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2019版高考生物一轮复习 第二单元 细胞的代谢 第4讲 细胞与能量、酶讲义 浙科版.doc


2019 版高考生物一轮复习 第二单元 细胞的代谢 第 4 讲 细胞与能 量、酶讲义 浙科版
[考试标准] 知识内容 (1)细胞内的吸能反应和放能反应 细胞与能量 (2)ATP 的化学组成和特点 (3)ATP 在能量代谢中的作用 (1)酶的发现过程 (2)酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用 酶 (3)影响酶作用的因素 (4)活动:探究酶的专一性 (5)活动:探究 pH 对过氧化氢酶的影响 必考要求 a a b a b c c 加试要求 a a b a b c c c

考点一 细胞与能量

1.吸能反应与放能反应 (1)吸能反应:产物分子中的势能比反应物分子中的势能高。 (2)放能反应:产物分子中的势能比反应物分子中的势能低。 (3)最重要的吸能反应是光合作用,最重要的放能反应是细胞呼吸。 (4)吸能反应和放能反应的纽带是 ATP。 2.填写 ATP 的结构概念图

3.ATP 和 ADP 的相互转化 ATP A B ADP+Pi+能量

(1)下列需要 A 过程提供能量的是①②③④⑤。 ①主动转运 ②生物发光、 发电 ③肌肉收缩 ④淀粉合成 ⑤大脑思考 ⑥植物根细胞吸

收水分 (2)进行 B 过程的生命活动和场所
?植物:光合作用、细胞呼吸 ? ①生命活动? ? ?动物:细胞呼吸

②场所:线粒体、细胞溶胶、叶绿体。 (3)进行 B 过程的能量来源和去向 ①来源:光能和细胞呼吸时有机物分解释放的能量。 ②去向:用于形成 ATP 中的高能磷酸键。 [诊断与思考] 1.判断下列叙述的正误 (1)白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗 ATP( √ ) (2)活细胞内 ATP 与 ADP 的转化只能单向进行( × ) (3)ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( √ ) (4)人在饥饿时,细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡( × ) (5)“能量”就是指 ATP,ATP 就是“能量”( × ) 2.下图为 ATP 的结构简图,请思考:

(1)图示 b、c、d 所示化学键是否相同?其中最易断裂和重建的是哪一个? 提示 图示 b 为普通磷酸键,c、d 则为高能磷酸键,其中 d 处的键最易断裂和重建。 (2)图示框 e 的名称是什么?它与 DNA、RNA 有何关系? 提示 图示框 e 为腺嘌呤核糖核苷酸, 它是构成 RNA 的基本单位之一, 当发生转录或逆转录 时,它可与 DNA 链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。 3.细胞内产生与消耗 ATP 的具体场所分别有哪些? 提示 产生场所有:细胞溶胶、叶绿体、线粒体; 消耗场所有:细胞膜、细胞溶胶、叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核等生物体的需能部位。 4.请说出生物体内的主要能源物质、主要贮能物质、直接能源物质、最终能量来源。 提示 (1)主要能源物质:糖类;(2)主要贮能物质:油脂;(3)直接能源物质:ATP;(4)最 终能量来源:太阳光能。

题组一 ATP 结构与功能分析 1.ATP 是细胞的能量“通货”,下列有关 ATP 的说法中正确的是( )

A.ATP 彻底水解可产生 3 种有机物 B.人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器,但也能合成 ATP C.虽然所有细胞合成 ATP 的途径都相同,但它们消耗 ATP 的途径是不同的 D.细胞内的吸能反应一般与 ATP 的合成相联系 答案 B 解析 ATP 彻底水解的产物有腺嘌呤、核糖、磷酸,磷酸不属于有机物,A 错误;人成熟的 红细胞虽无细胞核和众多的细胞器,但可通过厌氧呼吸合成 ATP,B 正确;细胞合成 ATP 的 途径有光合作用和细胞呼吸两种,所以细胞合成 ATP 的途径不一定相同,C 错误;细胞内的 放能反应一般与 ATP 的合成相联系,D 错误。 2.ATP 是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关 ATP 的叙述,错误的是( A.线粒体合成的 ATP 可在细胞核中发挥作用 B.机体在运动时消耗 ATP,睡眠时则不消耗 ATP C.在有氧与缺氧的条件下细胞溶胶中都能形成 ATP D.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的 ATP 来源于呼吸作用 答案 B 解析 A 项,细胞核中无法进行呼吸作用,它所需要的 ATP 主要由细胞质中的线粒体提供。 B 项,ATP 是生命活动的直接能源物质,机体时刻都在消耗 ATP。C 项,需氧呼吸和厌氧呼吸 的第一阶段均在细胞溶胶中进行,均有 ATP 形成。D 项,植物根细胞吸收矿质元素离子主要 是通过主动转运的方式进行的,其消耗的能量来源于呼吸作用产生的 ATP。 题组二 ATP 与 DNA、RNA 在组成上的比较 3.如图是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示 ATP,下列有关叙述错误的是( ) )

A.甲→乙→丙→丁过程中,起催化作用的酶空间结构不同 B.丙是 RNA 的基本组成单位之一 C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成 D.在红细胞吸收葡萄糖时,细胞中乙的含量会显著增加 答案 D 解析 甲→乙→丙→丁表示 ATP 的逐步水解,每一次水解反应的酶都不同,故 A 正确;丙为 A-P,A 是腺苷,由 1 分子核糖和 1 分子腺嘌呤构成,加上 1 分子磷酸,构成 1 分子腺嘌呤 核糖核苷酸,故 B 正确;丁表示腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,戊表示磷酸,是 ATP 的组成成 分,故 C 正确;红细胞吸收葡萄糖为易化扩散,不需要消耗 ATP,故乙(ADP)的含量不会显 著增加,故 D 错。

4.在下列几种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是(

)

A.①和② C.③和④ 答案 D

B.①和③ D.⑤和⑥

解析 根据题意知,“○”中所对应的含义分别为:①腺苷一磷酸 AMP,②腺嘌呤,③DNA 分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸,④RNA 分子上的腺嘌呤核糖核苷酸,⑤腺苷,⑥腺苷。

1.ATP 的结构及组成成分的含义

2.四种物质中的“A”辨析

考点二

细胞代谢与酶

1.酶的发现 实验(年代) 巴斯德实验 李比希实验 毕希纳实验 萨母纳尔实验 推论或结论 酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果 酒精发酵仅仅是一种化学反应,与酵母菌的活动无关,最多 只需要酵母菌中某种物质的参与而已 促使酒精发酵的是酵母菌中的酶,而不是其本身 证实绝大多数酶的本质是蛋白质

20 世纪 80 年代初 2.酶是生物催化剂

发现极少数酶的本质是 RNA

催化机理:酶与底物结合,形成酶—底物复合物,然后复合物会发生一定的形状变化使底物 发生化学变化,并从复合物上脱落,同时酶分子又恢复原状。 3.酶的特性 (1)高效性:催化效率大约是无机催化剂的 10 ~10 倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化一种底物或一类相似底物的反应。 (3)作用条件较温和:在最适宜的温度和 pH 条件下,酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使 酶的空间结构遭到破坏而失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。 [诊断与思考] 1.判断下列叙述的正误 (1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸( × (2)所有酶的合成都包括转录和翻译两个过程( × ) (3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( √ (4)产生酶的细胞一定能产生激素( √ ) ) ) )
7 13

(5)高温、低温都使酶活性降低,二者的作用实质不同( √

2.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下图所示,请思考:

(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同? (2)乙酶活性改变的机制是什么? 提示 (1)观察曲线图可知, 甲酶的活性始终保持不变, 表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解, 则甲酶的化学本质不是蛋白质而是 RNA, 乙酶能被蛋白酶破坏, 活性降低, 则乙酶为蛋白质。 (2)乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失。 3.如图表示未加催化剂时,生成物浓度随时间的变化曲线,请在图中绘出加酶和加无机催 化剂的条件时的变化曲线。

提示 如图所示

4.观察下图回答相关问题:

(1)加入酶 B 的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶 B 对此反应无催化作用。 (2)加入酶 A 的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性。 5.下列图示为影响酶促反应因素的四种曲线,据图思考:

(1)甲、丙的曲线变化分别表明了什么? 提示 甲图表明在一定温度范围内,随着温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围, 酶的催化作用逐渐减弱。 丙图表明在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随着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)过酸、过碱、高温、低温对酶促反应速率的影响一样吗? 提示 不一样,过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,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。 (3)甲、乙、丙、丁四图所示的因素均对酶活性造成影响吗? 提示 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的, 并不影响 酶的活性。

题组一 酶的本质与作用分析

1.20 世纪 80 年代科学家发现了一种 RNaseP 酶,它由 20%的蛋白质和 80%的 RNA 组成。如 果将这种酶中的蛋白质除去, 并提高 Mg 的浓度, 他们发现留下来的 RNA 仍然具有与这种酶 相同的催化活性,这一结果表明( A.RNA 具有生物催化作用 B.酶是由 RNA 和蛋白质组成的 C.酶的化学本质是蛋白质 D.绝大多数的酶是蛋白质,少数是 RNA 答案 A 解析 由题可知,除去 RNaseP 酶中的蛋白质,在提高 Mg 的浓度的前提下,RNA 仍然具有 与这种酶相同的催化活性, 说明起催化作用的不仅是这种蛋白质, 其中的 RNA 也有催化作用。 D 项由于本题只说明了这种酶的催化成分是 RNA,故不具有普遍性。 2.如图为木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用过程, 根据图示不能得出的结论是( )
2+ 2+

)

A.胃蛋白酶能使抗体失活 B.抗体的化学本质是蛋白质 C.木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质是蛋白质 D.胃蛋白酶催化抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶 答案 C 解析 经木瓜蛋白酶或胃蛋白酶处理后,抗体中的部分化学键断裂,进而导致抗体失活;根 据酶的专一性可知, 抗体的化学本质为蛋白质; 本实验不能得出两种酶的化学本质是蛋白质 的结论;从图中信息可知,胃蛋白酶催化抗体水解时断裂的肽键数目较多。 3.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.酶活性的变化与酶所处的环境改变有关 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 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物, 其中绝大多数酶是蛋白质, 少数 RNA 也具 有生物催化功能,A 正确;酶的活性受外界环境的影响,如温度、pH 等,B 正确;蛋白酶可 以催化蛋白质水解,淀粉酶可以催化淀粉水解,它们都属于水解酶,C 正确;植物细胞的细 胞壁主要由纤维素和果胶组成,细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成,而酶具有专一性,纤维素 )

酶只能催化纤维素水解,所以 D 错误。 题组二 通过图、表及曲线分析酶的特性与影响因素 4.取经过编号的 5 支试管,分别加入 2mL0.5mol/L 的过氧化氢溶液进行如下实验。根据实 验内容,判断下列说法正确的是( 试管编号 加入物质 实验结果 1 适量唾液 几乎无气泡 ) 2 锈铁钉 少量气泡 3 生土豆块 大量气泡 4 熟土豆块 几乎无气泡 5 生土豆块 和稀盐酸 几乎无气泡

A.说明酶具有高效性的是 3 号和 4 号试管 B.1 号和 3 号对照不能说明酶有专一性 C.各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系 D.3 号和 5 号对照可以说明酶的活性受 pH 影响 答案 D 解析 酶具有高效性是通过与无机催化剂相比较(即 2 号与 3 号实验)得出的;1 号和 3 号实 验是两种酶催化一种底物,能说明酶具有专一性;3 号和 4 号实验对比能说明高温会降低酶 的活性;3 号和 5 号实验的自变量是 pH,说明 pH 会影响酶的活性。 5.下图表示改变某一因素前后,淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果, 请据此分析,改变下列哪种因素才能获得改变后的结果( )

A.温度 B.pH C.淀粉溶液量 答案 C 解析 由图中信息可知,反应进行到 12min 后,还原糖的生成量不再增加,两组反应都不再 进行, 改变某一条件后生成物总量降低, 反应物淀粉溶液量减少会导致此结果。 而改变温度、 pH 和唾液量均会改变反应完成所需要的时间。 6.图甲中 A、B、C 分别表示正常酶的作用、竞争性抑制剂对酶的作用和非竞争性抑制剂对 酶的作用,图乙表示相应的反应速率。下列有关叙述错误的是( ) D.唾液量

A.曲线 a 表示没有酶抑制剂存在时的作用效果 B.非竞争性抑制剂通过改变酶的空间结构,从而影响酶的活性 C.曲线 c 表示在非竞争性抑制剂作用下酶的活性降低 D.通过增加底物浓度能够削弱非竞争性抑制剂的作用 答案 D 解析 从图甲可以看出,A 所示是正常情况下酶与底物的结合状态,符合曲线 a;B 所示是 因为竞争性抑制剂与该酶催化的底物结构相似, 所以当竞争性抑制剂存在时, 会影响酶与底 物的结合,使反应速率有所降低,符合曲线 b;而 C 所示是非竞争性抑制剂的作用,它与酶 结合后,改变了酶的空间结构,使酶不能与底物结合,影响反应速率,符合曲线 c。通过上 述分析可知,增加底物浓度并不能削弱非竞争性抑制剂的作用,D 项错误。 7.如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和 pH 的影响情况,下列解释不正确的是 ( )

A.在 a 点时,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 B.在 b 点时,将酶的浓度增大一倍,反应速率不可能增大 C.在 c 点时,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 D.该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征 答案 B 解析 题图可以反映温度和 pH 对酶促反应速率的影响,但是影响酶促反应速率的因素不仅 包括温度和 pH,还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下,增大酶浓度,可以提高反应速 率,所以 A、C 项正确,B 项错误。题图显示,该酶的最适 pH 为 2 左右,因此这种酶可能是 胃蛋白酶,而不会是唾液淀粉酶,D 项正确。

8. 如图所示, 曲线 b 表示在最适温度、 最适 pH 条件下, 反应物浓度与酶促反应速率的关系。 据图分析正确的是( )

A.酶量是限制曲线 AB 段反应速率的主要因素 B.酶量减少后,图示反应速率可用曲线 a 表示 C.升高温度后,图示反应速率可用曲线 c 表示 D.减小 pH,重复该实验,A、B 点位置都不变 答案 B 解析 AB 段随着反应物浓度升高,反应速率加快,限制因素是反应物浓度,A 项错误;酶量 减少,在反应物浓度一定的条件下,反应速率下降,可用曲线 a 表示,B 项正确;图中曲线

b 是在最适温度、最适 pH 下的曲线图,因此,升高温度,减小 pH,酶活性下降,反应速率
下降,应为曲线 a,C、D 项错误。

1.具有专一性的物质归纳 (1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸 序列,并在特定的切点上切割 DNA 分子。 (2)载体蛋白:某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助,不同物质所需载体蛋白不同,载 体蛋白的专一性是细胞膜选择透性的基础。 (3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该 激素特异性结合的受体。 (4)tRNA:tRNA 有 61 种,每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。 (5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 2.“四步法”分析酶促反应曲线 (1)识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量) 的含义。 (2)析线:“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随自变量的变化而变 化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。 (3)明点(特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉 点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。 (4)判断:“先分后合巧辨析”。对于多条酶促反应曲线图,根据曲线上不同标示物识别曲

线所代表的意义(有的曲线直接标出),首先对每一条曲线单独分析,进行比较,判断曲线间 有无联系或找出相互关系,然后综合分析。 考点三(活动) 探究酶的专一性和 pH 对酶活性的影响

1.实验原理 (1)探究酶的专一性 淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖(麦芽糖、葡萄糖、果 糖)。还原糖能够与本尼迪特试剂发生反应,生成红黄色沉淀。 (2)探究 pH 对酶活性的影响 过氧化氢酶 ①反应式:2H2O2 ― ― → 2H2O+O2↑。 ②pH 影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用倒置量筒中的气体量来测量。 2.实验步骤 (1)探究酶的专一性 试管 1%淀 粉溶液 2%蔗 糖溶液 新鲜 唾液 蔗糖酶 溶液 温度处理 本尼迪特试 剂 水浴加热 不出现红黄色 沉淀 2mL - - - - 1mL 1mL - - 1mL 1mL - - - 3mL - 3mL - 3mL 3mL - 3mL - 3mL - 1 2 3 4 5 6

37℃恒温水浴保温 15min 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL

沸水浴中煮 2~3min 不出现 红黄色 沉淀 出现红 黄色沉 淀 不出现 红黄色 沉淀 不出现 红黄色 沉淀 出现红 黄色沉 淀

实验结果

(2)探究 pH 对酶活性的影响 制备含过氧化氢酶的滤纸片

将反应小室与气体收集装置相连

使含酶滤纸片与H2O2溶液接触反应,收集气体

在不同pH下重复实验并记录 [深度思考] (1)在探究酶的专一性实验中试管 1、3、5 相互对照,说明了什么?试管 2、4、6 相互对照 说明了什么?综合在一起说明了什么? 提示 试管 1、3、5 相互对照,说明了淀粉酶能将淀粉催化水解,而蔗糖酶不能;试管 2、 4、6 相互对照,说明了蔗糖酶能将蔗糖催化水解,而淀粉酶不能。综合说明:一种底物的 反应只能被一种酶来催化。 (2)在探究 pH 对酶活性影响实验中,在不同 pH 下,气体释放速度和量不一样,在 pH 为 7 时释放的气体最多,说明了什么? 提示 过氧化氢酶的最适 pH 范围在 7 左右。

题组一 设计实验方案验证酶具有专一性 1.请选择下列所给的实验材料和用具,设计简单实验方案来验证酶具有专一性。实验材料 与用具:适宜浓度唾液淀粉酶溶液,适宜浓度蔗糖酶溶液,质量分数为 2%的蔗糖溶液,质 量分数为 1%的淀粉溶液,本尼迪特试剂,试管,37℃恒温水浴锅,沸水浴锅等。 (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。 溶液 试管 溶液 溶液 粉酶溶液 溶液 特试剂 甲 乙 … 蔗糖 淀粉 唾液淀 蔗糖酶 本尼迪

(2)实验步骤: ①分组编号:__________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; ②对照处理:______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; ③观察现象并记录:_________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)你所设计的实验自变量是______________________,观测指标是________________ ________________________。 (4)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 新 做 上 述 实 验 , 出 现 红 黄 色 的 试 管 中 的 颜 色 会 比 37℃ 时 的 浅 , 其 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)答案不唯一,合理即可,如: 溶液 试管 甲 乙 … [以下只提供与(1)实例内容相符的实验步骤,其他答案与(1)内容相符均可。] (2)①取两支试管编号为甲、乙,各加入 2mL 蔗糖溶液 ②在甲试管中加入 1mL 唾液淀粉酶溶液,在乙试管中加入 1mL 蔗糖酶溶液,混合均匀,放在 37℃恒温水浴锅中保温几分钟 ③取出试管,甲、乙各加入 2mL 的本尼迪特试剂,振荡均匀,放在沸水浴中加热 2~3min, 观察实验现象并记录结果 (3)酶的种类 是否出现红黄色沉淀 (4)20℃低于酶的最适温度,酶活性低,水解产生的还原糖少 解析 要验证酶的专一性,有 2 种实验方案:①用两种不同酶催化同一种底物;②用同一种 酶催化两种不同底物。在不同方案中实验变量不一样,实验步骤也不一样。 题组二 探究温度、pH 对酶活性的影响 2.某同学从温度为 55~65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌,并从该细菌中提取了脂 蔗糖溶 液 + + 淀粉溶 液 - - 唾液淀粉酶 溶液 + - 蔗糖酶溶 液 - + 本尼迪特 试剂 + +

肪酶。请回答下列问题: (1) 测定脂 肪酶 活性时 ,应 选择 ____________ 作为该 酶作 用的物 质, 反应液 中应 加入 ____________溶液以维持其酸碱度稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化 学 本 质 为

________________________________________________________________________。 (3)根据该细菌的生活环境,简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)油脂 缓冲 (2)蛋白质 (3)在一定温度范围(包括 55~65℃)内设置温度梯度,分别测定酶活性。若所测得的数据出 现峰值,则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则,扩大温度范围,继续实 验,直到出现峰值 解析 (1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解油脂的量作为指标,因酶需要适宜的 pH,故反 应液中应加入缓冲溶液。(2)该酶遇双缩脲试剂呈紫色,说明该酶的化学本质是蛋白质。(3) 要测定该酶催化作用的最适温度,一般采用预实验,需在一定温度范围内设置温度梯度,对 比不同温度下测得的酶活性,若不能测出峰值,则需扩大温度范围,继续实验。 3.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某种过氧化氢酶 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) 分组 实 验 步 骤 ①淀粉酶溶液 ②可溶性淀粉溶液 ③控制温度 甲组 1mL 5mL 0℃ 乙组 1mL 5mL 60℃ 丙组 1mL 5mL 90℃

④将新鲜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________

探究某种过氧化氢酶的最适 pH 的实验(实验二) 组别 A组 B组 C组 D组 E组

pH H2O2 完全分解 所需时间(秒) (1)在实验一中,pH 属于________变量。

5 300

6 180

7 90

8 192

9 284

(2)实验一的①②③步骤为错误操作,正确的操作应该是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 实 验 一 的 第 ⑤ 步 最 好 选 用 ________________( 试 剂 ) 测 定 单 位 时 间 内 淀 粉 的 ____________。 (4)如将实验一的新鲜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?___________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)分析实验二的结果,可得到的结论是_______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; 在 该 项 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 ____________________之间设置梯度进行研究。 答案 (1)无关 (2)将新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别恒温后再混合(其他合理答案也可) (3)碘—碘化钾溶液 剩余量 (4)不科学 因为温度会直接影响 H2O2 的分解 (5)该过氧化氢酶的最适 pH 约为 7,pH 降低或升高酶的活性均降低(或在 pH 为 5~7 的范围 内随 pH 的升高该过氧化氢酶的活性升高, 在 pH 为 7~9 的范围内随 pH 的升高该过氧化氢酶 的活性降低) 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。(2)探究温度对酶活性的影响实验中,应该先设置好酶溶液和淀粉溶液的温 度, 然后再将相应温度的淀粉溶液和酶溶液混合进行反应, 否则未达到预设温度时部分淀粉 可能已被淀粉酶催化分解。因此,实验一的①②③步骤为错误操作,正确的操作应该是先将 新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别恒温后再混合。(3)淀粉遇碘—碘化钾溶液变蓝,因 此实验一的第⑤步最好选用碘—碘化钾溶液测定单位时间内淀粉的剩余量, 淀粉的剩余量越 多,说明酶活性越低。(4)温度会直接影响 H2O2 的分解,因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可

溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和 H2O2 溶液。(5)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的活性升高, 在 pH 为 7~9 的范围内随 pH 的升高该过 氧化氢酶的活性降低;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 之间设置更小的梯度进行研究。 题组三 实验设计中变量的把握 4.某学生为了验证唾液的功能,做了一组实验:取甲、乙两试管,分别加入 2mL 淀粉糊, 甲试管内又加入了 2mL 唾液, 两试管同时在 37℃的温水中保温 10min 后取出, 各加入 0.5mL 碘—碘化钾溶液,发现只有乙试管内呈蓝色反应。该实验步骤中有一个错误,应是( A.乙试管应置于低温或室温中 B.乙试管应加胃液 C.乙试管应加与唾液等量的蒸馏水 D.应再加一个试管,内加 2mL 淀粉糊、2mL 唾液,并放到冰水中 答案 C 解析 实验设计中应遵循的一个重要原则就是等量对照原则, 这样才能确定实验结果是由实 验变量引起的,所以乙试管应加与甲试管唾液等量的蒸馏水。 5.如图中的新鲜土豆片与 H2O2 接触后,产生的现象及推测错误的是( ) )

A.若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 B.若增加新鲜土豆片的数量,则量筒中产生气体的速率会加快 C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量 答案 C 解析 新鲜土豆片中含有过氧化氢酶, 能催化过氧化氢分解产生氧气(气泡)。 增加土豆片的 数量即增加酶的含量, 可使反应速率加快。 一段时间后, 因底物过氧化氢全部被消耗分解掉, 产生的氧气(气体)量不再增加。 6.下表是探究温度对纤维素酶活性影响的实验设计及结果: 试管 纤维素悬液(mL) 纤维素酶液(mL) 反应温度(℃) 本尼迪特试剂(mL) ① 2 1 30 2 ② 2 1 40 2 ③ 2 1 50 2

红黄色深浅

++ )

+++



根据以上实验设计及结果,以下说法不正确的是( A.该实验的自变量为温度 B.该实验检测的因变量是还原糖的生成量 C.纤维素被水解成了还原糖 D.该纤维素酶的最适温度为 40℃ 答案 D

解析 由表格数据可看出,温度设置只有 3 个不同温度,无法判断该纤维素酶的最适温度。

1.对比法探究酶的专一性 (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 项目 材料 试剂 现象 结论 方案一 实验组 对照组 实验组 与酶相对应的底物 方案二 对照组 另外一种底物

同种底物(等量) 与底物相对应的酶 发生反应 另外一种酶 不发生反应

同一种酶(等量) 发生反应 不发生反应

酶具有专一性

酶具有专一性

2.梯度法探究影响酶活性的因素 (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。酶促反应时间最短的一组对应的温度(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 组别编号 实验材料 温度(或 pH) 衡量指标 实验结论 t1(或 a1) 1 2 …

n

等量的同种底物和酶 t2(或 a2) … tn(或 an)

相同时间内,各组酶促反应中生成物量的多少或底物剩余量的多少 生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组所处的温度(或 pH)为 最适温度(或 pH)

3.变量法分析酶的实验设计

(1)变量的种类 变量是实验设计中可以变化的因素或条件,依据变量间的相互关系,可分为以下两类: ①自变量与因变量: 自变量是实验中由实验者所操纵的因素, 该因素的改变将引起实验结果 的相应改变,是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们 之间是因果关系,自变量是原因,因变量是结果。 ②无关变量与额外变量: 无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因 素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。 (2)自变量的确定和控制 根据实验目的,确定实验变量,进而确定控制的措施。 例如:“探究淀粉酶的最适温度”的实验。 ①变量的确定:自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度,即要“探究什么”,则“什 么”就是自变量。 ②自变量的控制:在确定了自变量是温度梯度后,应将淀粉酶置于温度梯度下,如:25℃、 26℃、27℃…… 控制变量的方法,常用的有“施加”“改变”“去除”等。 (3)无关变量的确定与控制 例如:请指出探究 pH 对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量是什么?应如何控制? 分析:在该实验中,自变量是“pH 的大小”。无关变量有温度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶 液的量、反应时间、加入碘—碘化钾溶液的量及时间等,在做实验时,对照组和实验组的以 上因素都要相同且适宜。



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