1、微专题二 关于酶的实验设计及曲线解读一、有关酶的实验设计1.酶高效性的实验设计思路(1)实验组：底物生物催化剂( 酶)底物分解速率(或产物生成的速率)(2)对照组：底物无机催化剂底物分解速率( 或产物生成的速率)说明：实验组是接受实验变量处理的对象组，对照组也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。实验组和对照组不是固定不变的，具体哪个作为实验组，哪个作为对照组，要根据实验目的进行分析判断。2.酶专一性的实验分析(1)思路Error!Error!(2)实例1 淀粉淀粉酶 蔗糖淀粉酶步骤2 等量斐林试剂，水浴加热相同时间现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化结论 酶具有专一性3.探究温
2、度、pH 对酶活性的影响(1)探究温度对酶活性的影响原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。蓝色 淀粉 麦芽糖葡萄糖 无蓝色出现 碘 液 淀 粉 酶 碘 液 实验步骤、现象及结论取 6 支试管，分别编号为 1 与 1、2 与 2、3 与 3，并分别进行以下操作。试管编号 1 1 2 2 3 3一2 mL 淀粉酶溶液2 mL 可溶性淀粉溶液2 mL 淀粉酶溶液2 mL 可溶性淀粉溶液2 mL 淀粉酶溶液2 mL 可溶性淀粉溶液二 在冰水中水浴 5 min 在 60 温水中水浴 5 min 在沸水中水浴 5 min实验步骤
3、三1 与 1试管内液体混合，摇匀2 与 2试管内液体混合，摇匀3 与 3试管内液体混合，摇匀四 在冰水中水浴数分钟 在 60 温水中水浴数分钟 在沸水中水浴数分钟五 取出试管，分别滴加 2 滴碘液，摇匀，观察现象实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都会影响酶的活性(2)探究 pH 对酶活性的影响原理：2H 2O2 2H2OO 2。 过 氧 化 氢 酶 步骤实验步骤 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3一 注入等量过氧化氢酶溶液 2 滴 2 滴 2 滴二 注入不同 pH 的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 盐酸 1 mL NaOH 溶液
4、三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL四 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生注：盐酸和 NaOH 溶液的质量分数均为 5%。实验结论：酶的催化作用需要适宜的 pH，pH 偏低或偏高都会影响酶的活性。例 1 (2018天水高一检测)下面为某同学进行的有关酶的实验，基本过程如表所示。据此分析，下列叙述错误的是( )试管 1 2 3 41%淀粉溶液 3 mL 3 mL 2%蔗糖溶液 3 mL 3 mL新鲜唾液 1 mL 1 mL 蔗糖酶溶液 1 mL 1 mL斐林试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL实验结果A.4 支试管都需要在 37 恒温水浴中保温B.1 号
5、试管与 2 号试管对照时自变量是底物，与 3 号试管对照时自变量是酶的种类C.出现砖红色沉淀的试管是 1 号和 3 号D.若要缩短实验时间，可将唾液或蔗糖酶的量增加到 2 mL答案 C解析 该实验中温度属于无关变量，因此温度要保持相同且适宜，即均需要在 37 恒温水浴中保温，A 正确；分析表格可知， 1 号试管与 2 号试管对照时自变量是底物，与 3 号试管对照时自变量是酶的种类，B 正确；根据酶的专一性可知，淀粉酶只能水解淀粉，蔗糖酶只能水解蔗糖，即出现砖红色沉淀的试管是 1 号和 4 号，C 错误；增加酶的用量，可加快酶促反应速率，D 正确。例 2 下列有关酶的特性的实验设计中最科学、最严
6、谨的是( )选项 实验目的 主要实验步骤A酶催化具有高效性实验组：2 mL 体积分数为 3%的 H2O2 溶液1 mL 过氧化氢酶溶液，保温 5 min对照组：2 mL 体积分数为 3%的 H2O2 溶液1 mL 蒸馏水，保温 5 minB酶催化具有专一性实验组：2 mL 质量分数为 3%的可溶性淀粉溶液1 mL 新鲜唾液，保温 5 min 后碘液检验对照组：2 mL 质量分数为 3%的蔗糖溶液1 mL 新鲜唾液，保温5 min 后碘液检验C探究温度对酶活性的影响2 mL 质量分数为 3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 新鲜唾液碘液每隔 5 min 将溶液温度升高 10 ，观察溶液颜色变化D探究
7、pH 对酶活性的影响对三支试管进行以下处理：分别加入 2 滴新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；分别加入 1 mL 质量分数为 5%的盐酸、1 mL 质量分数为 5%的 NaOH 溶液和 1 mL 蒸馏水；分别加入 2 mL 体积分数为 3%的 H2O2 溶液；观察现象答案 D解析 酶 催 化 作 用 的 高 效 性 是 酶 与 无 机 催 化 剂 相 比 较 而 言 的 ， 用 酶 与 蒸 馏 水 作 对 照 ， 只 能证 明 酶 具 有 催 化 作 用 ， 不 能 证 明 酶 催 化 具 有 高 效 性 ， A 项 错 误 ； 探 究 酶 催 化 具 有 专 一 性 时 ，若 对 照 组
8、用 蔗 糖 溶 液 ， 则 不 能 用 碘 液 检 验 ， 应 用 斐 林 试 剂 检 测 是 否 有 还 原 糖 产 生 ， B 项 错 误 ；探 究 温 度 对 酶 活 性 的 影 响 时 ， 应 设 置 多 支 试 管 ， 分 别 设 置 不 同 的 温 度 条 件 进 行 比 较 ， C 项 错误 。二、酶相关曲线的分析1.酶高效性的曲线分析(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不能改变化学反应的平衡点。2.酶专一性的曲线分析(1)加入酶 A 的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。(2)加入酶 B 的反应速率
9、与未加酶的空白对照条件下的反应速率相同。3.底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析(1)底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。(2)当所有的酶与底物都结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再增加。4.酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。5.温度和 pH 共同作用对酶活性的影响(1)反应溶液中 pH 的变化不影响酶作用的最适温度。(2)反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适 pH。例 3 (2018福建龙岩期中)下列选项符合图示含义的是 ( )A.随 pH 从 5 升高到 7，酶的活性逐渐降低B.随 p
10、H 从 5 升高到 7，酶的最适温度不变C.温度从 OA 变化过程中，酶的活性逐渐降低D.该酶的最适 pH 为 7答案 B解析 由图可知，随 pH 从 5 升高到 7，酶的活性先升高后降低，A 错误；随 pH 从 5 升高到 7，酶的最适温度始终为 A，B 正确；温度从 OA 变化过程中，酶的活性逐渐升高，C错误；pH 为 6 时反应物剩余量最少，则该酶的最适 pH 为 6 左右，D 错误。例 4 用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是( )A.该酶的最适催化温度不确定B.图 2 和图 4 能说明该酶一定不是胃蛋白酶C.由图 4 实验结果可知酶具有高效性D.由图 3 实验结
11、果可知 Cl 是该酶的激活剂答案 C解析 图 1 显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示 30 比较适宜，但温度梯度太大，不能确定最适催化温度，A 项正确；图 2 显示该酶的最适 pH 为 7，而胃蛋白酶的最适 pH为 1.5，由图 4 可知该酶为麦芽糖酶，B 项正确；图 3 能说明 Cl 是该酶的激活剂，Cu 2 是该酶的抑制剂，D 项正确；图 4 可说明酶具有专一性，C 项错误。1.(2018北京朝阳区期末)下列关于酶的实验设计，正确的是( )A.用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响B.用淀粉和蔗糖溶液、淀粉酶，反应后滴加碘液验证酶的专一性C.用蛋白酶、蛋白块作实验材料
12、验证蛋白酶能够催化蛋白质分解D.设置 pH 为 2、7、12 的条件，探究 pH 对胃蛋白酶活性的影响答案 C解析 过氧化氢在高温下易分解，因此不能用过氧化氢作材料探究温度对酶活性的影响，A 错误；用淀粉和蔗糖溶液、淀粉酶做实验，蔗糖反应与否，都不会与碘液发生颜色反应，因此不能用于验证酶的专一性，B 错误；用蛋白酶、蛋白块作实验材料可验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，C 正确；胃蛋白酶的最适 pH 是 1.5，所以探究 pH 对胃蛋白酶活性的影响时，pH 不能设置成 2、7、 12，D 错误。2.为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下 5 组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是
13、( )组别 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶反应物 蛋白质 淀粉 蛋白质 淀粉 麦芽糖A.和对比，用双缩脲试剂检测B.和对比，用碘液检测C.和对比，用斐林试剂检测D.和对比，用双缩脲试剂检测答案 B解析 由于蛋白酶和淀粉酶的本质是蛋白质，遇双缩脲试剂都呈现紫色，不能判断蛋白质是否被分解，A 错误；淀粉酶能催化淀粉的水解，蛋白酶不能催化淀粉的水解，用碘液检测，颜色反应不同，B 正确；淀粉是非还原糖，在淀粉酶的作用下分解生成还原糖，麦芽糖是还原糖，用斐林试剂不能判断麦芽糖是否被分解，C 错误；淀粉酶的化学本质是蛋白质，故实验结果不能用双缩脲试剂检测，D 错误。3.(2018江西新余一中月
14、考)下列四组实验能证明酶具有催化作用的是( )A.与 B.与 C.与 D.与答案 A解析 与的实验变量是有无酶，可证明酶具有催化作用。4.(2018山西长治一中高一上期末) 如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c) 下催化某反应时，反应物的量和反应时间的关系。下列关于此图的解读，正确的是( )A.若 a、b、c 表示温度，则一定是 abcB.若 a、 b、c 表示 pH，则 c baC.若 a、 b、c 表示酶的浓度，则 abcD.若 a、b、c 表示温度，则不可能是 cba答案 C解析 温度升高，酶促反应速率不一定加快，在低于酶的最适温度范围内，随温度升高，酶的活性升高，在高于最适温度范围
15、内，随温度升高，酶的活性下降(pH 同理) 。底物充足的前提下，酶的浓度越高，酶促反应速率越大，C 正确。5.(2018河南洛阳期末)如图曲线 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。下列据图分析正确的是( )A.增大 pH，重复该实验，A、B 点位置都不变B.酶量增加后，反应速率可用曲线 a 表示C.反应物浓度是限制曲线 AB 段反应速率的主要因素D.B 点条件下升高温度，酶活性增加，将呈现曲线 c 所示变化答案 C解析 由题干“曲线 b 表示在最适温度、最适 pH 条件下”可知，如果增大 pH，酶的活性会下降，A、B 点位置都会下移，A 错误；增加酶量后，酶
16、促反应速率会加快，且达到最大反应速率时反应物浓度也会增大，因此反应速率不可用曲线 a 表示，B 错误；从图中可以看出，在曲线 AB 段反应速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线 AB段反应速率的主要因素，C 正确；由题意知，曲线 b 是在最适温度条件下进行的，如果升高温度，酶活性将会下降，不会呈现曲线 c 所示变化，D 错误。6.(2018河北邯郸一中期末)解读与酶有关的曲线，回答下列问题：(1)酶的作用机理可以用图甲中_( 填“ab”或“ac”)段来表示。如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则 b 在纵轴上将_( 填“上移”或“下移”) 。(2)图乙中 160 min 时，生成
17、物的量不再增加，原因是_。(3)联系所学内容，分析图丙曲线：对于曲线 MNQ，若 X 轴表示 pH，则曲线 N 点的生物学意义是_。对于曲线 MNP，若 X 轴表示反应物浓度，则 Y 轴可表示_。制约曲线NP 段增加的因素主要是_。答案 (1)ab 上移 (2) 底物量有限 (3) 在最适 pH 下，酶的催化效率最高 酶促反应速率 酶浓度解析 (1)图甲中，ac 段表示无酶催化时所需要的活化能，bc 段表示有酶催化时所需要的活化能，因此 ab段可表示酶所降低的活化能。无机催化剂也能降低化学反应的活化能，但没有酶显著，因此 b 点上移。(2)图乙是反映生成物的量随时间变化的曲线， 160 min 时，生成物的量不再增加是因为反应物的量有限。(3)若曲线 MNQ表示不同 pH 对酶活性的影响，曲线最高点表示最适 pH 下，酶的催化效率最高；若曲线 MNP表示底物浓度对酶促反应速率的影响，当底物浓度增大到一定值后，酶促反应速率不再增加，此时受到酶浓度的制约。