第2课时 酶的特性和影响酶活性的条件.docx
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第2课时酶的特性和影响酶活性的条件
第2课时 酶的特性和影响酶活性的条件
内容标准要求
核心素养对接
学业质量水平
1.分析酶的高效性和专一性。
2.探究影响酶活性的条件。
3.分析影响酶促反应的条件。
1.生命观念——建立模型：
通过建立温度、pH对酶活性的影响等数学模型，理解影响的规律和实质。
水平二
2.科学探究——实验思路及设计：
合理设计探究温度、pH对酶活性影响的实验步骤，规范实施实验，探究影响的规律。
水平三
研读教材·梳理探究
酶的特性
———————————————知识梳理———————————————
酶的特性（连线）
答案 ①—b ②—c ③—a
———————————————素养提升———————————————
科学探究1——酶的高效性和专一性
有比较才有鉴别，所谓“高效”必须与无机催化剂相比。
1.下图分别表示酶高效性和专一性的曲线，请分析
（1）根据图1，酶和无机催化剂相比，有什么共同点和不同点？
提示 酶和无机催化剂都只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）根据图2分析：
在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，而加入酶B，反应速率和未加酶时相同，这说明什么？
提示 酶A能催化反应物A反应，酶B不能催化反应物A反应，酶的作用具有专一性。
2.酶的专一性特点模式图
（1）蔗糖酶只能水解蔗糖的原因是什么？
提示 原因是蔗糖酶的活性部位只能与蔗糖分子的空间结构相匹配。
（2）酶能否增加产物的产生量？
提示 不能，酶只能加快反应速率，不能改变化学反应平衡点。
3.为了验证酶的专一性，某同学设计了下表，请补充完整
步骤
1
淀粉＋淀粉酶
蔗糖＋淀粉酶
2
加入等量斐林试剂，并水浴加热相同时间
现象
出现砖红色沉淀
没有出现砖红色沉淀
结论
酶具有专一性
[典例1]为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是（ ）
组别
①
②
③
④
⑤
酶
蛋白酶
蛋白酶
淀粉酶
淀粉酶
淀粉酶
反应物
蛋白质
淀粉
蛋白质
淀粉
麦芽糖
A.①和③对比，用双缩脲试剂检测
B.②和④对比，用碘液检测
C.④和⑤对比，用斐林试剂检测
双缩脲试剂检验蛋白质或多肽，碘液检测淀粉，斐林试剂检测还原性糖。
D.③和④对比，用斐林试剂检测
解析 蛋白酶和淀粉酶的化学本质是蛋白质，①和③对比，加入双缩脲试剂都会变紫色，A错误；②和④对比，自变量是酶的种类，可用碘液检测，B正确；麦芽糖和其水解产物葡萄糖都属于还原性糖，故不能用斐林试剂检测麦芽糖是否发生了水解反应，C错误；斐林试剂不能检测蛋白质是否水解，D错误。
答案 B
[典例2]我国科学家研制出了能成功检测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，一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果。
它应用的是（ ）
“准确、灵敏、快速”是该题的“题眼”
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 该测试板专门用于“非典”的快速诊断，说明酶具有专一性；一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果，说明酶具有高效性。
答案 A
科学探究2——温度对酶活性的影响
探究温度对酶活性的影响：
某同学设计了探究温度对酶活性的影响实验，有0℃、60℃、100℃三组，下图只显示了部分装置，请回答问题：
（1）该实验的自变量是什么？
实验需要不需要保持酶的最适pH条件？
pH在该实验中属于什么变量？
当研究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量，在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。
提示 该实验的自变量是温度。
该实验需要在酶的最适pH条件下进行，pH在该实验中属于无关变量。
（2）该实验为什么要将底物和酶溶液的温度控制到预设的温度后再混合？
在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，不能先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理，原因是酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。
提示 使每一组实验严格在预设的温度下进行，如果先将底物和酶混合后再控制温度，每一组实验的温度是变化的，降低了实验的说服力。
（3）预期结果和结论：
①结果预测：
0℃：
________，60℃：
________，100℃：
________
②实验结论：
_________________________________________________________。
提示 ①变蓝 无明显变化 变蓝
②酶的催化需要适宜的温度，高于或低于最适温度酶的活性都会降低，甚至失活
[变式训练]下表为某探究实验的步骤，请分析并回答下列问题：
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
/
/
/
新鲜唾液淀粉酶溶液
/
/
/
1mL
1mL
1mL
2
保温5min
37℃
80℃
0℃
37℃
80℃
0℃
3
将a液加入到A试管中，b液加入到B试管中，c液加入到C试管中，摇匀
4
保温5min
37℃
80℃
0℃
5
滴入碘液，摇匀
2滴
2滴
2滴
6
观察现象并记录
（1）此探究实验的课题名称是________。
（2）在此实验中，因变量是用________检测的。
A、B、C三支试管中，________试管中酶的活性最高。
（3）实验结束后，将B试管所处温度降到唾液淀粉酶的适宜温度，现象是_____________________________________________________________________。
（4）有人建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，而不能将实验所用酶互换，试说明提出此建议的理由：
_____________________________________________________________________。
解析
（1）从表中信息可知，温度是自变量，所以本实验探究的是温度对酶活性的影响。
（2）可溶性淀粉在唾液淀粉酶的作用下可被分解为还原糖。
淀粉遇碘变蓝，还原糖遇碘颜色不发生变化，所以可用碘液来检测因变量。
唾液淀粉酶的最适温度是37℃，所以A试管中酶的活性最高。
（3）实验时，B试管所处的温度为80℃，此时酶已失活，实验结束后，将B试管所处温度降到唾液淀粉酶的适宜温度，酶的活性不会恢复，故B试管中的现象是没有发生变化。
答案
（1）探究温度对酶活性的影响
（2）碘液 A （3）没有变化 （4）酸能催化淀粉水解，过氧化氢随温度升高分解加快，这些因素都会对实验结果造成干扰
联想质疑
酶的活性部位必须与底物分子的空间结构相匹配，才能催化该反应——此即酶的专一性，这犹如一把钥匙开一把锁
探究酶的高效性的实验设计思路
实验组：
底物＋生物催化剂（酶）→底物分解速率（或产物形成的速率）
对照组：
底物＋无机催化剂→底物分解速率（或产物形成的速率）
★唾液淀粉酶具有高效性
探究酶专一性的实验设计思路
（1）
（2）
在探究影响酶活性的条件时，酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。
酶活性及其影响条件
———————————————知识梳理———————————————
1.酶活性 在酶促反应中，酶的催化效率。
2.影响酶活性的条件 影响酶活性的条件：
温度和pH。
（1）温度 影响酶促反应速率的条件：
温度、pH、底物浓度和酶浓度
酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的最适温度，低于或高于这一温度都会使反应速率降低。
（2）pH
酶表现出最高反应速率时的pH称为酶的最适pH。
pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的
（3）酶失活的原因
①外因：
高温、过酸、过碱；
②内因：
空间结构被破坏。
———————————————素养提升———————————————
科学思维——分析影响酶促反应速率的因素
1.温度和pH对酶活性的影响
甲、乙两图分别是温度和pH对酶活性影响的数学模型，分析比较甲、乙两图。
（1）分析两曲线的起点。
甲图起点酶活性不为0的原因是_________________________________________
_____________________________________________________________________；
乙图起点酶活性为0的原因是___________________________________________
____________________________________________________________________。
（2）分析甲图曲线不同区段随温度的变化酶活性是如何变化的。
A～B段：
______________；B～C段：
______________。
（3）乙图曲线中，若酶起始条件的pH为1.5，则将pH调至其最适pH下，该酶活性如何变化？
_______________________________________________________。
提示
（1）低温仅仅降低酶的活性但不会使酶失活 pH过低（或强酸）会使酶失活
（2）逐渐提高 逐渐降低
（3）不发生改变，因为在pH为1.5时酶已经失活。
2.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
（1）甲图中在其他条件适宜、酶浓度一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的改变怎样变化？
（2）分析甲图曲线不同区段限制酶促反应速率的因素。
A～B段限制因素：
________；B点以后稳定阶段限制因素：
________。
（3）乙图中在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率随酶浓度如何变化？
提示
（1）一定范围内，随着底物浓度的增大酶促反应速率逐渐加快，当达到一定底物浓度时，反应速率不再增加。
（2）底物浓度 酶浓度（酶数量）
（3）反应速率随酶浓度的增加而增加。
【知识归纳】
酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”
（1）若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液。
（2）若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂。
（3）在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料。
（4）在探究pH对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度（排除温度干扰），且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让酶与反应物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
[典例3]为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：
A组（20℃）、B组（40℃）和C组（60℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。
回答下列问题：
（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
（2）在时间t1之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
（3）如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是_______________________________。
（4）生物体内酶的化学本质是________，其特性有_____________________________________________________________________
_______________________________________________________（答出两点即可）。
答案
（1）B
（2）加快 （3）不变 60℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加 （4）蛋白质或RNA 高效性、专一性
[典例4]如图曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。
据图分析正确的是（ ）
此处“最适”二字为解答该题的题眼
A.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B.B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现c所示变化
C.酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示
D.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
解析 题干中提出“曲线b表示在最适温度和pH条件下”，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A错误；曲线b是在最适温度条件下测得的，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率应在B点后下降，B错误；曲线b在B点时受酶的数量的限制，如果在B点增加酶量，图示反应速率可用曲线c表示，C错误。
答案 D
【技法点拨】
酶曲线的分析方法
（1）明确横、纵坐标表示的变量。
横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同；
（2）理解曲线所表示的意义。
横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示因变量随自变量的变化而变化；
（3）图中出现多个自变量时，要分析图中某一自变量对因变量的影响，应首先确定其他自变量为一定值。
联想质疑
★科学解释：
高温会破坏酶的空间结构，使酶永久丧失催化功能。
★酶要在低温下保存，温度过高会使酶变性失活。
★唾液淀粉酶在酸性（pH为2左右）环境中变性失活。
★在底物足够时，酶促反应速率与酶浓度成正比
★高温与低温对酶活性的影响：
高温使酶变性失活；低温只抑制酶的活性，并未破坏酶分子结构。
★受酶数量或活性的限制，反应速率不再增加。
课堂小结
随堂检测
1.β－半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。
这表明，β－半乳糖苷酶的催化作用具有（ ）
A.高效性B.专一性
C.稳定性D.多样性
解析 一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性。
答案 B
2.如图表示的是某种酶作用模型。
下列有关叙述中，错误的是（ ）
A.该模型可以解释酶的专一性
B.a表示酶，该模型可解释酶的多样性
C.a催化d分解为e、f
D.该模型显示，酶在反应前后性质不变
解析 分析题图可知.a只能催化d分解，不能催化b、c分解，解释了酶作用的专一性，A正确；该图中只有一种酶a，不能解释酶的多样性，B错误；分析题图可知，酶a催化d分解为e、f，C正确；分析题图可知，a在反应前后性质不变，D正确。
答案 B
3.如图是在不同条件下，化学反应的速率曲线，其中1、2、3代表的反应条件是（ ）
A.无机催化剂 酶 未加催化剂
B.酶 无机催化剂 未加催化剂
C.未加催化剂 酶 无机催化剂
D.酶 未加催化剂 无机催化剂
解析 酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，从而使反应速率加快，更快达到平衡点，其中酶的催化效果更显著，故B项正确。
答案 B
4.现有3支试管甲、乙、丙，先向各试管内加入2mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。
下列说法中不正确的是（ ）
A.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀
B.甲和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响
C.实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀
D.甲和乙试管对照，说明酶具有专一性
解析 实验结果是甲试管内出现了砖红色沉淀，乙、丙试管内不出现砖红色沉淀，A错误，C正确；甲和丙试管对照，自变量是温度，故说明酶的活性受温度的影响，B正确；甲和乙试管对照，乙试管中的胃蛋白酶不能水解淀粉，故说明酶具有专一性，D正确。
答案 A
5.下面图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况。
下列叙述错误的是（ ）
A.图甲中T0表示淀粉酶催化反应的最适温度
B.图甲中Ta和Tb对酶活性的影响有区别
C.图乙中温度超过Tb时，酶的活性达到最大
D.图乙中A点可能对应图甲中的温度为T0
解析 在图甲中T0时酶的活性最高，应是最适温度；图甲中Ta是因为温度低抑制了酶的活性，但空间结构没有改变，而Tb处是温度过高，导致酶因为空间结构的改变而丧失了活性；乙图中T0到Tb的麦芽糖积累量没有发生变化，说明温度高使酶已经失活，酶的活性为0；图乙中A点时麦芽糖积累速率最快，说明A点对应的温度应是最适温度，即图甲中的T0。
答案 C
课时作业
（时间：
30分钟）
知识点1 酶的特性——专一性和高效性
1.催化脂肪酶水解的酶是（ ）
A.肽酶B.蛋白酶
C.脂肪酸D.淀粉酶
解析 脂肪酶的本质是蛋白质，肽酶催化肽链的水解，不催化蛋白质水解，A错误；蛋白酶催化蛋白质水解，B正确；脂肪酸不是酶，C错误；淀粉酶催化淀粉水解，不催化蛋白质水解，D错误。
答案 B
2.如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列说法正确的是（ ）
A.该示意图说明酶具有高效性
B.图示过程能够保证酶保持较高的催化活性
C.一分子蔗糖可以水解为2分子葡萄糖
D.蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶—底物复合物
解析 酶的高效性是与无机催化剂作对照，该图只是显示了酶的专一性，不能显示酶的高效性，A错误；该图是酶和底物结合的过程，该过程不能保证酶保持较高的催化活性，酶的活性受温度、酸碱度的影响，B错误；分析题图可知，蔗糖的两个组成单位不同，因此一分子蔗糖不能水解成2个相同的单位，C错误；由题图可知，蔗糖酶的结构不能与麦芽糖结合形成酶—底物复合物，因此蔗糖酶不能催化麦芽糖水解，D正确。
答案 D
3.下列关于酶特性实验设
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