2025版高考生物一轮总复习教案必修1第三单元细胞的能量供应和利用第一讲酶和ATP考点二探究影响酶活性的条件

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知|识|巩|固
1．探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(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。
提醒：①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。
②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。
2．探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理：2H2O2eq \(―――――→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，也可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
(2)步骤
(3)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的活性。
提醒：①探究pH对酶活性的影响时，必须先调pH，然后再将反应物与酶混合，否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。另外，本实验中也可将过氧化氢酶溶液和过氧化氢溶液分别调至同一pH再混合，以保证反应开始便达到预设pH。
②探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。
思|维|辨|析
易错整合，判断正误。
(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃。( × )
(2)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。( × )
延|伸|探|究
1．在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应在何时进行混合？
提示：先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
2．在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
3．若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂的原因是什么？
提示：因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
剖析难点·考点突破
精|准|命|题
考向一 围绕教材基础实验，考查实验探究与分析能力
》例1 (2022·浙江6月选考)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是( B )
A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性
C．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高
D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
解析：低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误； 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确； 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误； 淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。
〔变式训练〕
1．在“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验中，有学习小组对实验进行了改进，改进后的装置如图所示。下列叙述正确的是( B )
A．装置中①为H2O2溶液，②为过氧化氢酶，两者也可以对调
B．待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后，再注入H2O2溶液
C．探究过氧化氢酶的最适pH，可将磷酸缓冲液pH分别调至2、4、6、7、8、9
D．在水浴条件下，还可以用该装置来探究温度对过氧化氢酶活性的影响
解析：“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中，应在加入酶之后先分别加入不同pH的缓冲液，调节酶所处的pH为预设pH，然后再加入底物，因此①和②不能对调，A错误，B正确；探究过氧化氢酶的最适pH，应设置一系列等浓度梯度的磷酸缓冲液pH，C错误；“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”实验中，不可选择过氧化氢作为实验材料，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，D错误。
试总结酶实验中的“宜”与“不宜”
(1)若选择淀粉酶探究酶的最适温度，检验试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需加热，而该实验中需严格控制温度。
(2)探究pH对酶活性的影响实验“不宜”选用淀粉酶，因为加HCl调节pH时，盐酸中的H＋能够催化淀粉的水解。
考向二 以酶的特性和影响因素为素材，考查实验设计与评价能力
》例2 (2022·广东卷) 某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是( C )
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析： 分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
“五看法”评价实验设计的方案
〔变式训练2〕 已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色等步骤，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。
(2)表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时，图中滴加的②是碘液。
(3)当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20_℃(填“20 ℃”或“60 ℃”)条件下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。实验中滴加盐酸能终止反应的机理是强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶失去活性。
(4)在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是会改变自变量温度，从而影响实验结果，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应可以尽可能地规避这个问题。
解析：(1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。
(2)为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。
(3)酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。
(4)高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度，从而影响实验结果，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应恰好可以规避这个问题。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 ℃温水中水浴相同时间
在沸水中水浴相同时间
五
取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
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，温度过高和过低都将影响酶的活性
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
基本无气泡产生
基本无气泡产生
组别
pH
CaCl2
温度(℃)
降解率(%)
①
9
＋
90
38
②
9
＋
70
88
③
9
－
70
0
④
7
＋
70
58
⑤
5
＋
40
30
步骤
操作
试管组别
1
2
3
4
5
1．分组
淀粉、
淀粉酶
溶液
各2 mL
2.温度
处理等
将淀粉、
淀粉酶
溶液各
保温处
理3 min
0 ℃
20 ℃
40 ℃
60 ℃
80 ℃
①
0 ℃
20 ℃
40 ℃
60 ℃
80 ℃
3.颜色
反应
0 min取
反应液
于多孔
反应板
4滴
滴加盐
酸终止
反应
1滴
滴加②
1滴
4.重复
颜色反应
每隔1 min重复步骤3，直到与碘液颜色相近时停止实验，并记录此时的时间t