条不紊地进行与酶的专一性有关
3.如图表示过氧化氢在过氧化氢酶和无酶催化条件下分解过程中的能量变化,假设酶所处的环境为最适条件,下列对于图中曲线的分析不正确的是( )
A.图示可说明酶的催化作用具有高效性
B.图中E表示过氧化氢酶使活化能降低的数值
C.曲线①表示过氧化氢在无酶催化条件下的分解
D.若将有过氧化氢酶催化的反应温度升高15 ℃,则曲线②的峰值会升高
4.下表是关于酶的实验设计,处理一段时间后,相关分析错误的是( )
步骤
1
2
3
4
可溶性
淀粉溶液
淀粉酶
溶液
麦芽糖
酶溶液
斐林试
剂并水
浴加热
试管甲
2 mL
—
0.5 mL
2 mL
试管乙
2 mL
0.5 mL
—
2 mL
试管丙
2 mL
0.5 mL
0.5 mL
2 mL
A.该实验的目的是验证酶的专一性
B.该实验的无关变量为温度、pH、酶的种类等
C.试管乙和丙中现象是产生砖红色沉淀、且丙的颜色可能更深
D.该实验还可选用碘液作为检测试剂,且甲的颜色更深
题组二 影响酶促反应的因素
5.(2022北京四十三中月考)图表示某动物体内参与催化同一生化反应的两种酶所催化的反应速率随pH的变化曲线。下列有关叙述不正确的是( )
A.两种酶催化反应的最适pH不同
B.两种酶的催化功能均受到环境pH的影响
C.酶B能有效降低反应的活化能,酶A则不能
D.当环境pH为5时,两种酶的催化反应速率相等
6.(2022江苏常州八校联考改编)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A.当温度为T2时,该反应降低的活化能最高
B.当反应物浓度提高时,T2对应的数值(反应速率)不会增加
C.当温度由T3降到T1时,酶活性先增后减
D.酶的空间结构在T1时比T3时破坏更严重
7.淀粉的水解工艺包括酸水解和酶水解等不同工艺。酸水解是利用酸性条件使淀粉水解,酶水解是利用淀粉酶使淀粉水解。如图为某同学探究不同pH条件下,淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列有关叙述错误的是( )
A.淀粉酶具有催化作用是因为其能够降低淀粉分解反应所需的活化能
B.将各组淀粉溶液和淀粉酶溶液的pH调到设定数值再混合,实验结果会更准确
C.pH为3和9的两组实验结果相同,说明这两组实验中淀粉酶的活性相同
D.两种不同的淀粉水解工艺,在淀粉转化为葡萄糖的过程中都有水参与反应
8.(2022湖南长沙期末)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:
探究温度对酶活性影响的实验(实验一)
实
验
步
骤
分组
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
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验
(实验二)
分组
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 。
(4)如将实验一的新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液,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 综合分析与酶相关的实验及设计
1.(2021湖北恩施高中等六校联考)研究发现:酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究人员以蛋清为实验材料进行了如下实验,下列相关说法错误的是 ( )
A.①过程会改变蛋白质的空间结构
B.蛋白块a中的蛋白质分子比蛋清中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解
C.将蛋白酶溶液和蛋白块混合,可以准确地测定pH对蛋白酶活性的影响
D.处理相同时间,蛋白块b明显小于蛋白块c,可以证明酶具有高效性
2.(2022山东潍坊期中改编)抗氧化成为当下的一个热门话题,很多广告宣传告诉人们:体内的活性氧浓度越低越好,长期大量服用抗氧化剂,可以延缓衰老。在多数人的想象中,活性氧对机体正常的肌肉工作效率只有负面影响。为了探究真伪,科研人员利用大鼠的横膈肌进行了如下实验。下列相关叙述不正确的是( )
组别
材料
处理
横膈肌
收缩力度
1
大鼠的
横膈肌
一定量X溶液
b
2
大鼠的
横膈肌
等量H2O2酶处理后的X溶液
大鼠的
横膈肌
等量添加抗氧化剂的X溶液
大鼠的
横膈肌
(若干
小组)
在每组X溶液中分别添加一定剂量的0.1~10 μmol/L的过氧化氢
随过氧化氢浓度增加,先增大后降低
记录现象后在高H2O2浓度的溶液中再加入抗氧化剂
增加
注:X溶液为横膈肌细胞所处环境的模拟培养液。
A.本实验的设计遵循了对照原则,其对照形式仅为空白对照
B.本实验的目的之一是探究过氧化氢(活性氧)对大鼠横膈肌收缩力度的影响
C.实验需要控制好大鼠的横膈肌的生理状态、X溶液浓度等无关变量
D.实验结果表明,一定浓度的活性氧对肌肉功能的正常发挥起促进作用,证明广告中对抗氧化宣传是不够科学的
3.(2021吉林东北师大附中一模)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,某同学进行了实验,实验步骤和结果见表。请回答:
实验步骤
试管编号
1
2
3
4
1%NaCl
溶液/mL
1
1%CuSO4
溶液/mL
1
1%Na2SO4
溶液/mL
1
蒸馏水/mL
1
pH=6.8
缓冲液/mL
1
1
1
1
1%淀粉
溶液/mL
1
1
1
1
唾液淀粉酶
溶液/mL
1
1
1
1
各试管放入37 ℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管,加入0.5 mL斐林试剂并水浴加热
观察结果
深砖
红色
无砖
红色
浅砖
红色
浅砖
红色
(1)实验中加入缓冲液的作用是 。
(2)分析实验结果可知:对酶活性有抑制作用的离子是 ;对酶活性有促进作用的离子是 。
(3)该实验中设置3号试管的目的是 。
(4)根据上述实验结果,在操作过程中,保温之前不能加入斐林试剂,其原因是 。
题组二 探究影响酶促反应的因素
4.(2022安徽安庆白泽湖中学期中)如图表示在不同条件下,酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述中,不正确的是( )
A.图①虚线可表示酶量增加一倍时,底物浓度和反应速率的关系
B.图②虚线可表示增加酶浓度而其他条件不变时,生成物量与反应时间的关系
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
5.(2022江苏淮安涟水一中月考改编)图1表示pH对α-淀粉酶活性的影响,图2表示在最适温度及pH为b时,α-淀粉酶催化淀粉水解产生麦芽糖积累量随时间的变化。相关预期正确的是( )
图1
图2
A.若将pH调整为a,则d点左移,e点下移
B.若将pH先调整为c,再调整回b,则d、e点不移动
C.当麦芽糖积累量达到e时,底物淀粉已经反应完
D.若增加α-淀粉酶的量,则d点左移,e点上移
6.(2022湖北荆州中学期末)如图表示底物和两种抑制剂与酶的结合机理,下列相关分析正确的是( )
A.抑制剂1降低酶活性的机理与高温对酶活性抑制的机理相同
B.抑制剂1与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点
C.在含有抑制剂1的酶促反应体系中,增加底物浓度对反应速率无影响
D.增加底物浓度会减弱抑制剂2的抑制作用
7.(多选)(2022河北衡水深州长江中学期中)将A、B两种物质混合,t1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.t2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,t2值减小
8.(2022陕西榆林期末)为研究两种山药多糖YP、MYP在最适温度、不同pH条件下对淀粉酶活性的影响,某研究小组做了如表所示实验,结果如图所示。回答下列问题:
步骤
组1
组2
组3
1
淀粉酶溶液2 mL
2
蒸馏水
1 mL
YP溶液
1 mL
MYP溶液
1 mL
3
处理2 min
4
淀粉溶液5 mL
5
处理2 min,检测淀粉分解情况
(1)该实验的自变量是 ,该实验可说明,YP和MYP两种多糖会 (填“促进”或“抑制”)淀粉酶的活性,且 的作用更强。如图所示三组实验中,添加YP组较添加MYP组的化学反应活化能 (填“高”或“低”)。
(2)淀粉酶的化学本质是 。除检测淀粉剩余量外,检测淀粉酶活性的方法还有 。
(3)一定时间内,若适当升高反应温度重复实验,则图中A点可能会向 移动,若要继续探究不同温度对该酶活性的影响,则反应的pH应该控制在 。
答案与分层梯度式解析
第1课时 酶的作用和本质
基础过关练
1.C 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(教材第81页),B、D错误;酶在生物体内和体外都能发挥作用,且反应前后性质不变,A错误,C正确。
易错警示
(1)酶的本质并非全为蛋白质,少数酶为RNA。酶的基本单位为氨基酸或核糖核苷酸。
(2)并非具有分泌功能的细胞才能产生酶,活细胞一般都能产生酶。
(3)酶既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外或生物体外发挥作用,如各种消化酶。
2.C 核糖体主要由蛋白质和RNA组成,去除核糖体的蛋白质后,核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应,说明核糖体中能催化该反应的物质是RNA,C正确。
3.B 李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质,且这些物质只有在酵母菌细胞死亡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某种物质,而不是细胞本身,B错误。
4.C 酶发挥作用时降低化学反应的活化能,而非提供能量,其降低的活化能为ab,B错误;与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著(教材第78页),C正确;反应物能量高于产物能量,该反应是放能反应,D错误。
5.答案 (1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解的活化能 (2)另一份用等量RNA水解酶 等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 B试管加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液,C试管加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液 A、C试管产生气泡速率快,B试管气泡产生速率慢或无气泡 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)该实验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、单一变量原则和等量原则。
6.C 比较①②④组的结果可以说明过氧化氢酶具有催化作用,欲说明过氧化氢酶催化效果更好,需要比较①③④组,A错误;无机催化剂和酶都能降低反应的活化能,其中酶降低活化能的效果更为显著,B错误;①②组分解等量H2O2所需的活化能相同,因为加热为反应提供能量,使释放的O2量不同,C正确;在高温条件下过氧化氢酶的空间结构被破坏,催化功能丧失,故若在④组的基础上增加②组条件(90 ℃水浴),则相同时间内④组释放的氧气量减少,D错误。
易错提醒
与自变量和无关变量相关的三点提醒
(1)依据实验目的,由实验者有意改变或操控的变量为自变量;除自变量之外,一切能够影响实验结果的变量均为无关变量。
(2)自变量和无关变量均会影响实验结果。
(3)实验目的不同,自变量和无关变量会有所不同。
7.C 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,该实验的自变量为催化剂的种类,C正确,D错误。
8.答案 (1)1 2、3、4 (2)过氧化氢酶比Fe3+的催化效率更高 (3)肝脏研磨液不新鲜
解析 (1)该实验的目的是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”,自变量为不同条件,因变量是产生气泡的多少和卫生香复燃情况。试管1为空白对照组,试管2、3、4是实验组。(2)(3)3号和4号试管的自变量是催化剂的种类,即无机催化剂和酶,结果单位时间内4号试管中产生的气泡明显较3号试管多,且卫生香猛烈复燃,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率更高。若试管3和试管4的现象刚好相反,可能的原因是肝脏研磨液不新鲜,过氧化氢分解的速率降低。
第2课时 酶的特性
基础过关练
1.B 该图中只有一种酶a,不能解释酶的多样性,B错误。
2.A 酶起催化作用需要适宜温度和pH,而保存酶制剂需在低温和最适pH条件下,A错误;唾液淀粉酶的化学本质为蛋白质,故其可作为胃蛋白酶的底物,C正确;酶的专一性指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应,细胞代谢能够有条不紊地进行,与酶的专一性分不开(教材第82页),D正确。
3.A 酶的高效性是与无机催化剂相比,图示没有描述无机催化剂的催化效果,不能体现酶具有高效性,A错误;题中酶所处的环境为最适条件,将有酶催化的反应温度升高15 ℃,酶的活性下降,降低的活化能减小,曲线②的峰值会升高,D正确。
4.B 该实验中的自变量是酶的种类,因变量是淀粉是否被分解,无关变量应相同且适宜,检测指标为是否有砖红色沉淀出现,实验设计是按照相同的底物+不同酶的思路进行的,验证的是酶的专一性,A正确,B错误;试管乙和丙中的淀粉均发生了水解,不同的是丙试管中多了麦芽糖酶催化淀粉水解产物——麦芽糖的水解过程,从而丙试管中含有更多的葡萄糖,C正确;该实验还可选用碘液作为检测试剂,甲中的淀粉不能被麦芽糖酶催化水解,因此甲中的淀粉最多,颜色更深,D正确。
5.C 酶的作用机理是降低反应的活化能,酶A和酶B都可以,C错误。
6.A T2时,该酶促反应速率最快,即酶的催化效率最高,A正确;反应物浓度提高时,酶促反应速率可能加快,T2对应的数值可能会增加,B错误;T1时只是低温抑制了酶的活性,但高于T2后,酶的空间结构可能已经被破坏,即使降温,酶的活性也不会增加,C、D错误。
7.C 淀粉在酸性条件下可发生水解,pH为3和9的两组实验结果虽然相同,但是pH为3的酸性条件也会导致部分淀粉水解,由此推测pH为9时酶的活性较强,C错误。
8.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(其他合理答案也可) 碘液 淀粉的剩余量 (4)不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解 (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。该实验过程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。该实验检测试剂宜用碘液(淀粉遇碘液变蓝),不能用斐林试剂。(4)温度会直接影响H2O2的分解,不能更换。(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,所用时间越短,说明该pH下过氧化氢酶的催化效果越好。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6~8之间设置梯度。
能力提升练
1.C ①表示蛋清高温变性,②表示蛋白酶催化蛋白质水解,③表示盐酸催化蛋清水解。加热使蛋白质变性,蛋白质的空间结构会发生改变,变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解,A、B正确;酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解,会影响实验结果,C错误;酶的高效性是通过与无机催化剂对比体现出来的,处理相同时间,蛋白块b明显小于蛋白块c,可以证明与无机催化剂相比,酶具有高效性,D正确。
2.A 解答本题要明确H2O2酶可以使H2O2分解产生活性氧,抗氧化剂可以减少活性氧。该实验探究的是体内活性氧(过氧化氢)浓度和抗氧化剂有无对大鼠横膈肌收缩力度的影响,自变量为过氧化氢浓度和抗氧化剂的有无,因变量为大鼠横膈肌收缩力度,其他条件为无关变量,无关变量需相同且适宜,B、C正确。本实验的设计遵循了对照原则,其对照形式包括空白对照(1组为空白对照)、相互对照(4组的各处理之间为相互对照),A错误。与1组相比,2组和3组肌肉收缩力度均较小,4组中随过氧化氢浓度增加,肌肉收缩力度先增大后降低,在高H2O2浓度的溶液中再加入抗氧化剂,肌肉收缩力度增加,说明一定浓度的活性氧对肌肉功能的正常发挥起促进作用,证明广告中对抗氧化宣传是不够科学的,D正确。
3.答案 (1)维持反应液中pH的稳定 (2)Cu2+ Cl- (3)确定Na+和SO42-对唾液淀粉酶催化活性是否有影响 (4)斐林试剂中有Cu2+,其可抑制唾液淀粉酶的活性
解析 该实验的目的是探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,自变量是离子的种类,因变量是唾液淀粉酶活性,其他条件为无关变量(相同且适宜)。实验原理:唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,重金属离子会导致蛋白质分子变性;斐林试剂用于鉴定还原糖,在水浴加热的条件下能生成砖红色沉淀。(2)(3)(4)1号试管观察结果为深砖红色,说明该试管淀粉已经完全水解,2号试管观察结果为无砖红色,说明该试管淀粉没被水解或水解很少,3、4号试管观察结果为浅砖红色,说明该试管淀粉部分被水解。4号试管是对照组,3号试管加入的Na2SO4溶液对酶的活性没影响,即Na+和SO42-对唾液淀粉酶催化活性没有影响;1、2号试管分别与4号试管对比,说明Cl-对酶活性有促进作用,Cu2+对酶活性有抑制作用。需要注意的是斐林试剂中含有Cu2+,对唾液淀粉酶的活性有影响,保温之前不能加入斐林试剂。
4.C 图①表示底物浓度影响酶促反应速率,反应速率先增加后基本不变,原因可能是酶的数量有限,A正确。图②可以表示反应达到平衡时所用的时间,虚线所用时间短,且与实线生成物的量相同,说明虚线条件下反应速率更快,B、D正确。图③表示随着反应时间的延长,反应速率减小,随着反应的进行,底物逐渐减少,反应速率逐渐降低,C错误。
5.C 图2是在最适温度和pH时,α-淀粉酶催化淀粉水解产生麦芽糖积累量随时间的变化,一定范围内,pH或温度变化都会影响α-淀粉酶的活性,酶促反应速率减慢,使图2中d点右移,此反应中酶只起催化作用,不改变化学反应的平衡点,A错误。pH为c时,α-淀粉酶失活,无催化作用,pH降低,酶活性也无法恢复,B错误。若增加α-淀粉酶的量,反应速率加快,d点左移,但生成物的量不变,即e点不动,D错误。
6.B 抑制剂1与底物具有类似结构,为竞争性抑制剂,与底物争夺酶的同一活性部位,使酶和底物的结合机会减小,进而降低酶对底物的催化反应速率;高温破坏酶的空间结构,使酶失活,A错误,B正确。增加底物浓度会使抑制剂1与酶活性部位结合的机会减小,进而一定程度上提高反应速率,C错误。抑制剂2与酶活性位点以外的其他位点结合,改变了酶的结构,使酶失去催化活性,增加底物浓度不会减弱抑制剂2的抑制作用,D错误。
7.CD 加入酶C后,一定范围内A浓度逐渐降低,B浓度逐渐升高,说明酶C催化物质A生成了物质B,该体系中酶促反应速率先快后慢,减慢的原因是反应物A减少,A、B正确,C错误。图示是在最适温度条件下进行的,适当降低反应温度,酶活性降低,酶促反应速率减慢, t2值增大,D错误。
8.答案 (1)添加多糖的种类和pH 抑制 MYP 低 (2)蛋白质 检测单位时间内淀粉水解产物的生成量 (3)上 7.0
解析 该实验研究的是两种山药多糖YP、MYP在最适温度、不同pH条件下对淀粉酶活性的影响,自变量是添加多糖的种类和pH,因变量是淀粉酶活性,再结合实验结果分析作答。(1)在pH相同的条件下,添加山药多糖YP、MYP的两组淀粉的剩余量均高于对照组,说明YP和MYP均会抑制淀粉酶的活性,且添加MYP组淀粉剩余量最高,即抑制作用更强,则添加MYP组较添加YP组的化学反应活化能高。(3)图示实验结果是在最适温度下进行的,适当升高或降低反应温度,会使酶的活性降低,A点可能向上移动;若要继续探究不同温度对该酶活性的影响,其他无关变量应该保持一致且适宜,则反应的pH应该控制在7.0。
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