第1节 降低化学反应活化能的酶
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反应物和生成物均耐高温。现有A、B两个白花植株,某研究小组为了研究是什么酶失活,分别取A、B的花瓣在缓冲液中研磨,得到了A、B花瓣的细胞研磨液,并用这些研磨液进行不同的实验。回答下列问题:
(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用,与无机催化剂相比,酶所具有的特性是___________(答出三点即可);煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用,其原因是高温破坏了酶的________________。(2)实验一:探究A、B两个白花植株是由酶甲或酶乙单独失活,还是共同失活引起的。
①取A、B的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化;
②在室温下将两种细胞研磨液充分混合,混合液变成红色;
③将两种细胞研磨液先加热煮沸,冷却后再混合,混合液颜色无变化。
根据实验一的结果,可得出的结论是________________。
所以步骤②混合后,白色底物在两种酶的作用下形成红色色素。若A、B至少有一个植株是酶甲和酶乙共同失活引起的,则实验一的步骤________(填“①”、“②”或“③”)的结果将改变。
(3)实验二:确定A、B植株的失活酶的种类。
将A的细胞研磨液煮沸,冷却后与B的细胞研磨液混合,发现混合液变成了红色。
根据实验二的结果,可以得出结论:A植株失活的酶是________________(填“酶甲”或“酶乙”);若只将B的细胞研磨液煮沸,冷却后与A的细胞研磨液混合,则混合液呈现的颜色是____________。
为了探究某种淀粉酶的最适温度,某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤为:
步骤①:取10支试管,分为五组。每组两支试管中分别加入1 mL某种淀粉酶溶液和2 mL 5%淀粉溶液。
步骤②:将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。
步骤③:将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液,滴在比色板上,加1滴碘液显色。
回答下列问题:
(1)实验原理:淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖;淀粉酶的活性受温度影响;用碘液可检测淀粉,因为淀粉遇碘液变蓝,根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。
(2)该实验的设计存在一个明显的错误,即步骤②前应
_________________________________。
(3)在本实验中,各组溶液的pH要保证____________,该实验_____(填“能”或“不能”)选用斐林试剂检测实验结果,理由是_________________________。
(4)纠正实验步骤后,进行操作。一段时间后,当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时,各组实验现象如表所示(“+”表示蓝色程度):
组别 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
处理温度(℃) |
15 |
25 |
35 |
45 |
55 |
结果 |
++ |
+ |
棕黄色 |
+ |
++ |
细胞在代谢过程中会产生H2O2,它对细胞有毒害作用,酵母菌中存在可以使其分解为无毒物质的酶。请分析如图所示实验,并回答有关问题:
(1)在①~⑤号试管中,产生气泡最多的是_________。H2O2的浓度是该实验的_________变量。
(2)H2O2酶起催化作用的机理是_____________________。(3)比较①和②号试管中的现象,说明了酶具有__________;比较②与③④⑤号试管中的现象,说明了酶的催化作用需要的条件是________________。
(1)“微量元素中的金属元素能够帮助生物体内很多酶活性达到最高,否则,酶无法正常发挥作用”说明微量元素____________________________________。
(2)细胞内无机盐大部分以_____________形式存在,而金属酶中的金属离子与血红蛋白中的铁离子存在的形式相同,说明部分无机盐还可以__________________________形式存在。
(3)金属活化酶中金属只是作为酶的活化剂,精氨酸酶能够催化精氨酸水解生成尿素。某同学欲探究Mn2+在体外对精氨酸酶活性的影响,设计了如下相关实验,请补充完整:
①设计思路:取两组等量的精氨酸溶液,分为甲、乙两组;向甲组中添加_____________ ,乙组添加_______________;在相同且适宜条件下反应一段时间后测量两组溶液中_______________。
②实验预期结果及结论:
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
(1)与普通酶制剂相比,固定化酶在生产中的优点是 。
(2)曲线②中,35℃和80℃的数据点是在 ℃时测得的。通过本实验,你对酶的最适温度的认识是 。该种酶固定化后运用于生产,最佳温度范围是 。
(3)研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化效率,该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响,而不会改变乙物质对酶的影响。下图是降低酶活性的两种机制模型,符合甲、乙物质对酶影响的模型分别是 、 。
(4)在酶的活性不受抑制时,起始反应速率与底物浓度的关系如下图所示。请在答题卡的指定位置画出加入甲物质时,起始反应速率与底物浓度之间的关系曲线。