人教版高考生物必修1同步学案第5章 第1节 第2课时 酶的特性.docx
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人教版高考生物必修1同步学案第5章第1节第2课时酶的特性
第2课时 酶的特性
一、酶的高效性和专一性
1．高效性
2．专一性
二、酶的作用条件较温和
1．酶活性
（1）含义：
酶对化学反应的催化效率。
（2）影响酶活性的主要因素：
温度和pH。
2．探究影响酶活性的条件
阅读教材P83～84“探究”，将下列实验过程补充完整。
（1）温度对酶活性的影响：
试管步骤
1
1′
2
2′
3
3′
淀粉溶液
2mL
/
2mL
/
2mL
/
淀粉酶溶液
/
1mL
/
1mL
/
1mL
不同温度下处理5min
100_℃（或0_℃）
60℃
0_℃（或100_℃）
将同一温度下的两种物质混合后保温5_min
滴加碘液
1滴
1滴
1滴
结果（现象）
变蓝
不变蓝
变蓝
结论
酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性
（2）pH对酶活性的影响：
①实验过程：
a．取8支洁净的试管编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。
b．用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH（如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）。
c．分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。
d．用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。
②结论：
酶的催化作用需要适宜的pH，过高或过低都会影响酶的活性。
（3）温度和pH对酶活性的影响
下列是温度和pH对酶活性的影响示意图，请写出其中某点或某段表示的含义。
温度（t/℃）
酸碱度（pH）
①P点：
最适温度；Q点：
最适pH。
②偏离P点或Q点：
酶的活性降低。
[共研探究]
酶与无机催化剂相比，有很多共同点，也有不同点，结合下面内容探究酶的高效性和专一性。
1．酶的高效性
（1）在比较肝脏研磨液（过氧化氢酶）和氯化铁对过氧化氢的催化效率实验中（如图），试管甲产生的气泡比试管乙多，说明与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。
（2）高效性的含义：
酶的催化效率比无机催化剂高，大约是无机催化剂的107～1013倍。
（3）高效性的意义：
有利于细胞内的生化反应快速高效地进行。
2．酶的专一性
（1）淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉和淀粉酶反应生成麦芽糖，蔗糖水解后产生葡萄糖和果糖，它们都是还原糖。
下表为比较新鲜唾液（唾液淀粉酶）对淀粉和蔗糖的催化作用实验：
试管编号
1
2
可溶性淀粉
2mL
/
蔗糖溶液
/
2mL
新鲜的唾液
1mL
1mL
37℃保温5分钟
新制的斐林试剂
2mL
2mL
水浴加热
实验现象
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
①1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。
②实验结论：
淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，说明酶具有专一性。
（2）肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？
提示：
不是。
酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一类反应，也说明其具有专一性。
综上所述，一种酶只能催化一种或一类化学反应，酶具有专一性。
[总结升华]
酶具有专一性的原因
每种蛋白质都有特定的空间结构，酶催化反应时，酶蛋白分子首先与底物分子结合。
但酶分子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上是否对应，如下图：
[对点演练]
1．下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案，a～d代表试管，①～⑦代表实验步骤。
对该实验方案的有关评价，错误的是（ ）
a
b
c
d
①
淀粉溶液2mL
蔗糖溶液2mL
唾液淀粉酶溶液2mL
唾液淀粉酶溶液2mL
②
50～65℃温水中水浴加热10min
③
将c倒入a，将d倒入b
④
50～65℃温水中水浴加热10min
⑤
加入现配的斐林试剂溶液2mL
⑥
37℃恒温水浴
⑦
观察并记录颜色变化
A.淀粉酶的用量属于自变量
B．②和④会影响酶的活性
C．②④和⑥的温度设置错误
D．④和⑤的顺序有误
解析：
选A 由题干信息可知，验证酶专一性的方式是用同一种酶催化不同物质的反应，因此淀粉酶的用量在不同实验组应完全相同，不属于自变量，A错误；酶的催化活性受温度影响，B正确；由于唾液淀粉酶的最适温度是37℃左右，而斐林试剂与还原糖发生反应的最适温度是50～65℃，因此②④和⑥的温度设置错误，C正确；加入现配的斐林试剂溶液2mL后，需要在50～65℃温水中水浴加热10min，D正确。
[共研探究]
由于多数酶是容易变性的蛋白质，所以酶的作用需要温和的条件。
结合教材提供的材料用具设计相关的实验过程，请分析：
1．实验一：
温度变化对工业淀粉酶（适宜温度60℃）催化作用的影响
步骤
试管编号
1
2
3
加入3%可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
提供环境温度
60℃的水
沸水
冰块
保温
5min
5min
5min
注入2%新鲜淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
继续保温
5min
5min
5min
滴入碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
无明显颜色变化
蓝色
蓝色
（1）1号试管无明显变化说明淀粉发生水解，2、3号试管呈蓝色说明淀粉没有发生水解。
（2）该实验说明：
该工业淀粉酶在60_℃时活性最高，温度偏高或者偏低都会影响酶的活性，使酶活性降低，因此酶的作用需要适宜的温度。
（3）不能在反应后加入新制的斐林试剂来判断试管中的淀粉是否水解，因为该实验的自变量为温度，斐林试剂的反应需要水浴加热。
2．实验二：
pH变化对过氧化氢酶催化作用的影响
步骤
试管编号
1
2
3
20%肝脏研磨液
1mL
1mL
1mL
蒸馏水
1mL
5%氢氧化钠溶液
1mL
5%盐酸溶液
1mL
3%过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
振荡试管
结果
有大量气泡产生
无明显气泡
无明显气泡
（1）1号试管中有大量的气泡产生，说明过氧化氢酶的活性很高，2、3号试管无明显气泡，说明过氧化氢酶的活性很低。
（2）该实验说明：
酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。
（3）该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%过氧化氢溶液，然后再调节pH?
提示：
不能。
因为在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，从而影响实验结果。
3．影响酶活性的因素
（1）阅读教材P85内容，总结影响酶活性的因素有哪些？
提示：
温度、pH、抑制剂或激活剂等。
（2）温度或pH对酶活性的影响
数学模型
影响酶活性的因素及判断标准
①影响因素：
温度
②理由：
低温抑制酶的活性，不破坏酶分子结构，高温破坏酶分子结构，导致永久性失活
①影响因素：
pH
②理由：
过酸或过碱都会导致酶分子结构被破坏，使酶活性永久性丧失
模型解读
AB段：
当温度低于最适温度时，酶活性随温度的升高而升高
BC段：
当温度高于最适温度时，酶活性随温度的升高而降低，甚至失活
AB段：
当pH低于最适pH时，酶活性随pH的降低而降低，甚至失活
BC段：
当pH高于最适pH时，酶活性随pH的升高而降低，甚至失活
[总结升华]
1．酶的高效性
曲线
曲线解读
①酶与无机催化剂都具有催化能力，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，即酶具有高效性
②酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点
2.浓度对酶促反应速率的影响
曲线
曲线解读
在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率呈正相关
（1）加入酶A时，一定范围内，反应速率随底物浓度的增加而增加；当底物浓度超过一定范围后，反应速率不再改变
（2）酶A促进酶促反应进行，而酶B不能，说明酶具有专一性
3．影响酶促反应速率的因素及其作用实质
（1）温度、pH、抑制剂或激活剂通过影响酶的活性对酶促反应速率起到影响作用。
（2）温度过高、过酸、过碱都会使酶分子结构遭到破坏，酶活性永久性失活，不可再恢复。
（3）低温仅抑制酶的活性，在适宜温度范围内，升高温度酶的活性可以恢复。
温度、pH、酶浓度、底物浓度、抑制剂或激活剂与酶促反应速率的关系如下所示
[对点演练]
2．影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶浓度等。
如图表示在最适温度下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系，下列说法正确的是（ ）
A．若在B点增加酶的浓度，反应速率会减慢
B．若在A点提高反应温度，反应速率会加快
C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快
D．若在A点增加反应物浓度，反应速率将加快
解析：
选D 增加酶的浓度，反应速率会加快；由于已经处于最适温度下，若提高温度，酶活性降低，反应速率下降；C点限制因素已经不是反应物浓度，增加反应物浓度反应速率也不增加。
1．我国科学家成功研制检测SARS病毒的酶联免疫试剂，专用于“非典”的快速诊断。
此试剂具有准确、灵敏、快速、方便和经济等优点，一个测试板可同时测96个样品，1小时左右获得检测结果，它所用的是（ ）
A．酶的高效性和专一性原理
B．酶的专一性原理
C．酶的识别原理
D．酶的高效性
解析：
选A 题中体现的是酶的高效性和专一性。
2．下面是酶活性受pH影响的示意图，其中正确的是（ ）
解析：
选A 酶活性受pH的影响，在最适pH时，酶活性最高，pH过低或过高，酶分子结构受到破坏，酶活性丧失，不可恢复；在最适pH范围内，酶活性随pH增大而增加，超过了最适pH，酶活性随pH增大而降低。
3．如图表示酶的催化反应过程，下列有关叙述错误的是（ ）
A．此图可反映酶的专一性
B．图中D可表示酶
C．图中B可表示被催化的底物
D．图中E、F可表示B分解后的产物
解析：
选B 图示表明一种酶只能水解一种物质，说明酶具有专一性，A正确；图中A在化学反应前后不发生改变，代表酶，B错误；A将B分解为E和F，故图中B可表示被催化的底物，E和F代表产物，C、D正确。
4．下列A、B、C三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系，请据图回答下列问题。
（1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是_____________________________________________。
（2）图B中，b点对应的温度称________________________________。
（3）图C中，c点到d点的曲线急剧下降，其原因是________________________________________。
（4）将装有酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12℃和75℃的水浴锅中，20min后取出，转入37℃的水浴锅中保温，两试管内的反应情况分别是：
甲：
________，乙________。
解析：
（1）反应物浓度通过增加与酶的接触面积，加快酶促反应速率，图A中曲线表明在反应物浓度较低时，酶有剩余，随反应物浓度增加，反应速率加快，当所有酶分子全部参与催化反应后，再增加反应物浓度，酶促反应速率不再增加。
（2）温度通过影响酶的活性影响酶促反应速率，图B中曲线的b点酶活性最强，此点对应的温度是酶的最适温度。
（3）图C中曲线的c点酶活性最强，此点对应的pH是该酶的最适pH，超过最适pH，酶活性随pH增大而减弱，因为过酸或过碱都会使酶分子结构受到破坏，导致酶永久失活，不可再恢复。
（4）高温时酶分子结构被破坏，酶活性永久性丧失，不可再恢复，低温时，只是抑制了酶的活性，当温度升至最适温度时，其活性恢复。
所以甲试管中反应速度加快，乙试管中反应不能进行。
答案：
（1）受反应液中酶浓度的限制
（2）酶反应的最适温度 （3）pH升高，酶活性下降 （4）速度加快 不反应
【基础题组】
1．下列关于温度对酶活性影响的叙述，错误的是（ ）
A．不同酶的最适温度可能相同
B．随着温度降低，酶促反应的活化能下降
C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D．高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果
解析：
选B 不同酶的最适温度可能相同，也可能不同。
在一定的温度范围内随着温度的降低，酶的活性下降，而酶促反应的活化能是不会降低的。
酶应保存在低温环境下。
高温、强酸、强碱都能破坏酶的空间结构。
2．下列关于酶的叙述，错误的是（ ）
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
解析：
选B 有些酶是生命活动所必需的，如与呼吸作用有关的酶在分化程度不同的细胞中都存在，A正确；导致酶空间结构发生破坏变形的因素有：
过酸、过碱、高温等，低温只能降低酶的活性，不会破坏其空间结构，B错误；酶的作用实质为降低化学反应所需的活化能从而提高反应速率，C正确；酶是蛋白质或者RNA，本身是催化剂，也可作为底物被蛋白酶或RNA酶降解，D正确。
3．如图表示酶活性与温度的关系，下列叙述正确的是（ ）
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
解析：
选B 随着温度的升高，酶活性逐渐上升，当达到一定温度后，温度继续升高，酶活性反而下降，其中酶活性最高时所对应的温度称为最适温度。
反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升。
保存酶时应该选择低温保存。
t1时酶活性受到抑制，但酶的空间结构没有被破坏。
4．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH至1.5，保存于37℃的水浴锅内。
过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ）
A．唾液淀粉酶、淀粉、胃淀粉酶、水
B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
D．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
解析：
选C 不同的酶具有不同的最适pH，唾液淀粉酶的最适pH为7左右，胃蛋白酶的最适pH在1.5左右，酶在过酸或过碱条件下，都会永久性失活，不可恢复；根据题意可知，将混合液调至pH＝1.5时，唾液淀粉酶完全丧失活性，其本质又是蛋白质，因此在胃蛋白酶作用下，被分解成多肽，所以在溶液中最终会有淀粉、胃蛋白酶、多肽和水存在。
5．如图所示为过氧化氢被分解的速度曲线，其体现了酶的（ ）
①化学本质 ②高效性
③催化特性 ④作用条件较温和
A．①④ B．③④
C．①②D．②③
解析：
选D ①过氧化氢酶的本质为蛋白质，但从图中不能看出；②酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快，体现了高效性；③酶是高效的催化剂，这一点从酶能催化反应进行可以得出；④酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的，但从图中无法得出这一信息。
6．人体胃蛋白酶的最适pH为1.5，某同学将胃蛋白酶溶液的pH从10.0调至1.5，此时胃蛋白酶的活性将（ ）
A．不断上升B．没有活性
C．先升后降D．先降后升
解析：
选B 每种酶都有一个最适pH，若所处的环境过酸或过碱会使酶分子结构遭到破坏，从而失活。
胃蛋白酶的最适pH为1.5，当其处于pH为10.0的溶液中时，已失去活性。
7．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（ ）
A．若有大量气体产生，则可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，则量筒中产生气体的速度加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析：
选C 土豆片中的过氧化氢酶能重复利用，只要有H2O2，反应就能进行，气体量不再增加的原因是H2O2已分解完。
8．纺织工业上的褪浆工序常用两种方法：
化学法，需用NaOH7～9g/L，在70～80℃条件下作用12h，褪浆率仅为50%～60%；加酶法，用少量细菌淀粉酶在适宜温度下，只需5min，褪浆率达100%。
这说明（ ）
A．酶具有多样性B．酶具有高效性
C．酶具有专一性D．酶具有溶解性
解析：
选B 加酶法与化学法相比，加酶法催化效率较高，且少量的酶就具有较强的催化效率，说明酶具有高效性。
【能力题组】
9．如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是（ ）
A．①B．②
C．③D．④
解析：
选A 从图中可以看出①参与催化反应，并能在反应前后保持结构和性质不变，应为酶。
10．将胃蛋白酶溶液的pH由1.5调高至12的过程中，其催化活性表现为图中的（纵坐标代表催化活性，横坐标代表pH）（ ）
解析：
选B 胃蛋白酶的最适宜pH范围是1.5～2.2，在pH由1.5调至12的过程中，酶分子结构逐渐被破坏，酶活性逐渐丧失，最终会完全丧失活性。
11．（2016·大连二十一中高一期末）如图分别表示温度、pH与酶活性的关系，下列叙述不正确的是（ ）
A．曲线A上的b点对应的温度表示该酶的最适温度
B．人体内胃蛋白酶的活性与曲线B相似
C．曲线B、C说明不同的酶有不同的最适pH
D．酶活性随温度的升高而增强
解析：
选D 曲线A是酶的活性与温度的关系曲线，b点对应的温度是酶的最适温度，A正确；人体内胃蛋白酶的最适pH为1.5，呈酸性，与B曲线相似，B正确；曲线B、C反映了不同的酶有不同的最适pH，C正确；在一定范围内，酶的活性随温度的升高而增强，超过最适温度，酶的活性随温度的升高而下降，温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，D错误。
12．如图为某酶促反应过程，它所反映的酶某一特性以及字母a、b、c最有可能代表的物质依次是（ ）
A．高效性、蛋白酶、蛋白质、多肽
B．专一性、麦芽糖酶、麦芽糖、葡萄糖
C．专一性、淀粉酶、淀粉、麦芽糖
D．高效性、脂肪酶、脂肪、甘油和脂肪酸
解析：
选C 从图示过程可知：
a是酶，b是该酶的底物，d不是该酶的底物，c表示b被分解后形成的相同小分子物质，该小分子物质含有两个基本单位。
该过程反映了酶的专一性。
a最可能是淀粉酶，b是淀粉，淀粉被分解成麦芽糖，麦芽糖由两分子葡萄糖组成。
13．下面三个图中的曲线是某研究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。
试回答下列有关问题：
（1）图1、2、3所代表的实验中，实验自变量依次为________、________、________。
（2）根据图1可以得出的实验结论是____________________________________________。
（3）图2曲线bc段产生的最可能原因是__________________________________________。
（4）根据你的理解，图3曲线纵坐标最可能代表____________________________________。
解析：
（1）图1的两条曲线中一组加入过氧化氢酶，另一组加入Fe3＋，所以自变量为催化剂的种类，图2、3中只有一条曲线，则横坐标即为自变量。
（2）图1中两条曲线对比，加过氧化氢酶的反应速率快，而并未改变平衡点，说明酶具有高效性。
（3）图2中bc段反应速率不再变化，而H2O2是过量的，因此酶数量（浓度）是限制因素。
（4）图3中横坐标为温度，而曲线表示的含义与酶活性的曲线刚好相反，所以应表示反应物剩余量的多少。
答案：
（1）催化剂种类 H2O2浓度 温度
（2）酶的催化作用具有高效性 （3）反应受过氧化氢酶数量（浓度）的限制 （4）溶液中H2O2的剩余量
14．某小组在“探究影响酶活性的条件”的实验中，提出“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”的问题，并设计实验的操作步骤如下：
①取甲、乙两个试管，各加入2mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
②向甲试管内加入1mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入1mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液；
③向甲、乙试管内加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液；
④观察试管中发生的变化。
请依据该小组设计的实验操作步骤，回答下列问题：
（1）过氧化氢分解速率是本实验的因变量，可观测的指标是______________________。
（2）作为对照实验，上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出修改方案：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
在完成改进方案后，预期的实验结果是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）将制备好的猪肝研磨液分别进行高温和冷藏处理，经高温处理后，实验效果不明显，而冷藏处理不影响实验效果，原因是__________________________________________。
（4）在与其他小组进行交流时，有同学建议进行定量实验，以不同pH下出现同一结果所需的时间来表示酶的活性。
该建议中，所需的时间越长，酶的活性越________________________________________________________________________。
解析：
依据本实验的研究目的，可判断本实验的自变量是pH，故至少需要设置酸性、中性和碱性三组实验；实验的因变量是酶的活性，检测指标是单位时间内产生气泡的数量。
由于过氧化氢酶的最适pH是中性，故在酸性或碱性条件下，单位时间内气泡产生量较少。
过氧化氢酶属于蛋白质，其活性受温度影响，低温影响酶的活性，但并不破坏酶的空间结构；高温使酶变性失活，这种活性的改变是不可逆的。
若以不同pH下出现同一结果所需的时间来表示酶的活性，则所需时间越长，说明酶活性越低；所需时间越短，说明酶活性越高。
答案：
（1）单位时间内试管中产生的气泡数量
（2）增加丙试管，在第②步中加1mL蒸馏水，其他步骤与实验组相同 单位时间内，甲、乙试管中产生的气泡数量较少，丙试管中产生气泡的数量较多 （3）过氧化氢酶的本质是蛋白质，高温可使蛋白质变性，而冷藏条件下蛋白质不会变性 （4）低（或弱）
15．以下是某同学关于酶特性的实验操作步骤，请根据要求回答：
步骤
操作方法
试管
甲
乙
1
注入可溶性淀粉溶液
2mL
/
2
注入蔗糖溶液
/
2mL
3
注入斐林试剂
2mL
2mL
4
注入新鲜的某种酶溶液
2mL
2mL
5
酒精灯隔水加热
2min
6
观察现象
A
B
（1）甲、乙两支试管内各物质的量要求相同的目的是
_____________________________________________________
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