生物必修1 3-1降低化学反应活化能的酶.doc

必修1第1节　降低化学反应活化能的酶
知识点一 酶的化学本质
【例1】 下列有关酶的正确叙述是(　　)
①是有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的在体内转化而来　③凡是活细胞，一般都能产生酶　④酶都是蛋白质　⑤有的酶不是蛋白质　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤　　B．①⑤⑧　　C．③⑤⑧　　D．①③⑤
解析：酶是活细胞产生的具催化能力的有机物，酶的化学本质主要是蛋白质，也有极少数的酶，其化学本质为RNA，酶在代谢中惟一的作用是降
低反应分子的活化能，从而使反应更容易进行，在反应前后，酶的性质与量均不发生变化。酶既可在细胞内发挥作用如DNA聚合酶，也可被分泌到细胞外发挥作用如消化酶，故只有③⑤⑧所述正确，其余各项均不正确。
答案：C。
酶的作用特性及相关实验验证
【例2】 将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如图所示)，以探究酶促反应的相关问题。根据实验现象与数据分析答题。

(1)若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据，根据数据绘制出如下曲线图。20分钟后，气体量不再增加的原因是____________________。

(2)若土豆片为8片时，和上述实验所得的曲线(实线)相比，实验结果的曲线最可能是下列________图中的虚线。如果要获得更多的气体，在不改变溶液体积的条件下，可采取的方法是______，其结果可用______图中的虚线表示。

(3)为保证上述实验的科学性，需要控制的其他外界因素有________。
解析：(1)当气体量不再增加时，说明试管中的反应已经停止，土豆片存在说明酶还存在，反应停止的原因是过氧化氢量有限。(2)增加土豆片会导致酶的浓度增大，使反应速度加快，在较短时间内达到反应平衡，所以用c图表示。要得到更多的反应产物，采取的措施是增加反应物——过氧化氢的浓度，反应曲线用a表示。(3)为保证实验的科学性，应严格控制该实验中温度、光照等无关变量，排除无关变量的干扰。
答案：(1)过氧化氢量有限
(2)c　增加过氧化氢浓度　a
(3)温度(或光照或气压等)
知识点二 酶的化学本质
【考例1】 关于酶的叙述中，正确的是(　　)
A．人体中酶的活性受温度、pH的影响，其在人体的内外都能起作用
B．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等阶段
C．酶是活细胞产生的，它的化学本质是蛋白质
D．酶是由腺体合成的物质
解析：在细胞内发挥作用的酶不需要经过内质网和高尔基体的加工等阶段，如呼吸氧化酶。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，不仅仅是蛋白质，还有RNA。酶是由核糖体合成的物质，或者是由DNA转录产生的RNA，不是由腺体合成的。
答案：A。
知识点三 酶的作用特性
【考例2】 已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2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% FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
(1)实验步骤：
①___________________________________________；
②___________________________________________；
③___________________________________________。
(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______________________________________。
(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________，
原因是___________________________________________________。
解析：本题以教材实验为载体，考查实验设计能力和实验分析能力。该实验期望达到两个目的：一是验证酶具有催化作用，可通过设置有酶和无酶的两组实验进行研究；二是验证酶具有高效性，结合实验材料，可通过酶与化学催化剂的比较来实现。因此，本实验需要设置3组：H2O2溶液＋蒸馏水、H2O2溶液＋过氧化氢酶溶液、H2O2溶液＋FeCl3溶液。由于该实验属于验证性实验，实验结果是确定的，即加酶的一组中O2释放速度最快。高温使酶变性失活，故经80 ℃处理后，加有FeCl3溶液的试管中O2释放速度最快。
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观察各试管中释放气泡的快慢
(2)加酶溶液的试管、加FeCl3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
知识点四 与酶相关的实验与探究
【考例3】 某小组在探究“影响酶活性的条件”的实验时，提出“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”的问题，并设计实验的操作步骤如下：
①向甲、乙两试管内各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
②向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入1 mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液；
③向甲、乙两试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液；
④观察试管中发生的变化。
请依据该小组设计的实验操作步骤，回答下列问题：
(1)本实验中，可观测的指标是________________________________。
(2)作为对照实验，上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案___________________，
在完成改进方案后，预期的实验结果是_________________________。
(3)将制备好的猪肝研磨液分别进行高温和冷藏处理，经高温处理后，实验效果不明显，而冷藏处理不影响实验效果，原因是______________________________________。
解析：本题考查实验能力。观察过氧化氢酶的活性，可以用产生的气泡数量作为观测的指标。为增强实验的说服力，在设计实验时要有对照，对
照实验要遵循单因子变量原则。过氧化氢酶是蛋白质，低温抑制活性，但温度合适后其活性还可以恢复，高温可以使其失去活性。
答案：(1)试管中产生的气泡数量
(2)增加丙试管，在第②步中加入1 mL蒸馏水，其他步骤相同　甲、乙两试管中产生的气泡数量较少，丙试管中产生大量的气泡
(3)过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在高温处理时，变性失活，而冷藏时，只是活性受到抑制，在适宜条件下，其活性能恢复
随堂练习
B组 能力提升
1．(2009年重庆理综卷)下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B．酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C．细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
D．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
解析：本题主要考查酶的相关知识。高温破坏酶的结构使其失活，低温只是使酶活性受抑制，并不破坏其结构，当温度回升时酶活性还可以恢复，A错误；酶是活细胞产生的并具有催化作用的有机物，绝大多数酶属于蛋白质，少数RNA也具有催化作用，B错误；细胞呼吸的第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中进行的，细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶，C正确；细胞质中也有DNA分布，如在线粒体和叶绿体内，细胞质中的DNA也会复制，也需要解旋酶的催化，D错误。
答案：C
2．(2009年广东卷)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．在4 ℃条件下易变性　　B．只含有C、H
C．也能催化淀粉合成 D．含有羧基
解析：本题考查酶的本质、作用与特性。由题意知该物质是淀粉酶，酶在低温下不会变性，A错误；淀粉酶的本质是蛋白质，含C、H、O、N等元素，B错误、D正确；酶具有专一性，催化淀粉分解的酶不能催化淀粉合成，C错误。
答案：D
3．(2009年宁夏、辽宁理综)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t2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
解析：本题考查了温度对酶活性的影响，考查对不同温度对酶活性影响的分析能力，同时还考查识图能力。从图中可看出，当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性逐渐上升，所以B正确。当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性不会下降，因此A错误。当温度超过最适温度后，随温度的升高酶逐渐变性失活，而在温度低于最适温度时，随温度的降低酶的活性减弱，但酶的分子结构并没有被破坏，故酶适合在低温下保存，A、D两项均错误。
答案：B
4．(2010年上海卷)如图表示细胞中某条生化反应链，图中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是(　　)
A．若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度加快
B．若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平
C．若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多
D．若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多
答案：C
5．下表为一项实验设计方案的操作步骤和实验结果。对结果的解释，合理的是(　　)
步骤
操作
1号试管
2号试管
3号试管
1
加2%淀粉液
2 mL
2 mL
2 mL
2
加稀释唾液
2 mL
2 mL
2 mL
3
保温5 min
37 ℃
100 ℃
0 ℃
4
滴碘液
2滴
2滴
2滴
5
记录结果
淡黄色
淡黄色
淡黄色

A.唾液淀粉酶在37 ℃时活性最高 B．温度对酶活性影响不明显
C．碘液对淀粉的显色反应不明显 D．保温前酶已催化淀粉水解
解析：探究温度对酶活性影响的实验，要注意操作的步骤顺序，之所以出现题中的结果是因为题干步骤2与3顺序发生了错误，这样在保温前唾液淀粉酶已经将淀粉水解了，再保温已失去了意义。
答案：D
6．某同学在验证“酶的专一性”时，设计并进行了如下实验：
(一)实验原理：(1)淀粉遇碘变蓝，麦芽糖遇碘不变蓝。
(2)唾液中含有唾液淀粉酶，不含有蔗糖酶，所以只能分解淀粉为麦芽糖，而不能分解蔗糖。
(二)实验步骤：取A、B、C三支洁净试管，按表中顺序进行操作：
(三)通过该实验，这位同学得出的结论是：唾液淀粉酶只能分解淀粉，不能分解蔗糖，证明了“酶具有专一性”。请据此回答下述问题：
(1)该同学的实验设计所用的实验原理(　　)

操作
步骤
加入2 mol
淀粉糊
加入2 mol
蔗糖溶液
加入清水
加入2 mol
稀释唾液
30 ℃水浴中
滴入数滴
碘液
观察结果
试管A
√

2 mol

30分钟
√
变蓝
试管B
√

√
30分钟
√
不变蓝
试管C

√

√
30分钟
√
不变蓝
A．不正确 B．无法检测淀粉是否被水解
C．非常好 D．无法检测蔗糖是否被水解
(2)该实验中采用了两组对照，它们分别是________、________，分别比较的是______________________________、_____________________。
(3)你认为应对该实验哪一步骤进行改进后才完善，将________，并给予________条件。这时试管C的结果为________，说明__________。
解析：淀粉遇碘变蓝，麦芽糖和蔗糖遇碘都不变蓝，所以碘液只能用于检测淀粉是否被水解，无法检测蔗糖是否被水解；A与B对照，A属于空白对照，通过对照可得出唾液中的淀粉酶可催化淀粉水解的结论，B与C对照的目的是为了得出酶的专一性的结论。淀粉水解的产物是麦芽糖(还原糖)，蔗糖是非还原糖，若能水解，产物是葡萄糖(还原糖)，因此可把用于检测实验结果的碘液改成斐林试剂，就能达到实验目的。
答案：(1)D
(2)A与B　B与C　唾液中含有淀粉酶，能催化淀粉水解　淀粉酶能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解
(3)滴加碘液改为加斐林试剂　沸水浴　浅蓝色　淀粉酶能催化淀粉水解为还原糖，而不能将蔗糖水解为还原糖
7．(2010年海南卷)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤和结果见表。请回答：
试管编号
实验步骤
1
2
3
4
1% NaCl溶液(mL)
1

1% CuSO4溶液(mL)1

1

1% Na2SO4溶液(mL)1

1

蒸馏水(mL)1

1
pH为6.8缓冲液(mL)
1
1
1
1
1%淀粉溶液(mL)
1
1
1
1
唾液淀粉酶溶液(mL)
1
1
1
1
各试管放入37 ℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管，加入1%碘溶液0.1 mL
观察结果
无色
深蓝色
浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是_____________________________。
(2)分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是________，其中对酶活性有抑制作用的离子是________，对酶活性有促进作用的离子是_______。
(3)该实验中设置4号试管的目的是____________________________；
设置3号试管的目的是________________________________________。
(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，1～4号试管中的颜色依次是________、________、________、________。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是_____________________________________________。
答案：(1)维持反应液中pH的稳定(其他合理答案也可)
(2)Cl－和Cu2＋　Cu2＋　Cl－
(3)对照　确定Na＋和SO对唾液淀粉酶催化活性是否有影响(其他合理答案也可)
(4)深砖红色　无砖红色(或蓝色)　浅砖红色　浅砖红色　斐林试剂中有Cu2＋，其可抑制唾液淀粉酶的活性