专题01酶相关的实验探究

专题01酶相关的实验探究知识网络热点题型一影响酶促反应速率的曲线分析典例1（2022·辽宁葫芦岛·一模）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时间段内，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量B．BC时间段内；酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低C．若在D点时加入适量的淀粉酶，则曲线的走势不会发生改变D．若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，则B点会向右上方移动【答案】D【解析】AB时间段内，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量，A正确；BC时间段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低，B正确；D点限制反应速率的因素是底物浓度，若在D点时加入适量的淀粉酶，则曲线的走势不会发生改变，C正确；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，反应速率加快，B点会向左上方移动，D错误。故选D。典例2（2022·福建漳州·一模）工业生产中为让一定量的某种淀粉酶持续地发挥较大的活性，科研工作者对该酶的相对酶活性及残余酶活性进行测定，结果如图。相对酶活性，指在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比；残余酶活性，指酶在不同温下保温足够长的时间，在酶活性最高的温度下测其残余酶活性。下列分析错误的是（

）A．曲线①下降是因为温度过高破坏了酶的空间结构B．曲线②说明低温适宜保存该酶C．该酶的残余酶活性是在80℃条件下测得的D．工业生产中使用该淀粉酶的适宜温度范围是70℃~80℃【答案】D【解析】在温度过高时，曲线①下降，温度过高破坏了酶的空间结构，A正确；低温下酶分子空间结构稳定，曲线②低温范围残余酶活性高，说明低温适宜保存该酶，B正确；残余酶活性指酶在不同温下保温足够长的时间，在酶活性最高的温度下测得的酶活性，该酶的最适温度为80℃，说明残余酶活性是在80℃条件下测得的，C正确；工业生产中使用该淀粉酶的适宜温度范围是60℃～70℃，保证相对酶活性和残余酶活性都比较高，而70℃~80℃时残余酶活性较低，D错误。故选D。题型一攻略“四看法”分析酶促反应曲线热点题型二验证或探究酶的高效性和专一性典例1（2022·黑龙江·齐齐哈尔市实验中学高三阶段练习）下表是酶专一性的实验设计，下列叙述正确的是步骤项目（

）步骤项目试管1试管21注入可溶性淀粉溶液2mL—2注入蔗糖溶液—2mL3注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL4斐林试剂甲液和乙液混合液2mL5水浴加热2min6观察颜色变化A．步骤3对应的“项目”也可替换为注入新鲜蔗糖酶溶液B．若将步骤3调至第1步，则该实验无法验证酶的专一性C．该实验中的底物的用量、酶的用量属于需控制的自变量D．实验中斐林试剂甲液和乙液混合均匀前的用量存在差异【答案】A【分析】分析表格：本实验用同种酶催化两种不同的物质来研究酶的专一性，自变量是底物的种类，新鲜的淀粉酶，试管Ⅰ中的淀粉被水解生成还原性糖，产生砖红色沉淀，试管Ⅱ中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解，蔗糖是非还原糖，无砖红色沉淀。该实验的自变量是底物的种类，步骤3对应的“项目”可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶，A正确；酶与底物需要结合才能反应，若将步骤3调至第1步，即先加酶后加底物，该实验仍然可以验证酶的专一性，B错误；底物的量、酶的用量、温度、pH等都是该实验的无关变量，C错误；实验过程中斐林试剂甲液和乙液是等量混合均匀后再注入待测液，D错误。故选A。典例2（2022·湖南省怀化市·联考题）某同学为验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，设计了如下实验方案，实验步骤如下：试管蔗糖溶液可溶性淀粉溶液唾液淀粉酶溶液13mL1mL23mL1mL①取两支洁净的试管，编号1和2，按照上表所示加入相关溶液。

②将两支试管振荡摇匀，______。

③取出试管，分别加入2mL斐林试剂，摇匀，再将两支试管放在恒温水浴锅中加热1min，观察试管内溶液颜色变化。

回答下列问题：

（1）酶的基本组成单位是______________，酶的专一性是指________________________。

（2）请将步骤②填写完整：_________________________________________________________________________。

（3）有同学指出该实验方案只能验证唾液淀粉酶的专一性不能验证蔗糖酶的专一性，请帮助该同学改进实验方案：________________________________________________。

（4）__________（填“能”或“不能”）将实验步骤（3）中的斐林试剂换成碘液，理由是____________________________________________________________________。【答案】（1）氨基酸或核糖核苷酸

一种酶只能催化一种或一类化学反应

（2）将2支试管放到37℃的水浴中，保温5min

（3）增加一支试管，放入3mL蔗糖溶液和1mL蔗糖酶，按照实验步骤进行实验

（4）不能

碘液无法检测蔗糖是否被分解

【解析】本题考查酶的相关实验，意在考查考生对实验变量的分析以及实验的设计能力。淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用是探究酶的专一性，实验的自变量是底物的种类（淀粉和蔗糖，均为非还原性糖），因变量是否有还原性糖产生（通过与斐林试剂反应出现砖红色沉淀进行检测），其它变量属于无关变量。（1）酶的本质是RNA或蛋白质，组成RNA或蛋白质的基本单位为核糖核苷酸或氨基酸，酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。

（2）①取2支试管编号1、2，分别加入2mL的淀粉溶液和2mL的蔗糖溶液，然后在2支试管各加入等量的淀粉酶溶液。②将两支试管振荡摇匀，将2支试管放到37℃的水浴中，保温5min。③取出试管，分别加入2mL斐林试剂，摇匀，再将两支试管放在恒温水浴锅中加热1min，观察试管内溶液颜色变化。

（3）为了验证蔗糖酶的专一性，可增加一支试管，放入3mL蔗糖溶液和1mL蔗糖酶，按照实验步骤进行实验。

（4）由于蔗糖是否发生水解都不会与碘液发生颜色反应，因此该实验不能用碘液取代斐林试剂。题型二攻略酶的高效性和专一性实验探究思路1．探究酶的高效性对照组：反应物+无机催化剂检测底物分解速率；实验组：反应物+等量酶溶液检测底物分解速率。实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。2．探究酶的专一性此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。（1）设计思路一：换反应物不换酶实验组：反应物+相应酶溶液检测反应物被分解；对照组：另一种反应物+等量相同酶溶液检测反应物不被分解。（2）设计思路二：换酶不换反应物实验组：反应物+相应酶溶液检测反应物被分解；对照组：相同反应物+等量另一种酶溶液检测反应物不被分解。热点题型三酶活性探究实验的设计与分析典例1．（2022·湖北·高三期末）下图为“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验装置。下列叙述错误的是（

）A．各组反应小室应保持在相同且适宜水温的水槽中B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致C．反应开始前需将不同pH的缓冲液加入各组反应小室的H2O2溶液中D．在不同的pH条件下，一定时间内量筒中收集到的气体量不可能相同【答案】D【解析】本实验是探究pH对过氧化氢酶活性的影响，水温属于无关变量，无关变量应保持相同且适宜，所以各组反应小室应保持在相同且适宜水温的水槽中，A正确；本实验是探究pH对过氧化氢酶活性的影响，所以加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量属于无关变量，应保持一致，B正确；反应开始前需，需要调节H2O2溶液的pH值，即反应开始前需将不同pH的缓冲液加入各组反应小室的H2O2溶液中，C正确；在不同的pH条件下，酶活性大小可能相同，所以一定时间内量筒中收集到的气体量可能相同，D错误。故选D。典例2（2021·湖北省·真题）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。

实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。

（1）实验设计思路：

取______支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量______，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。

（2）实验预期结果与结论：

若出现结果①：________________________________________________________。

结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。

若出现结果②：__________________________________________________________。

结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。

若出现结果③：__________________________________________________________。

结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。

若出现结果④：__________________________________________________________。

结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。【答案】（1）2

甲物质溶液、乙物质溶液

（2）透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高透析前后，两组的酶活性均不变加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高【解析】本题考查影响酶活性的因素及探究实验，重点是考查影响酶活性的探究实验，要求学生掌握实验设计的原则，准确判断实验的自变量、因变量和无关变量，进而分析作答。对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理是的就是对照组。（1）分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和无关变量一致原则）；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。

（2）据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：

①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。典例3（2022·湖南省·模拟题）某实验小组对“探究温度对过氧化氢酶活性影响”的实验进行改进。酵母菌细胞可产生过氧化氢酶，实验小组以一定浓度的某种酵母菌溶液代替过氧化氢酶，按图所示装置，设置实验组和对照组进行实验，步骤如下：①实验组在注射器A中吸入一定浓度的适量过氧化氢溶液，B中吸入一定浓度的适量酵母菌溶液，用乳胶管连接注射器A和B，在乳胶管上关闭止水夹后，将整个装置放在温度为10℃的恒温水箱中，保温10min。②10min后打开止水夹，将注射器A中的液体匀速推至注射器B中立刻关闭止水夹，记录注射器B中的刻度。③在10℃恒温水箱中再保温10min后，再次记录实验组注射器B中的刻度，计算注射器B前后两次的刻度之差，重复实验3次。对照组分别在注射器A'，B'中吸入相应的溶液，其他实验条件、步骤与实验组相同，进行实验并记录相应实验结果。④改变恒温水箱的温度，重复上述实验步骤，完成其他温度条件下的实验。各组实验结果如表所示。回答下列问题：实验组别注射器B（B'）前后两次读数差的平均值（单位刻度）实验组对照组10℃条件下的实验结果2.00.120℃条件下的实验结果2.60.130℃条件下的实验结果4.50.140℃条件下的实验结果3.60.350℃条件下的实验结果2.40.660℃条件下的实验结果1.21.2（1）对照组A'注射器中添加的试剂为

，对照组B'注射器中添加的试剂为

。（2）由表中数据可知，在30℃~60℃范围内，对照组移动的平均速率随温度的升高而增大，说明

。（3）实验中酵母菌所代替的过氧化氢酶的活性大小可用_____________来直观表示，原因是___________。（4）60℃下实验组和对照组注射器B中的读数相同，原因是

。【答案】（1）与A中等量且浓度相等的过氧化氢溶液

与B中等量且浓度相等的同种死酵母菌溶液或（等量蒸馏水）（2）过氧化氢自动分解的速率随温度的升高而加快（3）实验组与对照组的差值

实验组的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气的量和过氧化氢自动分解产生氧气的量之和（4）60℃时酵母菌中的过氧化氢酶失去活性【解析】根据实验目的和实验步骤分析可知，该实验的自变量是温度，因变量是酶的活性，用注射器的刻度变化量表示。据图分析，在实验温度范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高，30°C时酶的