高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第3课时影响酶促反应速率的因素练习苏教版必修1.docx
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高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第3课时影响酶促反应速率的因素练习苏教版必修1
第3课时 影响酶促反应速率的因素
目标导航 1.结合教材P67,设计实验探究pH和温度变化对酶活性的影响,并能分析实验结果。
2.结合教材P68,归纳影响酶促反应速率的因素,并能分析相关曲线。
影响酶促反应速率的因素(阅读P67~68)
1.pH
(1)最适pH:
酶活性最大时的pH。
(2)pH影响酶活性的机制:
通过改变酶的活性中心等发挥作用。
2.温度
酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的最适温度,低于或高于这一温度都会使反应速率降低。
3.底物浓度、酶浓度
(1)底物浓度
①当酶充足时,酶促反应速率与底物浓度呈正比例关系。
②当酶量一定时,在底物浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而加快,当底物浓度达到某一定值后,不再随底物浓度的增加而加快。
(2)酶浓度
①当底物量充足时,酶促反应速率与酶浓度呈正比例关系。
②当底物量一定时,在酶浓度较低时,反应速率随酶浓度的增加而加快,当酶浓度达到某一定值后,不再随酶浓度的增加而加快。
一、pH对酶促反应速率的影响
1.课题研究:
探究pH对酶活性的影响
(1)实验器材:
滤纸、pH试纸、温度计、试管、烧杯、酒精灯,过氧化氢溶液、葡萄糖、酵母菌溶液等。
(2)实验装置
(3)操作步骤及现象
步
骤
实验操
作内容
烧杯①
烧杯②
烧杯③
烧杯④
①
将若干同样大小的滤纸片浸入酵母菌液中,然后取出晾干、备用
②
取四只相同烧杯,各注入等量的2%不同pH的H2O2溶液
pH=5
pH=7
pH=9
pH=11
③
将相同数量的滤纸片逐片放入四只烧杯中
④
观察并记录现象
有少量气泡产生,并附在滤纸片上,滤纸片浮出液面的时间长
有大量气泡产生,并附在滤纸片上,滤纸片浮出液面的时间短
有少量气泡产生,并附在滤纸片上,滤纸片浮出液面的时间长
有更少量气泡产生,并附在滤纸片上,滤纸片浮出液面的时间更长
(4)实验结果的曲线图:
滤纸片接触液面会下沉,直至烧杯底部,然后由烧杯底部上浮,直至浮出液面,及时记录整个过程所用时间(t),以1/t为纵坐标(酶促反应速率)、pH为横坐标绘制曲线图如下。
(5)pH对酶活性影响的分析:
①酶活性会受到pH影响,适宜的pH是维持酶的正常功能所必需的。
②酶催化效率最大时对应的pH为最适pH。
如该实验中的最适pH约为7。
③在过酸或过碱条件下,会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。
④pH的轻微改变使酶的活性降低但未破坏酶的分子结构,恢复正常的pH时,酶的活性也可以恢复。
2.pH对不同酶活性的影响
1.探究pH对酶促反应速率影响的实验所依据的原理是什么?
答案 ①反应原理:
2H2O2
2H2O+O2。
②鉴定原理:
pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量。
可通过气泡生成量的多少,及滤纸片向上运动直至浮出液面所需时间的长短来检验O2生成量的多少。
2.在探究pH对酶活性影响的实验中,所涉及的自变量、因变量及无关变量分别是什么?
答案 本实验中的自变量是不同pH。
因变量是H2O2分解释放的O2量(本实验中参照滤纸片浮至水面时所用的时间的长短)。
本实验的无关变量是除pH以外的如温度、滤纸片的大小等因素。
3.若要探究影响H2O2酶的最适pH,实验思路是怎样的?
答案 实验思路是
O2产生速率
4.从蛋白质的结构和特点方面分析,在过酸、过碱或温度过高的条件下,酶为什么失活?
该如何保存酶?
答案 过酸、过碱或高温会使蛋白质变性失活。
低温和适宜pH下保存酶。
5.在日常生活中,使用加酶洗衣粉要比使用普通洗衣粉更容易清除衣物上的奶渍、油渍,为什么?
使用加酶洗衣粉时,最好用温水浸泡,为什么?
答案 加酶洗衣粉中含有一部分酶,比如脂肪酶、蛋白酶等,它们能够分解脂肪、蛋白质,使之变成小分子的物质,更加容易清洗。
酶的作用需要适宜的温度条件。
6.唾液淀粉酶随食物进入胃内,能否继续分解淀粉?
其原因是什么?
答案 不能。
唾液淀粉酶在胃液中强酸的条件下会失去活性,并会被胃蛋白酶分解。
1.图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下、pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。
若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下叙述正确的是( )
A.pH=a时,e点下移,d点左移
B.温度降低时,e点不移,d点右移
C.pH=c时,e点为0
D.H2O2量增加时,e点不移,d点左移
问题导析
(1)pH处于最适pH时,酶活性达到最大,低于或高于最适pH,酶活性都将减弱,甚至失去活性。
(2)酶能降低酶促反应的活化能,从而加快反应,但不能改变反应的平衡点。
(3)依据题干,图乙为最适pH时的变化曲线。
pH=a时,反应速率减慢,但最终产物量不变,即e点不变,但由于酶活性减弱,达到平衡所需要的时间增长,d点右移。
(4)温度降低,酶的活性减弱,反应速率降低,但不改变产物的量,e点不变,达到平衡所需要的时间增长,d点右移,B正确。
(5)pH=c时,酶失去活性,反应无酶催化仍能进行,e点不为0。
(6)H2O2量增加时,分解生成的O2增多,达到平衡所需要的时间增多,因此e点上移,d点右移。
答案 B
一题多变
下图曲线表示不同pH对三种蛋白酶活力的影响,有关叙述错误的是( )
A.酶活力可用单位时间内产物增加的量来表示
B.乙酶的活力不受pH影响
C.pH由6降至2,甲酶的活力不变
D.与乙酶相比,甲酶和丙酶的适宜pH范围较窄
答案 B
解析 酶活力可以用单位时间内产物的增加量或反应物的减少量来表示,A正确;由图可知乙酶的最适pH范围较广,但在2时酶可能没有活性,B错误;pH在6时酶已经失去活性,再降到2还是没有活性,C正确;乙酶的pH范围较广,而甲酶和丙酶的范围较窄些,D正确。
二、温度等因素对酶促反应速率的影响
1.温度对酶促反应速率的影响
(1)温度对酶促反应速率的作用曲线
(2)对曲线的解读
①在一定的温度范围内,酶促反应速率随着温度的升高而加快;但当温度升高到一定限度时,酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。
②在一定条件下,酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。
(3)低温影响酶的活性,但不会使酶的空间结构破坏,温度升高后,酶仍能恢复活性。
但高温会导致酶变性,使其永久失活。
2.底物浓度对酶促反应速率的影响
(1)在一定的反应物浓度范围内,酶促反应速率随反应物浓度的增加而上升;当反应物浓度达到某一定值后,再增加反应物浓度,反应速率也不再上升。
这是受酶浓度或酶活性的限制。
(2)曲线
3.酶浓度对酶促反应速率的影响
(1)在当反应物浓度大大超过酶浓度时(也即底物充足),酶浓度与酶促反应的速率成正比例关系。
(2)曲线
1.能否选择过氧化氢和过氧化氢酶来探究温度对酶促反应速率的影响?
为什么?
答案 不能。
因为过氧化氢本身在自然状态下就能分解,且在不同温度下分解速率不同,会干扰实验结果。
2.下面是某小组设计的探究温度变化对工业淀粉酶(适宜温度60℃)催化作用的影响实验,填表并思考下列问题:
步骤
试管编号
1
2
3
加入3%可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
提供环境温度
60℃的水
沸水
冰块
保温
5min
5min
5min
注入2%新鲜淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
继续保温
5min
5min
5min
滴入碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
无明显颜
色变化
蓝色
蓝色
(1)1、2、3号试管的现象说明了什么问题?
答案 1号试管的现象说明淀粉被完全分解了,2、3号试管的现象说明淀粉没有被完全分解。
(2)该实验得出的结论是什么?
答案 温度会影响酶活性,温度偏高或偏低都会影响酶活性。
(3)能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成,来判断试管中的淀粉是否被分解了?
答案 不能。
因为这个实验要严格控制温度,而斐林试剂的反应需要水浴加热。
2.
如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t1调到最适温度时,酶活性下降
B.当反应温度由t1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
问题导析
(1)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。
(2)当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升。
(3)温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。
(4)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。
答案 B
一题多变
判断正误:
(1)一定范围内升高温度,酶活性可能上升。
( )
(2)同一生物体内的酶最适pH一定相同。
( )
(3)pH越高,酶的活性越高。
( )
(4)低于或高于最适pH都会使酶的活性降低甚至丧失。
( )
(5)在一定范围内,底物浓度影响着酶促反应速率。
( )
答案
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)√
1.在“探究不同pH值对酶活性的影响”实验中,pH值属于( )
A.自变量B.无关变量
C.因变量D.对照变量
答案 A
解析 实验过程中可以变化的因素称为变量。
其中人为改变的变量称为自变量。
探究不同pH值对酶活性的影响,所以pH是自变量。
2.如图表示某反应物剩余量随pH及温度变化的情况,正确的是( )
A.该酶的最适温度是37℃
B.随着pH的升高,酶的活性先降低后升高
C.随着温度的升高,酶的最适pH不变
D.随着温度的升高,酶的活性逐渐降低
答案 C
解析 反应物剩余量的多少可以表示反应进行的程度,反应物剩余越少,表示反应进行的越彻底,则酶的活性越高,反之则酶的活性越低。
由图可以看出该酶的最适温度应为35℃左右,在一定范围内随着pH和温度的升高,酶的活性都是先升高再降低。
在不同的温度条件下,酶的最适pH都是8。
3.人在发高烧时,常常不思饮食,其根本原因是( )
A.消化道内的食物尚未消化
B.发烧使胃肠蠕动减弱
C.体内食物残渣排出受阻
D.高烧使酶的活性减弱
答案 D
解析 酶的活性受温度影响。
体温升高使酶的活性下降。
4.分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后,酶都没有活性,但( )
A.经过0℃处理的酶的活性能够恢复
B.经过100℃处理的酶的活性能够恢复
C.经过0℃处理的酶的空间结构遭破坏
D.经过100℃处理的酶被水解成了氨基酸
答案 A
解析 高温和低温对酶活性的影响不同,低温不会破坏酶的分子结构,只会抑制酶的活性,若升高温度,酶活性可以恢复;高温破坏酶的分子结构,使酶活性丧失。
5.胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物),温度保持在37℃,pH保持在最适值,生成物量与反应时间关系如下图。
请回答下列问题:
(1)该酶作用的底物是________。
(2)在140min后,曲线变成水平,这是因为____________________________。
(3)若增加胰蛋白酶浓度,其他条件不变,请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。
(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液pH由2逐渐升高到10,则酶催化反应的速率将________________,原因是________________________。
(5)下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是________。
答案
(1)蛋白质
(2)底物量一定,底物已被耗尽
(3)如图中虚线所示
(4)不变 在pH=2时酶已经失活 (5)C
解析 酶具有专一性,一种酶只能催化一定的反应物(底物)发生反应,第
(1)小题蛋白酶只能催化蛋白质水解。
酶催化反应,只能改变反应速度,不能改变反应结果,故第(3)小题画坐标曲线时,反应速率加快,时间缩短,最终生成物量不变。
受pH影响,酶在强酸或强碱环境中会因结构改变而变性失活。
酶受温度的影响,低温影响酶活性,但不变性失活,随温度升高,反应速率加快,超过最适温度,随温度升高而下降,但第(5)小题侧重于考查胰蛋白酶的最适温度为37℃。
另外第
(2)小题考查化学反应的常识,随着反应时间推移,反应底物的耗尽,生成物量不再增加。
基础巩固
1.唾液淀粉酶进入胃后就失去其催化作用,主要原因是( )
A.酸碱度不适宜
B.胃蛋白酶抑制了唾液淀粉酶的作用
C.胃中没有淀粉
D.唾液淀粉酶被分解
答案 A
2.将1mL5%的新鲜唾液倒入装有10mL糨糊的试管内,置于25℃的温水中水浴,下列各方法中能提高试管内反应速率的是( )
A.向试管内通气
B.适当提高实验温度
C.向试管内加入少量麦芽糖
D.向试管内加入大量的酸或碱
答案 B
解析 过酸或过碱会使酶变性失活,而新鲜唾液淀粉酶的最适pH为7左右。
通气、加入少量的麦芽糖不影响酶的活性。
在一定温度范围内,随温度升高酶的活性增强。
3.血液凝固是一系列酶促反应过程,采集到的血液在体外下列哪种温度条件下凝固最快( )
A.0℃B.15℃
C.25℃D.35℃
答案 D
解析 越接近人的体温,血液凝固越快。
4.科学家通过实验分别研究了pH对酶A和酶B所催化的反应速率的影响,获得下图所示结果。
下列有关叙述正确的是( )
A.酶A与酶B催化活性的最适pH相同
B.酶B的催化效率高于酶A
C.酶B很可能取自人体的胃液
D.酶A与酶B最可能不在同一部位发挥作用
答案 D
解析 本题考查pH对酶活性的影响。
由题图可知,酶A和酶B催化活性的最适pH分别是4和6,因此最适pH不同。
酶B的催化效率并不总高于酶A,例如pH是5的时候,二者的催化效率相等。
人的胃液pH为2左右,而酶B的最适pH为6。
由于酶A与酶B催化活性的pH范围不同,因此它们最可能位于不同部位。
5.在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置,分别用不同方法处理,如图所示,将上述实验装置放入37℃恒温箱中,保温处理24h后,用碘液冲浸该琼脂块,可见其上面呈蓝色的斑块个数是( )
A.1B.2
C.3D.4
答案 C
解析 1和2斑块处的唾液淀粉酶失活,3处无唾液淀粉酶,因此淀粉不能水解,加碘后变蓝色。
6.下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。
先将酶和乳汁分别放在2支试管中,然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15min,再将酶和乳汁倒入同一试管中混合,保温并记录凝乳所需要的时间。
通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间,结果如表所示:
装置
A
B
C
D
E
F
水浴温度/℃
10
20
30
40
50
60
凝乳时间/min
不凝固
7.0
4.0
1.5
4.0
不凝固
据此实验,请判断下列叙述中正确的是( )
A.凝乳时间越长,凝乳酶的活性越高
B.如果将A组的水温逐渐提高,乳汁可以凝固
C.低温破坏了酶的分子结构,所以10℃温度下乳汁不凝固
D.可以肯定,凝乳酶的最适温度为40℃
答案 B
解析 A组不凝固的原因是温度太低,酶的活性受到抑制,当温度逐渐升高,会提高酶的活性,使乳汁凝固。
巩固提升
7.如图为某一酶促反应在不同条件下的反应物剩余量的变化曲线,可以说明的酶特性是( )
①专一性 ②高效性 ③催化特性 ④在温和的条件下进行
A.①④B.①②
C.②③D.③④
答案 C
解析 由题图可见,三种不同处理都可以使反应达到平衡点,所有的催化剂都具有这样的共性。
但是达到平衡点所需时间不一致,加酶所需时间最短,这是酶的高效性。
专一性是指酶只能催化一定的反应物(底物)发生反应。
在温和的条件下进行是指酶作用的发挥需要适宜的环境条件。
8.如图甲表示某有机物加入催化剂物质后,置于0℃到80℃环境中,有机物的分解总量与温度的关系图。
根据该图判断,如果把这些物质置于80℃至0℃的环境中处理,其关系图应为乙图中的( )
答案 B
解析 酶是蛋白质,由图甲可知,80℃时已经变性失活,在降低至适宜温度,酶的活性也不再恢复。
9.关于探究酶特性的实验叙述中,正确的是( )
A.若探究温度对酶活性的影响,可选择过氧化氢溶液为底物
B.若探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照
C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测
答案 B
解析 因加热本身能加快过氧化氢的分解,故不能用过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶活性的影响;探究酶的高效性时,用酶与无机催化剂作比较;探究温度对淀粉酶活性的影响,不选择斐林试剂对实验结果进行检测,因为斐林试剂检测中水浴加热时会使低温条件下的酶的活性升高;用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,不用碘液对实验结果进行检测,因为无论蔗糖水解与否遇碘液都没有颜色变化。
10.如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下,反应物浓度对酶促反应速率的影响,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
答案 C
解析 在A点时,随着反应物浓度的增加,酶促反应速率也增加,表明限制反应速率的因素是反应物的浓度。
11.下面是某同学所做的有关过氧化氢在不同条件下分解的验证性实验。
一、实验材料和用具:
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、新鲜的马铃薯泥、蒸馏水、酒精灯、温度计等。
二、实验步骤
步骤
试管编号
a
b
C
d
e
加入
试剂
3%
H2O2
2mL
3%
H2O2
2mL
3%
H2O2
2mL
3%
H2O2
2mL
H2O
2mL
设置反
应条件
常温
常温
常温
0℃
常温
蒸馏水
FeCl3
溶液
肝脏
研磨液
煮熟的肝
脏研磨液
肝脏
研磨液
剂量
2滴
2滴
2滴
2滴
2滴
观察气
泡产生
请根据该实验回答下列问题。
(1)在上述实验中,产生气泡最多的试管是________号,原因是:
________________。
(2)如果仅将上述实验条件由常温改为90℃水浴,重复实验,气泡产生最多的试管是________号。
(3)假如b、c两试管的实验现象均不明显,从所给的实验材料分析,原因可能是:
____________________________________________________________________。
该同学设计e组的实验目的是:
__________________________________________。
(4)假若a~d号的实验都是为了验证酶的某项特性而设置的对照,那么,实验组设置不科学的是______号,主要违背了________原则,应如何改进?
____________。
(5)假如要证明马铃薯中也含有过氧化氢酶,你的实验设计思路是_____________
_____________________________________________________________________。
答案
(1)c 酶在适宜条件下具有高效性
(2)b
(3)H2O2溶液放置时间过长而分解 排除肝脏研磨液中其他物质对实验结果的影响(合理即可)
(4)d 单一变量 将0℃改为常温
(5)再增设两组实验,分别编号为f、g,实验处理方法同c组,只是将滴加肝脏研磨液分别改为马铃薯泥和高温处理过的马铃薯泥(对g组设置可不作要求)
解析
(1)由于酶在适宜条件下具有高效性,因此c试管产生气泡最多。
(2)90℃时酶活性丧失,加FeCl3溶液的b试管在高温下产生气泡最多。
(3)b、c两试管加了催化剂而实验现象却均不明显,从实验材料分析,应该是H2O2溶液放置时间过长分解所致。
(4)d试管的设计存在两个变量,即温度和酶的活性。
将0℃变为常温即可。
12.某生物小组探究pH对过氧化氢酶活性的影响,实验过程如下:
一、实验材料及用具:
新鲜肝脏研磨液、新鲜血浆、pH分别5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液、恒温培养箱、10%H2O2溶液、试管等。
二、实验步骤
步骤
试管编号
A
B
C
D
E
①加入血浆或缓冲液各2mL
血浆
pH5.0
缓冲液
pH6.0
缓冲液
pH7.0
缓冲液
pH8.0
缓冲液
②加入10%的过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
2mL
2mL
③加入新鲜肝脏研磨液
2滴
2滴
2滴
2滴
2滴
④观察、记录各组气泡数量
请回答有关问题。
(1)该实验的实验组为__________试管;自变量为__________,因变量为__________。
(2)如果右图表示的是在pH=7.0的试管中过氧化氢的量随时间的变化,请在图中画出氧气生成总量随时间的变化曲线(标注曲线1)和酶量增加一倍时过氧化氢含量随时间的变化曲线(标注曲线2)。
(3)如果用淀粉代替过氧化氢,并用斐林试剂检测结果,你认为是否可行?
请说明理由:
______________________________。
答案
(1)B、C、D、E 溶液pH 酶的活性(检测指标:
气泡数量)
(2)见下图
(3)不可行。
因肝脏研磨液中无淀粉酶
解析
(1)分析表格知:
自变量为溶液的pH,因变量为酶的活性;A为对照组,B、C、D、E均为实验组;
(2)氧气的生成量随时间的增加而增加,当过氧化氢量为零时,氧气生成量最大且以后不变;当酶量增加一倍时,反应速率加快,过氧化氢的减少加快,过氧化氢分解完所需时间变短;(3)因为肝脏研磨液中无淀粉酶,不能分解淀粉,所以不能用淀粉代替过氧化氢,并用斐林试剂检测结果。
走进高考
13.(2014·江苏卷,18)下列关于加酶洗衣粉的叙述,正确的是( )
A.高温易使酶失活,因此冷水洗涤去污效果应该比温水好
B.洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用
C.在pH低于7.0的自来水中,碱性蛋白酶依然能起作用
D.洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用
答案 C
解析 A项,酶有最适温度,加酶洗衣粉的酶在水温为45~60°C时能充分发挥洗涤效果。
B项,如果将酶直接加入到洗衣粉中,洗衣粉中的表面活性剂能影响碱性蛋白酶的活性,甚至使酶失活。
C项,加酶洗衣粉中的酶是经过特殊处理的,能耐酸、耐碱,可忍受表面活性剂和较高的温度。
D项,加酶洗衣粉中的酶的作用是催化衣物上的污渍分解,使其容易从衣物上脱落下来。
14.(2013·新课标卷Ⅱ,6)关
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