【生物】2020届 一轮复习 人教版 降低化学反应活化能的酶 作业

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2020 届 一轮复习 人教版 降低化学反应活化能的酶 作业 一、选择题 1．下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A．酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色 B．细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关 C．酶适宜在最适温度及最适 pH 条件下长期保存 D．各种酶的最适条件都相同，其催化效率受温度和 pH 的影响 解析：选 B　酶绝大多数是蛋白质，少数是 RNA，RNA 不能与 双缩脲试剂反应呈紫色；酶具有专一性，即每一种酶只能催化一种或 者一类化学反应，细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关； 在最适温度和 pH 条件下，酶的活性最高，不适合酶的长期保存；不 同种酶的最适条件不一定相同，如胃蛋白酶的最适 pH 是 1.5，唾液 淀粉酶的最适 pH 是 7，胰蛋白酶的最适 pH 是 8.6。 2．(2019·长沙模拟)适当提高温度、加 FeCl 3 和过氧化氢酶都可 以加快过氧化氢的分解。下列各项分组中，加快过氧化氢的分解所遵 循的原理相同的是(　　) A．提高温度、加 FeCl3 B．提高温度、加过氧化氢酶 C．加 FeCl3 和过氧化氢酶 D．提高温度、加 FeCl3 和过氧化氢酶 解析：选 C　升高温度加快过氧化氢的分解的原理是给反应物提 供能量；加 FeCl3 和过氧化氢酶加快过氧化氢的 分解的原理是降低反应的活化能。 3.如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则 下列叙述正确的是(　　) A．此反应为放能反应 B．曲线Ⅰ表示有酶参与 C．E2 为反应前后能量的变化 D．酶参与反应时，所降低的活化能为 E4 解析：选 D　曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活 化能为 E4，反应前后能量的变化应为 E3，反应产物乙物质的能量值 比反应物甲物质的高，则该反应为吸能反应。 4．下图是酶催化特性的“酶－底物复合反应”模型，图中数字 表示反应过程，字母表示相关物质。则下列各选项对此图意的解释正 确的是(　　) A．X 是酶，过程①表示缩合反应 B．Y 可表示酶，过程②体现酶的多样性 C．复合物 Z 是酶发挥高效性的关键 D．①、②可以表示葡萄糖水解过程 解析：选 C　据图分析，X 在化学反应前后不变，说明 X 是酶； Y 在酶的作用下生成 F 和 G，说明该反应是分解反应。根据以上分析 可知，Y 不是酶，过程②体现了酶具有催化作用。图中的复合物 Z 是 酶与反应物的结合体，是酶发挥高效性的关键。葡萄糖是单糖，是不 能水解的糖。 5．(2018·黄冈高三五月冲刺)某同学进行了下列有关酶的实验： 甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀 乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀 丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？ 下列叙述正确的是(　　) A．丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀” B．三组实验都应该在 37 ℃条件下进行 C．该同学的实验目的是验证酶的专一性 D．可用碘液代替斐林试剂进行检测 解析：选 C　因为蔗糖被蔗糖酶催化水解生成葡萄糖和果糖，有 还原性，加入斐林试剂出现砖红色沉淀；加入斐林试剂必须水浴加热 至 50～65 ℃；唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖，蔗糖酶才 能水解蔗糖，故该实验能验证酶的专一性；如用碘液代替斐林试剂， 则三个组都不会出现蓝色，无法检测。 6．某实验室研制出一种 X 酶，为测出 X 酶的最适温度，有人设 置了 a、25 ℃、b(已知：a 低于 25 ℃和 b，b 高于 25 ℃)三种温度进 行实验，结果发现，此三种温度下的 X 酶活性无显著差异。据此可 推测 X 酶的最适温度(　　) A．一定在 25 ℃左右 B．一定在 a～25 ℃之间 C．一定在 25 ℃～b 之间 D．低于 a 或高于 b 或在 a～b 之间都有可能 解析：选 D　由于只设置了 3 组温度对照， 温度梯度过大或过小都会导致三种温度下 X 酶 的活性无显著差异，因此不能确定具体的最适温 度。 7.(2018·临川二模)如图表示不同 pH 对某种酶活性的影响。下列 分析正确的是(　　) A．据图分析，储存该酶的最适 pH 为 4 B．据图分析，t 时刻各组酶促反应速率达到最大值 C．a 条件下，增加底物浓度，反应速率增大但酶活性不变 D．b 条件下，提高反应体系温度，反应速率增大 解析：选 C　据图分析，pH 为 4 条件下，酶活性最低，因此储 存该酶的最适 pH 不为 4，应该为该酶的最适 pH；据图分析，t 时刻， 各组产物浓度均达到最大，此时底物已经被消耗完，反应速率为 0； a 条件下，限制酶促反应速率的因素可能有底物浓度、酶浓度、温度、 pH 等，此时增加底物浓度，反应速率增大；b 条件下，底物已经被 分解完，此时提高反应体系温度，反应速率依旧为 0。 8．(2019·梅州模拟)如图表示酶 X 的活性与温度的关系示意图， 下列有关分析错误的是(　　) A．在实际生产中，酶 X 制剂几乎在所有的季节都能使用 B．测定酶 X 的活性时，实验对 pH、底物量和酶量没有要求 C．酶 X 的化学本质是有机物，具有高效性和专一性 D．在 20～40 ℃范围内设置更小的温度梯度，可进一步探究酶 X 的最适温度 解析：选 B　分析题图，酶 X 适用的温度范围较大，在实际生产 中，酶 X 制剂几乎在所有的季节都能使用；测定酶 X 的活性时，实 验对 pH、底物量和酶量有要求，无关变量要严格保持一致且适宜； 酶 X 的化学本质是有机物(蛋白质或 RNA)，具有高效性和专一性； 在 20～40 ℃范围内设置更小的温度梯度，可进一步探究酶 X 的最适 温度。 9．研究发现：酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究 人员以蛋清为实验材料进行了如下实验： 下列相关说法正确的是(　　) A．①②③过程中，蛋白质的空间结构不变 B．蛋清中的蛋白质分子比蛋白块 a 中的蛋白质分子更容易被蛋 白酶水解 C．处理相同时间，蛋白块 b 明显小于蛋白块 c，可证明与无机 催化剂相比，酶具有高效性 D．将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此 pH 下的催化效果 解析：选 C　加热和加酸均会使蛋白质的空间结构遭到破坏；加 热使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，更容易被蛋白酶水解； 处理相同时间，蛋白块 b 明显小于蛋白块 c，可证明与无机催化剂相 比，酶具有高效性；盐酸会催化蛋白酶和蛋白块的水解，盐酸还会影 响酶活性，从而影响实验效果，故不能直接测定蛋白酶在此 pH 下的 催化效果。 10.如图为酶促反应相关曲线图，Km 表示酶促反应 速率为 1/2vmax 时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结 构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性 抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部 位功能丧失。下列分析错误的是(　　) A．Km 越大，酶与底物亲和力越高 B．加入竞争性抑制剂，Km 增大 C．加入非竞争性抑制剂，vmax 降低 D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构 解析：选 A　根据题干信息可知，Km 越大，代表酶促反应速率 达到 1/2vmax 时所需要的底物浓度越大，即酶促反应需要高浓度的底 物才能正常进行，从而说明底物与酶的亲和力越低；当反应环境中存 在竞争性抑制剂时，需要增加底物的浓度才能保证反应的正常进行， 即 Km 会增大；由“非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆 性结合，从而使酶的活性部位功能丧失”可知，若反应环境中增加了 非竞争性抑制剂，则会导致部分酶的活性部位空间结构改变、功能丧 失，进而导致 vmax 降低。 二、非选择题 11．研究者用磷酸化酶(混合酶，可将淀粉水解成单糖)、单糖、 淀粉和不同 pH 缓冲液组成不同反应体系，并测定了各反应体系中淀 粉含量的变化(实验中 pH 对淀粉含量没有直接影响)，结果见下表。 随后，研究者测定了水稻开花后至籽粒成熟期间，水稻籽粒中淀粉含 量和磷酸化酶相对活性的变化，结果如下图，回答下列问题： 不同反应体系中淀粉含量的变化 淀粉含量(mg/mL) pH 作用前 作用后 5.7 0.846 0.612 6.0 0.846 0.801 6.6 0.846 1.157 6.9 0.846 1.121 7.4 0.846 0.918 (1)分析表格中淀粉含量的变化情况，推测磷酸化酶的具体功能 包括______________________。 (2)结合图、表分析，开花后 10～20 天内，水稻籽粒细胞中 pH 可能在________(填“5.7”“6.0”或“6.6”)附近，此时间段内，水稻籽粒 中 磷 酸 化 酶 相 对 活 性 与 淀 粉 含 量 变 化 的 关 系 是 ___________________________________________________________ ___________。 (3)若要检测实验中酶促反应速率，可通过检测底物的消耗速率 或产物的生成速率来判定，从操作简便的角度分析，最好选择 __________(试剂)检测；题中的淀粉属于________(填“底物”“产物” 或“底物和产物”)；若反应在适宜的温度、pH 等条件下进行，则影 响酶促反应速率的因素还有______________________________(至少 写出 2 点)。 解析：(1)题中表格呈现了实验结果，从表中数据比较分析可知， 本实验的自变量是 pH，因变量是淀粉含量的变化，当 pH 为 5.7 和 6.0 时，反应体系中淀粉的含量减少，说明反应体系中部分淀粉在磷 酸化酶作用下分解了；当 pH 为 6.6、6.9 和 7.4 时，反应体系中淀粉 的含量增加，说明反应体系中在磷酸化酶作用下有淀粉合成。由此可 推测磷酸化酶(混合酶)在这个反应体系中在不同 pH 条件下，既可以 催化淀粉分解，也可以催化单糖合成淀粉。(2)结合图表分析，开花 后 10～20 天内磷酸化酶的活性高，淀粉积累的速度最快，所以水稻 籽粒细胞中 pH 可能在 6.6；从图中曲线分析，可知前段磷酸化酶相 对活性增高，淀粉含量积累加快，后段磷酸化酶相对活性下降，淀粉 含量积累减缓。(3)题中涉及的酶促反应为淀粉水解和合成，淀粉水 解形成的单糖是葡萄糖(还原糖)，可选择碘液或斐林试剂来检测，但 斐林试剂使用中需进行水浴加热，故碘液是最佳选择；由第(1)小题 分析可知，淀粉既属于底物，又属于产物；影响酶促反应速率的因素 有酶的活性、底物浓度、酶的浓度等。 答案：(1)催化淀粉的分解与合成　(2)6.6　前段磷酸化酶相对活 性增高，淀粉含量积累加快，后段磷酸化酶相对活性下降，淀粉含量 积累减缓(可合并回答) 　(3)碘液　底物和产物　底物浓度、酶的浓 度、酶的活性等(答出 2 点即可) 12.(2019·齐齐哈尔三模)如图是某种淀粉酶催化 淀粉水解的反应速率与温度的关系曲线，回答下列 问题： (1)图中 b、c 两点中通过改变温度条件可明显提高反应速率的是 ________，原因是_______________________________________ _______________________________________________________ _________________ _______________________________________________________ _________________。 (2)某同学为验证温度对该酶活性的影响，设计了如下实验： 操作步 骤 操作方法 试管 A 试管 B 试管 C 1 淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 温度处理(℃) 37 100 0 3 淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 4 碘液 2 滴 2 滴 2 滴 5 现象 X 变蓝 变蓝 ①该实验的自变量是________。若反应时间相对充分，请写出表 格中 X 表示的内容：________。操作步骤 4______(填“可以”或“不 可 以 ”) 用 斐 林 试 剂 代 替 碘 液 ， 原 因 是 ___________________________________________________________ _____________ _______________________________________________________ _________________。 ②能不能利用过氧化氢酶催化 H2O2 分解来验证温度对酶活性 的 影 响 原 因 ？ ________ 。 原 因 是 ______________________________________________。 ③若需判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是 否水解，从实验的科学角度分析，最好检测：________。 解析：(1)分析曲线，c 点属于低温，b 点是高温，所以通过改变 温度条件可明显提高反应速率的为 c 点，原因是低温虽然抑制酶活性， 但低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，对酶活性的影响 是不可逆的。(2)①分析表格可看出，温度是自变量，变色情况是因 变量；X 是 37 ℃时的变色情况，在此温度淀粉酶活性强，将淀粉水 解，加碘液不变蓝；不能用斐林试剂代替碘液，因为用斐林试剂检测 生成物时，需水浴加热到 50～65 ℃，对实验有影响。②也不能用过 氧化氢酶催化 H2O2 分解来验证温度对酶活性的影响，原因是温度对 H2O2 分解的速度有影响，同样会对实验结果造成干扰。③判断某生 物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，最好检测生 成物情况，若检验反应物有可能反应物在较长时间都存在，不易判断。 答案：(1)c　低温抑制酶活性，低温对酶活性的影响是可逆的， 而高温使酶失活，高温对酶活性的影响是不可逆的 (2)①温度　不变蓝　不可以　用斐林试剂检测生成物时，需水 浴加热到 50～65 ℃，改变了实验的自变量，对实验结果有干扰　② 不能　温度对 H2O2 分解的速度有影响，会对实验结果造成干扰　③ 生成物 13．丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰富且结构稳定 的蛋白质，几乎存在于包括结核杆菌的所有病原细菌中。FtsZ 也是 一种 GTP 酶，有一个 GTP(三磷酸鸟苷)的结合位点，在 GTP 存在 的条件下，可以在分裂细菌中间部位聚集成 Z 环，Z 环不断收缩， 引导细菌的细胞分裂。寻找靶向 FtsZ 的抑制剂，可有效抑制细菌的 细胞分裂。为建立靶向 FtsZ 的新型抗菌药筛选模型，科研人员对大 肠杆菌表达的 FtsZ 蛋白进行了相关研究。 (1)人类病原微生物耐药性的提高，严重影响传染性疾病治疗的 成功几率。FtsZ 抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性，原因 是 FtsZ 蛋白____________________。 (2)下图 1 表示利用荧光散射法测定 FtsZ 蛋白在体外的聚集程 度。当加入________时，FtsZ 蛋白迅速聚集，由此可见，FtsZ 在体 外 依 然 具 备 ________ 功 能 。 实 验 选 取 BSA 作 为 对 照 ， 原 因 是 ____________________________。 (3)下面两组实验研究温度对 FtsZ 酶活性的影响。 实验一：将 FtsZ 蛋白分别置于 25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、 50 ℃、55 ℃条件下，同时加入等量 GTP 混匀反应 30 min，测定酶 的活性，结果见图 2。 实验二：将 FtsZ 蛋白分别置于 25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、 50 ℃、55 ℃条件下保温 2 h，然后加入等量 GTP 混匀，置于 37 ℃ 反应 30 min，测定酶的活性，结果见图 3。 　 ①37 ℃不一定是 FtsZ 酶的最适温度，请你设计实验确定其最适 温 度 ， 实 验 思 路 是 ___________________________________________________________ _____________ _______________________________________________________ _________________。 ② 实 验 一 、 实 验 二 处 理 的 区 别 是 __________________________________________ _______________________________________________________ _________________。 ③ 实 验 二 的 目 的 是 _______________________________________________________ __________________。 ④ 当 温 度 高 于 45 ℃ 时 ， 酶 的 活 性 迅 速 丧 失 ， 原 因 是 ____________________________ _______________________________________________________ _________________。 解析：(1)据题意“丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰 富且结构稳定的蛋白质”可知，FtsZ 结构稳定，因此 FtsZ 抑制剂与 以往的抗菌药相比不易形成耐药性。(2)据图可知，在 4 min 后加入了 GTP，FtsZ 蛋白迅速聚集，说明 FtsZ 在体外依然具备催化功能。据 图可知，加入 GTP 后，BSA 聚集程度与加入前相比，都是 50 左右， 说明 BSA 不会在 GTP 的诱导下发生聚合反应，因此选取 BSA 作为 对照。(3)①据图 2 可知，37 ℃时 FtsZ 酶活性最高，但此温度不一 定是 FtsZ 酶的最适温度，其最适温度在 37 ℃左右，因此设计 FtsZ 酶的最适温度的实验思路是在 30～45 ℃温度范围内设置较小的温度 梯度，重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度。②据实验 一及实验二的内容可知，实验一、实验二处理的区别是实验一先混匀 再在不同温度下反应；实验二先保温再加 GTP。③实验二的目的是 测定酶具有催化活性的温度范围。④酶的活性受到温度的影响，高温 会破坏酶的空间结构导致酶失去活性，因此当温度高于 45 ℃时，酶 的活性迅速丧失。 答案：(1)结构稳定　(2)GTP　催化　BAS 不会在 GTP 的诱导 下发生聚合反应　(3)在 30～45 ℃温度范围内设置较小的温度梯度， 重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度　实验一是先混匀 再在不同温度下反应；实验二是先保温再加 GTP　测定酶具有催化 活性的温度范围　温度过高使蛋白质的空间结构遭到破坏，导致酶失 活