2020-2021学年生物人教版必修1课时分层作业15　降低化学反应活化能的酶

2020-2021学年生物人教版必修1课时分层作业15　降低化学反应活化能的酶

课时分层作业(十五) 降低化学反应活 化能的酶 (建议用时：40 分钟) 题组一 酶的作用、本质和发现 1．下列有关酶的叙述，不正确的是( ) A．所有酶都含有 C、H、O、N 四种元素，是由单体组成的生物大分子 B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应 C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体 D．催化反应前后酶的性质和数量不变 C [酶绝大多数是蛋白质，少数是 RNA，都是生物大分子。蛋白质和 RNA 都含有 C、H、O、N 四种元素，分别是由氨基酸、核糖核苷酸组成的。蛋白质类 的酶和双缩脲试剂作用呈现紫色反应。活细胞产生蛋白质类酶的场所都是核糖体， 但是 RNA 类酶主要是在细胞核中产生的。酶是生物催化剂，催化反应前后酶的性 质和数量不变。] 2．下列操作中不可能导致淀粉酶活性发生变化的是( ) A．淀粉酶溶液中加入强酸 B．淀粉酶溶液中加入蛋白酶 C．淀粉酶溶液中加入淀粉溶液 D．淀粉酶经高温烘干制成粉剂 C [温度、pH 都会影响酶活性；淀粉酶的化学本质为蛋白质，蛋白酶会将其 水解，从而使其活性发生改变；淀粉酶溶液中加入淀粉溶液后，淀粉被水解，但 是淀粉酶在反应前后结构和活性不变。] 3．有关酶的发现过程叙述错误的是( ) A．斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验，发现了化学消化 B．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性 C．毕希纳认为酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作 用，称为酿酶 D．萨姆纳认为酶多数是蛋白质，少数是 RNA D [萨姆纳认为酶的化学本质是蛋白质，并且证明了脲酶是能够分解尿素的 蛋白质。] 4．关于温度对酶活性影响的叙述错误的是( ) A．不同酶的最适温度可能相同 B．随着温度降低，酶促反应的活化能下降 C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存 D．高温下酶失活是酶空间结构被破坏的结果 B [不同酶的最适温度可能相同，也可能不同，A 正确；在一定的范围内随 着温度的降低，酶的活性下降，而酶促反应的活化能是不会降低的，B 错误；低 温时，酶的活性降低，但酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适于在低温(0～4 ℃) 下保存，C 正确；高温、强酸、强碱都会破坏酶的空间结构，从而使酶失活，D 正确。] 5．下图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质 M 在无催化剂条件和有酶催化条件下生成 物质 P 所需能量的变化过程。下列叙述正确的是( ) A．ad 段表示无催化剂时，反应所需要的活化能 B．ac 段表示有酶催化时，酶降低的活化能 C．若换用无机催化剂，b 点将向上移动 D．加热加压使物质 M 更容易从 b 状态转变为 a 状态 C [ac 段表示无催化剂时，反应所需要的活化能，A 项错误；ab 段表示有酶 催化时，酶降低的活化能，B 项错误；无机催化剂也能降低化学反应的活化能， 但与酶相比降低活化能不显著，因此若换用无机催化剂，b 点将向上移动，C 项正 确；加热加压使物质 M 更容易从 c 状态转变为 a 状态，D 项错误。] 6．下表代表胃、小肠中有关消化液的成分及部分酶，下列说法正确的是( ) 消化液名称 pH 消化液成分 胃 胃液 1～2 胃酸(HCl)、胃蛋白酶 小肠 肠液、胆汁、胰 液 7～8 NaHCO3、蛋白酶、肽酶、脂肪酶、 淀粉酶等 A.酶是活细胞产生的具有调节作用的有机物 B．与无机催化剂比较，酶能为生化反应提供活化能 C．胃酸(HCl)进入小肠后不会降低小肠中酶的活性 D．胃蛋白酶进入小肠后，分解蛋白质的能力增强 C [酶具有催化作用，不具有调节作用，A 项错误；酶的作用是降低活化能， 不是提供活化能，B 项错误；胃酸(HCl)进入小肠被 NaHCO3 中和，不能降低小肠 中酶的活性，C 项正确；胃蛋白酶进入小肠后，pH 不适宜，分解蛋白质的能力减 弱或失活，D 项错误。] 7．自 19 世纪开始，科学家就一直在研究发酵的过程。1926 年，萨姆纳得到 了脲酶的结晶，并用多种方法证明了它的化学本质是蛋白质，酶对化学反应的催 化效率称为酶活性。请回答以下问题： (1) 实 验 室 保 存 酶 需 要 ________( 填 “ 高 ”“ 低 ” 或 “ 适 宜 ”) 温 度 和 ________(填“高”“低”或“适宜”)pH 条件。 (2)与无机催化剂相比较，酶的催化具有_______________等特性，这对细胞代 谢的意义是________________________。 (3)唾液淀粉酶在肠道中________(填“有”或“没有”)催化功能，原因是 _________________________________________________________。 (4)酶是有机物， 活性易改变， 试写出提高加酶洗衣粉去污能力的方法： _______________________(至少写出 2 种)。 [解析] (1)实验室保存酶需要低温和适宜 pH 条件。 (2)与无机催化剂相比较，酶的催化具有高效性、专一性、作用条件较温和等 特性，这对细胞代谢的意义是保证细胞代谢能够在温和条件下，快速、有序地进 行。 (3)唾液淀粉酶的最适 pH 为 7，而胃液的 pH 为 1.5 左右，所以唾液淀粉酶在 胃中已失活，在肠道中没有催化功能。 (4)酶是有机物，活性易改变，要提高加酶洗衣粉去污能力，可选择控制温度， 使用温水；或控制 pH，使用中性水；或加洗衣粉后浸泡一段时间再洗涤。 [答案] (1)低 适宜 (2)高效性、专一性、作用条件温和 保证细胞代谢能 够在温和条件下，快速、有序地进行 (3)没有 唾液淀粉酶的最适 pH 为 7，而胃 液的 pH 为 1.5 左右，所以唾液淀粉酶在胃中已失活 (4)控制温度，使用温水；控 制 pH，使用中性水；加洗衣粉后浸泡一段时间再洗涤 题组二 酶的特性及相关曲线分析 8．下图表示在最适温度和 pH 条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度 之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是( ) A．若在 A 点提高反应温度，反应速率会加快 B．若在 B 点增加酶的浓度，反应速率不会加快 C．若在 C 点增加反应物浓度，反应速率将加快 D．反应物浓度是限制曲线 AB 段反应速率的主要因素 D ［因为题图表示的是最适温度和 pH 条件下，酶的催化反应速率与反应物 浓度之间的关系，因此，在 A 点提高反应温度，反应速率会减慢。BC 段限制反 应速率的因素是酶浓度，在 B 点增加酶浓度反应速率会加快，C 点增加反应物浓 度，反应速率不会加快。限制曲线 AB 段反应速率的因素是反应物浓度。］ 9．如下图分别表示温度、pH 与酶活性的关系，下列叙述不正确的是( ) A．曲线 A 上的 b 点对应的温度表示该酶的最适温度 B．人体内胃蛋白酶的活性与曲线 B 相似 C．曲线 B、C 说明不同的酶有不同的最适 pH D．酶活性随温度的升高而增强 D [读图知酶活性在最适温度前随温度的升高而增强，过了最适温度之后就 降低甚至失活。] 10．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。回答下列问题： (1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。 (2)在时间 t1 之前，如果 A 组温度提高 10 ℃，那么 A 组酶催化反应的速度会 ________。 (3)如果在时间 t2 时，向 C 组反应体系中增加 2 倍量的底物，其他条件保持不 变，那么在 t3 时，C 组产物总量________，原因是______________。 (4)生物体内酶的化学本质是________，其特性有______________________ ______________________________________(答出两点即可)。 [解析] (1)在 60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比 20 ℃和 40 ℃条件下小 很多，说明酶在 60 ℃条件下最终失活。20 ℃与 40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促 反应到达反应平衡的时间短，说明 40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间 t1 前，如 果 A 组温度提高 10 ℃变成 30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件 下的该酶活性大于 20 ℃条件下的，那么 A 组酶催化反应的速度会加快。(3)t2 时 C 组的产物浓度已不再增加，但由 A 和 B 组 t2 时的产物浓度可知，t2 时 C 组底物并 未全部被分解，C 组产物浓度不再增加是由于 C 组温度条件下 t2 时酶已经变性失 活。因此如果在时间 t2 时，向 C 组增加 2 倍量的底物，在其他条件不变的情况下， t3 时产物的总量也不会再增加。。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极 少数是 RNA。酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性。 [答案] (1)B (2)加快 (3)不变 60 ℃条件下，t2 时酶已失活，即使增加底物， 反应产物总量也不会增加（或作用条件较温和） (4)蛋白质或 RNA 高效性和专 一性 题组三 酶的相关实验 11．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验如图所示，3 号试管滴加两滴 质量分数为 3.5%的 FeCl3 溶液，4 号试管滴加新鲜的肝脏研磨液，下列分析错误 的是( ) A．2、4 号试管加快反应的原理不同 B．1、4 号试管进行对照实验，不能证明酶的高效性 C．该实验可以证明催化剂能通过降低活化能加速反应 D．2、3、4 号试管底物反应完毕释放的 O2 量应相同 C [本实验可以证明催化剂可以加速反应，但不能证明是通过降低活化能来 实现的。] 12．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如表 所示。 试管组别 实验处理 加入 3%H2O2(mL) 温度 加入试剂 试管 1 2 常温 / 试管 2 2 90 ℃ / 试管 3 2 常温 2 滴 3.5%FeCl3 溶液 试管 4 2 常温 2 滴 20%肝脏研磨液 (1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？________，写出一种无关变量： ________________。 (2)该实验用的肝脏要求新鲜是因为_____________________。 (3)若 要 研 究 生 物 催 化 剂 与 无 机 催 化 剂 的 差 别 ， 可 选 用 的 实 验 组 合 是 ________________。 (4)若试管 1 和试管 2 组成对照实验，能说明的问题是 ____________________________________________________。 (5)除了上述的对照实验，请再找出一组对照实验：________，该对照实验说 明的问题是________________________________。 (6)上述实验中的________________是实验组、________________是对照组。 [解析] (1)由表中的实验处理可知，实验的自变量是温度和催化剂，过氧化 氢溶液的用量、FeCl3 溶液的用量、肝脏研磨液的用量、溶液的 pH 等都属于无关 变量。(2)肝脏放置久了，就会被微生物破坏，其中含有的过氧化氢酶被破坏，失 去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别，实验 的自变量是催化剂种类，因此可选用表格中的试管 3 和试管 4。(4)试管 1 和试管 2 的实验处理不同的是温度，二者比较可以说明温度对过氧化氢分解具有促进作用， 其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量，促使其分解。(5)分析表格中实验处 理，除试管 1 与试管 2 对照外，还有试管 1 与试管 3 或试管 4，说明无机催化剂 Fe3＋或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化氢分解的作用；试管 1 与试管 3、 试管 4 对照，则可说明过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比 Fe3＋高。(6)上述实 验中的试管 2、3、4 是实验组，试管 1 是对照组。 [答案] (1)温度、催化剂 过氧化氢溶液的用量、FeCl3 溶液的用量、肝脏研 磨液的用量、溶液的 pH(任写其一) (2)肝脏放置时间长，过氧化氢酶会被破坏， 影响实验结果 (3)试管 3 和试管 4 (4)加热使过氧化氢分子得到能量，促使过氧 化氢分解 (5)答案一：试管 1 和试管 3 FeCl3 能催化过氧化氢的分解 答案二： 试管 1 和试管 4 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解 答案三：试 管 1、试管 3 和试管 4 FeCl3 和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分 解，且过氧化氢酶的催化效率高于 FeCl3 中的 Fe3＋ (6)试管 2、试管 3 和试管 4 试管 1 13．甲、乙两图是温度、pH 对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的 是( ) A．两图中 B 代表的含义分别是酶的最适温度和最适 pH 下的反应速率 B．两图中 A 点对应的值对酶活性的影响不相同 C．两图中 C 点对应的温度或 pH 对酶活性的影响相同 D．保存酶制品最好选择两图中 B 点对应的温度和 pH D [甲、乙两图中，在 B 点对应的温度和 pH 下，酶促反应速率最大，酶的 活性最高，分别表示酶的最适温度和最适 pH，A 正确；甲图中 A 点对应的温度较 低，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定。乙图中 A 点对应的 pH 过低，会使酶 的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。因此，甲、乙两图中 A 点对应的值对酶活 性的影响不相同，B 正确；甲、乙两图中 C 点对应的温度或 pH 均过高，会使酶 的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，C 正确；低温条件下，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可以升高。因此，保存酶制品最好 在低温条件下保存，即甲图中的 A 点，D 错误。故选 D。] 14．若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序 合理的是( ) A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量 B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量 D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 C [在测定酶活力的实验中，需要保证 pH 和温度均相同且适宜，故缓冲液 应在加入底物和酶之前加入，只有 C 项符合要求。] 15．如图中实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和 乳汁分别加入 2 个试管，然后将两个试管放入同一水浴环境中持续 15 min，再将 酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。通过多次实验， 记录在不同温度下凝乳所需要的时间，结果如表： 装置 A B C D E F 水浴温度( ℃) 10 20 30 40 50 60 凝乳时间(min) 很长 7.0 4.0 1.5 4.0 不凝固 (1)解释以下两种处理对实验结果的影响。 ①将装置 A 中的混合物加温至 40 ℃，乳汁凝固时间如何变化？__________， 原因是_______________________________________。 ②将装置 F 中的混合物冷却至 40 ℃，乳汁凝固时间__________，原因是 ___________________________________。 (2)若将酶和乳汁先混合再进行 F 组实验，实验结果会不准确，原因是 ______________________________________________________________________ _______________________________。 (3) 根 据 表 格 简 要 写 出 探 究 该 酶 催 化 作 用 的 最 适 温 度 的 实 验 思 路 ： ______________________________________________________________________ ______________________________________。 [解析] (1)①低温不破坏酶的空间结构，在一定范围内升高温度酶的活性可 以发挥出来，由表格可知，该酶的最适温度在 40 ℃左右，因此如果将 A 组的水温 逐渐提高至 40 ℃，酶活性提高，乳汁凝固时间明显缩短。②高温破坏酶的空间结 构使酶永久失活，温度即使降低，酶的活性也不能恢复，装置 F 组中的酶已经失 活，将 F 组混合物冷却至 40 ℃，乳汁凝固时间不变(不能凝固)。 (2)酶具有高效性，若将酶和乳汁先混合再进行 F 组实验，会因为发生凝固反 应而使实验结果不准确。 (3)分析表格数据可知，该酶催化作用的最适温度在 30 ～50 ℃之间，若探究 该酶催化作用的最适温度，在 30 ～50 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件 不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度。 [答案] (1)①明显缩短 40 ℃时凝乳酶活性较高，乳汁凝固时间较短 ②不变 60 ℃时凝乳酶已失活，将温度降至 40 ℃时不会恢复活性 (2)酶具有高效性，酶与乳汁一旦混合就可能发生凝乳反应 (3)在 30～50 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验， 凝乳时间最短对应的温度接近最适温度 对于酶特性的坐标曲线的分析错误 16．图甲是过氧化氢酶活性(v)受 pH 影响的曲线，图乙表示在最适温度下， pH＝b 时过氧化氢分解产生的 O2 量随时间(t)的变化。若该酶促反应过程中改变某 一初始条件，以下改变正确的是( ) A．pH＝a 时，e 点下移，d 点左移 B．适当降低温度，e 点不移，d 点右移 C．pH＝c 时，e 点为 0 D．过氧化氢量增加，e 点不移，d 点左移 B [pH 由 b→a 时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，达到化学反应平衡 所需的时间延长，但 pH 改变不会改变化学反应的平衡点，故 e 点不移，d 点右移， A 项错误；图乙是在最适温度下绘制的，若温度降低，则酶活性降低，化学反应 速率减慢，达到化学反应平衡所需的时间延长，但温度降低不会改变化学反应的 平衡点，故 d 点右移，e 点不移，B 项正确；pH＝c 时，过碱条件破坏酶的空间结 构使酶失活，不能催化过氧化氢水解，但过氧化氢在常温下也能分解，所以 e 点 不为 0，C 项错误；过氧化氢量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学 反应的平衡点升高，即 e 点上移，d 点右移，D 项错误。]