高考生物讲练系列学案影响酶活性的条件的探究分析

高考生物讲练系列学案影响酶活性的条件的探究分析

‎ 2010高考生物精品讲练系列学案 ‎“影响酶活性的条件”的探究分析 ‎【课标要求】酶在代谢中的作用。‎ ‎【考向瞭望】以曲线、图表及实验设计题形式考查影响酶活性的因素。‎ ‎【知识梳理】一、温度对酶活性的影响：（一）原理解读 ‎1、 ‎ ‎2、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。‎ ‎（二）实验设计思路 ‎（三）实验设计程序 ‎ ‎ ‎（四）实验的变量分析 自变量 因变量 无关变量 温度 淀粉分解量的多少 ‎（用是否出现蓝色 及蓝色深浅表示）‎ 淀粉和淀粉酶的 量、溶液的pH、‎ 反应时间等 二、pH对酶活性的影响：（一）原理解读：1、 。‎ ‎2、pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。‎ ‎（二）实验设计程序：取n支试管→分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液→用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH（如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）→分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液→用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。‎ 三、与酶有关的曲线解读 ‎（一）表示酶高效性的曲线：1、催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。2、酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。3、酶只能催化已存在的化学反应。‎ ‎（二）表示酶专一性的曲线：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催化底物A参加反应。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不催化底物A参加反应。‎ ‎（三）影响酶活性的曲线：‎ ‎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、在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱。3、过酸、过碱、高温都会使酶失活，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。4、反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。‎ ‎（四）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响：‎ ‎1、在其他条件适宜、酶量一定的条件下，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、在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。‎ ‎【思考感悟】在设计“影响酶活性的条件”实验中最关键的一步是什么？‎ 在酶与反应底物接触前就应该用相应的自变量处理酶和反应底物。‎ ‎【基础训练】1、过氧化氢酶能催化过氧化氢分解为水和氧气，其催化活性可用如下方法测定：用打孔器将滤纸制成小圆片，浸泡在含酶的过氧化氢缓冲液中，实验开始时，小圆片沉降在溶液底部，但后来会浮出液面，记录小圆片上浮时间，用时间的倒数来表示过氧化氢酶的催化活性。为研究底物浓度对酶催化活性的影响，在不同浓度的过氧化氢溶液中重复进行实验。结果如图所示。请分析并回答：‎ ‎（1）小圆滤纸片进行到一定时间后开始上浮的原因是H2O2分解产生O2，O2形成的气泡推动小圆片上浮。‎ ‎（2）实验中过氧化氢溶液用缓冲液的目的是维持pH稳定，保持酶的活性。‎ ‎（3）据图中曲线描述底物浓度与过氧化酶催化活性间的关系随底物浓度的增大酶活性变大，到一定浓度后，酶的活性不再继续增大。‎ ‎（4）当底物浓度超过140mol·L－1时，反应速率不再加快的原因是酶的数量有限。‎ ‎（5）若要研究温度对过氧化氢酶催化活性的影响，则实验的变量由底物浓度调整为温度，根据单一变量原则，各组实验的其他条件应保持一致。‎ ‎2、某学生为了验证唾液的功能，做了如下一组实验：取甲、乙两试管，分别加入等量的淀粉糊（2mL），甲试管又加入2mL唾液，两试管同时放入‎37℃‎的温水中保持10min后取出，各加入0.5mL碘液，振荡，发现只有乙试管中呈现蓝色反应。此同学的实验程序中有一错误，请指出（ C ）‎ A、乙试管应低温或室温 B、乙试管应加胃液 C、乙试管应加入与唾液等量的清水 D、应再加一支试管，内加些酸或碱 ‎3、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，具有辅助消化的作用，其片剂是糖衣片，这样制作的目的是（ B ）‎ A、补充体内糖类物质的供应 B、防止胃液的消化作用 C、经唾液的消化作用后即可迅速起作用 D、使其中各种酶缓慢地释放 ‎【高考模拟】‎ ‎1.（09辽宁、宁夏卷）右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 ‎ 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t2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 ‎ 答案：B 解析：在最适宜的温度下，酶的活性最高。温度偏高或偏低,酶活性都会明显降低。当反应温度t2调到最适温度时，酶活性上升。温度过高，还会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，0左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复，酶适于在低温下保存，故C，D错误。‎ ‎2．（09全国卷Ⅰ） 已知，可以通过观察反应过程中的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。‎ ‎ 实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%溶液，0.01%牛过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。‎ ‎（1）实验步骤：‎ ‎①‎ ‎（2）实验结果预测及结论：‎ 整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：________________。由此可得出的结论是____________________________________。‎ ‎（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为‎80℃‎，重做上述实验，O2释放的速度最快的是_____________，原因是__________________________________。‎ 答案：‎ ‎（1）①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入‎37℃‎恒温水浴锅中保温适当时间。‎ ‎ ②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。‎ ‎ ③观察各管中释放气泡产生的快慢。‎ ‎（2）加酶溶液的试管、加FeCl3的溶液的试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用和高效性 ‎（3）加FeCl3溶液的试管 在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性 解析：该题要同时验证酶具有催化作用和高效性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。‎ ‎（1）实验步骤：①取3支试管，编号，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入‎37℃‎恒温水浴锅中保温适当时间。②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。③观察现象：3 支试管中气泡产生的快慢。‎ ‎（2）整个实验中,不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试管，其次是加FeCl3溶液的试管，再次是加蒸馏水的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。‎ ‎（3）将恒温水浴改为‎80℃‎，重做上述实验，由于过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，因此释放O2最快的是加FeCl3溶液的试管。‎ ‎3.（09全国卷Ⅱ）请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测试验结果、得出结论，并回答问题。‎ 实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、‎37℃‎恒温水浴锅、沸水浴锅。‎ ‎（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计（把答案填在答题卡上相应的表格中）。‎ 溶 液 试 管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液 甲 ‎+‎ ‎—‎ ‎+‎ ‎—‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎（2）实验步骤：‎ ‎①按照上表中的设计，取试管、加溶液。‎ ‎（3）结果预测： ‎ ‎（4）结论： ‎ ‎（5）在上述实验中，如果仅将‎37℃‎恒温水浴锅的温度调到‎20℃‎ ‎，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比‎37℃‎时浅，其原因是 。‎ 答案：‎ ‎（1）‎ 溶 液 试 管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液 甲 ‎+‎ ‎—‎ ‎+‎ ‎—‎ 乙 ‎—‎ ‎+‎ ‎—‎ ‎+‎ 丙 ‎+‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎+‎ 丁 ‎—‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎—‎ ‎（2）②混匀，‎37℃‎恒温水浴一段时间 ‎③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间 ‎④观察实验现象并记录实验结果 ‎（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 ‎（4）酶的催化作用有专一性 ‎（5）‎20℃‎低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少 解析：该题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。‎ ‎（1）因此表格中所填内容如下 溶液 试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 淀粉酶溶液 甲 ‎+‎ ‎—‎ ‎+‎ ‎—‎ 乙 ‎—‎ ‎+‎ ‎—‎ ‎+‎ 丙 ‎+‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎+‎ 丁 ‎—‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎—‎ ‎（2）实验步骤①按照上表中的设计，取试管、加溶液。‎ ‎②将上述溶液混合均匀，在‎37℃‎恒温水浴锅中保温适当时间。‎ ‎③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混合均匀，再在沸水浴中保温一定时间。‎ ‎④观察现象并记录实验结果。‎ ‎（3）应该在只有含蔗糖和蔗糖酶溶液的甲试管以及含淀粉和淀粉酶溶液的乙试管出现砖红色沉淀，其他试管不应该出现砖红色沉淀。‎ ‎（4）结论：说明酶的催化作用具有专一性。‎ ‎（5）如果将‎37℃‎恒温水浴锅的温度调到‎20℃‎，由于‎20℃‎低于酶的最适温度，酶的活性会下降，水解产生的还原糖少，所以出现砖红色试管中的颜色会比‎37℃‎时的浅。‎