高考生物《提分策略与演练》解析版02 与酶相关的实验分析与设计.docx
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高考生物《提分策略与演练》解析版02与酶相关的实验分析与设计
题型02与酶相关的实验分析与设计
1．探究酶的化学本质
2．验证酶的专一性
（1）设计思路：
酶相同，底物不同（或底物相同，酶不同）。
（2）设计方案示例
（3）结论：
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。
3．验证酶的高效性
（1）设计思路：
将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行对照，即酶的催化效率比无机催化剂高。
（2）设计方案示例
4．探究酶的最适温度或最适pH
（1）实验设计思路
底物的分解速率或存在量
（2）操作步骤
易错警示
（1）不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。
（2）必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。
（3）在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时，最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖，因为加入斐林试剂后需要水浴加热才能出现砖红色沉淀，这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复，催化淀粉水解产生还原糖，导致形成错觉，从而得出错误的结论。
（4）用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖两种底物，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂，因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。
一、选择题
1．下列有关酶的实验设计思路，正确的是
A．利用过氧化氢和过氧化氢酶研究温度对酶活性的影响
B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
【答案】C
【解析】因为过氧化氢不稳定，在高温下会自行分解成水和氧气，从而不能正确表现温度对酶活性的影响；利用淀粉、蔗糖、淀粉酶验证酶的专一性，只能用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性，不能用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解；胃蛋白酶的最适pH为1．5，验证pH对酶活性的影响应设置在最适pH左右。
2．如图所示，某一化学反应进行到t1时，加入一定量的酶，该反应在最适条件下进行直到终止。
以下叙述错误的是
A．该实验体现酶的高效性
B．t1～t2反应速率逐渐减慢
C．适当降低反应温度t2右移
D．反应过程中酶和底物的结构均发生改变
【答案】A
【解析】A.没有跟无机催化剂比较，该实验只能说明酶有催化作用，A错误；B.t1～t2反应物浓度降低，反应速率逐渐减慢，B正确；C.适当降低反应温度，酶的活性降低，反应所需的时间延长，故t2右移，C正确；D.反应过程中，酶与底物相互结合过程中会发生诱导契合，结构发生改变，D正确。
3．某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示，下列相关叙述正确的是
A．该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量
B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高
C．乙醇和铁离子对纤维素酶活化的抑制有相互促进作用
D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类
【答案】D
【解析】根据柱形图分析，实验的自变量是乙醇的浓度和有无铁离子，因变量是酶活性。
看图可知：
随着乙醇浓度的增大，纤维素酶的活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，铁离子对纤维素酶的活性有促进作用。
A、根据该实验的目的可知，该实验的自变量是乙醇浓度和有无铁离子，A错误；B、乙醇浓度为零时，添加铁离子组酶的活性较高，说明铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能降低，B错误；C、从图中信息可知，随着乙醇浓度的增大，纤维素酶的活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，铁离子对纤维素酶的活性有促进作用，C错误；D、验证特定酶的专一性，实验的自变量是底物的种类，D正确。
4．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（时间）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，麦芽糖不再上升，酶的活性己达到最大
D．图乙中A点对应的温度为T0左右
【答案】C
【解析】A、酶的催化需要适宜的温度，在最适温度，酶的活性最高，分析图甲可知，T0表示淀粉酶催化该反应的最适温度，A正确；B、图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响却有本质的区别，低温时酶的活性降低，酶的空间结构没有发生改变，高温使酶的空间结构发生改变导致酶永久性的失活，B正确；C、图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度升高，麦芽糖积累量不再上升，是因为Tb时酶已经失活了，C错误；D、A点时麦芽糖的积累速度最快，说明A点可能对应的温度为T0，D正确。
5．取3支试管分别加入等量唾液淀粉酶溶液，标注为A、B、C三组，并分别调整到0℃、37℃、100℃，然后在每支试管中加入温度分别为0℃、37℃、100℃的等量淀粉，保持各组温度10分钟后，继续进行检测实验。
下列关于该实验的说法，合理的是
A．若向三只试管中各加入等量的碘液，试管内液体颜色都可能出现蓝色
B．若向三只试管中各加入等量的斐林试剂，水浴加热一段时间，试管都不出现砖红色沉淀
C．该实验的对照组是A组，实验组是B、C组
D．只要在0℃和100℃之间每隔10℃设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度
【答案】A
【解析】若向三支试管中加入碘液，A试管由于酶活性降低、C试管由于酶活性丧失，有淀粉存在会出现蓝色，B试管也有可能因淀粉没有完全分解而出现蓝色，A正确；加入斐林试剂水浴加热后，由于改变了温度，A管酶活性升高，有还原糖产生，试管出现砖红色沉淀，B管本来就有还原糖存在，试管出现砖红色沉淀，但C管酶空间结构已经破坏，不能恢复，故C管不会出现砖红色沉淀，B错误；实验的对照组应该是在适宜温度条件下的实验装置，所以对照组是B组，实验组是A、C组，C错误；每隔10℃设置一个实验组，只能确定该反应的最适温度范围，而不能确定最适温度，D错误。
6．下面的三个图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。
有关叙述错误的是
A．图一、二、三所代表的实验中，自变量依次为催化剂种类、H2O2浓度、pH
B．图一可以得出酶具有催化作用
C．图二bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量（浓度）有限
D．图三可以得出pH越小或越大酶活性越低
【答案】B
【解析】A、分析题图可知，图一实验的自变量是催化剂的种类，图二实验的自变量是H2O2浓度，图三实验的自变量是pH，A正确；B、分析图一曲线可知，加入过氧化氢酶组比加入Fe3+组先达到反应的平衡点，说明与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性，B错误；C、在一定的范围内，O2产生的速率与H2O2浓度呈正相关，当H2O2浓度达到一定程度时，O2产生的速率不再增加，原因是过氧化氢酶数量（浓度）有限，C正确；D、从图三可以看出，开始时随pH增大溶液中过氧化氢量越少，即反应消耗的H2O2越多，直到最低值，此时酶活性就越高；随pH增加，由图可看出溶液中过氧化氢量增加，表明酶活性减弱，故pH越小或越大，酶活性越低，D正确。
故选B。
7．下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是
试验编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
A．实验①B．实验②
C．实验③D．实验④
【答案】B
【解析】过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
8．如图是淀粉酶催化淀粉水解的相关曲线。
下列叙述正确的是
A．若增加酶浓度，则曲线可由b→a
B．若增加底物浓度，则曲线可由c→b
C．若该图为在不同pH条件下的水解曲线，则a对应的pH为最适
D．若该图为在不同温度条件下的水解曲线，则c对应的反应温度低于a
【答案】A
【解析】若增加酶浓度，反应速率加快，则曲线可由b→a，A正确；若增加底物浓度，反应速率不变，但是生成物的量会增加，图中没有曲线可以表示，B错误；若该图为在不同pH条件下的水解曲线，则a对应的pH在三条曲线中是最好的，但是不一定是最适的，C错误；温度过高或过低，酶的活性都会降低甚至失活，所以若该图为在不同温度条件下的水解曲线，则c对应的反应温度不一定低于a，D错误。
9．如图实线表示向淀粉溶液中加入一定量的唾液淀粉酶后，还原糖的产生量和反应时间的关系。
某同学现取三支试管，均加入等量的淀粉溶液和唾液淀粉酶后，再分别加入一定量的淀粉、适量的蛋白酶和适量的唾液淀粉酶，三支试管中的反应曲线依次为
A．②③①B．②①③
C．①②③D．③②①
【答案】B
【解析】加入等量的淀粉溶液和唾液淀粉酶后，再加入一定量的淀粉，产生还原糖的速率不变，但最后产生的还原糖的量变多，所以加入一定量的淀粉的反应曲线是②。
加入适量的蛋白酶后，由于唾液淀粉酶本质是蛋白质，会被蛋白酶分解，所以产生还原糖的速率下降，即反应时间会增加，但最后产生还原糖的量不变，所以曲线是①。
加入适量的唾液淀粉酶后，产生还原糖的速率会提高，即反应时间减少，但最后产生还原糖的量不变，所以曲线是③，故本题正确答案为B。
10．乳糖酶催化乳糖水解。
有两项与此相关的实验，其他实验条件均设置为最适条件，实验结果如下：
实验一
酶浓度
0%
1%
2%
4%
5%
（乳糖浓度为10%）
相对反应速率
0
25
20
100
200
实验二
乳糖浓度
0%
5%
10%
20%
30%
（酶浓度为2%）
相对反应速率
0
25
50
65
65
以下分析正确的是
A．实验一若增加乳糖浓度，相对反应速率将降低
B．实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率不再加大
C．实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率不再加大
D．实验二若温度升高10℃，相对反应速率将增大
【答案】B
【解析】实验一增加乳糖浓度，相对反应速率将上升，A错误；因为酶数量有限，所以实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率不再加大，B正确；实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率将继续上升或不再加大，C错误；根据题意可知，实验温度为最适温度，所以实验二若温度升高10℃，酶的活性将受到抑制，相对反应速率将下降，D错误。
二、非选择题
11．研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质，有人认为这是一种能催化葡萄糖分解的酶，有人认为是一种能催化蔗糖分解的酶。
请回答以下问题：
（1）写出鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质的两种方法：
第一种鉴定方法：
__________________________________________________。
第二种鉴定方法：
__________________________________________________。
（2）为了探究此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如图所示的实验过程，请预测可能的实验结果。
水浴加热后，如果________________________________，说明该物质是能催化蔗糖分解的酶；如果____________________________________，则说明该物质是能催化葡萄糖分解的酶。
（3）若以上实验完成后，已经确定其为催化葡萄糖分解的酶，且化学本质是蛋白质，现需要确定其催化作用的最适温度，设计实验的基本思路是先确定______________________，再参照上图中甲试管的处理方法进行预实验。
实验结束后，再在其中砖红色沉淀最少的两支试管所对应的温度区间内，设置__________________________________，重复进行实验。
【答案】
（1）用双缩脲试剂 用蛋白酶处理
（2）两支试管均出现砖红色沉淀 两支试管均不出现砖红色沉淀
（3）系列温度梯度 差值较小的系列温度梯度
【解析】
（1）蛋白质与双缩脲试剂发生作用，会产生紫色反应；不溶于水的蛋白质在蛋白酶的催化下可以水解为溶于水的多肽、氨基酸。
（2）葡萄糖是还原糖而蔗糖是非还原糖，但蔗糖分解的产物为还原糖，若两支试管都出现砖红色沉淀，则该物质是能催化蔗糖分解的酶；若两支试管都不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有分解而葡萄糖被分解，故该物质是能催化葡萄糖分解的酶。
（3）设计实验的基本思路：
先确定系列温度梯度，再找出其中砖红色沉淀最少的两支试管，根据它们所对应的温度，在这两个温度值之间设置差值更小的系列温度梯度。
12．某生物兴趣小组为探究“酶的特性和影响因素”进行了如下实验（注：
“+”表示有加入，“-”表示没有加入）。
请依据下述实验设计，回答下列问题：
试管编号
1号
2号
3号
4号
5号
2mLH2O2溶液
+
+
+
+
+
2滴蒸馏水
+
-
-
-
-
2滴FeCl3溶液
-
+
-
-
-
2滴新鲜肝脏研磨液
-
-
+
+
+
质量分数为5%的盐酸
-
-
-
+
-
质量分数为5%的NaOH溶液
-
-
-
-
+
观察气泡多少和产生速率
（1）在制备新鲜肝脏研磨液时，加入SiO2的目的是_______________________以破坏肝脏细胞，释放出H2O2酶。
（2）实验中1号与3号试管对比是为了验证________________，2号与3号试管对比是为了验证__________。
若要研究pH对酶活性的影响，则应选用_____________号试管进行对比。
（3）在探究温度对酶活性的影响时，可选用淀粉和小麦种子中的α-淀粉酶作为实验材料。
①该实验宜选用萌发的小麦种子提取α-淀粉酶的主要理由是____________。
②小麦种子发芽时，胚产生的赤霉素诱导α-淀粉酶的合成，其主要机理是_________。
由此说明，植物的生长发育过程在根本上是____________________________的结果。
③该实验中可以在反应后滴加_________直接观察显色的深浅来检测实验结果。
实验结果表明：
55℃和75℃条件下，α-淀粉酶具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是_________________。
【答案】
（1）有助于充分研磨
（2）酶具有催化作用酶具有高效性3、4、5
（3）①小麦种子在萌发时会产生大量的α-淀粉酶
②赤霉素能诱导α-淀粉酶基因的表达（或转录和翻译）基因组在一定时间和空间上的程序性表达
③碘液在最适温度前后，酶可能有相同的催化效率
【解析】
（1）在制备新鲜肝脏研磨液时，加入SiO2的目的是有助于充分研磨以破坏肝脏细胞，释放出H2O2酶。
（2）3号试管加入的新鲜肝脏研磨液中含有H2O2酶，因此实验中1号与3号试管对比是为了验证酶具有催化作用，2号与3号试管对比是为了验证酶具有高效性。
4、5号试管分别加入了质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的NaOH溶液，因此若要研究pH对酶活性的影响，则应选用3、4、5号试管进行对比。
（3）在探究温度对酶活性的影响时，可选用淀粉和小麦种子中的α-淀粉酶作为实验材料。
①小麦种子中含淀粉丰富，萌发时形成大量淀粉酶，所以在该实验宜选用萌发的小麦种子提取α-淀粉酶。
②小麦种子发芽时，胚产生的赤霉素诱导α-淀粉酶的合成，其主要机理是赤霉素能诱导α-淀粉酶基因的表达（或转录和翻译）。
由此说明，植物的生长发育过程在根本上是基因组在一定时间和空间上的程序性表达的结果。
③用碘液显色方法来判定α-淀粉酶的活性，该实验中可以在反应后滴加碘液直接观察显色的深浅来检测实验结果。
实验结果表明：
55℃和75℃条件下，α-淀粉酶具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是在最适温度前后，酶可能有相同的催化效率。
13．某小组同学为了探究过氧化氢酶的化学本质是蛋白质还是RNA，进行以下实验：
实验材料和试剂：
试管，量筒，滴管，试管架，试管夹，新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，过氧化氢酶溶液，用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液，用RNA酶处理过的过氧化氢酶溶液。
请回答有关问题：
（1）实验步骤：
①取三支试管，分别编号为甲、乙、丙，分别加入_______________________________________；
②向甲试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，向乙试管中滴加两滴用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液、丙试管的处理是_______________________________________；
③适宜条件下保温，观察三支试管中气泡产生的速率。
（2）预测实验结果及结论：
（3）如果要测定某种酶的最适宜温度，___________（填“能”或“不能”）使用过氧化氢酶，理由是_______________________________________。
【答案】
（1）①等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
②滴加等量的用RNA酶处理过的过氧化氢酶溶液
（2）若甲、乙两试管中气泡产生的速率基本相同，丙试管几乎没有气泡产生，说明过氧化氢酶的化学本质是RNA，而不是蛋白质；若甲、丙两试管中气泡产生的速率基本相同，乙试管几乎没有气泡产生，说明过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，而不是RNA
（3）不能过氧化氢受热易分解，对实验结果造成干扰
【解析】
（1）①根据实验设计的等量原则，三支试管都应加入等量的过氧化氢溶液。
②甲试管是空白对照，乙、丙两试管为实验组，向乙试管中滴加两滴用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液；向丙试管中滴加等量的用RNA酶处理过的过氧化氢酶溶液。
（2）实验结果及结论：
若甲、乙两试管中气泡产生的速率基本相同，丙试管几乎没有气泡产生，过氧化氢酶的化学本质是RNA，而不是蛋白质；若甲、丙两试管中气泡产生的速率基本相同，乙试管几乎没有气泡产生；过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，而不是RNA。
（3）温度不仅影响酶的活性，也会直接影响过氧化氢的分解速率，所以一般不用过氧化氢酶来探究酶的最适温度。
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