最新高三生物一轮总复习专题51降低化学反应活化能的酶一及答案.docx

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最新高三生物一轮总复习专题51降低化学反应活化能的酶一及答案

【课程学习目标】

1.说出酶的作用和本质。

2.尝试比较过氧化氢在不同条件下的分解速率。

3.学会控制自变量,观察和检测因变量的变化。

第一层级：

预学区.不看不讲

【知识体系梳理】

一、对照实验

1.细胞代谢:

细胞中每时每刻都进行着许多①,称为细胞代谢。

2.对照实验的变量控制:

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②,随着自变量的变化而变化的变量称作③,除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为④。

除一个因素以外,其余因素都保持不变的实验叫作⑤,它一般设置对照组和实验组。

二、酶的本质

1.酶本质的探索过程:

1857年巴斯德提出发酵是由于酵母细胞的存在,即有⑥的参与才能引起发酵;而德国化学家李比希却坚持认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞⑦后才能发挥作用,两种观点争执不下。

德国化学家毕希纳发现不含酵母细胞的⑧与活酵母是一样的,都能引起发酵,他将引起发酵的物质称为酿酶。

最早从刀豆中提取出脲酶的是美国科学家萨姆纳,他用多种方法证明了酶是⑨。

20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数⑩也有生物催化功能。

2.酶的定义:

酶是产生的,具有作用的一类。

三、酶的作用

分子从常态转变为的活跃状态所需要的称为活化能。

同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高,这样细胞代谢就能在的条件下快速进行。

【基础学习交流】

1.什么是细胞代谢?

酶与细胞代谢有何关系?

2.酶是什么物质?

3.实验过程中什么是变量?

变量包括哪几类?

如何区分?

什么是对照实验?

对照实验遵循什么原则?

4.什么叫化学反应的活化能?

酶与活化能有什么关系?

第二层级：

导学区.不议不讲

【重点难点探究】

知识点一:

比较过氧化氢在不同条件下的分解实验解读

1.请叙述实验原理,并用化学方程式表示。

2.该实验设计遵循了对照原则和单一变量原则,具体分析如下图所示。

图中的实际结果就是观察指标,即各试管气泡冒出情况。

请问,若将带火星的卫生香放在试管液面上,第3、4号试管中的现象相同吗?

如果不同,则现象分别是什么?

本实验能得出什么结论?

3.实验过程中需要注意哪些事项?

并简要说明原因。

知识点二:

对酶的化学本质及作用机理的认识

1.酶与一般催化剂的共同点有哪些?

2.如果某种酶的化学本质是蛋白质,该如何证明?

如果是RNA呢?

请简要说出实验原理。

3.什么是活化能?

酶的作用机理是什么?

酶除在细胞内发挥作用外,适宜条件下在细胞外（如试管、消化道中）是否也能发挥作用?

4.酶与无机催化剂降低活化能的作用是否相同?

谁的作用更显著?

其意义是什么?

【思维拓展应用】

例1　过氧化氢酶能催化H2O2的分解,产生的能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。

为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶,设计了如下实验。

（1）3号试管内加入的物质是　。

（2）设计2号试管作为对照的具体目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）如果2号试管未产生颜色反应,则出现橙红色沉淀的是　　　号试管。

　　例2　当某种RNA存在时,生物体内的某种化学反应能正常进行,当这种RNA被有关的酶水解后,此种化学反应的速率便慢了下来。

由此可以说明（　　）。

A.RNA是核酸的一种

B.RNA也可起生物催化剂的作用

C.RNA主要存在于细胞质中

D.RNA是该种生物的遗传物质

第三层级：

固学区.不练不讲

【基础智能检测】

1.酶的基本组成单位是（　　）。

A.蛋白质　　　　　B.氨基酸C.核糖核酸D.氨基酸或核糖核苷酸

2.酶具有极强的催化功能,其原因是（　　）。

A.降低了化学反应的活化能B.增加了反应物之间的接触面

C.提高了反应物分子的活化能D.酶提供使反应开始所必需的活化能

3.水稻细胞内合成的某物质,能够在常温下高效分解淀粉,该物质（　　）。

A.化学本质是淀粉B.只含有C、H两种元素

C.遇碘液变蓝色D.含有羧基

4.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如右图所示。

下列分析错误的是（　　）。

A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解

B.甲酶是不可能具有催化功能的RNA

C.乙酶的化学本质为蛋白质

D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变

【全新视角拓展】

5.根据下图给定的条件,回答问题:

（1）产生气泡快的试管是　　　　　　。

原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）使用的肝脏应是新鲜的,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　;而且要尽量剪碎制成研磨液,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）向两试管内滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时,能否共用一个吸管?

为什么?

（4）除观察卫生香燃烧是否猛烈外,请再给出一种简单的定性描述酶有较强活性的方法。

第四层级：

思学区.不思不复

【思维导图构建】

【答案】

【知识体系梳理】

①化学反应　②自变量　③因变量　④无关变量　⑤对照实验　⑥活细胞　⑦死亡并裂解　⑧提取液　⑨蛋白质　⑩RNA　活细胞　催化　有机物　容易发生化学反应　能量　温和

【基础学习交流】

1.细胞中全部有序的化学变化的总称叫细胞代谢。

酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。

酶是生物催化剂,它是活细胞内产生的,细胞生存的条件是很温和的,正是因为有酶,才使得细胞内数量巨大的生物化学反应能够在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下迅速高效地进行。

2.酶是活细胞产生的,具有催化作用的有机物,绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA。

3.实验过程中可以变化的因素称为变量。

变量包括自变量、因变量和无关变量。

自变量是指人为改变的变量。

因变量是指随自变量的变化而变化的变量。

无关变量是指除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。

对照实验是指除了一个因素之外,其余因素都保持不变的实验。

对照实验应遵循单一变量原则和同一性原则。

4.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称为活化能。

分子要发生化学反应,必须使能量较低的分子吸收能量达到分子能够发生反应的活跃状态。

而酶的作用不是提高分子的能量,而是把活化能降到常态分子的能量状态,使常态分子就能达到化学反应所需要的能量。

因此,酶能大幅度降低活化能。

【重点难点探究】

知识点一:

比较过氧化氢在不同条件下的分解实验解读

1.过氧化氢在高温或Fe3+或H2O2酶的作用下都可分解成H2O和O2。

2H2O2

2H2O+O2

2.不同。

第3号试管中卫生香火头变明亮,第4号试管中卫生香复燃。

结论:

酶的催化作用比无机催化剂的催化作用更显著。

3.①肝脏要新鲜,以保证H2O2酶的数量及活性;②肝脏要制成研磨液,以便与底物H2O2充分接触;③滴加研磨液和FeCl3溶液的滴管不能共用,否则影响实验结果的准确性;④带火星的卫生香不要触碰到气泡或插入到液面以下,以免卫生香因潮湿而熄灭;⑤H2O2溶液有腐蚀性,使用时要小心,不要触及皮肤。

　　知识点二:

对酶的化学本质及作用机理的认识

1.①加快化学反应速率,本身没有数量和性质上的改变;②只能催化已存在的化学反应;③降低化学反应的活化能,缩短达到平衡的时间,但不改变平衡点。

2.①证明某种酶是蛋白质:

实验组:

待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应;

对照组:

已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。

②证明某种酶是RNA:

实验组:

待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色;

对照组:

已知RNA溶液+吡罗红染液→呈现红色。

3.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称为活化能。

酶的作用机理是降低化学反应的活化能。

适宜条件下,酶在细胞外也能发挥作用。

4.不同。

酶降低活化能的作用更显著,从而使得细胞代谢能在较温和的条件下进行。

思维拓展应用

例1　

（1）2mL焦性没食子酸溶液、2滴H2O2溶液、2mL马铃薯块茎提取液　

（2）排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验的影响　（3）3

【解析】要鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶,题目给出了四组实验,很显然,1、2、4号为对照组,3号为实验组,遵循单一变量的原则,所以3号试管内加入的物质应为2mL焦性没食子酸溶液,2滴H2O2溶液和2mL马铃薯块茎提取液。

1号试管对照的目的是排除水对H2O2的影响,2号试管是为了排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响,4号试管是为了验证失活的过氧化氢酶分解H2O2产生的颜色反应,因此,对照组将都不会出现橙红色沉淀,即只有3号试管能产生颜色反应。

　　例2　B

【解析】有些酶的化学本质是RNA,题目中提到的RNA是某种化学反应的生物催化剂——酶。

【基础智能检测】

1.D　2.A　3.D　4.B

【全新视角拓展】

5.

（1）甲　H2O2酶比Fe3+的催化效率高　

（2）新鲜肝脏含有较多的H2O2酶且酶的活性较强　剪碎能使H2O2酶与H2O2的接触面积大大增加,进而加快反应速率　（3）不能;因为用吸过H2O2酶溶液的吸管再去吸FeCl3溶液,可因吸管内残留的H2O2酶混入到滴加FeCl3的试管内,由于酶具有高效性,将严重影响实验结果,从而失去了加FeCl3的试管在实验中的对比作用。

　（4）可用肉眼观察两个试管内单位时间内放出气泡的多少。

【思维导图构建】

①催化　②活化能　③催化能　④细胞内、外　⑤蛋白质

【典例指津】---授技法！

热点题型一酶的本质和作用

例1、下列关于酶的论述，正确的是（　　）

①对底物有严格的选择性　②酶在体内不能更新　③温度越高酶的活性越大　④酶制剂通常在低温下保存　⑤酶能降低化学反应的活化能　⑥酶只能在细胞内发挥催化作用　⑦酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物

A．①④⑤⑦B．②④⑤⑦

C．②③④⑥D．①②⑥⑦

【答案】A

【解析】绝大多数酶是蛋白质，在体内不能贮存，所以要不断更新。

温度过高会使酶失活。

酶可

以在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用。

只要是活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）就可以合成酶，酶的合成场所主要是核糖体，有的是在细胞核中，所需原料为氨基酸或核糖核苷酸。

酶的催化作用具有专一性，故对底物有严格的选择性。

酶的作用本质是降低化学反应的活化能。

低温和高温均可使酶的活性降低，但机理不同，低温是抑制酶的活性，不会使酶变性失活，而一定的高温会使酶的活性降低，温度过高会使酶变性失活。

【提分秘籍】

1.酶化学本质的实验验证

（1）证明某种酶是蛋白质

实验组：

待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应

对照组：

已知蛋白质溶液＋双缩脲试剂→出现紫色反应

（2）证明某种酶是RNA

实验组：

待测酶液＋吡罗红染液→是否呈现红色。

对照组：

已知RNA溶液＋吡罗红溶液→出现红色。

（3）利用酶的专一性原理来证明

2．酶的作用特点

（1）酶不能改变化学反应的平衡点，只能改变达到平衡点的时间；

（2）酶和无机催化剂一样，在反应前后性质和数量保持不变，但酶并非能终生发挥作用，酶和其他物质一样也需要更新；

（3）有的酶存在于细胞外（如消化酶），有的存在于细胞内（如呼吸酶）。

3.酶的作用机理

酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：

（1）图中ac和bc段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。

（2）若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。

用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。

【举一反三】

细胞代谢受酶的调节和控制。

下列叙述正确的是（　　）

A．激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢

B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率

C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同

D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化

【答案】B

【真题回眸】---知难易！

1.（2017·新课标全国卷Ⅱ，3）下列关于生物体中酶的叙述，正确的是

A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶

B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性

C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法

D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37℃

【答案】C

【解析】线粒体和叶绿体中也能进行DNA复制，所以也有参与DNA合成的酶，A错误；酶是活细胞产生的，既能在生物体内发挥作用，也能在细胞外发挥作用，只要给于适宜的温度和pH，活细胞产生的酶在生物体外酶仍然有催化活性，B错误；向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓（NH4）2SO4使蛋白质凝聚沉淀，C正确；酶在低温环境中保存，D错误。

学*

2.（2015·海南卷，4）关于生物体产生的酶的叙述，错误的是（　　）

A.酶的化学本质是蛋白质或RNA

B.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2

C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类

D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁

【答案】　D

【解析】　植物细胞细胞壁由纤维素和果胶组成，细菌细胞壁由肽聚糖等物质组成，而酶具有专一性，纤维素酶只能催化水解纤维素，D错误。

3.（2014·福建卷，1）用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。

由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是（　　）

A.蛋白酶B.RNA聚合酶

C.RNAD.逆转录酶

【答案】　C

4.（2013·安徽卷，2）细胞代谢受酶的调节和控制。

下列叙述正确的是（　　）

A.激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢

B.代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率

C.同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同

D.对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化

【答案】　B

【解析】　本题考查酶和激素的作用，意在考查考生的理解能力。

激素既可以通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢，也可以通过影响靶细胞内酶基因的表达来调节酶的数量从而调节细胞代谢，A错误；细胞代谢的终产物可通过提高或降低酶的活性来调节代谢速率，B正确；同一个体不同功能的细胞内酶的种类不同，C错误；一个细胞在不同时期，其功能可能会发生相应变化，因而酶的种类和数量可能会随之改变，D错误。

5.（2013·新课标全国卷Ⅱ，6）关于酶的叙述，错误的是（　　）

A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中

B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构

C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率

D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物

【答案】　B

【能力提升】---长士气！

一、选择题（8小题）

1.能够促使脂肪酶水解的酶是（）

A．淀粉酶B．蛋白酶C．脂肪酶D．麦芽糖酶

【答案】B

【解析】脂肪酶的化学本质是蛋白质，因此，催化唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶，B正确。

2.多酶片中含有的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶具有辅助消化的作用。

下列关于酶的叙述正确的是（）

A．多酶片中酶的基本组成单位是氨基酸

B．酶的数量因参与化学反应而减少

C．酶提供化学反应开始时所必需的活化能

D．酶在生物体内才起催化作用

【答案】A

【解析】多酶片中的酶的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，A正确；反应前后酶的性质和质量并不发生变化，B错误；酶能降低化学反应的活化能，但不提供能量，C错误；酶在细胞内、外、生物体外都可发挥作用，D错误。

3．20世纪80年代科学家发现了一种RnaseP酶，是由20％蛋白质和80％RNA组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有这种酶相同的活性，这一结果表明

A．酶的化学本质是蛋白质

B．酶是由蛋白质组成的

C．RNA具有生物催化作用

D．绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA

【答案】C

【解析】RnaseP酶是由20%蛋白质和80%RNA组成，除去蛋白质后，RNA仍然具有这种酶相同的活性，这一结果表明RNA具有生物催化作用，C正确。

4.下列有关酶的叙述中，正确的是（）

A．酶的催化效率总是高于无机催化剂

B．一个酶分子只起一次作用

C．酶催化反应能放出更多的能量

D．催化蛋白质水解的酶的化学本质是蛋白质

【答案】D

5.下列图示为酶促反应，甲、乙、丙、丁中属于酶的是（）

A．甲B．乙C．丙D．丁

【答案】A

【解析】分析题图可知，甲、乙中，甲在反应前后不变，乙变成了丙和丁，因此甲是酶，乙是反应底物，丙和丁是产物。

6．下图曲线表示物质A生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。

下列相关叙述中正确的是（）

A．ab段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应发生需要的活化能

B．bd段表示在无催化剂催化条件下，使物质A生成物质P反应发生需要的活化能

C．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动

D．酶可通过降低反应的活化能来加快反应的进行

【答案】D

7.下列有关酶的叙述，正确的是（）

①酶都是在核糖体上合成的②有的酶从食物中获得，有的从体内转化而来

③酶是在活细胞中产生的具有催化作用的有机物④酶在代谢中有多种功能⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑦酶只是起催化作用

A．①②④B．③⑤⑥C．③⑦D．④⑤

【答案】C

【解析】绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA，所以说酶合成的场所多数在核糖体中，①错误、⑤错误；人体内的酶不能从食物中获得，只能在体内合成，②错误；酶是在活细胞中产生的具有催化作用的有机物，③正确；酶在代谢中只有催化功能，④错误、⑦正确；激素在代谢和发育中起调控作用，⑥错误。

8.下列关于实验的描述正确的是（）

A．将糖尿病患者的尿液与斐林试剂混合，静置一段时间后，就会出现砖红色沉淀

B．将双缩脲试剂加入到蛋清稀释液中，溶液最终变成蓝色

C．做植物细胞质壁分离与复原实验时，将蔗糖溶液的浓度由0.3g•mL-1换成0.6g•mL-1时，质壁分离与复原的效果更明显

D．将肝脏研磨液煮沸冷却后，加入到过氧化氢溶液中不会出现大量气泡

【答案】D

【解析】将糖尿病患者的尿液与斐林试剂混合，静置一段时间后，不会出现砖红色沉淀，水浴加热才会出现砖红色沉淀，A错误；将双缩脲试剂加入到蛋清稀释液中，溶液最终变成紫色，B错误；做植物细胞质壁分离与复原实验时，将蔗糖溶液的浓度由0.3g•mL-1换成0.6g•mL-1时，因细胞一次性失水过多会死亡，质壁分离后不会再复原，C错误；将肝脏研磨液煮沸冷却后，过氧化氢酶变性失活，加入到过氧化氢溶液中不会出现大量气泡，D正确。

二、非选择题（2小题）

9．猪笼草以其分泌物消化所捕食的昆虫。

为检测此分泌物的性质，有位同学做了如下实验：

取甲、乙两支洁净的试管，分别加入1cm3瘦肉块，向甲试管中注入2mL新鲜的分泌物，向乙试管中注入2mL清水。

振荡两支试管，然后将两试管下半部浸入35℃左右的温水中，2小时后观察发现，甲试管内瘦肉块明显变小，乙试管内肉块无明显变化。

请回答下列问题：

（1）该分泌物中可能含有酶。

（2）甲、乙两试管中，为对照组。

（3）该同学为鉴定该分泌物含蛋白质，向试管中加入1mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液，振荡均匀，然后加入2mL新鲜的分泌物，在水浴中加热到60℃以上，观察溶液的颜色。

请指出其中两处错误：

①；②。

【答案】

（1）蛋白

（2）乙试管

（3）不应把双缩脲试剂A液和双缩脲试剂B液先混合不用加热

【解析】

（1）甲试管中的瘦肉块明显变少，乙试管内肉块无明显变化，说明分泌物中可能含有蛋白酶。

（2）乙试管注入清水，起对照作用。

（3）双缩脲试剂的使用需要先加A液，后加B液，不能两者混合后再使用，蛋白质的检测不需要加热。

10.某科研小组研究镉、铜对河蚌体中过氧化氢酶活性的影响，用一定浓度的镉、铜处理河蚌一段时间后，测得河蚌过氧化氢酶活性如下表所示。

请回答下列问题：

（1）表中a应是。

（2）请列举本实验需要控制的两个无关变量：

。

（3）进行过氧化氢酶活性测定时，选过氧化氢为底物，用一定条件下单位时间的来表示。

（4）若测定镉和铜对河蚌过氧化氢酶活性的综合影响作用，本实验应如何完善？

。

（5）若比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率，需利用河蚌新鲜的软体组织制成研磨液。

研磨河蚌软体组织的目的是。

能否用河蚌过氧化氢酶作为实验材料来探究温度对酶活性的影响？

为什么？

。

【答案】

（1）镉

（2）河蚌数量、河蚌生理状况、加入物质的量、培养时间等（或其他合理答案）

（3）氧气的生成量（过氧化氢的减少量）

（4）设置一组用一定浓度的镉、铜同时处理的河蚌，测定其过氧化氢酶的活性

（5）使酶从河蚌的组织中释放出来，增大过氧化氢酶与过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解不能，高温会使过氧化氢自行分解

【解析】

（1）题干为了研究一定浓度的镉、铜对河河蚌过氧化氢酶活性的影响，所以实验组应是镉、铜对酶活性的影响，因此a是镉。

（2）无关变量是除了实验变量外的其他因素，如河蚌数量、河蚌生理状况、加入物质的量、培养时间等。

（3）测定酶的活性可以用单位时间内反应物（过氧化氢）的减少量或者产物（氧气）的生产量来表示。

（4）若测定镉和铜对河蚌体中过氧化氢酶活性的综合影响作用，可再增加一组用一定浓度的镉、铜同时处理的河蚌，测定其过氧化氢酶的活性。

（5）研磨河蚌软体组织的目的是破坏细胞的结构，使细胞内容物释放出来，在此主要是让过氧化氢酶释放出来。

过氧化氢自身在不同的温度下分解速率就不同，而实验应遵循单一变量原则，因此不能用过氧化氢酶作为实验材料来探究温度对酶活性的影响。