高考生物复习 专题06 影响酶活性的条件(解析版)

高考生物复习 专题06 影响酶活性的条件

1．实验原理

(1)探究温度对酶活性的影响

①反应原理

②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。

(2)探究pH 对酶活性的影响

①反应原理(用反应式表示)：2H 2O 2――――→过氧化氢酶2H 2O ＋O 2。

②鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O 2的生成速率。

2．实验步骤和结果

(1)探究温度对酶活性的影响

(2)探究pH对酶活性的影响

考点一：“梯度法”探究酶的最适pH

(1)设计思路

(2)设计方案

例一、为了探究某种淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤如下：

步骤①：取10支试管，分为五组。每组两支试管中分别加入1 mL某种淀粉酶溶液和2 mL 质量分数为5%的淀粉溶液。

步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。

步骤③：将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。

回答下列问题：

(1)实验原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。

(2)该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应__________________________

________________________________________________________________________。

(3)在本实验中，各组溶液的pH要保证______________，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？__________，理由是________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示(“＋”表示蓝色程度)：

分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在____________之间。某同学在进行本实验的过程中，发现反应时间过长。为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施：________________________________________________________________________。

【答案】(2)先将五组试管分别在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的水浴中保温一段时间

(3)相同且适宜不能利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变各试管的温度，最终影响实验结果

(4)25～45 ℃增加淀粉酶的量或浓度(或降低底物的量或浓度)

【解析】本实验的目的是探究某种淀粉酶的最适温度。该实验中在酶溶液和反应物混合之前，

需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。本实验的自变量为温度，因变量为酶的活性变化，本实验通过淀粉遇碘液变蓝深浅来推断其变化，而各溶液pH属于无关变量，其要保证相同且适宜。低温抑制了酶的活性，但结构未被破坏，温度恢复升高时仍会有催化功能，所以该实验不能选用斐林试剂检测实验结果。根据表中数据可知，第3组试管开始呈棕黄色，说明此试管中已经没有淀粉了，因此淀粉酶的最适温度介于25 ℃和45 ℃之间。为了加快反应，在不改变自变量的情况下，可适当增加酶量或适当降低底物的浓度。

考点二：“梯度法”探究酶的最适温度

(1)设计思路

(2)设计方案

例一、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过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据此回答下列问题：

(1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。

(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是______________________。实验一的第⑤步最好选用________(试剂)测定单位时间内淀粉的________________。

(3)如将实验一的新鲜α-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？__________________________________________。

(4)分析实验二的结果，可得到的结论是：_____________________________________

________________________________________________________________________；

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________之间设置梯度。

【答案】(1)无关自(2)使新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合(其他合理答案也可)碘液剩余量(3)不科学因为温度会直接影响H2O2的分解(4)该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低(或在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低)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；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。因此，实验一的①②③步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量，单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。(3)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α-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。(4)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活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。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之间设置梯度。

例二．(2017·襄阳第五中学质检)某同学将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题：

(1)该实验的目的是______________________________________________________。

(2)该实验中的自变量是____________。

(3)各实验组均在30 ℃的恒定温度下进行的原因是：

①____________________________________；

②____________________________________________。

Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题：

(4)曲线a是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。

(5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是______________________________________________________________。

【答案】(1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响

(2)pH(3)①30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响(4)Ⅱ(5)同一种酶的最适pH是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变

【解析】(1)由题干信息可知，该实验的单一变量是pH，因变量是过氧化氢的含量，因此该实验的目的是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响。

(2)由以上分析可知，该实验的自变量是pH。

(3)实验设计要遵循单一变量原则和对照原则，该实验的单一变量是pH，而温度等其他无关变量都应相同且适宜。各实验组均在30 ℃进行是因为30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度，同时可以排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响。

(4)马铃薯提取液中含有过氧化氢酶，所以马铃薯提取液的量减半，即酶的数量减半，导致化学反应速率减慢，在相同时间内底物剩余量增加，即对应于曲线a。

(5)过氧化氢的含量的最低点所对应的pH值是过氧化氢酶的最适pH，同一种酶的最适pH 是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变，所以曲线a和b中，过氧化氢的含量的最低点位于横坐标同一位置。

考点三底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

(1)一定范围内，随着底物浓度的增大酶促反应速率逐渐加快，当达到一定底物浓度时，反应速率不再增加。

(2)反应速率随酶浓度的增加而增加。

例一.如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，据图分析，下列说法正确的是()

A.如果在A点时，温度再提高5 ℃，则反应速率上升

B.在其他条件不变的情况下，在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率不变

C.在A点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度

D.在C点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度和酶的浓度

【解析】本实验是在最适温度条件下进行的，若再提高温度，酶活性会下降，则反应速率降低，A错误；曲线BC段随着反应物浓度的增加，催化速率不变，说明此时限制催化速率的因素最可能是酶的数量，所以B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率会加快，B错误；曲线AB段，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，可知该段影响酶促反应速率的因素主要是反应物浓度，C正确；曲线BC段随反应物浓度的增加，催化速率不变，说明此时限制反应速率的因素最可能是酶的数量，D错误。

【答案】C

易错点一：在探究影响酶活性的条件时，酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。

易错点二：当研究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量，在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。

易错点三：在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，不能先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理，原因是酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。易错点四：不能用H2O2为原料探究温度对过氧化氢酶催化活性的影响，原因是温度升高时H2O2会分解，这样实验的变量不唯一。

挑战真题：

1.(2017·天津，3)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变

化曲线。下列叙述错误的是()

A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能

B．该体系中酶促反应速率先快后慢

C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的

D．适当降低反应温度，T2值增大

【答案】C

【解析】T1时加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确；由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B项正确；T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C项错误；图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D项正确。2．(2016·全国Ⅰ，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是()

A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量

B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量

D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

【答案】C

【解析】测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。

3．(2016·全国Ⅱ，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：

(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。

(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。

(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是________________________________________________。

(4)生物体内酶的化学本质是_____________________________________________________，其特性有________________________________________________________(答出两点即可)。【答案】(1)B(2)加快(3)不变60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性、专一性

【解析】(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。

挑战模拟题：

一、选择题

1.下图表示酶的活性受温度影响的曲线，有关分析错误的是()

A.图中A和C点酶的结构相同

B.B点表示酶的最大活性

C.D点表示该酶的最适温度

D.同一种酶在不同温度下可以具有相同的催化效率

【解析】低温能抑制酶的活性，但不会使酶的结构发生改变；高温能改变酶的空间结构甚至使其变性失活，故A、C点酶的结构不同；B点是曲线的最高点，表示该酶的最大活性；D点位于横坐标上，表示该酶的最适温度。由题图可知，A、C点对应的温度不同，但酶的活性相同。

【答案】A

2.将1 mL 5%人的胃液溶液倒入装有10 mL蛋白质胶体的试管内，置于25 ℃的温水中水浴，研究其对蛋白质的消化情况。下列各方法中能提高酶活性的是()

A.把实验温度提高到37 ℃

B.在试管内再加入1 mL 5%胃液溶液

C.将pH由2调节为7

D.在试管内再加入1 mL唾液

【解析】由于人体温度接近37 ℃，因此该温度条件下人体内的酶活性较高，将温度由25 ℃提高到37 ℃，胃蛋白酶的活性会升高，A正确；在试管内再加入1毫升5%的胃液溶液，胃蛋白酶的活性不会升高，B错误；胃蛋白酶的最适宜pH是2左右，如果将pH由2调节为7，酶的活性会急剧下降，C错误；在试管内加入1毫升唾液，溶液pH会升高，胃蛋白酶活性降低，D错误。

【答案】A

3．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是()

①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度5 min ③向各试管中滴一滴碘液④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中⑤观察实验现象

A．①②④③⑤B．①③②④⑤

C．①③④②⑤D．①④②③⑤

【答案】D

【解析】探究温度对酶活性影响的实验步骤为：分组→酶与底物在各自温度下处理一段时间→酶与底物混合，保温一段时间→检测→观察实验现象。

4．(2018·太原中学联考)下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是()

A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响

B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响

C．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响

D．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响

【答案】B

【解析】温度影响过氧化氢的分解，从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰，A项错误；利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究pH对酶活性的影响，B项正确；斐林试剂使用时需要水浴加热，温度会对实验结果造成干扰，C项错误；酸性条件下淀粉会水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。

5．下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。先将酶和乳汁分别放在2支试管中，然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。

通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表：

据此实验，请判断下列叙述中正确的是()

A．凝乳时间越长，凝乳酶的活性越高

B．如果将A组的水温逐渐提高，乳汁可以凝固

C．低温破坏了酶的分子结构，所以10 ℃温度下乳汁不凝固

D．凝乳酶的最适温度一定为40 ℃

【答案】B

【解析】A组不凝固的原因是温度太低，酶的活性受到抑制，当温度逐渐升高时，会提高酶的活性，使乳汁凝固。

6．某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到下图结果。下列分析不正确的是()

A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能

B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使其活性降低

C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用

D．该水解酶的用量是实验的无关变量

【答案】A

【解析】从图中可以看出，Mn2＋只是提高了该水解酶的活性，并不能降低反应过程所必需的活化能，A项错误；Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使该水解酶活性降低，B项正确；从图中可以看出，有的离子可以提高酶的活性，有的离子可以降低酶的活性，C项正确；不同金属离子是实验的自变量，该水解酶的活性是实验的因变量，该水解酶的用量是实验的无关变量，D项正确。

7.下列有关“探究影响酶活性的条件”实验的叙述，正确的是()

A．若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，则pH是自变量，过氧化氢分解速率是无关变量B．若探究温度对酶活性的影响，可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应

C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，应将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调温度

D．若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测

【答案】D

【解析】若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，则pH是自变量，过氧化氢分解速率是因变量，A项错误；若探究温度对酶活性的影响，不可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，B项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，应先将淀粉溶液与淀粉酶溶液在各自所需的温度下保温一段时间再混合，C项错误。

8.探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度，D项正确。

某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的曲线。下列分析正确的是()

A．该酶催化反应的最适温度为35 ℃左右，最适pH为8左右

B．当pH为8时，影响酶促反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度

C．随pH升高，该酶催化反应的最适温度也随之变化

D．当pH为任一固定值时，实验结果都可以证明温度对酶促反应速率的影响

【答案】A

【解析】分析曲线可知，温度约为35 ℃、pH为8时，酶促反应速率相对较快，温度约为35 ℃、pH大于或小于8时，酶促反应速率均下降，所以该酶的最适温度为35 ℃左右，最适pH为8；当pH为8时，不同温度下酶促反应速率不同，此时温度为影响酶促反应速率的主要因素；在一定范围内，随pH的升高或降低，该酶促反应的最适温度均为35 ℃左

右；但当pH过高或过低时，酶变性失活，不同温度下的反应速率可能相同，此时温度已不再是酶促反应速率的影响因素。

二、非选择题

9.下图是某课题组的实验结果(注：A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶)。请分析回答下列问题：

(1)A酶与无机催化剂相比，A酶可通过____________________________来提高催化反应效率。

(2)分析图示的实验结果可知，本实验研究的课题是________________________。在80 ℃条件下，B酶活性为0，原因是________________________________。

(3)如果要探究pH对A酶和B酶活性的影响，应将温度控制________℃左右，其中因变量为________________。

(4)适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，几分钟后加入新配制的斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀，原因是____________________________________。

【答案】(1)显著降低化学反应的活化能(2)探究(研究)温度对A酶和B酶活性的影响高温使酶的空间结构遭到破坏(3)50A酶和B酶的活性(4)A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解

【解析】(1)与无机催化剂相比，酶可通过显著降低化学反应的活化能来提高催化反应效率。

(2)分析图示的实验结果可知，该曲线的横坐标是温度，纵坐标是酶活性，故本实验研究的课题是探究(研究)温度对A酶和B酶活性的影响。在80 ℃条件下，B酶活性为0，原因是高温使酶的空间结构遭到破坏。

(3)如果要探究pH对A酶和B酶活性的影响，应将温度控制在最适，即50 ℃左右，其中自变量为pH，因变量为A酶和B酶的活性。

(4)适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，几分钟后加入新配制的斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀，原因是A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解。