【生物】2020届一轮复习人教版实验——探究影响酶活性的因素学案

【生物】2020届一轮复习人教版实验——探究影响酶活性的因素学案

‎2020届 一轮复习 人教版 实验——探究影响酶活性的因素 学案 ‎[典例精析]‎ ‎　(2016·全国卷Ⅰ)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 ‎[破题关键]　应在酶发挥催化作用前创设实验条件。‎ ‎[解析]　在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均为最适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。‎ ‎[答案]　C ‎　(2016·全国卷Ⅱ)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)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，‎40 ℃‎时产物浓度增加最快，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，则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，酶的作用条件较温和。‎ ‎[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 考什么 ‎(1)与酶有关的实验步骤 ‎(2)探究实验设计及对实验方案的修订 主要以非选择题(实验设计)的形式考查 学什么 ‎(1)熟记酶的本质与特性的实验探究方法 ‎(2)掌握影响酶活性因素的实验探究方法 ‎[知能拓展]‎ ‎1．探究或验证酶的高效性与专一性 ‎(1)验证酶的高效性 ‎①设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。‎ ‎②设计方案：‎ ‎(2)验证酶的专一性 ‎①设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。‎ ‎②设计方案：‎ ‎2.探究影响酶活性的因素(温度和pH)‎ ‎(1)设计思路：设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。相同时间内，酶促反应中生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。‎ ‎(2)设计方案：‎ ‎3.探究酶活性实验中的“三宜”“四不宜”‎ ‎(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。‎ ‎(4)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。‎ ‎[角度训练]‎ 角度1　有关探究酶特性的实验材料、试剂、步骤及实验分析 ‎1．为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是(　　)‎ 选项 探究课题 选用材料与试剂 A 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 B pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂 C pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 D 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ‎[解析]　加热能使过氧化氢加速分解，因此不能用H2O2用于探究温度对酶活性的影响实验，A错误；斐林试剂的有效成分是新制的Cu(OH)2与酸会发生酸碱中和，因此，不能用斐林试剂检测pH对酶活性的影响实验，故B错；酶具有专一性，蔗糖酶不能分解淀粉，不能用来探究pH对酶活性的影响，故C错。‎ ‎[答案]　D ‎2．下列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一项是(　　)‎ 实验 实验目的 主要实验步骤 A 验证酶具 有高效性 实验组：2 mL 3%H2O2溶液＋1 mL过氧化氢酶，保温5 min后观察；对照组：2 mL 3%H2O2溶液＋1 mL蒸馏水，保温5 min后观察 B 验证酶具 有专一性 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，碘液检验；对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，碘液检验 C 探究酶的 最适温度 分别设置等量的、不同温度下的过氧化氢和过氧化氢酶溶液，然后将相同温度下的过氧化氢和过氧化氢酶溶液混合，观察各组气泡的生成情况 D 探究pH 对酶活性 的影响 向三支试管中各依次加入2 mL 3%可溶性淀粉溶液、1 mL不同pH的缓冲液，1 mL新鲜唾液，在适宜温度下保温5 min后，斐林试剂检验 ‎[解析]　A项的实验目的是验证酶的高效性，而酶的高效性是通过和无机催化剂的对比体现出来的，对照组应加入FeCl3溶液替代蒸馏水。B项中变量的设计是正确的，但用碘液只能检测淀粉的存在，对于蔗糖溶液是否反应无法检测，应用斐林试剂检测。C项中过氧化氢容易分解，且随着环境温度的升高分解速率加快。‎ ‎[答案]　D 角度2　有关酶的实验设计与探究 ‎3．(2015·重庆卷)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。‎ ‎(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：‎ 注：“＋”数目越多表示蓝色越深。‎ 步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是________；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。‎ ‎(2)小麦淀粉酶包括α－淀粉酶和β－淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：‎ X处理的作用是使________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α－淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。‎ ‎[解析]　(1)本实验的自变量是小麦种子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步骤①对照管中可加入等量(0.5 mL)的蒸馏水作为空白对照。②中加缓冲液的目的是控制pH相对稳定，以保证酶的活性。显色结果表明，淀粉酶活性越高，则蓝色越浅；反之，则蓝色越深，即红粒小麦的淀粉酶活性较低，其穗发芽率也较低。若③中淀粉溶液(反应底物)浓度适当减小，要使显色结果不变，保温时间应缩短，以缩短反应时间。(2)本实验要证明两种淀粉酶活性对穗发芽率的影响，则自变量为淀粉酶的种类，因变量仍为显色结果。相对于实验Ⅰ 中使α－淀粉酶失活(保留β－淀粉酶活性)(作为对照)，实验Ⅱ也应使β－淀粉酶失活(保留α－淀粉酶活性)。若实验Ⅰ(α－淀粉酶失活)中两管显色结果无明显差异，且实验Ⅱ(β－淀粉酶失活)中显色结果为红粒管颜色显著深于白粒管，则可以说明α－淀粉酶活性对显色结果造成了影响，即α－淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。‎ ‎[答案]　(1)0.5 mL蒸馏水　控制pH　红粒小麦　低　缩短 ‎(2)β－淀粉酶失活　深于 ‎4．(2018·江西盟校联考)重金属离子会导致蛋白质分子变性，为验证铜离子对唾液淀粉酶的活性有抑制作用，某同学进行了实验，实验步骤如下(已知SO对实验结果没有影响)：‎ ‎(一)实验步骤 实验步骤 试管甲 试管乙 步骤1‎ 加入1%CuSO4溶液和pH为6.8的缓冲液各1 mL 加入A 步骤2‎ 各加入1%淀粉酶溶液1 mL，混匀后放置一段时间 步骤3‎ 各加入1%淀粉溶液1 mL，B 步骤4‎ 取出试管，各加入1%碘溶液3滴，观察颜色变化 ‎(二)讨论与分析 ‎(1)实验中设置试管乙的目的是________，“实验步骤”中A处应为________________；B处为___________________。‎ ‎(2)两支试管最可能的实验结果是试管甲________色，试管乙________色。‎ ‎(3)实验中加入缓冲液的作用是____________。‎ ‎(4)有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外一种结果检测方法并预测实验结果。‎ ‎①检测方法：____________。‎ ‎②预测结果：试管甲____________；试管乙____________。‎ ‎[解析]　(1)本实验的自变量是铜离子的有无，因此试管乙属于对照组，应在试管中加入蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL。在试管中加入缓冲液的目的是维持反应液中pH的稳定，排除pH对实验结果的影响。酶催化的反应要在一定温度下进行，因此两支试管还需要在‎37 ℃‎恒温水浴中保温一段时间。为了排除CuSO4溶液本身颜色对结果的影响，本实验还可以检测还原糖的产生。检测还原糖时只需往试管中加入斐林试剂，恒温水浴加热观察颜色变化即可。(2)试管甲中有铜离子，酶的活性受到抑制，因此加碘液检测时试管中溶液呈蓝色，加斐林试剂检测时试管中不会出现砖红色沉淀。而试管乙酶活性正常，淀粉反应完全，生成还原糖，因此，加碘液检测时，试管中溶液呈现碘液的颜色，加斐林试剂检测时试管中出现砖红色沉淀。‎ ‎[答案]　(1)对照　蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL　放入‎37 ℃‎恒温水浴(或适宜温度下)保温一段(适宜)时间 ‎(2)(深)蓝　浅黄 ‎(3)维持反应液中pH的稳定 ‎(4)①取出试管，各加入斐林试剂1 mL,‎60 ℃‎恒温水浴2 min，观察颜色变化　②无砖红色(或蓝色)　出现砖红色沉淀 ‎1．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)‎ A．酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色 B．细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关 C．酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存 D．各种酶的最适条件都相同，其催化效率受温度和pH的影响 ‎[解析]‎ ‎　酶大多数是蛋白质，少数是RNA，RNA不能与双缩脲试剂反应呈紫色，A错误；酶具有专一性，即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有关，B正确；在最适温度和pH值条件下，酶的活性最强，不适合酶的长期保存，C错误；不同种酶的最适条件不一定相同，如胃蛋白酶的最适pH是2，唾液淀粉酶的最适pH是7，胰蛋白酶的最适pH是8.6，D错误。‎ ‎[答案]　B ‎2．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 D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响 ‎[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；淀粉酶能催化淀粉的分解，但不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性，加碘液无法验证蔗糖是否被水解，利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，不可采用碘液检测，应该选用斐林试剂，B错误；酶的高效性是指酶和无机催化剂相比具有较高的催化效率，新鲜的猪肝研磨液含过氧化氢酶属于有机催化剂，氯化铁溶液中的铁离子是无机催化剂，二者都可以使过氧化氢加速分解，故可利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性，C正确；胃蛋白酶的适宜pH是1.5～2.0，在pH为7和11的环境中变性失活，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3、7、11，D错误。‎ ‎[答案]　C ‎3．图1中曲线a表示在最适温度和pH条件下时间与生成物量的关系，图2中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是(　　)‎ A．图1曲线a，甲点后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的数量 B．图2中，酶减少后，图示酶促反应速率可用曲线f表示 C．分别在图2中取乙、丙点的速率值，对应图1中的曲线c和d D．减小pH，重复该实验，图2曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e ‎[解析]　图1曲线a中，甲点后，限制因素为反应物的浓度；图2曲线中，当反应物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低；图2中乙、丙点的速率值是一个定值，不能用曲线c和d表示；图2中曲线b是在最适pH下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，无论pH增大还是减小，曲线b将变成曲线f，或酶变性失活。‎ ‎[答案]　B ‎4．(2018·江苏省盐城市高三第三次模拟)为了更合理地使用某品牌加酶洗衣粉，某兴趣小组在不同温度下测定了该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间，其实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．该实验的自变量是温度 B．该品牌洗衣粉中添加了蛋白酶、脂肪酶、蓝墨水酶 C．不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同 D．实验结果表明，该品牌洗衣粉对蓝墨水的去污效果最好 ‎[解析]　该实验是在不同温度下测定该品牌洗衣粉去除不同污渍所需的时间，因此自变量为温度和不同的污渍，A错误。蓝墨水的主要成分是胶体，而加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶和脂肪酶，B错误。污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式均属于无关变量，则不同实验组的污渍含量、洗衣粉用量、洗涤方式应相同，C正确。根据图像分析，该品牌洗衣粉去除蓝墨水所需的时间最长，因此对蓝墨水的去污效果最差，对奶渍的去污效果最好，D错误。‎ ‎[答案]　C ‎5．(2018·四川省高三全国Ⅲ卷冲刺演练)将等量的α－淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β－淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组后，分別按下表所示步骤进行实验。下列说法正确的是(　　)‎ A.上述两种酶存在差异的根本原因是氨基酸与肽链的空间结构不同 B．丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，其中α－淀粉酶有活性 C．a与b的差值可体现出α－淀粉酶的活性 D．a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性 ‎[解析]　上述两种酶存在差异的根本原因是决定酶的基因不同，A错误；由于α－淀粉酶在100 ℃高温下失活，而β－淀粉酶70 ℃处理15 min即失活，因此丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，α－淀粉酶与β－淀粉酶均无活性，B错误；由于25 ℃下处理甲组，两种酶具有活性，70 ℃水浴处理15 min后β－淀粉酶失活，因此a与b的差值可体现出β－淀粉酶的活性，C错误；70 ℃水浴处理15 min后β－淀粉酶失活。而100℃下处理15 min后两种酶均失活，因此b－c的大小可体现出α－淀粉酶在25 ℃下的活性，结合C的分析可知a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性，D正确。‎ ‎[答案]　D