2020年高考生物实验突破 专题06 影响酶活性的条件（含解析）

专题06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)：2H2O2――――→过氧化氢酶2H2O＋O2。②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，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序号实验操作内容试管1试管2试管31加入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同的温度条件60℃热水(5分钟)沸水(5分钟)冰块(5分钟)3加入等量的新鲜淀粉酶溶液1mL(5分钟)1mL(5分钟)1mL(5分钟)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色蓝色(2)探究pH对酶活性的影响序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液2mL2mL2mL2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH3注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴4观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生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考点一：“梯度法”探究酶的最适pH(1)设计思路(2)设计方案例一、为了探究某种淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤如下：步骤①：取10支试管，分为五组。每组两支试管中分别加入1mL某种淀粉酶溶液和2mL质量分数为5%的淀粉溶液。步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。步骤③：将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15℃、25℃、35℃、45℃、55℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。回答下列问题：(1)实验原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。(2)该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应__________________________________________________________________________________________________。(3)在本实验中，各组溶液的pH要保证______________，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？__________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示(“＋”表示蓝色程度)：组别12345处理温度/℃1525354555结果＋＋＋棕黄色＋＋＋分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在____________之间。某同学在进行本实验的过程中，发现反应时间过长。为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施：________________________________________________________________________。【答案】(2)先将五组试管分别在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃的水浴中保温一段时间(3)相同且适宜不能利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变各试管的温度，最终影响实验结果(4)25～45℃增加淀粉酶的量或浓度(或降低底物的量或浓度)【解析】本实验的目的是探究某种淀粉酶的最适温度。该实验中在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。本实验的自变量为温度，因变量为酶的活性变化，本实验通过淀粉遇碘液变蓝深浅来推断其变化，而各溶液pH属于无关变量，其要保证相同且适宜。低温抑制了酶的活性，但结构未被破坏，温度恢复升高时仍会有催化功能，所以该实验不能选用斐林试剂检测实验结果。根据表中数据可知，第3组试管开始呈棕黄色，说明此试管中已经没有淀粉了，因此淀粉酶的最适温度介于25℃和45℃之间。为了加快反应，在不改变自变量的情况下，可适当增加酶量或适当降低底物的浓度。考点二：“梯度法”探究酶的最适温度(1)设计思路(2)设计方案例一、下面的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。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①α­淀粉酶溶液1mL1mL1mL②可溶性淀粉溶液5mL5mL5mL③控制温度0℃60℃90℃④将新鲜α­淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温⑤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)组别A组B组C组D组E组pH56789H2O2完全分解所需时间(秒)30018090192284(1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是______________________。实验一的第⑤步最好选用________(试剂)测定单位时间内淀粉的________________。(3)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？__________________________________________。(4)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。【答案】(1)无关自(2)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)碘液剩余量(3)不科学因为温度会直接影响H2O2的分解(4)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(或在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低)6～8【解析】(1)实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后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。因此，实验一的①②③步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量，单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。(3)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α­淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。(4)由实验二的结果可知：在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。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。例二．(2017·襄阳第五中学质检)某同学将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。Ⅰ.在30℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题：(1)该实验的目的是______________________________________________________。(2)该实验中的自变量是____________。(3)各实验组均在30℃的恒定温度下进行的原因是：①____________________________________；②____________________________________________。Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题：(4)曲线a是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。(5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是______________________________________________________________。【答案】(1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响(2)pH(3)①30℃是过氧化氢酶的适宜温度②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响(4)Ⅱ(5)同一种酶的最适pH是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变【解析】(1)由题干信息可知，该实验的单一变量是pH，因变量是过氧化氢的含量，因此该实验的目的是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响。(2)由以上分析可知，该实验的自变量是pH。(3)实验设计要遵循单一变量原则和对照原则，该实验的单一变量是pH，而温度等其他无关变量都应相同且适宜。各实验组均在30℃进行是因为30℃是过氧化氢酶的适宜温度，同时可以排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响。(4)马铃薯提取液中含有过氧化氢酶，所以马铃薯提取液的量减半，即酶的数量减半，导致化学反应速率减慢，在相同时间内底物剩余量增加，即对应于曲线a。(5)过氧化氢的含量的最低点所对应的pH值是过氧化氢酶的最适pH，同一种酶的最适pH是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变，所以曲线a和b中，过氧化氢的含量的最低点位于横坐标同一位置。考点三底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)一定范围内，随着底物浓度的增大酶促反应速率逐渐加快，当达到一定底物浓度时，反应速率不再增加。(2)反应速率随酶浓度的增加而增加。例一.如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，据图分析，下列说法正确的是()A.如果在A点时，温度再提高5℃，则反应速率上升B.在其他条件不变的情况下，在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率不变C.在A点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度D.在C点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度和酶的浓度【解析】本实验是在最适温度条件下进行的，若再提高温度，酶活性会下降，则反应速率降低，A错误；曲线BC段随着反应物浓度的增加，催化速率不变，说明此时限制催化速率的因素最可能是酶的数量，所以B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率会加快，B错误；曲线AB段，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，可知该段影响酶促反应速率的因素主要是反应物浓度，C正确；曲线BC段随反应物浓度的增加，催化速率不变，说明此时限制反应速率的因素最可能是酶的数量，D错误。【答案】C易错点一：在探究影响酶活性的条件时，酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。易错点二：当研究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量，在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。易错点三：在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，不能先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理，原因是酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。易错点四：不能用H2O2为原料探究温度对过氧化氢酶催化活性的影响，原因是温度升高时H2O2会分解，这样实验的变量不唯一。挑战真题：1.(2017·天津，3)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。下列叙述错误的是()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值增大【答案】C【解析】