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高中一年级生物

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首页 高中一年级生物知识 酶的本质与特性 探究：影响酶活性的条件 无氧呼吸 试题正文
  • 实验题

    荔枝是著名的岭南佳果，其果皮中存在多酚氧化酶，多酚氧化酶能够氧化果皮中的一些无色物质，形成褐色物质，这是引起采后荔枝果皮褐变的原因之一。果皮褐变面积百分率常作为荔枝保鲜效果的指标。在不考虑其他因素影响褐变的前提下，利用上述现象，以荔枝果皮褐变面积百分率为多酚氧化酶活性的指标，某同学设计了一个实验，旨在探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响。
    (1)请补充下列实验设计中空缺的内容：
    ①．设计温度梯度：5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃。
    ②．确定测量指标：荔枝果皮褐变面积百分率。
    ③．选择同一品种、___________和成熟度一致且无机械损伤的新鲜荔枝果实，将其分成_________组，每组数量_____________，装入保鲜袋并做好标签后，分别放入相应温度的恒温箱中。
    ④．经过5d后，取出荔枝果实，测定并记录褐变面积。
    (2)请据下图分析实验结果：_________________________。



    (3)请结合上述实验结果，指出对荔枝具有较好保鲜效果所需的温度范围：_________________。
    (4)削皮后的苹果和马铃薯容易发生褐变，请据此分析要选择无机械损伤的荔枝果实为实验材料的原因：______________。
    (5)在完全无氧的条件下，多酚氧化酶将无法催化上述的褐变反应过程。在无氧的条件下，荔枝果皮不会发生褐变，可否在此条件下贮藏荔枝？为什么？_________________。
    (6)除上述温度、氧和机械损伤以外，还有哪些因素影响果蔬的保鲜效果？请提出两种相应的保鲜措施：①．_____________________；②．______________________。
    本题信息：2011年期末题生物实验题难度极难 来源:姚瑶
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本试题 “荔枝是著名的岭南佳果，其果皮中存在多酚氧化酶，多酚氧化酶能够氧化果皮中的一些无色物质，形成褐色物质，这是引起采后荔枝果皮褐变的原因之一。果皮褐变面...” 主要考查您对

酶的本质与特性

探究：影响酶活性的条件

无氧呼吸

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酶的作用和本质：

1．酶的作用：降低活化能。
(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)作用机理：酶能降低化学反应所需的活化能，使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。
2．酶的本质及实验验证
(1)酶本质的探索
时间 发现者 实验过程及现象 实验结论
1773年 意大利科学家斯帕兰札尼 将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块不见了 说明胃具有化学性消化的作用
1836年 德国科学家施旺 从胃液中提取出了消化蛋白质的物质 这就是胃蛋白酶
1926年 美国科学家萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并进行了证明脲酶是蛋白质的化学实验 证明脲酶是一种蛋白质
20世纪30年代 许多科学家 提取多种酶的蛋白质结晶 酶是一类具有生物催化作用的蛋白质
20世纪 80年代 美国科学家切赫和奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能 少数的酶是RNA

(2)酶的本质
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核（真核生物）（主要）
来源 一般来说，活细胞都能产生酶

(3)酶化学本质的实验验证
①证明某种酶是蛋白质
实验组：待测酶液+双缩脲试剂一—是否出现紫色反应。
对照组：标准蛋白质溶液+双缩脲试剂——出现紫色反应。
②证明某种酶是RNA
实验组：待测酶液+吡罗红染液——是否呈现红色。
对照组：标准RNA溶液+吡罗红染液——出现红色。
酶的特性及应用：

1、酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107~ 103倍，这说明酶具有高效性的特点。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点，酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。
(3)温和性：绝高温都能使蛋白质其他化学键的断裂永久失活。但低温酶活性可以恢复。
2、酶的特性在生产生活中的应用
（1）人在发烧时，不想吃东西，其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。
（2）唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左
（3）胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物，只能注射，不能口服，其原因是胰岛素是一种蛋白质，若口服会被蛋白酶水解。

1、酶的作用和特性的实验探究：

1．酶的催化作用实验探究对照组：反应物+清水检测反应物不被分解；实验组：反应物+等量的相应酶溶液检测反应物被分解。
2．酶的专一性实验搽究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。
3．酶的高效性实验探究
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。
4．酶作用的适宜条件的探究
(1)最适温度的探究实验原理
①淀粉+淀粉酶——麦芽糖；麦芽糖+斐林试剂—一产生砖红色沉淀；淀粉+碘——蓝色。
②温度影响淀粉酶活性，从而影响淀粉的分解，滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出酶活性变化。
(2)最适pH的探究实验原理
①2H202+过氧化氢酶——2H2O+O2
②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速度，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速度的快慢。
(3)实验探究思路
①最适温度的探究思路

②最适pH的探究思路

2、易错点拨：

（1）在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加清水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
（2）在酶的最适温度探究实验中，酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜先用碘液，不应该选用斐林试剂。因选用斐林试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。


知识拓展：

1、利用酶的专一性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA：将某种酶用蛋白酶或核糖核酸酶处理，根据处理后的酶液是否还有催化作用予以判断。
2、一般情况下，加热也能加快化学反应速率，其作用机理是直接供能，使底物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态，其过程并不改变活化能的大小。
3、人体消化道各段消化酶的最适pH：
口腔：唾液淀粉酶，最适pH为6.8（中性）；
胃：胃蛋白酶，最适pH为1.5-2.2（酸性）；
小肠：肠液、胰液中的各种酶，最适pH为8.0～9.0（弱碱性）。
胃液的pH在2左右，唾液淀粉酶在胃中会使失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解
4、植物体内的酶最适pH大多在4.5-6.5之间。

例   下列有关酶的反应与作用叙述，正确的是 (  )
A．酶具有催化作用是因为酶可以提高反应的活化能
B．酶的合成原料是氨基酸或脱氧核苷酸
C．所有的酶都在核糖体上合成
D．所有的酶都是有机物
答案D

5、具有专一性的物质归纳

（1）酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
（2）载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
（3）激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
（4）tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
（5）抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
探究影响酶活性的条件：

一、探究温度对酶活性的影响：
1、实验目的：
（1）初步学会探索温度和pH对酶活性的影响的方法。
（2）探索淀粉酶在不同温度和pH下催化淀粉水解的情况。
2、实验原理：
（1）淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。
（2）淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖（淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色。）麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。
注：市售a-淀粉酶的最适温度约60℃
3、方法步骤：
 序号   加入试剂或处理方法   试管
A B C a  b  c
1 可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL / / /
新鲜淀粉酶溶液  / /  / 1mL 1mL  1mL 
2 保温5min 60℃ 100℃  0℃ 60℃ 100℃ 0℃
3

将a液加入到A试管，
b液加入到B试管，
c液加入到C试管中，摇匀 

          
4 保温5min  
5 滴入碘液，摇匀 60℃ 100℃ 0℃      
6 观察现象并记录            

二、不同pH值对酶活性的影响（原理、目的参照温度的相关内容）
1、实验步骤：
序号 加入试剂或处理方法 试管
1 2 3
1 注入新鲜的淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL
2 注入蒸馏水 1mL / /
3 注入氢氧化钠溶液 / 1mL /
4 注入盐酸 / / 1mL
5 注入可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
6 60℃水浴保温5min  
7 加入斐林试剂，边加边振荡 2mL 2mL 2mL
8 水浴加热煮沸1min  
9 观察3支试管中溶液颜色变化边记录      
2、实验结论：影响酶活性的因素有温度和PH值有关。

易错点拨：

1、在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加清水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
2、在酶的最适温度探究实验中，酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜先用碘液，不应该选用斐林试剂。因选用斐林试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。


无氧呼吸：

1．概念：无氧呼吸是指生物在无氧条件下，把有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
2．场所：细胞质基质。
3．过程
(1)第一阶段：C6H12O6丙酮酸+[H]。
(2)第二阶段：
①生成酒精：对于高等植物和酵母菌等生物，进行无氧呼吸一般产生酒精。
丙酮酸+[H] 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
②生成乳酸：对于高等动物、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）细胞、乳酸菌进行无氧呼吸一般产生乳酸。
丙酮酸+[H] 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
③总反应式：
C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量；
C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量。
4．能量的产生：每摩尔葡萄糖生成酒精释放的能量为225.94kJ，生成乳酸释放的能量为196.65kJ，其中都有61.08kJ的能量转移到ATP中(生成2mol ATP)，其余部分以热能的形式散失。 5．发酵：对于微生物（如酵母菌、乳酸菌）的无氧呼吸，习惯上称为发酵。
易错点拨：

 1、无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
2、无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。
3、由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也不同：大多数植物、酵母菌、水果果实进行无氧呼吸的产物为酒精和CO2；有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等；而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
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