专题06 探究影响酶活性的条件-2021年高考生物必考实验专题突破（解析版）

实验六：探究影响酶活性的条件 1.实验原理 2. 实验过程 3.易错提醒 探究温度对酶活性影响不能选择过氧化氢酶，过氧化氢在高温条件下会分解 探究 pH 对酶活性影响不能选择淀粉酶，淀粉在酸性条件下会分解 例 1.图甲是过氧化氢酶活性(v)受 pH 影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b 时过氧化氢分解产生 的 O2 量随时间(t)的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是( ) A．pH＝a 时，e 点下移，d 点左移 B．适当降低温度，e 点不移，d 点右移 C．pH＝c 时，e 点为 0 D．过氧化氢量增加，e 点不移，d 点左移 【答案】B 【解析】[pH 由 b→a 时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但 pH 改变不会改变化学反应的平衡点，故 e 点不移，d 点右移，A 项错误；图乙是在最适温度下绘制的，若 温度降低，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但温度降低不会改变 化学反应的平衡点，故 d 点右移，e 点不移，B 项正确；pH＝c 时，过碱条件破坏酶的空间结构使酶失活， 不能催化过氧化氢水解，但过氧化氢在常温下也能分解，所以 e 点不为 0，C 项错误；过氧化氢量增加时， 达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即 e 点上移，d 点右移，D 项错误。] 例 2．为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。 材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平， 试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题： (1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入 ________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有____________(填序号)。 ①试管 ②滴管 ③量筒 ④酒精灯 ⑤显微镜 (2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加________，进 行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。由此可得出的结论是 ___________________。 (3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在 1～4 号试管中分别加入相 应的提取液和溶液(如图所示)，40 ℃温育 30 min 后，分别加入斐林试剂并 60 ℃水浴加热，观察试管内颜色 变化。请继续以下分析： ①设置试管 1 作为对照，其主要目的是___________________________。 ②试管 2 中应加入的 X 是________的提取液。 ③预测试管 3 中的颜色变化是________。若试管 4 未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可 能的原因是_______________________。 【答案】(1)双缩脲 ①②③ (2)碘液 玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少 (3)①排除用于实验的淀 粉溶液中含有还原糖 ②发芽前玉米 ③蓝色→砖红色 淀粉酶已失活 【解析】(1)双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应，且蛋白质含量越高紫色越深。该检测过程需使用试 管，因对样液和试剂有使用量的要求，故还需用到量筒和滴管。(2)碘液遇淀粉变蓝，随种子发芽时间的延 长，胚乳蓝色块状物变小，说明玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少。(3)为验证发芽过程中胚乳蓝色块状 物变小是淀粉酶作用的结果，可依据淀粉酶能催化淀粉水解的特点，利用发芽前与发芽中的种子提取液分 别催化淀粉溶液，同时设置空白对照组和淀粉酶组进行对照。试管 1 为本实验的对照组，其作用是排除淀 粉液中含有还原糖。试管 2、3 添加的分别为发芽前玉米与发芽玉米的种子提取液，发芽玉米的提取液中有 淀粉酶，预期试管 3 中应发生蓝色(刚加入斐林试剂)到砖红色的变化。试管 4 中理论上也应出现砖红色，但 未出现预期结果，说明试管 4 加入的淀粉酶已失活。 1．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，如下图所示，将上述实验装置放 入 37 ℃恒温箱中，保温处理 24 小时后，用碘液冲浸该琼脂块，可见 1、2、3 组出现蓝色斑块，下列有关 叙述错误的是 ( ) A．第 1、2 组说明酶的作用受 pH、温度的影响 B．第 2 组出现蓝色的原因是高温破坏了酶的空间结构 C．第 3、4 组说明酶具有专一性 D．本实验说明酶的催化效率极高 【答案】D 【解析】[第 1 组唾液与酸混合、第 2 组煮沸唾液均导致唾液淀粉酶因空间结构破坏而失活，与第 4 组 进行对照，可说明酶的作用受 pH 和温度的影响，A、B 正确；第 3 组变蓝，说明蔗糖酶不能催化淀粉水解， 第 4 组不变蓝说明淀粉被唾液淀粉酶分解了，第 3、4 组对照可说明酶具有专一性，C 正确；与无机催化剂 相比，酶的催化效率更高，本实验没有用无机催化剂作对照，D 错误。] 2．探究温度对酶活性影响的实验，需进行如下步骤： ①取 3 支试管，编号并分别注入 2 mL 淀粉溶液 ②观察实验现象 ③向各试管滴 1 滴碘液 ④向各试管注入 1 mL 唾液并摇匀，并在各自的温度下静置 5 min ⑤将 3 支试管分别放在 37 ℃的温水、沸水和冰块中维持温度 5 min 最合理的实验顺序应为 ( ) A．①→②→③→④→⑤ B．①→③→②→④→⑤ C．①→④→⑤→③→② D．①→⑤→④→③→② 【答案】D 【解析】[探究温度对酶活性影响的实验中，第一步，先取 3 支试管，编号并分别注入 2 mL 淀粉溶液； 第二步，将淀粉溶液在相应的温度下保持一段时间，即将 3 支试管分别放在 37 ℃的温水、沸水和冰块中维 持温度 5 min；第三步，加入酶，即向各试管注入 1 mL 唾液并摇匀，在各自的温度下静置一段时间，让酶 与底物充分接触；第四步，淀粉用碘液鉴定，即反应后向各试管滴 1 滴碘液；最后，观察实验现象，得出 结论。故 D 正确。] 3．为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见表： 试管 底物和试剂 实验条件 1 1 mL 体积分数为 10%鸡蛋清溶液 37 ℃水浴 2 1 mL 体积分数为 10%鸡蛋清溶液＋1 mL 胰蛋白酶 37 ℃水浴；pH 为 5 3 1 mL 体积分数为 10%鸡蛋清溶液＋1 mL 胰蛋白酶 ？ 4 1 mL 体积分数为 10%鸡蛋清溶液＋1 mL 胰蛋白酶 5 ℃水浴；pH 为 8～9 下列相关分析合理的是 ( ) A．实验目的是探究温度对酶活性的影响 B．1 号试管设置正确合理，为空白对照组 C.3 号试管的实验条件是 37 ℃水浴；pH 为 8～9 D．蛋清液和酶液应在混合均匀后再进行水浴 【答案】C 【解析】[实验目的是探究温度和 pH 对酶活性的影响，A 错误；若 1 号试管为空白对照，则试剂应加 1 mL 蒸馏水，实验条件还应满足适宜 pH，B 错误；蛋清液和酶液应先分别调节到预设的温度和 pH 后再混合 均匀，D 错误。] 4．甲、乙两支洁净的试管，分别注入 3 mL 淀粉糊，然后在甲试管中注入 2 mL 新鲜的小麦淀粉酶滤液， 在乙试管中注入 2 mL 清水。振荡两支试管，将其下半部浸在 35 ℃左右的温水中，约 5 min，然后同时取出 两试管，分别滴入 1 滴碘液。如图所示，请回答： (1)两试管中的现象：甲________________________________； 乙__________________________________________________。 (2) 该 实 验 证 明 了 酶 的 ________ 作 用 ， 酶 之 所 以 具 有 这 样 的 作 用 是 因 为 ________________________________________________。 (3)实验过程为什么要恒温 35 ℃？________。 (4)几位同学在探索 pH 对α淀粉酶活性的影响时，设计的实验方案如下。其中操作顺序最合理的是( ) ①在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液 2 mL ②在三个试管中各加入新鲜的α淀粉酶溶液 1 mL ③置于适宜温度下保温 5 min ④分别置于 100 ℃、60 ℃、0 ℃环境中保温 5 min ⑤加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象 ⑥将试管中溶液的 pH 分别调到 3、7、11，保持 5 min A．①④②③⑤ B．①⑥④②⑤ C．①②⑥③⑤ D．②⑥①③⑤ (5)与无机催化剂相比，酶具有的特性是________；________；________。 【答案】(1)不变蓝(或无现象或出现较浅蓝色) 变蓝(或出现较深蓝色) (2)催化 酶能降低化学反应的 活化能 (3)使酶的活性最高(提供酶的最适温度) (4)D (5)高效性 专一性 作用条件较温和 【解析】 (1)淀粉遇碘变蓝。依题意可知，甲试管中含有淀粉酶，淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖， 乙试管中没有淀粉酶，其中的淀粉不能被水解，因此在甲、乙试管中分别滴入 1 滴碘液后，甲试管不变蓝(或 无现象或出现较浅蓝色)，乙试管变蓝(或出现较深蓝色)。(2)该实验证明了酶的催化作用。酶具有催化作用 的原因是酶能降低化学反应的活化能。(3)35 ℃是小麦淀粉酶的最适温度，实验过程恒温 35 ℃的目的是使酶 的活性最高(提供酶的最适温度)。(4)探究 pH 对α淀粉酶活性的影响，自变量是 pH。由于酶具有高效性，因 此在进行实验时，应先使酶溶液达到实验 pH 后再和底物溶液混合，以免对实验结果产生干扰。将不同 pH 的酶溶液和底物溶液混合后，在适宜温度下维持一定时间，以保证酶有足够的时间催化化学反应。最后向 试管中滴加斐林试剂，通过检测产物(还原糖)的产生量的多少来判断酶的活性。综上分析，实验操作顺序最 合理的是②⑥①③⑤，D 正确。(5)与无机催化剂相比，酶具有的特性是高效性、专一性、作用条件较温和。 5．下图是化合物 P 对淀粉酶活性影响的曲线图，有关叙述错误的是 ( ) A．若温度不断升高，则 A 点持续上移 B．曲线①是对照组 C．在一定范围内，底物浓度影响着酶促反应速率 D．化合物 P 抑制该酶的活性 【答案】A 【解析】 [超过最适温度后，若温度继续升高，则酶活性会降低甚至变性失活，A 点下移，A 错误； 由题图可知，曲线①是对照组，曲线②是实验组，B 正确；由题图曲线可知，在一定的范围内，随着底物浓 度升高，酶促反应速率增大，C 正确；由题图分析可知，化合物 P 抑制酶活性，D 正确。] 6．如图所示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线，据图分析下列叙述错误的是( ) A．影响 AB 段反应速率的主要因素是底物浓度 B． 影响 BC 段反应速率的主要限制因素可能是酶量 C．温度导致曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同 D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为 37 ℃ 【答案】D 【解析】[图中有温度和底物浓度两个影响反应速率的因素。曲线Ⅰ在达到饱和点前(AB 段)限制因素是 横坐标表示的因素——底物浓度。达到饱和点后的限制因素是底物浓度以外的因素，如温度、酶的数量等。 曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同是由温度不同造成的。曲线Ⅰ表示的温度仅比另外两种温度更适宜，但不一定 是最适温度。] 7．在不同温度和 pH 组合下对酶的作用进行研究，下列符合下图的含义的是 ( ) A．随 pH 从 5 升到 7，酶的最适温度不变 B．随 pH 从 5 升到 7，酶的活性逐渐降低 C．温度由 O～A 变化过程中，酶的活性逐渐降低 D．该酶的最适 pH 为 7 【答案】A 【解析】[由图可看出，纵坐标为反应物的剩余量，该值越小，说明酶的活性越高。随 pH 从 5 升到 7， 均在温度为 A 时反应速率最快，说明酶的最适温度不变，A 正确；图中 pH 为 6 时，酶的活性最高，随 pH 从 5 升高到 7，酶的活性先升高后降低，B、D 错误；温度由 O～A 变化过程中，酶的活性逐渐上升，C 错 误。] 8．下图中图甲为某兴趣小组利用两种微生物分泌的纤维素酶进行相关研究的结果，图乙为 50 ℃时酶 B 催化纤维素分解随时间变化的曲线。请回答下列问题： 甲 乙 (1)据图甲分析，酶 A 和酶 B 中________受高温条件的影响更大。高温条件下，酶容易失活，其原因是 高温使酶__________________。 (2)酶 A 和酶 B 能够将纤维素最终分解成________，该产物可与________试剂在加热时生成砖红色沉淀。 (3)若改用等量的酶 A 进行图乙对应的实验，请在图乙中画出底物浓度随时间变化的大致曲线。 【答案】(1)酶 A 空间结构被破坏而失活 (2)葡萄糖 斐林 (3)见下图。 【解析】(1)图甲结果显示，受高温条件的影响更大的酶是酶 A，高温条件下，酶容易失活，其原因是 高温使酶的空间结构被破坏。(2)酶 A 和酶 B 能够将纤维素分解成葡萄糖，葡萄糖是还原糖，可与斐林试剂 在加热时生成砖红色沉淀。(3)50 ℃时酶 A 活性大于酶 B，故底物的浓度下降速率大于酶 B。 9．某兴趣小组为了探究温度对酶活性的影响，用打孔器获取新鲜的厚度为 5 mm 的三片土豆，进行了 以下实验。有关叙述错误的是 ( ) 实验步骤 土豆片 A 土豆片 B 土豆片 C ①处理 静置 煮熟后冷却 冰冻 ②滴加质量分数为3%的 H2O2 1 滴 1 滴 1 滴 ③观察实验现象 产生大量气泡 几乎不产生气泡 产生少量气泡 A.土豆片的厚度大小是该实验的自变量 B．新鲜土豆组织中含有过氧化氢酶 C．高温和低温都能影响过氧化氢酶活性 D．定性实验无法确定过氧化氢酶的最适温度 【答案】A 【解析】[根据题干信息和表格分析可知，该实验的自变量是温度，而土豆片的厚度都是 5 mm，为无关 变量，A 错误；由三组实验现象可知，新鲜土豆组织中含有过氧化氢酶，B 正确；实验 A 与 B、C 比较说 明，高温和低温都能影响过氧化氢酶活性，C 正确；定性实验是为了判断某种因素是否存在，因此无法确定 过氧化氢酶的最适温度，D 正确。] 10．图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累 量随温度变化的情况。下列说法中不正确的是 ( ) A．T0 表示淀粉酶催化反应的最适温度 B．图甲中，Ta、Tb 时淀粉酶的催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别 C．图乙中 Tb 到 Tc 的曲线表明随温度的升高，麦芽糖积累量不再增加，酶的活性已达到最大 D．图乙中 A 点对应的温度为 T0 【答案】C 【解析】[T0 表示淀粉酶催化反应的最适温度，此时反应速率最快，对应图乙中 A 点的速率。图甲中， Ta、Tb 时淀粉酶的催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别，Ta 温度低，酶活性低，但是不破坏酶 结构，Tb 温度过高，酶结构被破坏，变性失活。]