内容正文:
体外剧烈氧化
生物体内有酶存在
两者有什么不同之处?
体内温和氧化
第三章 细胞的代谢
第二节 酶是生物催化剂
以前,人们认为鸟类
的胃只能磨碎食物
胃液中一定存在
能消化肉块的物质
巧妙之处?
1、斯帕兰扎尼的实验(18世纪末)
一、酶的发现历程
酶的本质
巴斯德在发酵的葡萄酒中观察到活的酵母细胞
2、酵母菌与酒精发酵(19世纪)
酶的本质
一、酶的发现历程
微生物学家 巴斯德
化学家 李比希
2、酵母菌与酿酒
证实发酵过程酒精产量与活酵母菌的繁殖量成正比,认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果。
认为发酵仅仅是一种化学反应,与酵母菌的活动无关,最多只需要酵母菌中某种物质的参与而已。
争
一、酶的发现历程
德国化学家 毕希纳
过程:
酵母细胞研磨
→加水搅拌
→无细胞的酵母汁
→过滤
→加入葡萄糖
现象:
冒出气泡
结论:
促使酒精发酵的是酵母中的某种物质,而不是酵母菌本身。
3、毕希纳实验
一、酶的发现史
20世纪80年代以来,科学家发现少数RNA也具有生物催化作用——核酶。
1926年,美国科学家萨姆纳
从刀豆中提取脲酶的结晶,并且通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
一路走来……
18世纪末 斯帕兰扎尼 胃液中有某种消化肉的物质
19世纪,巴斯德和李比希的细胞与物质之争
1897年,毕希纳的“某种物质”发现
1926年,萨母纳尔得到脲酶结晶(蛋白质)
20世纪80年代初,发现核酶(RNA)
科学是在不断地观察、实验、探索和争论中前进,尤其是实验在科学发展中起着举足轻重的作用。
生理作用:
活细胞内
催化生化反应进行,是生物催化剂
绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
二、绝大多数酶是蛋白质
1、定义
产生部位:
化学本质:
作用部位:
细胞内外
酶的本质
(1)酶的基本组成单位是氨基酸( )
×,氨基酸或核糖核苷酸
(2)酶是由活细胞产生的,只在细胞内发挥作用( )
×,细胞外也可以
消化酶:唾液淀粉酶、胃蛋白酶、脂肪酶等
溶酶体内水解酶
光合酶
呼吸酶
……
酶的名称说明了酶的来源、底物、功能。
水解酶:大分子 多个小分子
合成酶:多个小分子 大分子
2、酶的催化机理
1.酶的特点:酶具有促使_______发生化学变化,_____却不发生化学变化的特点。
2.酶的作用过程:
反应物
本身
酶催化过程
酶
结合位点
底物(蔗糖)
酶的作用原理
酶变形。
酶与底物结合形成酶——底物复合物。
蔗糖的化学键被水解。
以蔗糖的水解为例:
12
酶催化过程
酶的作用原理
酶变形。
酶与底物结合形成酶——底物复合物。
蔗糖的化学键被水解。
生成一分子的葡萄糖和一分子的果糖。
酶复原,重复同样的反应。
以蔗糖的水解为例:
产物
(葡萄糖)
产物
(果糖)
13
中间产物学说
S(底物)+E(酶)
SE(酶-底物复合物)
E(酶)+P(产物)
Substrate+Enzyme
3.酶活性
酶作用的强弱可用酶活性表示。酶活性一般是指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。例如:1g蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解,就代表蔗糖酶的活性是多少。
(2)酶活性的大小一般用底物的消耗量或产物的生成量来表示( )
×
(1)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸
×
酶恢复原状
单位时间内底物的消耗量或产物的生成量
判断正误
16
口腔里有唾液淀粉酶,为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?
思考
怎样设计实验验证酶具有专一性?
问题
三、酶的催化具有专一性
验证酶的专一性的方法有几种?
水解酶a
底物A
底物B
底物B
水解酶a
水解酶b
同酶不同底物
同底物不同酶
实验原理:
淀粉
蔗糖
还原糖
还原糖
本尼迪特试剂
蔗糖酶
检验
还原糖
非还原糖
非还原糖
唾液淀粉酶
麦芽糖
葡萄糖 + 果糖
淀粉需要溶于质量分数为0.3%NaCl溶液中的原因?
0.3%NaCl 提高淀粉的溶解度,同时氯离子能激活唾液淀粉酶的活性
(3)辅酶是辅助酶起作用的分子,其成分也是蛋白质
×
P72
1.组1和组2在本实验的作用?
2.为什么要在37℃恒温水浴中保温?
检验淀粉、蔗糖与本尼迪特能否发生特异性颜色反应
唾液淀粉酶最适温度37℃
3.该实验中能否将本尼迪特试剂改为碘-碘化钾溶液?
不能,碘-碘化钾溶液只能检测淀粉是否存在,蔗糖分子无论能否水解都不会有颜色反应。
三、酶的催化具有专一性
无颜色反应
无颜色 反应
无颜色反应
无颜色反应
红黄色沉淀
红黄色沉淀
实验一:探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
哪组实验可以验证专一性?
同一底物不同酶3组、5组或4组、6组
同一酶不同底物3组、4组或5组、6组
P72
这六组的设计有什么意义,是否可以缺少某组
23
酶的特性
酶的特性
酶的特性
1.专一性
酶分子的结构只适合一种或者一类分子的结合,所以一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应,这就是酶的专一性
如蔗糖酶只能水解蔗糖,不能水解麦芽糖,而胃蛋白酶可水解多种蛋白质,不只一种蛋白
4.[2023·湖州期末] 下图表示某种酶催化反应过程的模式图,下列叙述错误的
是( )
D
A.该图体现酶催化作用具有专一性 B.图中A表示酶,B、C表示底物
C.形成复合物D时酶形状发生改变 D.图中 可能是麦芽糖
麦芽糖由2个葡萄糖脱水缩合而来
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
28
生命的基本特点是高效有序,高效性如何保持呢?
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
问题:酶作为生物催化剂,与无机催化剂相比,哪个催化效率更高?新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶
H2O2 H2O+O2
过氧化氢酶
MnO2
资料: H2O2 是细胞中某些化学反应的副产物,具有强的氧化性,如果不及时除去或分解,就会杀死细胞,而细胞中的过氧化氢酶可以催化H2O2的分解。
探究:过氧化氢的分解实验
实验目的
材料用具
方法步骤
总结讨论
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2%的过氧化氢溶液、鲜肝匀浆(过氧化氢酶)、
二氧化锰溶液、试管、试管架等
试管编号 1 2
第一步 每支试管加 3ml 2%的H2O2溶液过氧化氢溶液
第二步
第三步 观察实验结果并记录
实验记录表格
试管
H2O2溶液
鸡肝匀浆
MnO2
带火星的卫生香检测
实验结果
1号
2号
3mL
3mL
少许
少许
产生的气泡多且大, 卫生香燃烧猛烈
产生的气泡少且小,卫生香微弱燃烧
观测指标:
气泡产生速率
产生氧气总量?
氧气总量相等
自变量:
因变量:
无关变量:
对照:
催化剂的种类(不同反应条件)
过氧化氢的量和浓度、每个试管的反应时间,检测方法等
相互对照
实验结论:
酶的催化效率高
H2O2的分解速率
相同且适宜
实验拓展分析
1.用熟 的马铃薯或不新鲜肝作为实验材料,实验结果(气泡数)会发生什么变化?
2.如果本实验中鸡肝或马铃薯块茎没有被制成匀浆,你认为实验结果是否与本实验相同,为什么?
3.一般能用过氧化氢做探究过氧化氢酶最适温度的实验吗?
4.若增加一个加水的空白对照组,则该组与二氧化锰组能得出的实验结论是?该组与添加鸡肝匀浆组能得出的实验结论是?
因酶变性,所以可观察到很少的气泡,气泡数比原来少很多
因酶没有底物接触,所以可观察到很少的气泡,实验结果与本实验不同
过氧化氢会自分解,温度越高自分解速度越快
二氧化锰有催化作用,酶有催化作用
34
生成物的量
酶具有高效性(跟无机催化剂比)
过氧化氢酶比二氧化锰的催化效率高得多;
酶只加快化学反应的速度,缩短达到平衡的时间,但不改变反应的平衡点。
+酶
+无机催化剂
无催化剂
结论:
酶催化如何实现高效呢?
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。
常态
活跃状态
活化能
在20 ℃测得的过氧化氢分解的活化能
条件 活化能/kJ·mol-1
没有催化剂催化
用Fe3+催化
用过氧化氢酶催化 75
43
29
酶可以降低化学反应所需的活化能
P72
2.高效性
【注意】降低活化能≠降低反应平衡点
分子从常态转变为容易分解的活跃状态
加热提供活化能,催化剂降低活化能。
A
不能提供能量
酶的催化作用
2.下列关于酶的叙述,正确的是
A.唾液淀粉酶进入胃后,其空间结构会改变
B.酶分子的形状只适合与一种分子结合
C.形成酶—底物复合物时底物形状未改变
D.酶都是由活细胞产生的一类特殊蛋白质
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
强酸导致酶变性
一种或一类底物
有机物
3.(2024·杭州高一期中)用某种蛋白酶处理甲、乙两种酶,甲、乙两种酶的活性与处理时间的关系如图所示。下列分析正确的是
A.处理过程前后蛋白酶的自身性质发生改变
B.甲酶活性不变的原因是蛋白酶使其失活
C.蛋白酶处理乙酶的反应可用双缩脲试剂检测
D.蛋白酶处理乙酶导致其空间结构改变
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
甲酶是核酶
蛋白酶化学本质也是蛋白质
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
5.绿茶是由新鲜茶叶放在铁锅里加热快炒(俗称“杀青”),再进行揉捻、干燥等工序制作而成的,茶叶保持绿色。与绿茶相比,红茶制作不需要经过杀青,制作工序是新鲜茶叶→脱水→揉捻→发酵→干燥,在发酵时细胞中的茶多酚和单宁会被多酚氧化酶催化生成红褐色制得红茶。结合茶叶的制作过程分析,下列说法正确的是
A.杀青会使多酚氧化酶中的肽链断裂而失活
B.细胞中的茶多酚、单宁和多酚氧化酶可能都在茶叶细胞的液泡内
C.揉捻可能会破坏茶叶细胞的生物膜系统
D.多酚氧化酶能催化茶多酚和单宁的氧化,不具有专一性
√
破坏空间结构
细胞溶胶是代谢的主要场所
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
6.如图为查耳酮合成酶降低化学反应活化能的图解。①表示没有酶催化,②表示有酶催化。下列叙述正确的是
A.E1代表没有酶催化时的活化能
B.E2代表查耳酮合成酶催化时所降低
的活化能
C.图中曲线①②表明查耳酮合成酶具
有高效性
D.查耳酮合成酶在催化过程中其空间结构会发生变化
√
酶降低的活化能
①②对比酶有催化性
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
7.厨房用生物酶制剂种类较多。嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶等蛋白酶制剂;洗涤剂中会加入脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶等各种生物酶制剂。下列叙述正确的是
A.木瓜蛋白酶将肉类中的蛋白质水解后,产物为氨基酸
B.使用复合配方酶制剂可提高去除混合型污渍的效果
C.利用蛋白酶的专一性和高效性可去除餐具上的淀粉污渍
D.木瓜蛋白酶的合成场所为核糖体或细胞核
√
产物为短肽和氨基酸
1
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10
答案
9.为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示。在37 ℃水浴中保温一段时间后,1、2号试管中加入适量双缩脲试剂,3、4号试管中不加任何试剂。下列实验中能达到目的的是
A.实验②
B.实验①
C.实验①、实验②都能
D.实验①、实验②都不能
√
无论有无蛋白酶都会出现紫色
通过观察蛋白块大小来看有无蛋白酶
1
2
3
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10
答案
(1)实验步骤:
①取___支试管编号后,各加入_________________________,放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间。
②向上述各试管中分别加入适量的_________________________________。
③观察各试管中_____________________。
④对所得实验数据统计分析。
3
等量且适量的过氧化氢溶液
蒸馏水、二氧化锰和过氧化氢酶溶液
气泡产生(释放)的快慢
1
2
3
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5
6
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8
9
10
答案
(2)实验结果预测及结论:
①请在坐标系中画出各组生成物氧气的量随时间的变化曲线。
②分析曲线,得出的结论是_______________________________。
(3)该实验无关变量有_______________________________(写出两个即可)。
答案 如图所示
过氧化氢酶具有催化作用和高效性
温度、pH、底物量、催化剂的量等
返回
18. 图甲为动物细胞膜的亚显微结构模式图;图乙为不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微粘度(与流动性呈负相关)影响的曲线。下列叙述错误的是( )
A. 图甲细胞膜的这种结构模型被称为流动镶嵌模型
B. 膜蛋白A的作用体现了细胞膜具有信息交流的功能
C. 胆固醇和磷脂都是构成各种细胞膜和细胞器膜的重要成分
D. 据图乙分析,温度较低时,胆固醇可以提高膜的流动性
动物细胞膜才有胆固醇
同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高,能够满足在温和的条件下,使细胞代谢更快速和高效进行的需要。
四、酶的特性 :
2、 (专一性)
1、高效性
意义:保证细胞生命活动的高效进行
意义:保证细胞代谢有条不紊地进行
原因:显著降低化学反应的活化能
原因:酶的分子结构只适合与一种或小部分分子结合
含义:一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应
3、需要温和的反应条件
资料一:口腔温度和体温差不多,而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后,却发现,唾液不再具有催化淀粉分解的功能,胃中的蛋白酶随食糜进入小肠后也不再具有催化功能。经测定,唾液的pH为6.2—7.4,胃液的pH为0.9—1.5,小肠液的pH为7.6。
酶的名称 最适PH
过氧化氢酶(肝) 6.8
唾液淀粉酶 6.8
脂肪酶 8.3
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
由上述资料说明什么问题?
PH会影响酶的催化作用
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第二级
第三级
第四级
第五级
实验设计
过氧化氢酶的最适pH大约是多少?
分析
用什么材料作反应底物?
各试管的pH设定的数值为多少?怎样保持各试管内pH值的相对稳定?
用什么作为指标?
五、酶的催化功能受多种条件 的影响
实验三:探究pH对酶活性的影响
单位时间内气体产生量
不能用淀粉作为底物,淀粉在酸性条件下会水解
设置梯度5.0、6.0、7.0、8.0
用缓冲液
实验步骤:
1.水槽加水至快满为止
新鲜肝脏匀浆的培养皿
*注意:
放入滤纸片时,滤纸片不要碰到反应小室的瓶口
2.取大小相同的8片滤纸片放在盛有新鲜肝脏匀浆的培养皿中浸泡1min,然后用镊子夹起滤纸片,贴靠在培养皿上,是多余的匀浆流尽
3.将两片含有酶的滤纸片小心放入反应小室的一侧内壁上,使滤纸片粘在内壁上
先pH5.0的缓冲液2mL+后加2mL3%的过氧化氢溶液
*注意:
加入溶液时,切勿使溶液接触贴在内壁上的滤纸片
4. 将反应小室稍立起,使贴有滤纸片的一侧在上面,小心加入pH5.0的缓冲液2mL,然后再加入2mL3%的过氧化氢溶液。将小室塞紧。
五、活动:探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
最后加酶
5. 将25mL量筒横放于水槽中使之灌满水。
6. 将反应小室小心平放在水槽的水里,然后将量筒移至反应小室口上伸出的玻璃管上方。
7. 将反应小室小心旋转180°,使过氧化氢溶液接触滤纸片,同时开始计时。每隔30s读取量筒中水平面的刻度一次,共进行4次,记录结果。
8. 该实验完成后,反复冲洗反应小室,(先用水充分冲洗反应小室,然后用相应缓冲液再冲洗)再重复上述实验过程,测量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下过氧化氢在酶的催化下所释放的气体量。
五、探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
利用排水法测量氧气产生量
9. 记录实验结果
缓冲液
pH5.0 pH6.0 pH7.0 pH8.0
收集的气体体积/mL 0.5min
1min
1.5min
2min
五、活动:探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
实验结果:
pH在接近7.0时,收集的气体量最多;低于或高于7.0时,收集的气体量减少。
1. 分析实验数据,你认为过氧化氢酶的最适pH为多少?
2. 实验过程中有哪些因素可能造成实验误差?
过氧化氢酶量、pH准确度、反应时间计数
五、活动:探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
不同的酶最适的pH值不同;最适pH的宽度范围也不同
每一种酶在其最适的pH值时活性最强
过酸或者过碱都会导致灭活,是不可逆的,也是因为酶的空间结构被破坏了。
如图为最适温度、最适pH下某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系图
4.图示为关于“探究 pH 对过氧化氢酶活性的影响”活动的装置图,下列表述与实验实际不相符的是( )
A.反应结束时收集的气体体积是本实验的检测指标
B.本实验所用的过氧化氢酶不可用于探究酶活性受温度的影响
C.不同的 pH 条件下,一定时间内收集到的产物的量可能相同
D.每组实验结束后用清水反复冲洗装置,再用相应缓冲液冲洗后进行下一组实验
A
结束时收集的体积一样多
过氧化氢受热分解
五、酶的作用受许多因素影响
持续高烧不退或严重腹泻有时会危及人的生命,你知道其中的原因吗?
1号试管
淀粉溶液
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
2号试管
3号试管
加入唾液淀粉酶1mL,振荡反应约5min
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
0℃冰水浴
水浴加热至100℃
水浴加热至
37℃
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
酶需要适宜的温度,过高或过低都
会影响酶的活性
蓝色
实验四、探究温度对淀粉酶活性的影响
五、酶的作用受许多因素影响
不宜”选用本尼迪特试剂,因为用本尼迪特试剂鉴定时需水浴加热,
如果加入的不是碘液,而是本尼迪特试剂,可不可以?
(2)温度对酶活性的影响
T2
最适温度
T1
最适温度
0
酶
促
反
应
速
度
温度
酶1
酶2
1、不同的酶有不同的最适温度,在最适温度下,酶的活力最大,酶促反应的速度最大。
2、低于或高于酶作用的最适温度,酶活力均会下降。
3、低温抑制酶活力,但酶空间结构保持稳定;高温使结构发生改变,酶活力无法恢复(变性)。
(2)温度对酶活性的影响
如图为最适温度、最适pH下某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系图
63
63
周三 2班
4.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。
能不能推断最适温度是35℃?
(2)温度对酶活性的影响
★影响酶促反应速率的因素:
1.温度
2.pH
抑制酶活性
低温
变性失活
过高温、过酸碱
空间结构并没破坏
保存酶用低温4℃,不能用最适温度
3、底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
请据图分析回答下列问题:
1.图甲:(1)A点时反应速率的限制因素是_________。
(2)BC段反应速率的限制因素是_______________等。
(3)若B点时,适当增加酶的量,则酶促反应速率将如何改变?请在图甲中标出。
提示 如图所示
底物浓度
酶的浓度(酶量)
2.图乙曲线若成立需满足的前提条件是什么?
提示 底物量充足。
3.底物浓度和酶浓度是如何影响酶促反应速率的?
提示 通过影响酶与底物的接触面积来影响酶促反应速率。
除了温度、pH,还有有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性
酶抑制剂是指与酶结合并降低酶活性的分子,可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两类。
酶的竞争性抑制和非竞争性抑制
通过增加酶溶度抵消竞争性抑制剂的作用
酶促反应速率≠酶活性
温度
pH
抑制剂
激活剂
影响
酶浓度
底物浓度
影响
酶促反应速率
酶活性
影响
有机溶剂
2025年浙江省学考真题某同学利用图示装置,比较鸡肝和洋葱研磨液对H2O2分解的催化效率。先将等量研磨液分别加入甲、乙装置中的锥形瓶,再注入等量H2O2溶液。然后可观察到注射器内活塞向外移动,刻度读数增大。
下列叙述正确的是( )
A.气泡消失前,单位时间内甲的读数变化幅度保持不变
B.气泡消失前,相同时间读数大对应的研磨液催化效率更高
C.气泡消失后,读数大对应的研磨液中酶的含量更多
D.气泡消失后,若甲、乙读数相同,则两者的催化效率相等
底物浓度下降,幅度减小
B
气泡消失后反应结束,氧气总量相等
2.(2024·杭州高一检测)下列关于酶实验的叙述,正确的是
A.探究pH对酶活性影响的实验,将底物与酶混合后再调节pH
B.探究温度对蛋白酶活性影响的实验,可以用双缩脲试剂检测结果
C.探究酶的最适温度的实验中,不宜使用过氧化氢酶进行实验
D.用淀粉、蔗糖探究淀粉酶的专一性的实验中,可以用碘-碘化钾溶液
检测
√
蛋白酶的本质是蛋白质
先调pH,底物和酶再混合
蔗糖无论有无水解都不能用碘-碘化钾检测
2、酶的浓度:
酶促反应速率
酶的浓度
酶促反应速率
底物浓度
(酶量一定)
3、底物浓度:
(底物充足)
1、酶的活性:
温度
pH
五、酶的作用受许多因素影响
此外,有机溶剂、重金属离子、酶的浓度、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性
(1)pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将逐渐增强( )
×
(2)每次实验后,先用水充分冲洗反应小室,然后用相应缓冲液再冲洗一遍( )
√
pH10时胃蛋白酶已经失活,再恢复也不能恢复活性
判断正误
74
(4)低温会使酶的活性降低,但不破坏酶的分子结构( )
(5)过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活( )
(3)温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速率一定加快( )
×
√
√
温度升高,酶可能失活
判断正误
75
5(2025·金华高一期中)如图为某同学探究pH对过氧化氢酶影响的实验装置,下列叙述错误的是
A.用新鲜的肝细胞匀浆是保证实验成功
的关键
B.本实验的因变量可用单位时间量筒内
的气体量表示
C.滤纸片置于小室顶部,通过旋转反应小室可控制反应的进行
D.若把过氧化氢酶换成胃蛋白酶,实验自变量仍可以设为pH 5.0、pH 6.0、
pH 7.0、pH 8.0
√
落实思维方法
胃蛋白酶最适pH是2.0
$