Question

8．某兴趣小组为了研究影响酶活性的因素，进行了以下两组探究实验．
探究一：图1是探究温度对两种微生物分泌的纤维素酶A和纤维素酶B活性影响的实验结果，图2为50℃时酶B催化纤维素分解随时间变化的曲线．请回答下列问题：

（1）酶催化化学反应的实质是降低反应的活化能．据图1分析酶A和酶B中酶A受高温条件的影响更大．高温条件下，酶容易失活，其原因是高温使酶结构被破坏而失活．
（2）若改用等量的酶A进行图2对应的实验，请在图2中画出底物浓度随时间变化的大致曲线（请在答题卡上相应位置作图）．

探究二：固定化酶技术可应用于高浓度有机废水的处理，兴趣小组对固定化蛋白酶进行了以探究pH对三种载体固定化酶活性的影响的实验．将高浓度污水的pH值分别调至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，各取500mL．分别使其与等量不同载体的固定化酶混合，然后在37℃的水浴中反应6小时．测定每个反应器中氨基酸的生成速率，测定结果如图3所示．
回答下列问题：
（3）与水溶性酶相比，固定化酶处理高浓度污水的优点是可反复利用，易与产物分离．
（4）实验的自变量是pH和三种载体固定化酶，无关变量是温度、污水的量、固定化蛋白酶的量和反应时间．（至少写两点）
（5）从图3中可得出的结论：在pH值4.5至7之间，硅胶固定的蛋白酶活性最低（或活性炭固定的蛋白酶活性最高 ）；蛋白酶在三种载体上的最适pH值均为5.5左右．

Answer 1

分析 1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA．
2、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性．
3、酶促反应的原理：酶能降低化学反应的活化能．
4、影响酶活性的因素主要是温度和pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低．另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活．
5、分析题图：
图1是探究温度对两种微生物分泌的纤维素酶A和纤维素酶B活性影响的实验结果曲线，其中该曲线的横坐标是温度，纵坐标是酶活性；
图2为50℃时酶B催化纤维素分解随时间变化的曲线，根据图1相同温度下酶A的活性大于酶B，故图二中如果画出酶A（浓度与酶B相同）催化下的底物（反应物）浓度随时间变化的大致曲线，酶A参与催化反应物的浓度下降速率大于酶B；
图3是将高浓度污水的pH值分别调至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，各取500mL，分别使其与等量不同载体的固定化酶混合，然后在37℃的水浴中反应6小时，测定每个反应器中氨基酸的生成速率所得结果的曲线，由图知硅胶、活性炭和大孔树脂为载体制备固定化蛋白酶时，活性炭的酶固定化率最高，其次是大孔树脂，最低的是硅胶，在pH值4.5至7之间，硅胶固定的蛋白酶活性最低（或活性炭固定的蛋白酶活性最高 ），蛋白酶在三种载体上的最适pH值均为5.5左右．

解答 解：（1）酶催化化学反应的实质是降低反应的活化能，图一结果显示，在40℃至60℃范围内，热稳定性较好的酶是A酶，高温条件下，酶容易失活，其原因是高温使酶的空间结构破坏．
（2）50℃时酶A的活性大于酶B，若改用等量的酶A进行图2对应的实验，酶A参与催化反应物的浓度下降速率大于酶B，所得曲线为
．
（3）与水溶性酶相比，固定化酶处理高浓度污水的优点是可反复利用，易与反应物分离．
（4）实验二的自变量是pH和三种载体固定化酶，因变量是氨基酸的生产速率，无关变量是温度、污水的量、固定化蛋白酶的量和反应时间等．
（5）从图3中可得出的结论：在pH值4.5至7之间，硅胶固定的蛋白酶活性最低（或活性炭固定的蛋白酶活性最高 ）；蛋白酶在三种载体上的最适pH值均为5.5左右．
故答案为：
（1）活化能   酶A   结构被破坏而失活
（2）
（3）可反复利用，易与产物分离
（4）pH和三种载体固定化酶     温度、污水的量、固定化蛋白酶的量和反应时间
（5）在pH值4.5至7之间，硅胶固定的蛋白酶活性最低（或活性炭固定的蛋白酶活性最高 ）         蛋白酶在三种载体上的最适pH值均为5.5左右

点评 本题结合曲线图，考查与酶相关的探究实验、固定化酶的相关知识，考生识记酶的特性、明确生物实验设计的原则和固定化酶的优缺点、通过分析曲线图获取信息是解题的关键．