3.1 降低化学反应活化能的酶（课件PPT）-【创新方案】2025年高考生物一轮总复习（新教材Ⅰ）

细胞的能量供应和利用 第三单元　 1 第一讲 降低化学反应 活化能的酶 课标要求 2.2.1　说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响 内容索引 1.自主学习单 基础为主打 · 学生为主体 2.深化学习单 能力为主攻 · 教师为主导 3.发展报告单 创新为主线 · 优化为主调 4.素养提升训练 4 基础为主打 · 学生为主体 自主学习单 01 基础点(一) 　酶的作用和本质 (一)教材中的主旨语句要“悟透” 1．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 (1)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率。 ( ) (2)过氧化氢酶给过氧化氢提供活化能促进过氧化氢分解。 ( ) (3)加热和使用催化剂都能加速过氧化氢的分解，它们的作用机理分别是___________________________________________________________ _____________________________。 √ × 加热为过氧化氢分子提供能量促进其分解，催化剂通过降低过氧化氢分解反应的活化能促进其分解 2．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 (1)(2023·广东卷)具催化作用RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。 ( ) (2)产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。 ( ) (3)切赫和奥尔特曼发现少数DNA也有生物催化功能。 ( ) (4)如果要检测某种酶是不是蛋白质，可以用什么方法检测？ 提示：可以用双缩脲试剂进行检测，观察该酶溶液是否出现紫色反应。 √ × √ (二)一个典型的实验要“内化” 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1．实验过程 对照 燃烧猛烈 降低活化能 2．实验变量及对照分析 实验对象 气泡 实验结果 3．实验结论分析 加热 催化作用 高效性 (三)一个重要的生物图示要“辨清” 下图为酶催化作用机理示意图，①～③代表有酶、无机催化剂、无催化剂等条件下的反应。a～c代表反应所需活化能。 (1)活化能：分子从常态转变为_________________的活跃状态所需要的能量。 (2)有酶催化的反应曲线是。a～b的能量值表示_______________的化学反应的活化能，a～c的能量值表示______的化学反应的活化能。 (3)由图可知，酶的作用机理是能显著_____________________。 容易发生化学反应 无机催化剂降低 酶降低 降低化学反应的活化能 (四)知识点间的关系要“融通” 1．一图理清酶本质的探索历程(连线) 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 ______ __________ 合成场所 ______ 主要是细胞核(真核细胞) 来源 一般来说，______都能产生酶 作用 ____作用 作用机理 降低________________ 作用场所 细胞内、外或生物体外均可 2．一表辨清酶的本质和作用 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 活细胞 催化 化学反应的活化能 (五)教材潜在的命题导向要“发掘” 1．(必修1 P78“科学方法”)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对照组未作任何处理，这叫什么对照类型？设置这样的对照组有什么意义？ 提示：空白对照。空白对照可以排除无关变量对实验结果的影响，使实验结果更有说服力。 2．(必修1 P80“拓展应用T3”延伸思考)如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析： (1)A、B两种酶的化学本质是否相同？其原因是什么？ 提示：不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，其化学本质为蛋白质。 (2)B酶活性改变的原因是什么？ 提示：B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。 基础点(二) 　酶的特性和影响酶活性的因素 (一)教材中的主旨语句要“悟透” 酶的催化作用具有专一性、高效性，并对温度、pH等条件有严格的要求。 (1)每种酶只能催化一种化学反应。 ( ) (2)(2022·浙江卷)稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具有高效性。 ( ) (3)(2021·重庆卷)溶酶体酶泄漏到细胞质基质后活性不变。 ( ) (4)(2023·湖南卷)高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类。 ( ) √ × × √ (5)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 ( ) (6)细胞内的各类化学反应之所以能有序进行，与酶的特性有关，还与酶在细胞中的分布有关。 ( ) (7)加酶洗衣粉加入的酶包括碱性蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等，加入多种酶的原因是___________________________________ ______。 污渍的成分多样，而酶的催化作用具有 专一性 √ √ (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率____。(2)酶只能缩短_____________的时间，不改变化学反应的平衡点 (二)知识点间的关系要“融通” 1．一个图示解析酶具有高效性 达到化学平衡 更高 2．两个模型析透酶具有专一性 (1)物理模型——“锁钥学说” 图中表示酶的是物质__，其只能催化分解的底物是__。 A B (2)数学模型——对比实验的曲线 底物A参与的反应不能由酶__催化，只能由酶__催化，说明酶具有专一性。 B A (1)在______________条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会_____。(2)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶_________ 3．两个曲线图分析酶的作用条件较温和 最适温度和pH 降低 永久失活 (三)三个典型的实验要“内化” 1．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 (1)实验原理 ①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成_______。 ②在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入_______，再用_____试剂鉴定溶液中__________，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 还原糖 淀粉酶 斐林 有无还原糖 序号 项目 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2mL — 2 注入蔗糖溶液 — 2mL 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL (2)实验步骤 ①取两支洁净的试管，编号，然后按照下表中序号1至序号3的要求操作。 ②轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体________，然后将试管的下半部浸到____左右的热水中，保温 5min。 混合均匀 60℃ ③取出试管，各加入2mL _________，振荡摇匀。 ④将两支试管的下半部放进盛有____的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸 1min。 ⑤观察两支试管内的_____________。 (3)实验结论：酶具有______，淀粉酶只能催化____的水解，不能催化____的水解。 斐林试剂 溶液颜色变化 专一性 淀粉 蔗糖 热水 2．探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理： 麦芽糖 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____及其深浅来判断酶的活性。 蓝色 试管 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 ① 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 ② 放入0 ℃冰水中约 5min 放入60 ℃热水中约 5min 放入100 ℃热水中约 5min ③ 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10min ④ 取出试管各加入两滴碘液，振荡 (2)实验步骤、现象和结论 实验 现象 ____ __________ ____ 实验 结论 淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。说明酶的催化作用需要__________，温度过高或过低都会影响酶的活性 蓝色 无明显现象 蓝色 适宜的温度 3.探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理：2H2O2 2H2O＋O2。 ②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响____的生成速率，可根据是否产生____及其数量多少来检验。 过氧化氢酶 氧气 气泡 试管 试管1 试管2 试管3 实验步骤 ① 2滴过氧化氢酶溶液 ② 1mL蒸馏水 1mL 0.01mol/L的盐酸溶液 1mL 0.01mol/L 的NaOH溶液 ③ 2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液 实验现象 有大量气泡产生 ____________ ___________ 实验结论 pH会影响_________，pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低 (2)实验步骤、现象和结论 无气泡产生 无气泡产生 酶的活性 (四)教材潜在的命题导向要“发掘” 1．(必修1 P84“图5­2”延伸思考)酶制剂在低温下保存的原因是___ ______________________________________________________________________。 2．(必修1 P84“相关信息”延伸)人发烧时不想吃东西，原因是___ _______________________________________________________。 3．(必修1 P85“概念检测T3”拓展)将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 ℃水中热烫处理 2min，可较好地保持甜味。其原因是__________ __________________________________。 低温下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高 体 温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢 高温破坏了将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性 能力为主攻 · 教师为主导 深化学习单 02 提能点(一)　酶的特性及影响酶活性因素的探究分析 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂 现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长 结论 酶具有高效性 逐点清(一)　探究酶具有高效性 |精|要|点|拨|　 1．实验方案 2.操作示例 |典|题|例|析|　 [例1]　(2023·浙江6月选考)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。 组别 甲中溶液 (0.2mL) 乙中溶液 (2mL) 不同时间测定的相对压强/kPa 0s 50s 100s 150s 200s 250s Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1 下列叙述错误的是 (　 ) A．H2O2分解生成O2导致压强改变 B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C．250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行 D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性 [解析]　H2O2分解生成O2导致Y型试管内压强增加，A正确； 从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确； 250s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，导致200～250s之间压强没有变化，C错误； 对比组别Ⅰ和组别Ⅱ，可以说明酶的催化作用具有高效性，D正确。 √ 项目 方案一 方案二 实验组 对照组 实验组 对照组 材料 底物相同(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物 试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应 结论 酶具有专一性 逐点清(二)　探究酶具有专一性 |精|要|点|拨|　 1．实验方案 2.操作示例 |典|题|例|析|　 [例2]　(2024·唐山一模)某人利用某α-淀粉酶与淀粉探究温度对酶活性的影响时，反应完全后使用某种方法检测葡萄糖含量，实验结果(部分数据)如下表所示。下列相关叙述正确的是 (　 ) 组别 1 2 3 4 5 6 温度/℃ 10 25 40 55 70 85 葡萄糖相对含量 0.170 0.849 1.122 1.271 1.383 0.450 A．实验组1和6的葡萄糖相对含量较低，原因是酶的空间结构发生改变 B．整个实验有对照，但表中各组均为实验组 C．根据表中数据分析，该α-淀粉酶的最适温度在55～70 ℃ D．利用麦芽糖、淀粉和α-淀粉酶的充分反应验证酶的专一性，可用斐林试剂检测 √ [解析]　α-淀粉酶的化学本质是蛋白质，实验组1的低温不会使酶的空间结构发生改变，A错误； 该实验不同组别之间形成相互对照，都是实验组，B正确； 酶在最适温度时活性最高，低于或高于最适温度其活性都降低。结合表格可知，在实验温度范围内，70 ℃时葡萄糖的相对含量最高，故该α-淀粉酶的最适温度在55～85 ℃，C错误； 麦芽糖水解后产物是葡萄糖，淀粉水解的产物是麦芽糖和葡萄糖，由于麦芽糖和葡萄糖都是还原糖，因此不能用斐林试剂检测，D错误。 组别编号 1 2 …… n 实验材料 等量的同种底物 温度(或pH) T1(或a1) T2(或a2) …… Tn(或an) 衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少或底物剩余量的多少 实验结论 生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH) 逐点清(三)　探究酶的最适温度或pH |精|要|点|拨|　 1．实验方案 2．操作示例 (1)探究酶的最适温度 (2)探究酶的最适pH 3．探究酶特性的实验操作的四个注意事项 (1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。 (2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂检测时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 (3)在探究pH对酶活性的影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶溶液接触。 (4)在探究酶的最适温度的实验中，宜选用淀粉和淀粉酶，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。 |典|题|例|析|　 [例3]　(2022·重庆高考)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性，结果见表。下列叙述最合理的是 ( ) 酶 相 pH 对 活 性 3 5 7 9 11 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6 L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1 A．在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3 B．在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性不变 C．从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性 D．在37 ℃、pH为3～11时，M更适于制作肉类嫩化剂 √ [解析]　在37 ℃时，M的最适pH为5～9，L的最适pH为5左右，A不合理； 一般在低温条件下保存酶，在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B不合理； 在95 ℃时酶可能变性失活，因此从37 ℃上升至95 ℃，两种酶可能都已经失活，C不合理； 在37 ℃、pH为3～11时，M的相对活性一般比L高(pH为5时，两种酶的活性相同)，因此该条件下M更适于制作肉类嫩化剂，D合理。 组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/% ① 9 ＋ 90 38 ② 9 ＋ 70 88 ③ 9 － 70 0 ④ 7 ＋ 70 58 ⑤ 5 ＋ 40 30 [例4]　(2022·广东高考)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是 (　 ) 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白 A．该酶的催化活性依赖于CaCl2 B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9 D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 √ [解析]　对比②③组实验结果可知，该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确； 分析①②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①②组的自变量为温度，B正确； ②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误； 该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。 题点1　酶的作用和本质 1．(2024·济宁一模)多酶片具有糖衣与肠溶衣双层包衣，外层含胃蛋白酶，内层含胰酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶，可用于治疗消化不良、食欲不振等。下列叙述错误的是 (　 ) A．多酶片咀嚼服用较整颗服用药效低 B．双层包衣可防止胃蛋白酶酶催化水解 C．多酶片发挥作用的原理是降低食物水解所需的活化能 D．双层包衣和酶的分层设计，可被胰使不同的酶在不同部位释放并发挥作用 √ 解析：包衣可以保护酶不被破坏，胃蛋白酶在胃中起作用，胰酶、脂肪酶、淀粉酶等在小肠中起作用，双层包衣和酶的分层设计，以便不同的酶在不同部位释放并发挥作用，而咀嚼服用可能会影响酶的活性，A、D正确，B错误； 多酶片中的酶具有催化作用，其催化作用的原理是降低食物水解所需的活化能，C正确。 2．(2024·郴州模拟)加酶洗衣粉常通过添加碱性蛋白酶增强其去污能力并适应洗衣环境，而液体洗涤剂中的碱性蛋白酶易发生热失活和自溶失活，过程如图所示。下列叙述错误的是 (　 ) A．碱性蛋白酶的本质是蛋白质 B．碱性蛋白酶对常见的污渍如奶渍、血渍、油渍都有很好的效果 C．自溶失活是受到洗涤剂影响的碱性蛋白酶分子自我分解导致的 D．在使用加酶洗衣粉时，可使用温水提升去污速度，但要注意控制温度不能过高 √ 解析：碱性蛋白酶易发生热失活，结合题图分析，其本质是蛋白质，A正确； 碱性蛋白酶可以清除血渍、奶渍等蛋白质类污垢，但油渍并非蛋白质成分，碱性蛋白酶不能很好地发挥作用，B错误； 从图中可以看出，自溶失活是碱性蛋白酶由自然状态变为完全展开的过程，是受到洗涤剂中其他成分的影响所导致的自我分解，C正确； 碱性蛋白酶属于蛋白质，适当升高温度可以提高酶活性，但是温度过高容易使蛋白质失活，故在使用加酶洗衣粉时，可使用温水提升去污速度，但要注意控制温度不能过高，D正确。 题点2　酶的特性及相关实验 3．(2023·广东高考)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是 (　 ) A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质 √ 解析：揉捻可以破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触生成适量茶黄素，A正确； 酶的特性之一是作用条件较温和，其活性易受温度、pH等因素的影响，发酵时，保持适宜的温度有利于维持多酚氧化酶的活性，有机酸含量增加会改变pH，进而影响多酚氧化酶的活性，B正确，C错误； 高温会使多酚氧化酶失活，可防止过度氧化影响茶品质，D正确。 H2O2 浓度为3% H2O2酶浓度 0% 1% 2% 4% 8% 单位时间氧气的产生量/mL 0 5 10 15 20 4．(2024·孝感模拟)H2O2酶能催化H2O2分解，生物兴趣小组探究酶浓度对该反应速率的影响，其他条件相同且适宜(底物充足)，结果如下表，请结合表格回答下列问题： (1)在该实验中，自变量是______________，在实验中应该控制____________(写出两个)等无关变量保持相同。 (2)在实验中，体现了酶具有高效性吗？________(填“是”或“否”)，原因是____________________________________________ __________________。 (3)在实验中，当酶浓度达到8%时，此时反应达到最大相对反应速率了吗？________(填“是”“否”或“不确定”)，原因是________________________________________________________。 (4)做完实验后，某同学发现有一瓶名为“X酶”的试剂，瓶身标注“X酶”作用是将糖原分解为还原糖。该同学想探究X酶的化学本质是蛋白质还是RNA(提示：酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用)，请你帮助该生物兴趣小组以糖原为底物设计实验，探究X酶的化学本质是蛋白质还是RNA，简要写出实验思路：_____________ ____________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)分析表格可知，题述实验的自变量是H2O2酶浓度，温度、pH等属于无关变量应保持相同。 (2)只有将酶与无机催化剂进行比较才能体现出酶具有高效性，故该实验不能体现酶具有高效性。 (3)从表格数据中无法得知H2O2酶浓度超过8%后，化学反应的相对反应速率是否还增加，故不确定酶浓度达到8%时是否达到最大相对反应速率。 (4)RNA酶能水解RNA，蛋白酶能水解蛋白质且由题意可知，X酶能将糖原分解为还原糖，故为探究X酶的化学本质是蛋白质还是RNA，实验思路为将适量的X酶均分为甲、乙两组，甲组用适量蛋白酶处理，乙组用等量RNA酶处理，等待相同时间，再分别与等量的糖原溶液混合，在相同且适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖产生。 答案：(1)H2O2酶浓度　温度、pH　 (2)否　只有将酶与无机催化剂进行比较才能体现出酶具有高效性　 (3)不确定　从表格数据中无法得知H2O2酶浓度超过8%后，化学反应的相对反应速率是否还增加　 (4)将适量的X酶均分为甲、乙两组，甲组用适量蛋白酶处理，乙组用等量RNA酶处理，等待相同时间，再分别与等量的糖原溶液混合，在相同且适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖产生 提能点(二)　与酶相关曲线的分析与判断 反应物浓度 酶浓度 模型图示 |精|要|点|拨|　 1．反应物浓度、酶浓度与酶促反应曲线 模型分析 在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度的增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加 在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关 模型图示： 模型分析：pH的变化不影响酶作用的最适温度；温度的变化也不改变酶作用的最适pH 原理解读：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性 2．温度和pH与酶促反应曲线 模型图示 模型分析 ①图1、2、3的时间t0、t1和t2是一致的； ②随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多； ③t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物也不再增多，此时反应速率为0 3．反应时间与酶促反应的关系曲线 |典|题|例|析|　 [典例] (2024·郑州模拟)α-淀粉酶是一种内切酶，以随机的方式将淀粉水解，图甲表示α-淀粉酶催化反应速率受温度或pH影响的曲线。β-淀粉酶是一种外切酶，可以将淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。β-淀粉酶被广泛应用于啤酒酿造等食品加工工业，其活性对于指导工业生产非常重要，图乙表示β-淀粉酶在不同条件下的酶的活性相对值。回答下列问题： (1)图甲中表示温度对反应速率影响的是曲线______(填“①”或“②”)，理由是_____________________________________________ ________________。 (2)α-淀粉酶与β-淀粉酶催化淀粉水解的方式不同，从蛋白质结构多样性的角度分析，其原因是______________________________ __________________________________________________________________________________________________。 (3)据图乙分析，工业生产中培养在________________________ ________________________的条件下，β-淀粉酶的活性最高。 [答案]　(1)①　低温时α-淀粉酶的活性不为0，低pH时α-淀粉酶可变性失活，活性为0　 (2)两种酶均为蛋白质，组成二者的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构不同，导致其作用方式不同　 (3)30 ℃、pH为4.5、34 μmol CaCl2/μg蛋白和2%可溶性淀粉 [思维建模] “四看法”分析酶促反应曲线 1．(2024·大同模拟)某同学为探究反应物浓度与酶促反应速率的关系，做了相关实验，曲线b表示在最适温度、最适pH条件下的实验结果，据图分析，下列叙述错误的是 (　 ) A．AB段，随着反应物浓度增大，反应速率加快，酶活性增强 B．增大pH重复该实验，A、B点位置下降 C．曲线a可表示升高温度后重复该实验，反应速率的变化情况 D．曲线c可表示在B点增加酶量后，反应速率的变化情况 √ 解析：曲线b表示在最适温度、最适pH条件下的实验结果，AB段，随着反应物浓度增大，反应速率加快，但酶活性不变，A错误； A、B点是在最适温度、最适pH条件下的实验结果，增大pH重复该实验，A、B点位置下降，B正确； 与曲线b相比，曲线a的反应速率下降，则曲线a可表示升高温度后重复该实验，反应速率的变化情况，C正确； 在曲线b中B点后，反应速率保持不变，反应物浓度达到饱和，此时反应速率受酶的浓度限制，在B点增加酶量后，反应速率会上升，因此曲线c可表示在B点增加酶量后，反应速率的变化情况，D正确。 2．(2024·齐齐哈尔一模)六磷酸肌醇(植酸)广泛存在于谷物、豆类和油料作物中，禽类、猪等单胃动物不能分解植酸，饲料中植酸中的磷因不能被利用而随粪便排出，导致磷浪费。微生物分泌的植酸酶是一种畜禽饲料添加剂，能将植酸分解为肌醇和无机磷，提高了饲料中磷的利用率，但pH和蛋白酶等许多因素会对植酸酶的活性产生影响。科研人员对某种霉菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下相对活性的差异进行了比较研究，结果如下图1。回答下列问题： (1)据图1分析，该实验的自变量是____________________________。 (2)图1中pH为1时，这两种酶的相对活性都较低，甚至失活，原因可能是_______________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)植酸酶的提取工艺流程如下：配制培养基→霉菌接种→液体发酵→除去菌体和杂质→纯化获得粗酶制剂→酶活性测定。检测植酸酶的活性可用在一定条件下________________________________ ______________表示。 (4)已知雏鸡小肠中的pH约为6.0，小肠内含有胰蛋白酶，科研人员为了研究胰蛋白酶对植酸酶A与B活性的影响，将两种植酸酶在含有等量胰蛋白酶的适宜pH缓冲液(pH＝6.0)中保温一段时间，检测残留的植酸酶活性，结果如图2，根据实验结果推测两种植酸酶中植酸酶______更适合添加在雏鸡饲料中，理由是______________________ __________________________________________________________。 解析：(1)图1中自变量包括横坐标对应的不同pH以及植酸酶的种类。 (2)植酸酶是蛋白质，pH较低时，植酸酶的空间结构被改变而变性失活，导致相对活性较低。 (3)酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示，则植酸酶的活性可用在一定条件下植酸酶催化植酸分解为肌醇和无机磷的反应速率表示。 (4)由图2可知，在含有胰蛋白酶的pH＝6.0缓冲液中保温较长时间，残留的植酸酶A相对活性较高，故植酸酶A更适合添加在雏鸡的饲料中。 答案：(1)pH和植酸酶的种类　 (2)过酸会使植酸酶的空间结构遭到破坏，使酶活性降低，甚至失活　 (3)植酸酶催化植酸分解为肌醇和无机磷的反应速率(合理即可) (4)A　在含有胰蛋白酶的pH＝6.0缓冲液中保温较长时间，残留的植酸酶A相对活性较高(合理即可) 创新为主线 · 优化为主调 发展报告单 03 实验探究————感悟经典实验 [典例]　某同学利用淀粉酶进行实验探究，结果如图所示，请回答下列问题： 　 实验知能系统归纳—— 通过酶的相关实验掌握探究实验中的变量分析 (1)淀粉酶的化学本质是____________，其催化淀粉高效降解的原因是能显著降低反应所需活化能，活化能指___________________ ________________________________________。 (2)该实验的自变量是________，写出两个无关变量___________ ____________________________________________________。 (3)pH为3时酶的活性________(填“大于”“小于”或“等于”)pH为1时酶的活性，pH为3时淀粉的剩余量________(填“大于”“小于”或“等于”)pH为1时的剩余量，原因是_________________________________________________________。 [解析]　(1)淀粉酶的化学本质是蛋白质，酶具有催化作用，活化能指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。 (2)该实验的自变量是pH。本实验的无关变量是反应时间、酶量、淀粉的初始量、温度等。 (3)pH为7时酶的活性较高，同时pH为3时淀粉剩余量大于pH为1时的剩余量，但pH为3时酶的活性大于pH为1时酶的活性，这是因为pH为1时淀粉的水解既有酶的催化又有酸的作用。 [答案]　(1)蛋白质　分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量　 (2)pH　温度、淀粉初始量、反应时间、酶用量等　 (3)大于　大于　pH为1时淀粉的水解既有酶的催化又有酸的作用 自变量 又称实验变量，是研究者主动操纵即实验所探究的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量，坐标中横轴标识一般为自变量 因变量 又称反应变量，是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，应具有可测性和客观性，坐标中纵轴标识一般为因变量 无关变量 又称干扰变量、控制变量，是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验时一般需控制无关变量适宜且相同 归纳建模————内化通性通法　 1．变量类型 2．单一变量控制原则 (1)无论一个实验有几个自变量，都应确定一个自变量对应观测一个因变量，这就是单一变量原则。 (2)单一变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，同时便于分析实验结果的成因。 3．无关变量要一致(等量原则) 在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，并且不同的实验组中无关变量应完全相同，目的是排除无关变量对实验的干扰，排除实验偶然性，提高实验的准确率。 应用体验————迁移创新发展　 1．(2024·南阳统考)脂肪酶和α-淀粉酶是影响脂肪和淀粉消化、吸收的关键酶，控制其活性可以有效减少糖类、脂质的吸收。花椒和辣椒是传统的调味香辛料，某研究小组制备了花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物，研究了等浓度的两种提取物对脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制效果，结果如图所示。回答下列问题： (1)测定α-淀粉酶活性时，分别将α-淀粉酶、α-淀粉酶＋提取物溶解于缓冲液中，各组实验37 ℃预处理10min后加入1%的可溶性________溶液，继续保温10min，加入DNS试剂(一种可用于物质中还原糖含量测定的试剂)，沸水浴终止反应，定量检测________的生成量，计算α-淀粉酶活性的抑制率。沸水浴用于终止反应的原理是______________________。 (2)奥利司他和阿卡波糖分别是脂肪酶和α-淀粉酶的抑制剂，设置这两个处理组的作用及目的是_______________________________ _________。实验结果说明_____________________________。 解析：(1)酶具有专一性，测定α-淀粉酶活性时，分别将α-淀粉酶、α-淀粉酶＋提取物溶解于缓冲液中，需要加入的底物是淀粉；酶的活性可通过检测单位时间内生成物的量进行测定，故沸水浴终止反应后，定量测定还原糖(麦芽糖)的生成量；α-淀粉酶的本质是蛋白质，蛋白质在高温下变性失活，故沸水浴用于终止反应的原理是高温使酶变性失活。 (2)本实验目的是研究花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物对脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制功能，而奥利司他和阿卡波糖分别是脂肪酶和α-淀粉酶的抑制剂，故设置这两个处理组的作用及目的是作为对照，进一步探究ZBM和CAL的抑制作用；据图可知，ZBM和奥利司他对脂肪酶的抑制效果基本相同，而ZBM和阿卡糖对α-淀粉酶的抑制效果也较为接近，而CAL不具有该功能，故实验结果说明ZBM对于脂肪酶和α-淀粉酶活性具有较为显著的抑制作用，而CAL无此功能。 答案：(1)(等量)淀粉　还原糖(麦芽糖)　高温使酶失活　 (2)作为对照，进一步探究ZBM和CAL的抑制作用　ZBM对于脂肪酶和α­淀粉酶活性具有较为显著的抑制作用，而CAL无此功能 2．石油降解酶去醛基后变为石化酶，这两种酶都能催化污泥中石油的分解。回答下列问题。 (1)验证石化酶化学本质所用的试剂名称是____________，酶催化作用的机理是__________________________。 (2)下图为不同条件下，石油降解酶对某湖泊污泥中石油分解能力的测定结果。 ①本实验的自变量为______________________，若要比较石油分解酶及石化酶催化能力的大小可观测的指标是_____________ ________________。 ②湖泊中能合成石油分解酶的节细菌可消除轻微石油污染，这种途径属于________分解，这一实例说明生态系统具有一定的自我调节能力。 (3)通过预实验得知两种酶的适宜温度在20～30 ℃之间，为进一步探究两种酶的最适温度及催化能力，某同学以2 ℃为温度梯度设计了如下的实验记录表格，指出表中的三处错误。 　 石油降解酶 ①______________________________________________________ 。 ②______________________________________________________。 ③______________________________________________________。 2天后石油含 量/(g/kg污泥) 温度 酶 解析：(1)酶绝大多数是蛋白质，检测蛋白质用双缩脲试剂；酶催化作用的机理是降低化学反应的活化能。 (2)①分析曲线图可知，本实验的自变量是污泥含水量和pH，观测指标是2天后1kg污泥中剩余石油含量。②湖泊中能合成石油分解酶的节细菌可消除轻微石油污染，这种途径属于微生物分解。 (3)分析题意，该实验的目的是探究两种酶的最适温度及催化能力，则实验的自变量是温度，因变量是催化能力，观测指标是2天后石油含量，据表可知，该实验记录表格有三处错误：①没有标明具体的温度，应该在20～30 ℃之间，以2 ℃为温度梯度设计一系列温度；②温度设置少一列；③缺少对石化酶的记录。 答案：(1)双缩脲试剂　降低化学反应的活化能　 (2)①污泥含水量和pH　2天后1kg污泥中剩余石油含量　②微生物　 (3)①没有标明具体的温度　②温度设置少一列　③缺少对石化酶的记录 素养提升训练 04 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1．细胞中几乎所有的化学反应都有酶的参与。下列关于酶的叙述错误的是 (　 ) A．胃蛋白酶经核糖体合成后就具有生物学活性 B．衰老的黑色素细胞中的酪氨酸酶活性降低 C．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白可以降低ATP水解所需活化能 D．激素可影响细胞内酶的合成，使靶细胞原有的生理活动发生变化 √ 解析：胃蛋白酶属于分泌蛋白，经核糖体合成后需经内质网和高尔基体加工，分泌到细胞外才具有生物学活性，A错误； 衰老的黑色素细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，B正确； 参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性被激活，因此参与Ca2＋主动运输的载体蛋白可以降低ATP水解所需活化能，C正确； 激素可以使靶细胞原有的生理活动发生变化，其中一种机理是影响细胞内酶的合成，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2．下列与酶有关的实验分析不科学的是 (　 ) A．利用H2O2溶液、FeCl3溶液、肝脏研磨液探究酶的高效性实验中，运用了加法原理 B．利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和斐林试剂探究酶的专一性实验中，温度属于无关变量 C．在探究pH对过氧化氢酶活性影响的实验中，可采取下列步骤操作：加酶→调pH→加底物→混匀→观察 D．在探究唾液淀粉酶催化作用的最适温度时，应设置0 ℃、37 ℃、100 ℃三组温度进行相关实验 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：在探究唾液淀粉酶催化作用的最适温度时，应设置一系列温度梯度，且一般需设置多于三组的实验组，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3．(2024·保定模拟)核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是 (　 ) A．核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同 B．核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应 C．核酶彻底水解产生4种物质 D．核酶在化学反应中能降低活化能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：根据题意“核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列”可知，核酶并不能将所有RNA单链降解，其组成元素有C、H、O、N、P；脂肪酶的化学本质是蛋白质，其组成元素主要有C、H、O、N，所以核酶和脂肪酶有4种元素相同，A错误。 核酶的化学本质是RNA，不能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应，而脂肪酶的化学本质是蛋白质，能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应，B错误。 核酶的化学本质为RNA，其彻底水解产物有磷酸、核糖和4种含氮碱基，共6种物质，C错误。 核酶能降低化学反应的活化能，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4．牛奶中富含蛋白质胶体，新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，使其他蛋白质暴露出来，与某些盐离子相互作用，形成网状的凝胶体，导致牛奶凝固。下列说法错误的是 (　 ) A．牛奶的温度过高或过低，与姜末混合后均不易凝固 B．凝乳酶属于外分泌蛋白，只能在细胞外发挥作用 C．生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体 D．可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性，使反应减慢，不易凝固，A正确； 新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，说明凝乳酶是胞内酶，只要条件适宜，在细胞内和细胞外都能发挥作用，B错误； 凝乳酶是蛋白质，合成部位是核糖体，C正确； 可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5．在适宜的条件下，某实验小组在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶，酶促反应速率随反应时间的变化如图所示。下列相关叙述错误的是 (　 ) A．ab段内，酶与底物结合时酶的构象会发生改变 B．bd段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低 C．随着反应时间的延长，c点处酶活性比b点低 D．若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，则b点会向左上方移动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：ab段内，酶与底物结合时，酶的构象会发生改变，A正确； 该反应中加入的底物淀粉浓度是一定的，bd段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低，c点处酶活性与b点时相同，B正确，C错误； 若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，反应速率在起始阶段会增大，b点会向左上方移动，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 MgSO4对储存过程中酶活性的影响 每克酶蛋白加入MgSO4/g 0 0.31 0.61 1.19 保存8周后酶活性损失/% 52 37 26 15 6．(2024·延安模拟)在利用植物性原料制作畜禽饲料时，常添加一些酶制剂来提高饲料的营养价值，为提高饲料保存过程中酶制剂的稳定性，做了相关实验，结果如下。下列描述正确的是 (　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A．保存温度、保存时间、加入MgSO4的量属于该实验的无关变量 B．由该实验可知添加的MgSO4越多，越有利于酶活性的保持 C．根据酶的作用原理推断，在饲料中加入纤维素酶，不可使饲料中的能量更多地流向畜禽 D．实验开始前，应先测定酶的初始活性 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：本实验探究的是MgSO4对储存过程中酶活性的影响，则保存温度、保存时间等属于该实验的无关变量，加入MgSO4的量属于该实验的自变量，A错误； 由该实验不能确定添加的MgSO4越多，越有利于酶活性的保持，B错误； 在饲料中加入纤维素酶，纤维素被分解，动物可更好地吸收，使饲料中的能量更多地流向畜禽，C错误； 为了得到准确的结果应该在实验开始前测定酶的初始活性，以与实验开始后的数据对比，形成自身前后对照，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7．(2024·天津模拟)酶的“诱导契合学说”认为，酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合，当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生变化，有关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后，酶活性中心又恢复到原构象。下图为“诱导契合学说”示意图，下列说法正确的是 (　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A．某种酶能催化可逆反应双向进行的事实，可用这一模型解释 B．这一模型可以解释淀粉酶催化二糖水解成2分子单糖的过程 C．酶活性中心构象发生变化的过程伴随着肽键断裂 D．底物诱导酶空间结构改变与强酸强碱作用原理一致 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：分析题意可知，酶可以和不同底物结合，发生不同的改变，催化不同的化学反应，进而催化可逆反应双向进行，A正确； 酶有专一性，淀粉酶只催化淀粉水解，B错误； 据图可知，酶活性中心构象发生变化后在一定条件下还可复原，说明该过程肽键并未断裂，否则变形过程无法恢复，C错误； 底物诱导酶空间结构改变并不会使酶失活，而强酸强碱作用原理是改变酶的空间结构，使酶失活，两者作用原理不一致，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8．如图所示，图甲表示某酶促反应过程，图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线，下列叙述不正确的是 (　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A．图甲中的物质b能降低该化学反应的活化能 B．若曲线①②③表示不同pH下的酶促反应速率，则曲线①所处的pH可能高于曲线②和③ C．若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，则曲线①所处的温度一定低于曲线②和③ D．若曲线①②③表示不同酶浓度下的酶促反应速率，则曲线①所处的酶浓度一定高于曲线②和③ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：分析图甲可知，a是底物、b是酶、c是产物，酶的作用是降低化学反应的活化能，A正确； 造成曲线①②③差别的因素有很多，若曲线①②③表示不同pH下的酶促反应速率，则曲线①所处的pH可能高于曲线②和③，更接近最适pH，B正确； 若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，可确定曲线①对应的温度更接近最适温度，但无法判断3条曲线所处温度的高低，C错误； 在一定条件下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关，若曲线①②③表示不同酶浓度下的酶促反应速率，则曲线①所处的酶浓度一定高于曲线②和③，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9．末水坛紫菜含有较多的蛋白质，通过中性蛋白酶的酶解可使原来蛋白质的功能特性发生改变，水解物的抗氧化能力也发生相应变化，从而可进一步研究末水坛紫菜的精深加工和综合利用，相关实验及结果如图所示。水解度是指蛋白质中被水解的肽键占总肽键的百分比，还原力就是酶解物具有的还原性。下列相关叙述不正确的是 (　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A．该实验的温度为无关变量 B．该实验选择pH＝7和底物浓度为35 g·L－1时酶解效果较佳 C．图中随底物浓度增大还原力逐渐增大，与底物和蛋白酶更易结合或底物浓度增大酶活性有关 D．图中底物浓度大于35 g·L－1，水解度基本不变可能与反应体系中蛋白酶难以分散有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：本实验的温度属于无关变量，应保持相同且适宜，A正确； 本实验选择pH＝7和底物浓度为35 g·L－1时，酶解效果较佳，B正确； 在一定范围内，底物浓度增大还原力逐渐增大，这与底物和蛋白酶更易结合有关，底物浓度不能增大酶的活性，C错误； 底物浓度大于35 g·L－1，水解度基本不变，可能与反应体系过于黏稠、蛋白酶难以分散有关，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10．(2024·泰安模拟)荔枝果皮鲜红，但是采后保鲜时间短，贮藏时易褐变，果色变化引起果品价值降低，制约荔枝产业发展。研究表明，荔枝果皮颜色的褐变原理包括如图1所示变化。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1)植物产生的POD(过氧化物酶)能够催化愈创木酚发生化学反应，但不能催化花色素苷发生化学反应，说明酶具有________。pH升高不但加速果皮褐变，酶也容易失活，其原因是过高的pH使酶________________________。 (2)科研人员采摘妃子笑、无核和紫娘喜三个品种的荔枝鲜果，定期测定果皮中POD活性，结果如图2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由图2中数据可知，采摘后最不易褐变的荔枝品种是________，理由是采摘后其POD________________________________。 (3)依据题目信息，荔枝适宜低温保存，原因是_____________ ____________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：(1)植物产生的POD(过氧化物酶)能够催化愈创木酚发生化学反应，但不能催化花色素苷发生化学反应，这说明酶具有专一性；pH升高酶容易失活，因为过高的pH会使酶的空间结构受到破坏，进而失去活性。 (2)分析图2可知，采摘后紫娘喜的POD开始时活性较低，峰值出现的时间最晚，因此，采摘后最不易褐变的荔枝品种是紫娘喜。 (3)依据题目信息，荔枝适宜低温保存，因为低温条件下POD(过氧化物酶)的活性较低，褐变出现的时间较晚。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案：(1)专一性　空间结构被破坏而失活　 (2)紫娘喜　开始时活性较低，峰值出现最晚　 (3)低温会降低POD(过氧化物酶)的活性，减缓果皮褐变的时间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11．土壤中的脲酶有两种存在状态：与有机质—粘粒结合的吸附态(胞外酶)和微生物细胞中的游离态(胞内酶)。甲苯是一种广泛应用的有机溶剂，也是农药等在土壤中降解的中间产物，其会与土壤脲酶等发生作用，导致酶活性改变。某实验小组探究了不同含量的甲苯对土壤脲酶活性的影响，实验结果如图所示(甲组的甲苯含量为0.5 mL，依次类推)。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1)微生物细胞分泌脲酶的过程体现了细胞膜具有______________这一结构特点。 (2)该实验的自变量是__________，分析实验结果，可得出的实验结论是_______________________________________________________ __________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (3)该实验小组针对实验结果提出了两个推测：①甲苯在短时间内将吸附态脲酶溶解成为游离态，从而增加活性；②作为杀菌剂和质壁分离剂，甲苯的加入导致微生物细胞破裂，其胞内酶外泄并迅速固定在土壤中各种物质的颗粒上，转化为吸附态脲酶，从而增加活性。为了探究哪种推测正确，实验小组将各组试管的土壤样液进行振荡离心，并检测了上清液和沉淀物中脲酶活性的变化，结果如表所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 取样部分 对照组 甲组 乙组 丙组 上清液 0 0 0 0 土壤沉淀物 6.33 18.22 24.64 29.44 根据实验结果，你支持推测______(填“①”或“②”)，请说明理由：__________________________________________________ ________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：(1)微生物细胞分泌脲酶的过程即胞吐，体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。 (2)根据题干信息，某实验小组探究了不同含量的甲苯对土壤脲酶活性的影响，说明自变量是甲苯的含量，因变量是土壤脲酶的活性；结合题图分析，可得出的实验结论是甲苯能迅速增加土壤脲酶的活性，且在一定范围内，甲苯含量越高，土壤脲酶活性越大。 (3)分析题表可知，与对照组相比，加入甲苯后上清液的酶活性仍然为0，但沉淀物的酶活性逐渐升高，说明甲苯并没有使吸附态脲酶溶解成为游离态，而是使胞内酶外泄并迅速固定在土壤中各种物质的颗粒上，转化为吸附态脲酶，故支持推测②。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案：(1)一定的流动性　 (2)甲苯的含量　甲苯能迅速增加土壤脲酶的活性，且在一定范围内，甲苯含量越高，土壤脲酶活性越大　 (3)②　与对照组相比，加入甲苯后上清液的酶活性仍然为0，但沉淀物的酶活性逐渐升高，说明甲苯并没有使吸附态脲酶溶解成为游离态，而是使胞内酶外泄并迅速固定在土壤中各种物质的颗粒上，转化为吸附态脲酶 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 $$