高中生物必修一教师用书512酶的特性.docx
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高中生物必修一教师用书512酶的特性
一、酶的高效性和专一性
1．高效性
（1）含义：
酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
（2）意义：
使细胞代谢快速进行。
2．专一性
（1）含义：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（2）意义：
使细胞代谢有条不紊地进行。
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～P84[探究]，将下列实验过程补充完整。
（1）探究影响酶活性的因素：
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_¡æ（或0_¡æ）
60¡æ
0_¡æ（或100_¡æ）
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取8支洁净的试管编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。
②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）。
③分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。
④用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。
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）
（1）P点：
最适温度；Q点：
最适pH。
（2）偏离P点或Q点：
酶的活性降低。
一、酶的高效性和专一性实验验证
1．怎样设计实验验证酶具有专一性？
（写出实验思路）
提示：
（1）同一种反应物＋不同的酶→检测反应物是否发生变化；
（2）不同反应物＋同一种酶→检测反应物是否发生变化。
2．怎样设计实验验证酶具有高效性？
（写出实验思路）
提示：
（1）H2O2＋新鲜肝脏研磨液→观察产生气泡的多少、大小；
（2）H2O2＋Fe3＋→观察产生气泡的多少、大小。
二、酶的作用条件较温和
1．温度对酶活性的实验探究
分析教材P83～P84探究温度对淀粉酶活性影响的实验，思考下列问题：
（1）分析实验中哪个因素是自变量，哪些因素应该保持不变？
提示：
温度是自变量，应控制淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度和用量、水浴时间、混合物的pH和实验步骤的操作顺序等所有其他条件不变。
（2）该实验可否用斐林试剂代替碘液？
提示：
由于斐林试剂与还原糖只有在水浴加热至50℃～65℃时才出现砖红色沉淀，而该实验需要严格控制温度，故不宜用斐林试剂。
2．影响酶活性的因素
（1）仔细阅读教材P85内容，总结出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）甲、乙两图是温度或pH对酶活性影响的数学模型。
①观察分析模型，判断甲、乙两图中影响酶活性的因素分别是什么？
说明判断理由。
提示：
甲图：
温度；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。
乙图：
pH。
过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏，使酶活性永久性丧失。
②分别分析甲、乙两图中AB段（或BA段）与BC段的含义。
提示：
a．甲图
b．乙图
3．判断下列说法是否正确
（1）细胞生活的环境条件改变，不会影响细胞内酶的活性。
（×）
（2）细胞内所有的酶都具有相同的最适温度和最适pH。
（×）
（3）温度、pH主要通过影响酶活性来影响酶促反应速率。
（√）
（4）酶浓度、反应物浓度通过反应物与酶的接触是否充分来影响酶促反应速率。
（√）
影响酶促反应速率的因素
1．酶浓度对酶促反应速率的影响
（1）甲图说明：
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成正相关。
（2）丙图说明：
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．反应物浓度对酶促反应速率的影响
通过乙图示可看出：
（1）加入酶A时，一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。
（2）酶A会促进酶促反应进行，而酶B不会，说明酶具有专一性。
3．温度、pH、抑制剂或激活剂对酶促反应速率的影响
（1）温度、pH、抑制剂或激活剂通过影响酶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，升高温度酶的活性恢复。
（4）不同的酶最适温度（或pH）不同。
4．影响酶促反应速率的因素及其作用实质
酶促反应速率
探究影响酶活性的因素
1．实验原理
（1）温度对酶活性的影响：
①反应原理：
②鉴定原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
（2）pH对酶活性的影响：
①反应原理：
2H2O22H2O＋O2（反应式）。
②鉴定原理：
pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
2．实验流程
（1）温度对酶活性的影响：
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
加入等量的可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2
控制不同的温度条件
60¡æ热水（5分钟）
沸水（5分钟）
冰块（5分钟）
3
加入等量的新鲜淀粉酶溶液
1mL（5分钟）
1mL（5分钟）
1mL（5分钟）
4
加入等量的碘液
1滴
1滴
1滴
5
观察实验现象
不出现蓝色（呈现碘液颜色）
蓝色
蓝色
（2）pH对酶活性的影响：
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
注入等量的不同pH的溶液
1mL蒸馏水
1mL5%的HCl
1mL5%的NaOH
3
注入等量的3%的H2O2溶液
2mL
2mL
2mL
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
5
将带火星的卫生香插入试管内液面的上方
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
3.实验结论
温度和pH都会影响酶的活性，酶活性的发挥需要较温和的条件；温度过高或过低、pH过大或过小都会影响酶的活性；过氧化氢酶在中性条件下活性最大。
[特别提醒]
（1）实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同：
若淀粉酶为市售的α－淀粉酶，其最适温度为50℃～75℃；若淀粉酶来自人体组织细胞，则最适温度为37℃左右。
（2）实验中操作步骤要规范：
在探究温度对酶活性影响的实验中，操作过程中第一步与第二步不能颠倒；在探究pH对酶活性影响的实验中，操作步骤第二步与第三步也不能颠倒顺序，否则在调节温度或pH的过程中，酶会将淀粉或H2O2分解，导致实验失败。
[例1] （福建高考）大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。
研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
（1）查询资料得知，18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。
由
a
图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是_____________________。
图1
（2）资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15℃～18℃之间。
学习小组假设：
大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃～18℃之间。
他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究,）
b
三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。
干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在____________。
③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。
单位时间内________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2,，据此能否确认该假设成立？
_____________________________。
c
理由是__________________________________________________________。
图2
（3）研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料
d
成分中要注意降低_______的比例，以减少对海洋的污染。
[研析] 本题以实验情景考查酶的本质、检测和影响酶活性的因素等知识。
具体解题过程如下：
[审]——关键信息
信息解读a：
分析图1可知，胃蛋白酶的适宜pH为2，肠蛋白酶和幽门盲囊蛋白
酶的适宜pH为8。
在各自适宜的pH下，幽门盲囊蛋白酶的活性最高。
信息解读b：
据设问
（2）知实验假设是大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃～18℃之间。
为探究三种酶的最适温度，设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度。
信息解读c：
据图2显示的实验结果可知，在15℃～18℃之间，随着温度的升高，
蛋白酶的活性一直在增强，没有出现拐点。
信息解读d：
据设问（3）知大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低。
[破]——联系基础
设问
（2）①可联系：
酶具有专一性。
蛋白酶的作用底物是蛋白质，蛋白质与双缩脲
试剂产生紫色反应。
设问
（2）②可联系：
实验中变量的控制。
据信息b知此实验温度为自变量，pH等为
无关变量，为了排除pH对实验结果的影响，pH应为对应蛋白酶的最适值，
胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶和肠蛋白酶的最适pH为8。
设问
（2）③可联系：
实验中变量的控制。
为了控制温度保持不变，底物和酶都应放
在恒温箱中保温一定时间后，然后混合。
酶的催化效率可以用单位时间内底
物的消耗量或产物的生成量来表示。
设问
（2）④可联系：
据信息c可知，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，
酶活性峰值未出现，因此不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃～18℃
之间。
设问（3）可联系：
酶具有专一性。
由信息d可知，大菱鲆对淀粉和脂肪的消化存在
障碍。
食物中淀粉和脂肪含量高，不能完全被消化，会造成海洋的有机物污
染。
[答]——解题规范
（1）未注意到题干中的关键信息：
三种酶都是蛋白酶，从而不能准确回答出干酪素的化学本质。
（2）不明确探究酶的最适温度时，pH应控制在最适值，从而不能答出设问
（2）中的第
②小题。
（3）误把图2中曲线的终点认为是曲线的峰值，把设问
（2）中的第④小题错答为假设
成立。
[答案]
（1）幽门盲囊蛋白酶
（2）①蛋白质 双缩脲 ②2和8 ③恒温箱 底物消耗量（或产物生成量） ④不能 据图可知随着温度升高酶活性逐步升高，但酶活性峰值未出现 （3）淀粉、脂肪
[例2] 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] 本题考查了与酶相关的曲线分析。
（1）图1中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
有关曲线分析的方法步骤
第一步：
明确横、纵坐标的含义，一般情况下横坐标为自变量，纵坐标为因变量。
第二步：
分析曲线中的起点、关键点，如图2中b点所表示的含义，并分析出横纵坐标的关系。
第三步：
坐标系中有多条曲线时，应从两方面进行分析：
①当横坐标相同时，对应的纵坐标两者之间的关系。
②当纵坐标相同时，对应的横坐标两者之间的关系，如大小等。
综合分析多条曲线说明的问题及几者之间的关系，归纳得出结论。
[课堂归纳]
[网络构建]
填充：
①无机催化剂 ②一种或一类 ③最高 ④明显降低
[关键语句]
1．酶的特性是高效性、专一性和作用条件的温和性。
2．酶具有高效性的原因是：
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
3．过酸、过碱或温度过高，都会使酶因空间结构破坏而失活。
4．在一定的低温下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。
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