- 探究：影响酶活性的条件
- 共998题
动物脑组织中含有谷氨酸脱羧酶，能专一催化1mol谷氨酸分解为1molγ-氨基丁酸和1mol CO2．某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10mmol/L、最适温度、最适pH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图A和图B．
请根据以上实验结果，回答下列问题：
（1）若图A研究的是产物CO2浓度随时间变化的曲线，则实验中的无关变量是______，因变量是______．
（2）图B的含义是______，得到如图所示曲线的前提条件是______．
（3）在图A画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线．
（4）当一开始时，降低反应温度10℃，请在图A中画出CO2浓度随时间变化的曲线．______
（5）重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活．在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，请在图B中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线．______．
正确答案
解：（1）分析曲线图：A是在酶浓度固定、反应物量一定下进行的反应，用生成物CO2浓度来表示整个反应过程的变化，酶浓度、温度、PH等属于无关变量．
（2）图B是在反应物浓度过量不成为反应的限制因素条件下，随着酶浓度改变时对催化反应速率的影响，限制因素是酶浓度，由于反应物浓度过量，所以随着酶浓度的增加，反应速度不断增加．
（3）（4）图A30分钟后产物不在增加，说明30分钟内谷氨酸降到0，如曲线1；当一开始时，降低反应温度10℃，则酶的活性降低，反应速率变慢，但是最终的产物量相等，如曲线2：
（5）根据题意分析，重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活．所以在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，在一定范围内酶不起作用，当酶的浓度达到一定值后，催化速率开始增加，整个曲线向右平移，如曲线3：
故答案为：
（1）酶浓度、温度、PH等 CO2浓度
（2）酶催化反应速率随酶浓度增加而增加 反应物浓度过量（充足）
（3）见曲线1
（4）见曲线2
（5）见曲线3
解析
解：（1）分析曲线图：A是在酶浓度固定、反应物量一定下进行的反应，用生成物CO2浓度来表示整个反应过程的变化，酶浓度、温度、PH等属于无关变量．
（2）图B是在反应物浓度过量不成为反应的限制因素条件下，随着酶浓度改变时对催化反应速率的影响，限制因素是酶浓度，由于反应物浓度过量，所以随着酶浓度的增加，反应速度不断增加．
（3）（4）图A30分钟后产物不在增加，说明30分钟内谷氨酸降到0，如曲线1；当一开始时，降低反应温度10℃，则酶的活性降低，反应速率变慢，但是最终的产物量相等，如曲线2：
（5）根据题意分析，重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活．所以在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，在一定范围内酶不起作用，当酶的浓度达到一定值后，催化速率开始增加，整个曲线向右平移，如曲线3：
故答案为：
（1）酶浓度、温度、PH等 CO2浓度
（2）酶催化反应速率随酶浓度增加而增加 反应物浓度过量（充足）
（3）见曲线1
（4）见曲线2
（5）见曲线3
下列有关酶的实验设计思路正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、胃蛋白酶的最适pH是2.0左右，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响，A错误；
B、淀粉酶能催化淀粉的分解，但不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性，结果加碘液都不会变蓝色，无法验证蔗糖是否被水解，B错误；
C、过氧化氢在没有酶的情况下也能分解，而且温度不同，分解速率不同，因此不能利用过氧化氢和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，C错误；
D、鲜肝匀浆含过氧化氢酶可催化过氧化氢的分解，二氧化锰作为无机催化剂也能催化过氧化氢的分解，但过氧化氢酶具有高效性，因此可以利用过氧化氢、鲜肝匀浆和二氧化锰研究酶的高效性，D正确．
故选：D．
图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量，A正确；
B、新鲜土豆片中含过氧化氢酶，增加新鲜土豆片的数量即增加酶的数目，这样会加快化学反应速率，使量筒中产生的气体速率加快，B正确；
C、一段时间后气体量不再增加是因为底物已经消耗完，C错误；
D、若有气体大量产生，说明化学反应速率快，由此可推测新鲜土豆片中含有催化过氧化氢分解的过氧化氢酶，D正确．
故选：C．
图1是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图2表示在最适温度下，pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化．下列关于该酶促反应的叙述，正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、图乙是在最适温度下，pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化，若温度降低，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达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，所以d点右移，e点不移，故A正确；
B、H2O2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点左移，故B错误；
C、pH=c时，过碱条件破坏酶的空间结构使酶失活，不能催化H2O2水解，但H2O2在常温下也能分解，所以e点不为0，故C错误；
D、pH由b→a时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，到达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，所以d点右移，e点不移，故D错误．
故选：A．
分析有关科学探究的资料，回答问题．
Ⅰ、调查统计和实验探究等方法被广泛应用于生物科学研究之中．请回答相关问题：
（1）心血管病是全球人类因病死亡的“头号杀手”，图1表示调查得到的四个国家男性和女性每
100000人中死于心血管病的比率．
①图1显示的死亡率的差异表现在______（写出一个方面即可）．
②如果说造成上述4国死亡率差异的原因与酒精摄入量有关，请你尝试写出一种探究酒精摄入量与心血管病死亡率关系的假设______．
Ⅱ、荔枝果皮中存在多酚氧比酶，能够氧化果皮中的一些无色物质而形成褐色物质，这是引起采后荔枝果皮褐变的原因之一．研究发现温度、氧和机械损伤以及微生物等因素都会影响果蔬的保鲜效果．某同学设计了下列实验，旨在探究温度和无氧条件对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响．（假定优质荔枝果皮褐变面积的百分率应低于15%）
【实验一】：探究无氧条件对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响
实验假设：无氧条件下，多酚氧化酶无活性，无法催化褐变反应．
供选材料：刚采摘下来的新鲜荔枝、2%次氯酸钠溶液、CO2气体、氧气、保鲜袋等．
供选仪器：恒温箱、充气装置．
实验方案：①预处理：将刚采收回来的新鲜荔枝去柄，用2%次氯酸钠溶液浸果、晾干．
②施加实验条件实施实验．
（2）①若上述实验假设成立，请完成表．
实验结果：在完全无氧条件下，多酚氧化酶无法催化上述的褐变反应过程，果实无褐变．
②既然无氧条件下荔枝果皮不会发生褐变，你认为可否在此条件下贮藏荔枝？为什么？______
【实验二】：探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响．
供选材料：刚采摘下来的新鲜荔枝、2%次氯酸钠溶液、保鲜袋、标签、实验记录纸、笔等．
供选仪器：恒温箱．
（3）图2是该同学通过对实验结果的统计获得的折线图．请以此图为依据补充完善下列实验方案：
实验方案：
①预处理：将刚采收回来的新鲜荔枝去柄，用2%次
氯酸钠溶液浸果、晾干．
②确定测量指标．
③选择实验材料、分组并施加实验变量．
选材分组：______；
设计实验变量梯度；
装入保鲜袋并作好标签后，分别放入相应温度的恒温箱中；
④经过5天后，取出荔枝果实，测定并记录褐变面积．
⑤实验结果：每组发生褐变荔枝的面积（%）（假定每组荔枝表皮总面积为100）．
组一1：褐变面积2.8；组一2：褐变面积3.2；
组二1：褐变面积8.1；组二2：褐变面积8.3；
组三1：褐变面积10.3组三2：褐变面积13.7；
组四1：褐变面积27.2；组四2：褐变面积23.8；
组五1：褐变面积68.7；组五2：褐变面积72.3；
组六1：褐变面积98；组六2：褐变面积95；
（4）针对实验方案对上述数据进行统计处理，用合适的表格表达．______
（5）【结论】综合以上二个实验的结果可见，无氧条件、温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性都有影响．根据对以上图表数据的分析可知对荔枝具有较好保鲜效果所需的温度范围是______．如果要探究荔枝保鲜效果的最佳环境条件，你认为对上述实验需要进一步完善并探究的课题是______．
正确答案
解：（1）①由图中示意图可以看出，不同的国家死于心血管病的比率不同的．②科学探究实验需要作出符合科学事实的假设，此处可以做出的假设有酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越高；或酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越低；或酒精摄入量的多少与死于心血管病的比率无关等，只要合理，符合科学实际即可．
（2）①生物学探究实验需要设置对照试验，遵循对照原则，此实验探究的是无氧条件对荔枝果皮内多酚氧化酶的活性的影响，自变量是氧气的有无，对照组充入的是充足的空气，实验组作为对照，应该创造无氧环境，所以应该充入足量的二氧化碳，假设成立的话，充入空气的对照组有褐变现象．②在无氧条件下，虽然多酚氧化酶完全失去活性，但是在无氧条件下，细胞的无氧呼吸作用增强，产生大量酒精，不仅消耗细胞内的营养物质，而且产生的酒精会对细胞产生毒害作用．
（3）实验过程中，除了自变量以外，其他的变量都应该保持一致，以遵循探究实验的单一变量原则，此实验探究的是温度对多酚氧化酶活性的影响，自变量是温度，其他因素应该保持一致，所以选择的实验材料应该选择同一品种、大小和成熟度一致的上述预处理过的鲜荔枝果实若干均分成六组，以控制单一变量．
（4）实验分为六组进行，设置一系列温度梯度，分别测定不同温度下的褐变面积百分率，设计表格如下
（5）根据（4）的表格数据，在温度为5～15℃之间时，荔枝的褐变面积百分率较低，此温度条件下保存荔枝是比较合适的．因为研究发现温度、氧和机械损伤以及微生物等因素都会影响果蔬的保鲜效果．实验中已经探究了氧和温度的影响，要想探究荔枝保鲜效果的最佳环境条件，还需要做的是探究机械损伤（微生物、氧气浓度）对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响．
故答案为：
（1）①不同国家死于心血管病的比率不同（四个国家中俄罗斯人死于心血管病的比率最高、法国人死于心血管病的比率最低、男性死于心血管病的比率高于女性等）．②酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越高；或酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越低；或酒精摄入量的多少与死于心血管病的比率无关．（合理即给分）
（2）①
②不可以．在完全无氧条件下，无氧呼吸加强，酒精大量积累，从而对细胞造成毒害．（意思对给分）
（3）③选择同一品种、大小和成熟度一致的上述预处理过的鲜荔枝果实若干均分成六组（选材至少两个一致，六组必答才给分）
（4）荔枝果皮褐变面积百分率统计表
（5）5～15℃探究机械损伤（微生物、氧气浓度）对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响
（合理即给分）
解析
解：（1）①由图中示意图可以看出，不同的国家死于心血管病的比率不同的．②科学探究实验需要作出符合科学事实的假设，此处可以做出的假设有酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越高；或酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越低；或酒精摄入量的多少与死于心血管病的比率无关等，只要合理，符合科学实际即可．
（2）①生物学探究实验需要设置对照试验，遵循对照原则，此实验探究的是无氧条件对荔枝果皮内多酚氧化酶的活性的影响，自变量是氧气的有无，对照组充入的是充足的空气，实验组作为对照，应该创造无氧环境，所以应该充入足量的二氧化碳，假设成立的话，充入空气的对照组有褐变现象．②在无氧条件下，虽然多酚氧化酶完全失去活性，但是在无氧条件下，细胞的无氧呼吸作用增强，产生大量酒精，不仅消耗细胞内的营养物质，而且产生的酒精会对细胞产生毒害作用．
（3）实验过程中，除了自变量以外，其他的变量都应该保持一致，以遵循探究实验的单一变量原则，此实验探究的是温度对多酚氧化酶活性的影响，自变量是温度，其他因素应该保持一致，所以选择的实验材料应该选择同一品种、大小和成熟度一致的上述预处理过的鲜荔枝果实若干均分成六组，以控制单一变量．
（4）实验分为六组进行，设置一系列温度梯度，分别测定不同温度下的褐变面积百分率，设计表格如下
（5）根据（4）的表格数据，在温度为5～15℃之间时，荔枝的褐变面积百分率较低，此温度条件下保存荔枝是比较合适的．因为研究发现温度、氧和机械损伤以及微生物等因素都会影响果蔬的保鲜效果．实验中已经探究了氧和温度的影响，要想探究荔枝保鲜效果的最佳环境条件，还需要做的是探究机械损伤（微生物、氧气浓度）对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响．
故答案为：
（1）①不同国家死于心血管病的比率不同（四个国家中俄罗斯人死于心血管病的比率最高、法国人死于心血管病的比率最低、男性死于心血管病的比率高于女性等）．②酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越高；或酒精摄入量越高的人群死于心血管病的比率越低；或酒精摄入量的多少与死于心血管病的比率无关．（合理即给分）
（2）①
②不可以．在完全无氧条件下，无氧呼吸加强，酒精大量积累，从而对细胞造成毒害．（意思对给分）
（3）③选择同一品种、大小和成熟度一致的上述预处理过的鲜荔枝果实若干均分成六组（选材至少两个一致，六组必答才给分）
（4）荔枝果皮褐变面积百分率统计表
（5）5～15℃探究机械损伤（微生物、氧气浓度）对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响
（合理即给分）
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