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7 2022年高考生物一轮复习（新高考版2(鲁辽)适用） 第3单元 第7讲 酶
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这是一份7 2022年高考生物一轮复习（新高考版2(鲁辽)适用） 第3单元 第7讲 酶，共22页。
[目标要求] 1.说明酶催化代谢反应的实质及特征。2.活动：探究影响酶活性的因素。
考点一 酶的本质、作用及特性
1．酶的作用及本质
(1)酶的本质
教材中的隐性知识 源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
提示 将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。
(2)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
2．酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
教材中的隐性知识
(1)源于必修1 P84“相关信息”：已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
提示 不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
(2)源于必修1 P85“科学·技术·社会”：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。
(1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ )
(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( × )
(3)酶提供了反应过程中所必需的活化能( × )
(4)酶活性的发挥离不开其特定的结构( √ )
(5)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( × )
(6)酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解( √ )
如图表示A、B两种酶用蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？请说明理由：不相同。因为用蛋白酶处理后，B酶被破坏，活性降低，其化学本质为蛋白质；而A酶活性不变，其化学本质不是蛋白质而是RNA。
(2)B酶活性改变的原因是蛋白酶处理过程中其空间结构发生改变，从而使其活性丧失。
(3)依次让A、B两种酶的变化趋势换位，应用RNA水解酶处理。
1．酶高效性的曲线分析
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2．酶专一性的曲线分析
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．影响酶活性因素的相关曲线分析
(1)甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。
5．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。
(2)上述实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
(3)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
考向一 酶的本质、作用与特性的综合分析
1．(2020·东北师大模拟)下列有关酶的叙述正确的是( )
A．酶的催化效率比无机催化剂的高是因为酶能降低反应的活化能
B．酶都是在核糖体上合成的
C．在最适温度和最适pH的条件下，酶对细胞代谢的调节作用最强
D．酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应
答案 D
解析 酶和无机催化剂都能降低反应的活化能，酶在降低反应的活化能方面比无机催化剂更显著，因而催化效率更高，A错误；绝大多数酶是蛋白质、少数是RNA，在核糖体上合成的酶是蛋白质，B错误；酶不起调节作用，而是催化作用，C错误。
2．科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(牛细胞中的一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述不正确的是( )
A．胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关
B．这个实验说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能
C．用强酸、强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变
D．巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性
答案 D
解析 根据题意可知，巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶的空间结构导致其变性，D错误。
知识延伸 酶在生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8左右，而胃液的pH为0.9～1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。
考向二 酶的相关曲线分析
3．在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。该反应在加酶前后反应物浓度随时间的变化如图所示。下列有关分析错误的是( )
A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性
B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移
C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率
D．受反应物浓度的限制，tl～t2酶促反应速率逐渐减慢
答案 A
解析 由于是最适条件，当反应时间达到t2时，酶没有失去活性，而是反应物已消耗完，A错误。
4．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是(不定项)( )
A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率的因素相同
C．乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
答案 BC
解析 低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。
题后归纳 解答坐标曲线题的“三步曲”
考点二 探究影响酶活性的条件
1．实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
①反应原理
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)探究pH对酶活性的影响
①反应原理(用反应式表示)：2H2O2eq \(――――→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
2．实验步骤和结果
(1)探究温度对酶活性的影响
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
(2)探究pH对酶活性的影响
1．实验材料选择时的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，不能选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
2．实验步骤和结果检测的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(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，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
考向一 影响酶活性的条件的基础实验分析
5．(2020·河北衡水中学质检)下列有关酶的实验设计思路，正确的是( )
A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响
D．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
答案 D
解析 过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；蔗糖及其水解产物均不能与碘液发生显色反应，故不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液来验证酶的专一性，B错误；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成5、7、9，C错误；酶的高效性是相对于无机催化剂而言的，所以研究酶的高效性时，应使用酶和无机催化剂进行对照实验，D正确。
6．为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是( )
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
答案 B
解析 在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D错误。
考向二 实验的拓展和应用
7．某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验研究，下列分析正确的是( )
A．若不同滤纸片上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，则该装置可用于探究酶的专一性
B．该装置可用于探究温度对过氧化氢酶活性的影响
C．酶促反应速率可用滤纸片进入烧杯液面到浮出烧杯液面的时间(t3－t1)来表示
D．该装置不能用于探究pH对酶活性的影响
答案 C
解析 若选用过氧化氢酶、Fe3＋，自变量是不同的催化剂，可用来探究酶的高效性，A错误；过氧化氢在高温下分解会加快，故不能选择过氧化氢来探究温度对酶活性的影响，B错误；该装置可以用来探究pH对酶活性的影响，D错误。
8．酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。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。请回答下列问题：
(1)该实验的自变量是____________________________，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有________________(答出两项即可)。
(2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂__________(填类型)的作用逐渐减弱甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂能降低酶促反应速率的原因是_______________________。
(3)某同学认为该实验小组的实验过程应是：
a．将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份；
b．在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合；
c．在①中加入一定量的蒸馏水，②中加入等量的抑制剂Ⅰ，③中加入等量的抑制剂Ⅱ；
d．定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。
你认为该实验操作是否正确？________，如果不正确，请进行改正：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)抑制剂种类和底物浓度 温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等(合理即可)
(2)Ⅰ 在抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率)降低，其降低化学反应活化能的能力下降(合理即可)
(3)不正确 步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可)
解析 (1)由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。(2)由图可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂Ⅰ的作用逐渐减弱甚至消失。抑制剂能降低酶活性，酶能降低化学反应的活化能。
(3)题述实验操作不正确，若对酶处理前先将酶与底物混合，则酶会先与底物发生反应，故应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物混合。
1．核心概念
(1)(必修1 P76)细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应。
(2)(必修1 P78)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。
(3)(必修1 P81)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。
(4)(必修1 P82)酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
2．教材结论性语句
(1)(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
(2)(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
(3)(必修1P84)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。
1．(2020·海南，8)下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是( )
A．都可通过体液运输到全身
B．都在细胞内发挥作用
C．发挥作用后都立即被灭活
D．都能在常温下与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
答案 D
解析 胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶，通过导管运输至消化道内发挥作用，而胰岛素由胰岛B细胞分泌，可通过血液运输至全身，A错误；胰蛋白酶在消化道内发挥作用，而胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合，进而调节靶细胞的代谢活动，二者均不在细胞内发挥作用，B错误；胰蛋白酶在催化反应前后性质不改变，胰岛素发挥作用后会被灭活，C错误；胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质，都能在常温下与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
2．(2020·北京，4)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A．悬液中酶的浓度 B．H2O2溶液的浓度
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
答案 B
解析 提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高氧气的量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，就是提高底物浓度，产物的量增加，B正确；适度提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。
3．(2020·山东，1)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是( )
A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
答案 D
解析 S酶仅在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A项正确；据题干可知，溶酶体酶是经内质网加工后再进入高尔基体转化而来的，由此推测附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成，B项正确；S酶功能丧失，影响溶酶体酶的合成，从而影响衰老和损伤的细胞器的分解，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C项正确；若M6P受体基因缺陷，则不能发生识别过程，带有M6P标志的蛋白质会经囊泡运往细胞膜，D项错误。
4．(2016·全国Ⅰ，3)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
答案 C
解析 测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，C选项所述操作顺序正确。
5．(2016·全国Ⅱ，29)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)，结果如下图。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)。
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
解析 (1)曲线图显示：在反应时间内，40 ℃时反应到达反应平衡时间最短，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间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，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．病毒都不含酶，所以酶只存在于细胞中
B．豌豆的圆粒与皱粒的差异在于能否合成淀粉酶
C．与光合作用相关的酶只存在于类囊体薄膜和叶绿体基质中
D．处于分裂间期的根尖分生区细胞中有DNA聚合酶和RNA聚合酶
答案 D
解析 HIV含有逆转录酶，某些RNA病毒含有RNA复制酶，A错误；皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低，B错误；对于绿色植物而言，与光合作用相关的酶只存在于类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但蓝细菌没有叶绿体，与光合作用相关的酶存在于细胞质中，C错误；根尖分生区细胞在分裂间期会进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，因此细胞中存在DNA聚合酶，合成蛋白质的过程需要先转录，有RNA聚合酶的参与，D正确。
2．下图是酶催化特性的“酶—底物复合反应”模型，图中数字表示反应过程，字母表示相关物质。下列对此图的解释正确的是( )
A．X是酶，该图表示缩合反应
B．Y可表示酶，过程②体现酶的多样性
C．复合物Z是酶发挥高效性的关键
D．①、②可以表示葡萄糖水解过程
答案 C
解析 据图分析，X在化学反应前后不变，说明X是酶；Y在酶的作用下生成F和G，说明该反应是分解反应；根据以上分析可知，Y不是酶，过程②体现了酶具有催化作用；图中的复合物Z是酶与反应物的结合体，是酶发挥高效性的关键；葡萄糖是单糖，是不能水解的糖。
3．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可“安心”分解酒精分子。下列推测合理的是( )
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
答案 C
解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，则只能是蛋白质，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，B错误；有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内的蛋白酶分解，C正确；酶在最适温度下活性最高，在较低温度下酶的活性虽受到抑制，但酶的空间结构稳定，因此酶应放在低温条件下储藏，D错误。
4．抗体酶又称催化性抗体，是一种具有催化功能的抗体分子。在其可变区赋予酶的特性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化功能巧妙结合的产物。下列有关该酶的叙述，正确的是( )
A．该酶可以为其所催化的化学反应提供活化能
B．该酶彻底水解后的产物是氨基酸
C．探究该酶最适温度时，需将酶与底物先混合，然后置于一系列温度梯度条件下
D．高温和低温均会使抗体酶失去活性
答案 B
解析 酶的作用原理是降低化学反应的活化能，A错误；抗体酶是一种蛋白质，蛋白质彻底水解后的产物是氨基酸，B正确；探究该酶最适温度时，应先将酶和底物分别在一系列温度梯度下保温，然后再将相同温度下的酶和底物混合，若将酶与底物先混合，会导致底物分解而影响实验结果，C错误；低温不会使抗体酶失去活性，D错误。
5．某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示，下列相关叙述正确的是( )
A．该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量
B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高
C．乙醇和铁离子对纤维素酶活性有相互促进作用
D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类
答案 D
解析 根据该实验的目的可知，该实验的自变量是乙醇浓度和有无铁离子，A项错误；乙醇浓度为零时，有铁离子组酶的活性较高，说明铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能降低，B项错误；从图中信息可知，随着乙醇浓度的增大，纤维素酶的活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，而铁离子对纤维素酶的活性有促进作用，C项错误；验证纤维素酶的专一性，实验的自变量是底物的种类，D项正确。
6．苏氨酸在苏氨酸脱氨酶等酶的作用下，通过5步反应合成异亮氨酸。当细胞中异亮氨酸浓度足够高时，其与苏氨酸脱氨酶结合，抑制酶活性；当异亮氨酸的浓度下降到一定程度时，异亮氨酸脱离苏氨酸脱氨酶，使苏氨酸脱氨酶重新表现出活性，从而重新合成异亮氨酸，反应过程如下图所示。以下推测合理的是( )
A．异亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量
B．细胞通过正反馈调节机制控制异亮氨酸的浓度
C．苏氨酸脱氨酶空间结构发生改变后可恢复正常
D．异亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反应
答案 C
7．用某种酶进行实验，其实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A．该酶的最适催化温度不确定
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂
答案 C
解析 图1显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示30 ℃比较适宜，但温度梯度太大，不能确定该酶的最适催化温度，A项正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B项正确；图4可说明酶具有专一性，C项错误；图3能说明Cl－是该酶的激活剂，Cu2＋是该酶的抑制剂，D项正确。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
8．为研究Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：
甲组：CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
乙组：NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
丙组：蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
各组试剂量均相同且适宜，下列对该实验方案的评价，合理的是( )
A．缓冲液的pH应控制为最适pH
B．保温的温度应控制在37 ℃左右
C．宜选用碘液来检测淀粉的剩余量
D．设置的对照实验能达成实验目的
答案 ABC
解析 本实验中pH与温度都是无关变量，为了避免无关变量对实验的干扰，温度和pH都应该设置到最适，A、B正确；本实验的因变量可以是淀粉的剩余量，根据淀粉遇碘变蓝可以检测实验中淀粉是否有剩余，C正确；本实验的自变量是Cu2＋和Cl－，加入的NaCl溶液和CuSO4溶液中还含有SOeq \\al(2－,4)和Na＋，无法排除二者对实验的干扰，D错误。
9．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：
下列相关说法正确的是( )
A．①②③过程中，蛋白质的空间结构不变
B．蛋清中的蛋白质分子比蛋白块a中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解
C．处理相同时间，蛋白块b明显小于蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性
D．将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此pH下的催化效果
答案 C
解析 加热和加酸均会使蛋白质的空间结构遭到破坏，A错误；加热使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，更容易被蛋白酶水解，B错误；盐酸会催化蛋白酶和蛋白块的水解，盐酸还会影响酶活性，从而影响实验效果，故不能直接测定蛋白酶在此pH下的催化效果，D错误。
10．如图表示不同pH对某种酶活性的影响。下列分析正确的是( )
A．据图分析，储存该酶的最适pH为4
B．据图分析，t时刻各组酶促反应速率达到最大值
C．a条件下，增加底物浓度，反应速率增大但酶活性不变
D．b条件下，提高反应体系温度，反应速率不变
答案 CD
解析 据图分析，pH为4条件下，酶活性最低，因此储存该酶的最适pH不为4，应该为该酶的最适pH；据图分析，t时刻，各组产物浓度均达到最大，此时底物已经被消耗完，反应速率为0；a条件下，增加底物浓度，反应速率增大，但酶活性不变；b条件下，底物已经被分解完，此时提高反应体系温度，反应速率依旧为0。
三、非选择题
11．某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究____________________________________________________。设计实验时，各实验组应遵循______________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2＋、Cu2＋都能抑制H2O2酶的活性，且相同浓度的Cu2＋的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2＋。Cd2＋、Cu2＋对H2O2酶活性的影响主要取决于______________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。
(3)Cd2＋、Cu2＋等重金属离子影响了H2O2酶的________________，从而引起酶活性的改变。
答案 (1)不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对不同水稻品种中H2O2酶活性的影响 单一变量、对照(或重复) (2)大于 重金属种类和浓度 (3)空间结构
解析 (1)由实验结果可知，该实验研究的是不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对粳稻、籼稻和杂交稻中H2O2酶活性的影响，本实验有三个自变量：不同种的水稻、不同的重金属离子、不同的离子浓度。设计实验时，各实验组应遵循单一变量原则、对照原则和平行重复原则。
(2)分析表中数据可知，相同浓度的Cu2＋和Cd2＋，Cu2＋的抑制作用大于Cd2＋。Cu2＋、Cd2＋对H2O2酶活性的影响，重金属种类和浓度差别大，植物类型差别小。
(3)重金属离子影响了蛋白质的空间结构，从而影响了酶的活性。
12．为探究影响酶活性的因素，某同学设计了一个实验方案，见下表：
(1)请完成实验设计：①应为______________。
(2)3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是________，请为该组实验拟定一个课题名称：_________________________________________________________________。
(3)本实验的因变量可以通过观察____________________________来确定。
(4)在2、3号试管所研究的问题中，温度属于________变量。
(5)在2、3号试管所研究的问题中，________号为对照组。
答案 (1)37 ℃水浴 (2)温度 探究温度对胃蛋白酶活性的影响 (3)相同时间内瘦肉块的变化(或记录瘦肉块消失所用的时间) (4)无关 (5)3
解析 (1)本实验的目的是探究温度、pH对酶活性的影响，实验设计时应遵循对照原则和单一变量原则，所以3号试管的实验条件为37 ℃水浴，pH＝1.5。
(2)实验过程中的自变量是指人为控制的对实验对象进行处理的因素，因变量是指因自变量改变而变化的变量，无关变量是指对实验结果能造成影响的一些可变因素，必须严格控制。分析题表可知，3、4号试管中的自变量为温度，该组对照实验应为探究温度对胃蛋白酶活性的影响。
(3)随着实验中温度或pH的变化，相同时间内瘦肉块的变化(或瘦肉块消失所用的时间)为因变量。
(4)2、3号试管可作为研究pH对胃蛋白酶活性的影响的一组对照，其中温度为无关变量。
(5)胃蛋白酶的最适pH为1.5,2号试管中pH为8，进行了实验处理，为实验组，而3号试管的pH为1.5，没有处理，属于对照组。
13．为探究温度对过氧化氢酶活性的影响，科研人员以质量分数为2%的酵母菌液作为酶源，进行如下探究实验：
①设计如图所示的实验装置。实验组注射器A内吸入体积分数为1%的过氧化氢溶液5 mL，注射器B内吸入质量分数为2%的酵母菌液2 mL。对照组注射器A内吸入体积分数为1%的过氧化氢溶液5 mL，注射器B内吸入蒸馏水2 mL。用乳胶管连接注射器A和B，在乳胶管上夹上止水夹。
②设置温度梯度：0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃，将实验组和对照组装置分别在相应温度下保温10 min。
③打开止水夹，将注射器A中的过氧化氢溶液匀速推至注射器B中，立即关闭止水夹，记录注射器B中活塞所处的刻度。5 min后再次记录刻度，计算刻度变化量，重复3次。
④将对照组和实验组在各温度条件下获得的3次实际实验数据作相应处理，绘制如图所示曲线。
请回答下列问题：
(1)步骤①中设置对照组的目的是__________________________________________________。
步骤②中将实验组和对照组装置分别在相应温度下先保温10 min的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
步骤④中的“相应处理”是指_____________________________________________________。
(2)有人认为，加热会导致过氧化氢分解，因此本实验不宜采用过氧化氢溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。你________(填“同意”或“不同意”)他的观点，请简要说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)经反复尝试，该实验选择体积分数为1%的过氧化氢溶液较合理。若过氧化氢溶液浓度过高，可能带来的影响是____________________________________________________________。
(4)有人认为，以酵母菌液作为过氧化氢酶源不是很严谨，原因是_______________________。
答案 (1)排除无关变量对过氧化氢分解的影响 保证酵母菌液和过氧化氢溶液在混合前达到需控制的温度 求3次数据的平均值
(2)不同意 实验结果表明过氧化氢在0～60 ℃之间未发生明显的分解，可以作为本实验的材料
(3)产生气体速率过快(或量过多)，不利于实验结果的观察和记录
(4)酵母菌体内的其他物质也可能催化过氧化氢分解
解析 (1)由题意“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”可知，该实验的自变量是温度，因变量是酶的活性。分析实验步骤可知，因变量可用注射器的刻度变化量表示。步骤①中设置对照组的目的是排除无关变量对过氧化氢分解的影响。为了控制单一变量且保证酵母菌液和过氧化氢溶液在混合前达到需控制的温度，步骤②中实验组和对照组装置应该分别在相应温度下先保温10 min。多次实验的数据应以其平均值作为最终的实验结果参考。(2)据图分析，实验组：在实验所设温度范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高，30 ℃时酶的活性最高，而超过30 ℃后酶的活性又逐渐降低，直至完全失活。同时，对照组实验结果表明过氧化氢在0～60 ℃之间未发生明显的分解，因此可以采用过氧化氢溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。试管编号
1
2
注入可溶性淀粉溶液
2 mL
－
注入蔗糖溶液
－
2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液
2 mL
2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂
2 mL
2 mL
沸水浴煮沸1 min
实验现象
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
试管编号
1
1′
2
2′
3
3′
实
验
步
骤
一
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
二
在冰水中水浴5 min
在60 ℃温水中水浴5 min
在沸水中水浴5 min
三
1与1′试管内液体混合，摇匀
2与2′试管内液体混合，摇匀
3与3′试管内液体混合，摇匀
四
在冰水中水浴数分钟
在60 ℃温水中水浴数分钟
在沸水中水浴数分钟
五
取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
结论
酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
注入等量的不同pH的溶液
1 mL蒸馏水
1 mL 5%的HCl
1 mL 5%的NaOH
3
注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2 mL
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无明显气泡产生
无明显气泡产生
5
将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
中性
室温
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
重金属
离子及
浓度
H2O2酶活
性[U/g·FW]
水稻品种
Cd2＋(mml/L)
Cu2＋(mml/L)
0
0.5
1.0
1.5
0
0.5
1.0
1.5
粳稻
80
40
38
25
80
30
25
10
籼稻
80
35
30
20
80
20
10
8
杂交稻
85
30
20
10
85
10
8
1
试管
底物和试剂
实验条件
1
1 cm3瘦肉块＋4 mL蒸馏水
37 ℃水浴；pH＝1.5
2
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
37 ℃水浴；pH＝8
3
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
①；pH＝1.5
4
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
0 ℃水浴；pH＝1.5
[目标要求] 1.说明酶催化代谢反应的实质及特征。2.活动：探究影响酶活性的因素。
考点一 酶的本质、作用及特性
1．酶的作用及本质
(1)酶的本质
教材中的隐性知识 源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
提示 将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。
(2)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
2．酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
教材中的隐性知识
(1)源于必修1 P84“相关信息”：已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
提示 不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
(2)源于必修1 P85“科学·技术·社会”：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。
(1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ )
(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( × )
(3)酶提供了反应过程中所必需的活化能( × )
(4)酶活性的发挥离不开其特定的结构( √ )
(5)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( × )
(6)酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解( √ )
如图表示A、B两种酶用蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？请说明理由：不相同。因为用蛋白酶处理后，B酶被破坏，活性降低，其化学本质为蛋白质；而A酶活性不变，其化学本质不是蛋白质而是RNA。
(2)B酶活性改变的原因是蛋白酶处理过程中其空间结构发生改变，从而使其活性丧失。
(3)依次让A、B两种酶的变化趋势换位，应用RNA水解酶处理。
1．酶高效性的曲线分析
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2．酶专一性的曲线分析
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．影响酶活性因素的相关曲线分析
(1)甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。
5．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。
(2)上述实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
(3)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
考向一 酶的本质、作用与特性的综合分析
1．(2020·东北师大模拟)下列有关酶的叙述正确的是( )
A．酶的催化效率比无机催化剂的高是因为酶能降低反应的活化能
B．酶都是在核糖体上合成的
C．在最适温度和最适pH的条件下，酶对细胞代谢的调节作用最强
D．酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应
答案 D
解析 酶和无机催化剂都能降低反应的活化能，酶在降低反应的活化能方面比无机催化剂更显著，因而催化效率更高，A错误；绝大多数酶是蛋白质、少数是RNA，在核糖体上合成的酶是蛋白质，B错误；酶不起调节作用，而是催化作用，C错误。
2．科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(牛细胞中的一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述不正确的是( )
A．胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关
B．这个实验说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能
C．用强酸、强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变
D．巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性
答案 D
解析 根据题意可知，巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶的空间结构导致其变性，D错误。
知识延伸 酶在生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8左右，而胃液的pH为0.9～1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。
考向二 酶的相关曲线分析
3．在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。该反应在加酶前后反应物浓度随时间的变化如图所示。下列有关分析错误的是( )
A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性
B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移
C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率
D．受反应物浓度的限制，tl～t2酶促反应速率逐渐减慢
答案 A
解析 由于是最适条件，当反应时间达到t2时，酶没有失去活性，而是反应物已消耗完，A错误。
4．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是(不定项)( )
A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率的因素相同
C．乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
答案 BC
解析 低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。
题后归纳 解答坐标曲线题的“三步曲”
考点二 探究影响酶活性的条件
1．实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
①反应原理
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)探究pH对酶活性的影响
①反应原理(用反应式表示)：2H2O2eq \(――――→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
2．实验步骤和结果
(1)探究温度对酶活性的影响
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
(2)探究pH对酶活性的影响
1．实验材料选择时的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，不能选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
2．实验步骤和结果检测的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(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，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
考向一 影响酶活性的条件的基础实验分析
5．(2020·河北衡水中学质检)下列有关酶的实验设计思路，正确的是( )
A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响
D．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
答案 D
解析 过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；蔗糖及其水解产物均不能与碘液发生显色反应，故不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液来验证酶的专一性，B错误；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成5、7、9，C错误；酶的高效性是相对于无机催化剂而言的，所以研究酶的高效性时，应使用酶和无机催化剂进行对照实验，D正确。
6．为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是( )
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
答案 B
解析 在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D错误。
考向二 实验的拓展和应用
7．某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验研究，下列分析正确的是( )
A．若不同滤纸片上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，则该装置可用于探究酶的专一性
B．该装置可用于探究温度对过氧化氢酶活性的影响
C．酶促反应速率可用滤纸片进入烧杯液面到浮出烧杯液面的时间(t3－t1)来表示
D．该装置不能用于探究pH对酶活性的影响
答案 C
解析 若选用过氧化氢酶、Fe3＋，自变量是不同的催化剂，可用来探究酶的高效性，A错误；过氧化氢在高温下分解会加快，故不能选择过氧化氢来探究温度对酶活性的影响，B错误；该装置可以用来探究pH对酶活性的影响，D错误。
8．酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。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。请回答下列问题：
(1)该实验的自变量是____________________________，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有________________(答出两项即可)。
(2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂__________(填类型)的作用逐渐减弱甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂能降低酶促反应速率的原因是_______________________。
(3)某同学认为该实验小组的实验过程应是：
a．将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份；
b．在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合；
c．在①中加入一定量的蒸馏水，②中加入等量的抑制剂Ⅰ，③中加入等量的抑制剂Ⅱ；
d．定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。
你认为该实验操作是否正确？________，如果不正确，请进行改正：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)抑制剂种类和底物浓度 温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等(合理即可)
(2)Ⅰ 在抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率)降低，其降低化学反应活化能的能力下降(合理即可)
(3)不正确 步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可)
解析 (1)由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。(2)由图可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂Ⅰ的作用逐渐减弱甚至消失。抑制剂能降低酶活性，酶能降低化学反应的活化能。
(3)题述实验操作不正确，若对酶处理前先将酶与底物混合，则酶会先与底物发生反应，故应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物混合。
1．核心概念
(1)(必修1 P76)细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应。
(2)(必修1 P78)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。
(3)(必修1 P81)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。
(4)(必修1 P82)酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
2．教材结论性语句
(1)(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
(2)(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
(3)(必修1P84)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。
1．(2020·海南，8)下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是( )
A．都可通过体液运输到全身
B．都在细胞内发挥作用
C．发挥作用后都立即被灭活
D．都能在常温下与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
答案 D
解析 胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶，通过导管运输至消化道内发挥作用，而胰岛素由胰岛B细胞分泌，可通过血液运输至全身，A错误；胰蛋白酶在消化道内发挥作用，而胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合，进而调节靶细胞的代谢活动，二者均不在细胞内发挥作用，B错误；胰蛋白酶在催化反应前后性质不改变，胰岛素发挥作用后会被灭活，C错误；胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质，都能在常温下与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
2．(2020·北京，4)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A．悬液中酶的浓度 B．H2O2溶液的浓度
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
答案 B
解析 提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高氧气的量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，就是提高底物浓度，产物的量增加，B正确；适度提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。
3．(2020·山东，1)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是( )
A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
答案 D
解析 S酶仅在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A项正确；据题干可知，溶酶体酶是经内质网加工后再进入高尔基体转化而来的，由此推测附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成，B项正确；S酶功能丧失，影响溶酶体酶的合成，从而影响衰老和损伤的细胞器的分解，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C项正确；若M6P受体基因缺陷，则不能发生识别过程，带有M6P标志的蛋白质会经囊泡运往细胞膜，D项错误。
4．(2016·全国Ⅰ，3)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
答案 C
解析 测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，C选项所述操作顺序正确。
5．(2016·全国Ⅱ，29)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)，结果如下图。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)。
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
解析 (1)曲线图显示：在反应时间内，40 ℃时反应到达反应平衡时间最短，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间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，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．病毒都不含酶，所以酶只存在于细胞中
B．豌豆的圆粒与皱粒的差异在于能否合成淀粉酶
C．与光合作用相关的酶只存在于类囊体薄膜和叶绿体基质中
D．处于分裂间期的根尖分生区细胞中有DNA聚合酶和RNA聚合酶
答案 D
解析 HIV含有逆转录酶，某些RNA病毒含有RNA复制酶，A错误；皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低，B错误；对于绿色植物而言，与光合作用相关的酶只存在于类囊体薄膜上和叶绿体基质中，但蓝细菌没有叶绿体，与光合作用相关的酶存在于细胞质中，C错误；根尖分生区细胞在分裂间期会进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，因此细胞中存在DNA聚合酶，合成蛋白质的过程需要先转录，有RNA聚合酶的参与，D正确。
2．下图是酶催化特性的“酶—底物复合反应”模型，图中数字表示反应过程，字母表示相关物质。下列对此图的解释正确的是( )
A．X是酶，该图表示缩合反应
B．Y可表示酶，过程②体现酶的多样性
C．复合物Z是酶发挥高效性的关键
D．①、②可以表示葡萄糖水解过程
答案 C
解析 据图分析，X在化学反应前后不变，说明X是酶；Y在酶的作用下生成F和G，说明该反应是分解反应；根据以上分析可知，Y不是酶，过程②体现了酶具有催化作用；图中的复合物Z是酶与反应物的结合体，是酶发挥高效性的关键；葡萄糖是单糖，是不能水解的糖。
3．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可“安心”分解酒精分子。下列推测合理的是( )
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
答案 C
解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，则只能是蛋白质，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，B错误；有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内的蛋白酶分解，C正确；酶在最适温度下活性最高，在较低温度下酶的活性虽受到抑制，但酶的空间结构稳定，因此酶应放在低温条件下储藏，D错误。
4．抗体酶又称催化性抗体，是一种具有催化功能的抗体分子。在其可变区赋予酶的特性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化功能巧妙结合的产物。下列有关该酶的叙述，正确的是( )
A．该酶可以为其所催化的化学反应提供活化能
B．该酶彻底水解后的产物是氨基酸
C．探究该酶最适温度时，需将酶与底物先混合，然后置于一系列温度梯度条件下
D．高温和低温均会使抗体酶失去活性
答案 B
解析 酶的作用原理是降低化学反应的活化能，A错误；抗体酶是一种蛋白质，蛋白质彻底水解后的产物是氨基酸，B正确；探究该酶最适温度时，应先将酶和底物分别在一系列温度梯度下保温，然后再将相同温度下的酶和底物混合，若将酶与底物先混合，会导致底物分解而影响实验结果，C错误；低温不会使抗体酶失去活性，D错误。
5．某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示，下列相关叙述正确的是( )
A．该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量
B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高
C．乙醇和铁离子对纤维素酶活性有相互促进作用
D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类
答案 D
解析 根据该实验的目的可知，该实验的自变量是乙醇浓度和有无铁离子，A项错误；乙醇浓度为零时，有铁离子组酶的活性较高，说明铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能降低，B项错误；从图中信息可知，随着乙醇浓度的增大，纤维素酶的活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，而铁离子对纤维素酶的活性有促进作用，C项错误；验证纤维素酶的专一性，实验的自变量是底物的种类，D项正确。
6．苏氨酸在苏氨酸脱氨酶等酶的作用下，通过5步反应合成异亮氨酸。当细胞中异亮氨酸浓度足够高时，其与苏氨酸脱氨酶结合，抑制酶活性；当异亮氨酸的浓度下降到一定程度时，异亮氨酸脱离苏氨酸脱氨酶，使苏氨酸脱氨酶重新表现出活性，从而重新合成异亮氨酸，反应过程如下图所示。以下推测合理的是( )
A．异亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量
B．细胞通过正反馈调节机制控制异亮氨酸的浓度
C．苏氨酸脱氨酶空间结构发生改变后可恢复正常
D．异亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反应
答案 C
7．用某种酶进行实验，其实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A．该酶的最适催化温度不确定
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂
答案 C
解析 图1显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示30 ℃比较适宜，但温度梯度太大，不能确定该酶的最适催化温度，A项正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B项正确；图4可说明酶具有专一性，C项错误；图3能说明Cl－是该酶的激活剂，Cu2＋是该酶的抑制剂，D项正确。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
8．为研究Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：
甲组：CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
乙组：NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
丙组：蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
各组试剂量均相同且适宜，下列对该实验方案的评价，合理的是( )
A．缓冲液的pH应控制为最适pH
B．保温的温度应控制在37 ℃左右
C．宜选用碘液来检测淀粉的剩余量
D．设置的对照实验能达成实验目的
答案 ABC
解析 本实验中pH与温度都是无关变量，为了避免无关变量对实验的干扰，温度和pH都应该设置到最适，A、B正确；本实验的因变量可以是淀粉的剩余量，根据淀粉遇碘变蓝可以检测实验中淀粉是否有剩余，C正确；本实验的自变量是Cu2＋和Cl－，加入的NaCl溶液和CuSO4溶液中还含有SOeq \\al(2－,4)和Na＋，无法排除二者对实验的干扰，D错误。
9．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：
下列相关说法正确的是( )
A．①②③过程中，蛋白质的空间结构不变
B．蛋清中的蛋白质分子比蛋白块a中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解
C．处理相同时间，蛋白块b明显小于蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性
D．将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此pH下的催化效果
答案 C
解析 加热和加酸均会使蛋白质的空间结构遭到破坏，A错误；加热使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，更容易被蛋白酶水解，B错误；盐酸会催化蛋白酶和蛋白块的水解，盐酸还会影响酶活性，从而影响实验效果，故不能直接测定蛋白酶在此pH下的催化效果，D错误。
10．如图表示不同pH对某种酶活性的影响。下列分析正确的是( )
A．据图分析，储存该酶的最适pH为4
B．据图分析，t时刻各组酶促反应速率达到最大值
C．a条件下，增加底物浓度，反应速率增大但酶活性不变
D．b条件下，提高反应体系温度，反应速率不变
答案 CD
解析 据图分析，pH为4条件下，酶活性最低，因此储存该酶的最适pH不为4，应该为该酶的最适pH；据图分析，t时刻，各组产物浓度均达到最大，此时底物已经被消耗完，反应速率为0；a条件下，增加底物浓度，反应速率增大，但酶活性不变；b条件下，底物已经被分解完，此时提高反应体系温度，反应速率依旧为0。
三、非选择题
11．某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究____________________________________________________。设计实验时，各实验组应遵循______________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2＋、Cu2＋都能抑制H2O2酶的活性，且相同浓度的Cu2＋的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2＋。Cd2＋、Cu2＋对H2O2酶活性的影响主要取决于______________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。
(3)Cd2＋、Cu2＋等重金属离子影响了H2O2酶的________________，从而引起酶活性的改变。
答案 (1)不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对不同水稻品种中H2O2酶活性的影响 单一变量、对照(或重复) (2)大于 重金属种类和浓度 (3)空间结构
解析 (1)由实验结果可知，该实验研究的是不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对粳稻、籼稻和杂交稻中H2O2酶活性的影响，本实验有三个自变量：不同种的水稻、不同的重金属离子、不同的离子浓度。设计实验时，各实验组应遵循单一变量原则、对照原则和平行重复原则。
(2)分析表中数据可知，相同浓度的Cu2＋和Cd2＋，Cu2＋的抑制作用大于Cd2＋。Cu2＋、Cd2＋对H2O2酶活性的影响，重金属种类和浓度差别大，植物类型差别小。
(3)重金属离子影响了蛋白质的空间结构，从而影响了酶的活性。
12．为探究影响酶活性的因素，某同学设计了一个实验方案，见下表：
(1)请完成实验设计：①应为______________。
(2)3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是________，请为该组实验拟定一个课题名称：_________________________________________________________________。
(3)本实验的因变量可以通过观察____________________________来确定。
(4)在2、3号试管所研究的问题中，温度属于________变量。
(5)在2、3号试管所研究的问题中，________号为对照组。
答案 (1)37 ℃水浴 (2)温度 探究温度对胃蛋白酶活性的影响 (3)相同时间内瘦肉块的变化(或记录瘦肉块消失所用的时间) (4)无关 (5)3
解析 (1)本实验的目的是探究温度、pH对酶活性的影响，实验设计时应遵循对照原则和单一变量原则，所以3号试管的实验条件为37 ℃水浴，pH＝1.5。
(2)实验过程中的自变量是指人为控制的对实验对象进行处理的因素，因变量是指因自变量改变而变化的变量，无关变量是指对实验结果能造成影响的一些可变因素，必须严格控制。分析题表可知，3、4号试管中的自变量为温度，该组对照实验应为探究温度对胃蛋白酶活性的影响。
(3)随着实验中温度或pH的变化，相同时间内瘦肉块的变化(或瘦肉块消失所用的时间)为因变量。
(4)2、3号试管可作为研究pH对胃蛋白酶活性的影响的一组对照，其中温度为无关变量。
(5)胃蛋白酶的最适pH为1.5,2号试管中pH为8，进行了实验处理，为实验组，而3号试管的pH为1.5，没有处理，属于对照组。
13．为探究温度对过氧化氢酶活性的影响，科研人员以质量分数为2%的酵母菌液作为酶源，进行如下探究实验：
①设计如图所示的实验装置。实验组注射器A内吸入体积分数为1%的过氧化氢溶液5 mL，注射器B内吸入质量分数为2%的酵母菌液2 mL。对照组注射器A内吸入体积分数为1%的过氧化氢溶液5 mL，注射器B内吸入蒸馏水2 mL。用乳胶管连接注射器A和B，在乳胶管上夹上止水夹。
②设置温度梯度：0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃，将实验组和对照组装置分别在相应温度下保温10 min。
③打开止水夹，将注射器A中的过氧化氢溶液匀速推至注射器B中，立即关闭止水夹，记录注射器B中活塞所处的刻度。5 min后再次记录刻度，计算刻度变化量，重复3次。
④将对照组和实验组在各温度条件下获得的3次实际实验数据作相应处理，绘制如图所示曲线。
请回答下列问题：
(1)步骤①中设置对照组的目的是__________________________________________________。
步骤②中将实验组和对照组装置分别在相应温度下先保温10 min的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
步骤④中的“相应处理”是指_____________________________________________________。
(2)有人认为，加热会导致过氧化氢分解，因此本实验不宜采用过氧化氢溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。你________(填“同意”或“不同意”)他的观点，请简要说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)经反复尝试，该实验选择体积分数为1%的过氧化氢溶液较合理。若过氧化氢溶液浓度过高，可能带来的影响是____________________________________________________________。
(4)有人认为，以酵母菌液作为过氧化氢酶源不是很严谨，原因是_______________________。
答案 (1)排除无关变量对过氧化氢分解的影响 保证酵母菌液和过氧化氢溶液在混合前达到需控制的温度 求3次数据的平均值
(2)不同意 实验结果表明过氧化氢在0～60 ℃之间未发生明显的分解，可以作为本实验的材料
(3)产生气体速率过快(或量过多)，不利于实验结果的观察和记录
(4)酵母菌体内的其他物质也可能催化过氧化氢分解
解析 (1)由题意“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”可知，该实验的自变量是温度，因变量是酶的活性。分析实验步骤可知，因变量可用注射器的刻度变化量表示。步骤①中设置对照组的目的是排除无关变量对过氧化氢分解的影响。为了控制单一变量且保证酵母菌液和过氧化氢溶液在混合前达到需控制的温度，步骤②中实验组和对照组装置应该分别在相应温度下先保温10 min。多次实验的数据应以其平均值作为最终的实验结果参考。(2)据图分析，实验组：在实验所设温度范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高，30 ℃时酶的活性最高，而超过30 ℃后酶的活性又逐渐降低，直至完全失活。同时，对照组实验结果表明过氧化氢在0～60 ℃之间未发生明显的分解，因此可以采用过氧化氢溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。试管编号
1
2
注入可溶性淀粉溶液
2 mL
－
注入蔗糖溶液
－
2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液
2 mL
2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂
2 mL
2 mL
沸水浴煮沸1 min
实验现象
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
试管编号
1
1′
2
2′
3
3′
实
验
步
骤
一
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
二
在冰水中水浴5 min
在60 ℃温水中水浴5 min
在沸水中水浴5 min
三
1与1′试管内液体混合，摇匀
2与2′试管内液体混合，摇匀
3与3′试管内液体混合，摇匀
四
在冰水中水浴数分钟
在60 ℃温水中水浴数分钟
在沸水中水浴数分钟
五
取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
结论
酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
注入等量的不同pH的溶液
1 mL蒸馏水
1 mL 5%的HCl
1 mL 5%的NaOH
3
注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2 mL
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无明显气泡产生
无明显气泡产生
5
将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
中性
室温
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
重金属
离子及
浓度
H2O2酶活
性[U/g·FW]
水稻品种
Cd2＋(mml/L)
Cu2＋(mml/L)
0
0.5
1.0
1.5
0
0.5
1.0
1.5
粳稻
80
40
38
25
80
30
25
10
籼稻
80
35
30
20
80
20
10
8
杂交稻
85
30
20
10
85
10
8
1
试管
底物和试剂
实验条件
1
1 cm3瘦肉块＋4 mL蒸馏水
37 ℃水浴；pH＝1.5
2
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
37 ℃水浴；pH＝8
3
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
①；pH＝1.5
4
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
0 ℃水浴；pH＝1.5
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