微专题二 关于酶的实验设计及曲线分析（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一生物必修第一册同步学案（人教版2019）

微专题二　关于酶的实验设计及曲线分析 一、关于酶的实验设计 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 3．探究温度、pH对酶活性的影响 (1)探究温度对酶活性的影响 ①实验原理：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活性。 蓝色淀粉麦芽糖无蓝色出现 ②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′ 实验步骤 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 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 续表 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 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，温度过高或过低都会影响酶活性 (2)探究pH对酶活性的影响 ①实验原理：H2O2H2O＋O2。 ②实验步骤 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 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 ③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活性。 【例1】　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。下列相关叙述，错误的是(　　) A．该酶在60 ℃下已经失活 B．该酶的最适温度是40 ℃ C．该实验说明酶的活性受温度的影响 D．该实验需要在酶的最适pH下进行 B　由图可知，60 ℃条件下，产物浓度还未达到最大值，酶促反应已经停止，该酶在60 ℃下已经失活，A正确；比较三条曲线可知，B组(40 ℃)产物浓度最先达到最大值，说明该温度下酶的活性较其他两组温度条件下高，但不能确定是否为最适温度，B错误；比较三条曲线可知，不同温度条件下酶促反应速率不同，说明酶的活性受温度的影响，C正确；该实验研究温度对酶活性的影响，温度为自变量，产物浓度为因变量，其他条件如pH为无关变量，为了保证无关变量对实验结果不产生干扰，应该在酶的最适pH下进行，D正确。 【例2】　1959年，科学家D.E.Koshland提出了诱导契合学说。该学说认为酶蛋白的构象在底物的诱导下发生相应的变化，从而使酶和底物结合，并引起底物发生反应。图1到图3表示酶F催化底物分解的过程，图4表示底物类似物甲与酶F结合却不被分解。下列说法错误的是(　　) A．图示过程可用于解释酶的专一性 B．高温会影响酶F的空间结构，进而影响图示过程的发生 C．若向存在酶F和底物的反应体系中加入物质甲，会引起底物反应速率减慢 D．物质甲不被分解的原因是酶F未能发生构象改变 D　据图可知，酶可以分解底物，但却不能分解底物类似物甲，说明酶具有专一性，A正确；酶的化学本质多是蛋白质，少数是RNA，高温会破坏酶的空间结构使酶失活，进而影响图示过程的发生，B正确；因酶的数量有限，而底物类似物甲也会与酶结合，故若向存在酶F和底物的反应体系中加入物质甲，则能与底物结合的酶数量减少，进而导致底物反应速率减慢，C正确；物质甲不能被分解的原因是酶具有专一性，D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的时间，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加快。 (2)当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再加快。 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】　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 C　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点位置都会下降，A错误；增加酶量后，酶促反应速率会加快，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；从题图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度成正相关，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。 【例4】　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(　　) 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 C　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，B正确；若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，据图可知，曲线①②③中的酶促反应速率依次下降，由于温度对酶促反应速率的影响曲线是钟形曲线，故无法判断这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成正相关，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．下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是(　　) A．在“比较H2O2在不同条件下的分解”实验中，用熟猪肝代替新鲜猪肝效果一样 B．在“探究温度对淀粉酶活性影响”实验中，用斐林试剂对因变量进行检测较适宜 C．在“探究pH对蛋白酶活性影响”实验中，用双缩脲试剂对因变量进行检测较适宜 D．在“探究温度对蛋白酶活性影响”实验中，反应底物可使用蛋白块或蛋花溶液 D　熟猪肝中的过氧化氢酶会因高温而变性失活，故在“比较H2O2在不同条件下的分解”实验中，用熟猪肝代替新鲜猪肝效果不同，A错误；斐林试剂检测实验结果需要水浴加热，水浴加热会干扰实验结果，因此在“探究温度对淀粉酶活性影响”实验中，不能用斐林试剂对因变量进行检测，B错误；由于蛋白酶的本质也是蛋白质，可与双缩脲试剂反应，故在“探究pH对蛋白酶活性影响”实验中，不能用双缩脲试剂对因变量进行检测，C错误；酶具有专一性，蛋白酶可使蛋白质水解，故在“探究温度对蛋白酶活性影响”实验中，反应底物可使用蛋白块或蛋花溶液，D正确。 2．为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示： 步骤 基本过程 试管A 试管B 1 加入2%过氧化氢溶液 3 mL 3 mL 2 加入马铃薯匀浆 少许 － 3 加入二氧化锰 － 少许 4 检测 据此分析，下列叙述错误的是(　　) A．实验的可变因素是催化剂的种类 B．可用产生气泡的速率作检测指标 C．该实验能说明酶的作用具有高效性 D．不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验 D　本题考查酶的相关知识，意在考查考生的分析能力和理解能力。比较表中试管A和试管B中加入的物质，可知本实验的自变量是催化剂的种类，A正确。本实验的检测指标可以是卫生香的燃烧程度也可以是产生气泡的速率，B正确。马铃薯匀浆中含有过氧化氢酶，二氧化锰属于无机催化剂，通过比较二者催化过氧化氢分解的情况，可以证明酶具有高效性，C正确。鸡肝匀浆中也含有过氧化氢酶，所以可以用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验，D错误。 3．某科研小组发现两种对唾液淀粉酶酶促反应速率有影响的抑制剂，做了如下实验硏究：将相同唾液淀粉酶溶液均分为①②③三组，再将每组均分为若干份；在①②③三组中分别加入等量的蒸馏水、抑制剂Ⅰ和抑制剂Ⅱ；在适宜条件下将三组唾液淀粉酶溶液均与一系列等量的不同浓度的淀粉溶液混合；分别定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘制出下图。下列分析错误的是(　　) A．该实验的自变量为底物浓度，因变量为酶促反应速率 B．底物浓度为S1和S2时，影响曲线①的主要外界因素不同 C．抑制剂Ⅰ的作用机理可能是与唾液淀粉酶竞争底物 D．抑制剂Ⅱ的作用机理可能是通过改变唾液淀粉酶的空间结构来降低其活性 A　由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度，该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等，A错误；底物浓度为S1时，随底物浓度增大，酶促反应速率加快，故底物浓度为S1时，影响曲线①的主要外界因素底物浓度。底物浓度为S2时，随底物浓度增大，酶促反应速率不变，说明底物浓度不再是影响曲线①的外界因素，B正确；分析曲线②可知，随底物浓度增大，酶促反应速率加快，说明抑制剂Ⅰ是竞争性抑制剂，抑制剂Ⅰ的作用机理可能是与唾液淀粉酶竞争底物，C正确；分析曲线③可知，底物浓度增加一定范围时，底物浓度增大，酶促反应速率不变，说明抑制剂Ⅱ是非竞争性抑制剂，抑制剂Ⅱ的作用机理可能是通过改变唾液淀粉酶的空间结构来降低其活性，D正确。 4．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。下列关于此图的分析，正确的是(　　) A．若a、b、c表示温度，则一定是a>b>c B．若a、b、c表示pH，则c>b>a C．若a、b、c表示酶的浓度，则a>b>c D．若a、b、c表示温度，则不可能是c>b>a C　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，酶活性升高，在高于最适温度范围内，随温度升高，酶活性下降(pH同理)。底物充足的前提下，酶的浓度越高，酶促反应速率越快，C正确。 5．下面是与酶的特性有关的两个曲线图，下列相关分析不正确的是(　　) A．在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强 B．过酸，过碱都会使酶失活 C．低温只是抑制了酶的活性，酶分子结构未被破坏 D．过高的温度使酶失去活性，恢复常温，酶的活性即可恢复 D　分析甲图中曲线可知，在最适温度之前，随温度的升高，酶的催化作用增强，A正确；分析乙图中曲线可知，过酸、过碱都会使酶空间结构破坏，酶失活，B正确；低温只是抑制了酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度恢复，酶的活性恢复，C正确；过高的温度使酶失去活性，且酶的空间结构被破坏，恢复常温，酶的活性不能恢复，D错误。 6．请解读与酶有关的图示、曲线： (1)图1和图2表示酶具有的特性依次是___________、___________ (2)从图3中可以看出：当pH从5上升到7，酶活性的变化是_______________；从图示曲线还可以得出的结论是：随着pH的变化，酶的最适_________不变。图4中A 点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是酶的浓度(数量)和酶的_________。 (3)为了探究淀粉酶的最适温度，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该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应__________________________。 ②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)。 组别 1 2 3 4 5 处理温度/℃ 15 25 35 45 55 结果 ＋＋ ＋ 棕黄色 ＋ ＋＋ 分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度是_____________。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：_________________________________。 解析：(1)图1曲线中的自变量是催化剂的种类，不加催化剂的一种作为对照组，与无机催化剂相比，加入酶比加入无机催化剂先达到反应的平衡点，表示了酶具有高效性的特点；由图2可以看出，酶只能与特定结构的反应底物结合形成酶﹣底物复合物，从而降低化学反应的活化能，说明酶的作用具有专一性的特点。 (2)图3中底物剩余量越多表示酶活性越低，在一定范围内，pH＝7时酶的活性比pH＝6时低而比pH＝5时高，所以当pH从5上升到7时，酶活性的变化是先升高后降低；题图中三条曲线最低点(酶活性最高)对应的温度相同，说明不同pH条件下酶的最适温度并没有改变；图4表示酶促反应的速率与底物浓度的关系，A点之前，酶促反应的速率随底物浓度的增加而升高，底物浓度是影响酶促反应速率的因素，A点后酶促反应的速率随底物浓度的升高不再增加，底物浓度不是影响酶促反应速率的因素，A点后限制酶促反应速率的因素主要是酶的浓度(数量)和酶的活性。 (3)①根据实验目的和步骤③，步骤②前应先要用不同温度处理酶液和底物，即先将五组试管分别在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的水浴中保温一段时间，然后才能将酶和底物混合，否则试管内溶液还未达到预设的反应温度，反应就已经发生，影响实验结果。 ②据表格数据可知，35 ℃时淀粉被分解的最多，由此可以得出该淀粉酶的最适温度在25 ℃～45 ℃之间。某同学在进行本实验的过程中发现反应时间过长，可通过增加淀粉酶的量或浓度、降低底物的量或浓度，使反应时间缩短。 答案：(1)高效性　专一性　(2)先升高后降低　温度　活性　(3)先将五组试管分别在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的水浴中保温一段时间　25～45 ℃　增加淀粉酶的量(或降低底物的浓度) 学科网（北京）股份有限公司 $$