苏教版2024届高考生物一轮复习生物催化剂——酶课件

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说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
考点一　酶的本质、作用及特性
考点二　探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
重温高考 真题演练
1.科学家对酶本质的探索历程时间或科学家　　　　主要观点或成就①巴斯德 a.引起发酵的是酵母菌所含的酶②毕希纳 b.证明脲酶是蛋白质③萨姆纳 c.发现少数RNA也具有生物催化功能④1936年 d.证实酒精发酵是由酵母菌引起的⑤20世纪80年代 e.酶是蛋白质的观念被确立
归纳 夯实必备知识
2.酶的作用及本质(1)酶的本质
(2)酶的作用原理：________________，使参与反应的分子变为活化分子。①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是____段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是____段。③表示酶降低的活化能是_____段。
3.酶的特性(1)高效性①含义解读：_____________________________________。②作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。
与无机催化剂相比，酶的催
(2)专一性①含义解读：每一种酶只能催化____________生化反应。每种酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，活性中心与底物分子结合就启动了化学反应。②曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。
曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；_________________等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；______条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
4.酶促反应速率的影响曲线分析(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度______；不同温度条件下，酶最适pH_______，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(2)温度和pH对酶促反应速率的影响
(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响①底物浓度对酶促反应速率的影响
②酶浓度对酶促反应速率的影响
(1)酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。(2)温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。(3)同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。
(1)源于必修1 P74“跨学科视角”：与酶相比，无机催化剂催化反应范围广，一种催化剂可以催化多种反应，例如___________________________________________________________________________________________________。(2)源于必修1 P77正文和“旁栏信息”：酶的适宜pH一般在___________。动物体内的酶最适温度一般为_________，植物体内酶的最适温度一般为45～50 ℃，微生物体内酶的最适温度差别较大。
质、脂肪、淀粉水解，所以在证明pH对酶的活性的影响时，底物不能选择蛋白质、脂肪、淀粉
考向一　酶的本质、作用与特性的综合分析1.下列关于酶的叙述正确的是①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物A.③⑤⑥ B.②③⑥ C.③⑥ D.⑥
突破 强化关键能力
2.(2023·江苏涟水县高三期中)“投弹手甲虫”遇到危险时，会瞬间从尾部喷出温度近100 ℃的气体攻击和吓唬靠近它的捕食者，如图所示。该行为主要体现了酶A.具有专一性 B.具有可调节性C.具有高效性 D.易受外界环境影响
考向二　酶促反应速率的影响因素3.如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是A.影响乙曲线的因素是温度，影响丙 曲线的因素是pHB.甲曲线中，a点与b点限制酶促反应 速率的因素不相同C.乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D.丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
4.(多选)下图为最适温度下酶促反应曲线，Km表示反应速率为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不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是A.适当升高温度，Vmax和Km均会增大B.加入非竞争性抑制剂，Vmax降低C.加入竞争性抑制剂，Km值降低D.Km值越大，酶与底物亲和力越低
探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
1.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验步骤
提炼 通读实验内容
(2)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：_____________________________________________________________。(3)上述实验中_____(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为______________________________________________________________________。(4)该实验的自变量是____________；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是____________________________________。
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性
碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解
探究同一种酶是否能催化不同底物水解
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响___________，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.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理
(2)实验步骤和结果取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。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用___________________来检验O2的生成速率。
3.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理(用反应式表示)
1.实验材料选择时的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，能否选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料？
诠释 剖析实验要点
提示　不能，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果，所以不能选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
提示　不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
(3)在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，宜选用_______(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，同时探究酶活性的观测指标是____________________________。
相同时间内蛋白块体积的变化
2.实验步骤和结果检测的注意事项(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________(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。
考向　探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素5.(多选)(2023·江苏盐城高三模拟)某课外兴趣小组用图示实验装置验证酶的高效性。下列有关叙述正确的是A.两个装置中的过氧化氢溶液要等 量且不宜过多B.需同时挤捏两支滴管的胶头，让 酵母菌液和FeCl3溶液同时注入试管中C.酵母菌液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以提高该反应的活化能D.左边移液管内红色液体上升的速度比右边慢，最终液面比右边低
6.丝瓜果肉中邻苯二酚等酚类物质在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物质，褐色物质在410 nm可见光下有较高的吸光值(OD值)，且褐色物质越多，OD值越高。经测定PPO的最适pH为5.5。科学家利用丝瓜果肉的PPO粗提液、邻苯二酚、必需的仪器等探究温度对PPO活性的影响，实验结果如图。下列说法正确的是A.实验过程中应将酶和底物混合后在相 应温度下保温B.应使用pH为5.5的缓冲液配制PPO提取 液和邻苯二酚溶液C.丝瓜果肉PPO粗提液的制备和保存应在35 ℃条件下进行D.可在35～40 ℃间设置温度梯度实验以更精确测定PPO的最适温度
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1.(2022·广东·13)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
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CaCl2B.结合①②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为70 ℃，最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
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组变量可知，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 ℃，但由于分组较少，不能说明其最适温度为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。
2.(2020·北京，4)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了A.悬液中酶的浓度 B.H2O2溶液的浓度C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高生成氧气的量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，就是提高底物浓度，可使产物的量增加，B正确；适度的提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。
3.(2022·湖南，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生 自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是 不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的，B错误。
4.(2021·湖北，2)很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是A.麦芽含有淀粉酶，不含麦 芽糖B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C.55～60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
在麦芽中存在麦芽糖，A错误；麦芽糖由2分子葡萄糖脱水缩合而成，B错误；一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高，D错误。
5.(2017·江苏，17)为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如图。由图中实验结果能直接得出的结论是A.碱性纤维素酶对污布类型2 的去污 力最强B.不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶 的去污力C.碱性纤维素酶对污布类型2、3 的去 污力不同D.加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
由实验结果可知，由于没有设置对照，不能说明碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强，A错误；由于存在多个变量，不能说明不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力，B错误；通过实验数据比较可知，碱性纤维
素酶对污布类型2、3的去污力不同，C正确；通过实验结果不能得出加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力的结论，D错误。
一、易错辨析1.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(　 　)2.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(　 　)3.酶提供了反应过程中所必需的活化能(　 　)4.酶活性的发挥离不开其特定的结构(　 　)5.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁(　 　)6.酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解(　 　)
二、填空默写1.(必修1 P73)活化能：___________________________________________________。2.与无机催化剂相比，酶_______________________________________。3.酶是______产生的具有____作用的有机物，其中绝大多数酶是_______。4.(必修1 P74)酶的专一性是指__________________________________。5.(必修1 P75)酶所催化的化学反应一般是在___________下进行的。6._____________________，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构_____，因此，酶制剂适宜在_____下保存。
分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需
降低活化能的作用更显著，催化效率更高
一种酶只能催化一种或一类生化反应
一、单项选择题1.下列关于酶的叙述，正确的是A.酶的基本组成单位是氨基酸B.酶催化化学反应时空间结构不会发生改变C.酶催化的实质是提供化学反应的活化能D.酶促反应速率与酶浓度、底物浓度、温度和pH等有关
2.众所周知，氨基酸本身的化学性质十分稳定，无催化活性。但当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时就变得极其活泼，具有了催化剂的功能。中科院院士、清华大学赵玉芬教授已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸，并将其称为“微型酶”，为模拟酶的研究和合成开辟了一个崭新的途径和领域。下列有关叙述正确的是A.“微型酶”只含有C、H、O、N四种元素B.“微型酶”的合成场所为核糖体C.“微型酶”可与双缩脲试剂反应呈紫色D.“微型酶”能降低化学反应的活化能
3.下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率(或生成物)变化。下列有关叙述中，不正确的是A.图①虚线表示增加酶浓度，其他条 件不变时，反应速率与底物浓度的 关系B.图②虚线表示增加酶浓度，其他条 件不变时，生成物的量与反应时间 的关系C.图③不能表示在反应开始的一段时 间内，反应速率与时间的关系D.若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
4.(2023·江苏木渎高三模拟)乳糖合成酶含有α、β两个亚基，亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成，但能催化半乳糖与蛋白质结合形成糖蛋白；当亚基α与β结合后，才能催化乳糖的形成。下列说法正确的是A.乳糖合成酶催化乳糖合成时不会产生水B.亚基α作为酶和乳糖合成酶均具有专一性C.亚基α能为半乳糖与蛋白质的结合提供能量D.亚基α与β结合不会改变其空间结构
5.酶的活性中心是指直接将底物转化为产物的部位，它通常包括两个部分：与底物结合的部分称为结合中心；促进底物发生化学变化的部分称为催化中心。下列有关酶的活性中心的叙述，错误的是A.酶的结合中心决定酶的专一性B.酶的高效性与酶的催化中心有关C.低温条件下，酶的催化中心结构不变，而结合中心结构发生了改变D.pH过高或过低可能会破坏酶的结合中心和催化中心的结构
6.某实验小组以干酪素(蛋白质)为底物探究不同pH对大菱鲆消化道中蛋白酶活性的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如图所示。下列叙述正确的是A.本实验可采用双缩脲试剂来检测 干酪素的水解情况B.在pH＝8条件下，胃蛋白酶的活性 会比肠蛋白酶的高C.适当升高温度，三种蛋白酶水解干酪素的速率均将降低D.相同pH条件下，幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶提供活化能的作用更显著
7.(2023·江苏南通高三月考)唾液淀粉酶可催化淀粉水解成麦芽糖，有利于食物的吸收。下列有关叙述错误的是A.唾液腺细胞一般以胞吐的方式释放唾液淀粉酶B.唾液淀粉酶进入胃后不能继续催化淀粉水解C.可用斐林试剂检测淀粉是否水解及水解程度D.唾液淀粉酶通过提供能量加快淀粉的水解速率
8.(2023·江苏苏州高三检测)农科所通过实验研究了温度对其饲养的某种经济动物肠道内各种消化酶活力的影响，得到下图实验结果。下列对实验过程及结果的分析，正确的是A.该实验的自变量是温度，但实验 过程中pH、消化酶量均可影响实 验结果B.实验前应在适宜温度下保存提取 到的消化酶，40 ℃最适宜C.该动物的最佳饲养条件为：温度控制在35 ℃～40 ℃、多饲喂淀粉类饲料D.实验中应先将各种消化酶液和底物混合，再置于对应组温度环境中放置一段 时间
二、多项选择题9.(2023·江苏新高考基地学校高三模拟)抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，如图为两种抑制剂的作用机理模型。下列相关叙述正确的是A.由模型a可知，酶与底物的结构特异 性契合是酶具有专一性的结构基础B.由模型b可知，竞争性抑制剂通过竞 争酶与底物的结合位点而影响酶活性C.由模型c推测，可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制D.非竞争性抑制剂与底物结合位点以外的位点结合，通过改变酶构象影响酶 活性
由模型c可知，非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构，使酶不能与底物(反应物)结合，即使增加底物浓度也无法解除对酶活性的抑制，C错误。
10.某小组为研究温度对酶活性的影响，在t1、t2、t3温度下，分别用淀粉酶水解淀粉，保温相同时间后测定生成物的量分别为a、b、c，且b>a>c，温度各升高相同幅度，重复上述实验，测定生成物的量分别为a′、b′、c′，且a′>a，b′>b，c>c′。下列相关分析正确的是A.该淀粉酶的最适温度在t2～t3之间B.当温度为t1时，可通过提高淀粉浓度来提高酶的活性C.当温度在t2～t3之间时，随温度升高酶的活性降低D.b>c是因为温度为t3时部分酶的空间结构可能发生改变
由题意分析可知，t2温度低于最适温度，且在三个温度中最接近最适温度，而t3温度高于最适温度，故最适温度在t2～t3之间，A正确；酶的活性受温度和pH影响，与淀粉浓度无关，B错误；升高温度后b′>b，证明在t2时升高温度，酶活性增强，C错误；根据分析可知，最适温度在t2～t3之间，所以t3时部分酶的空间结构可能发生改变，D正确。
11.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 空间结构改变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
加热、加酶和加酸均会使蛋白质的空间结构遭到破坏，A正确；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，B错误；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，D错误。
12.(2023·江苏连云港高三检测)关于酶及其特性的实验设计，下列叙述错误的是A.探究酶的专一性，不能利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和稀碘液设计实验B.利用过氧化氢探究酶的高效性，因作用机理不同，加酶组比加FeCl3组 产生的气体量多C.探究pH对酶活性影响的实验步骤为：加底物→调pH→加酶→混匀→观察D.探究温度对酶活性的影响，可利用淀粉酶、淀粉和斐林试剂设计实验
无机催化剂和有机催化剂的作用机理相同，都是降低化学反应的活化能，最终加酶组与加FeCl3组产生的气体量一样多，B错误；利用斐林试剂检测产物量时，需要水浴加热，反应温度就会发生改变，影响实验结果，所以不能选用斐林试剂验证温度对酶活性的影响，D错误。
三、非选择题13.受损伤的马铃薯细胞内酚氧化酶(PPO)和底物(酚类物质)直接接触，引起马铃薯的褐变。为探究温度对 PPO 活性的影响，实验小组进行如下实验：(1)PPO 粗提液的提取在 __ (填“低温”或“高温”)条件下将新鲜马铃薯用蒸馏水洗净、去皮，取 20 g 样品放入含 50 mL 磷酸缓冲液(pH 为 5.5)的研钵中，同时加入少量石英砂，研磨、离心，上清液即为PPO的粗提液，加缓冲液研磨的目的是 _______________________ 。
保持PPO的活性(或防止PPO失活)
(2)不同温度下 PPO 活性的测定
(注：反应底物充足；实验结果中“＋”越多，褐色越深。)
①实验步骤顺序有不妥之处，请改正： _________________________________。②实验结果表明：15 ℃和 30 ℃温度条件，PPO具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是 _____ 。③为进一步探究PPO最适温度，应在 ____ 范围内设置温度梯度。
“反应”步骤改在“温度预处理”
在酶的最适温度前后，可以有相同的催化效率
(3)在温度 30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液、pH 分别为 3、5、7、9 的试管中，结果发现每一支试管都产生气体。请回答：①该实验的课题是 _________ 。②各实验组均在 30 ℃下进行的原因是 ________________ ____； _______________________________ 。
探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响
30 ℃是过氧化氢酶作用的适宜温度
排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响
14.(2023·江苏徐州高三模拟)植酸(肌醇六磷酸)作为磷酸的储存库，广泛存在于植物体中。植酸酶能够水解饲料中的植酸而释放出无机磷，提高饲料中磷的利用率，减少无机磷源的使用，降低饲料配方成本，同时可降低动物粪便中磷的排放，保护环境，是一种绿色高效的畜禽饲料添加剂。科研人员对真菌分泌的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究，结果如下图。请分析回答问题：(1)植酸酶的化学本质是_______，其合成和分泌所经过的具膜细胞器有 。(2)两种植酸酶适合添加在饲料中的是 ，理由是_________________________________________________________。
胃中pH为酸性，植酸酶A适宜pH为2和6，
(3)某生产猪饲料的工厂为探究植酸酶在饲料中的适宜添加量，研究人员进行了如下实验，请完成下表。实验原理：植酸酶在一定温度和pH下，水解植酸生成无机磷和肌醇衍生物，在酸性溶液中，无机磷与钒钼酸铵反应会生成黄色的[(NH4)3PO4NH4VO3·16MO3]复合物，在波长415 nm蓝光下进行比色测定。