学年高一生物人教版必修1学案第五章第1节第2课时酶的特性.docx

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学年高一生物人教版必修1学案第五章第1节第2课时酶的特性

第2课时　酶的特性

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　1.分析相关实验，理解酶的高效性和专一性的含义。

2.通过探究实验，学会归纳温度和pH变化对酶活性的影响，并能分析有关曲线。

3.进一步尝试控制自变量、观察和检测因变量，体验对照实验和重复实验的方法。

酶的特性（阅读P83－85）

1.高效性

（1）含义：

酶的催化效率比无机催化剂高许多，大约是无机催化剂的107～1013倍。

（2）意义：

可以使生命活动更加高效地进行。

2.专一性

（1）含义：

每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解。

脲酶除了催化尿素分解外，对其他化学反应也不起作用。

（2）意义：

使细胞代谢有条不紊地进行。

3.酶的作用条件较温和

（1）酶活性的含义：

酶对化学反应的催化效率。

（2）在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。

温度和pH偏高和偏低，酶的活性都会明显降低。

（3）过酸、过碱或高温，还会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。

0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下，酶的活性可以升高。

因此，酶制剂适宜在低温下保存。

判断正误：

（1）能够促使唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。

（　　）

（2）在不损伤植物细胞内部结构的情况下，蛋白酶可用于去除细胞壁。

（　　）

（3）温度偏高偏低，酶的活性都会明显降低，过高过低都会使酶变性失活。

（　　）

（4）pH偏高偏低，酶的活性都会明显降低，过高过低都会使酶变性失活。

（　　）

（5）进入冬眠的动物体，代谢极为缓慢，最根本的原因是消耗能量少。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×

一、酶的高效性和专一性

1.酶的专一性与酶是蛋白质有关

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：

2.验证酶的专一性

（1）方案一：

用同种酶催化两种不同物质

实验组：

反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：

另一反应物＋等量相同酶溶液→反应物不被分解。

（2）方案二：

用两种不同酶催化同一物质

实验组：

反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：

相同反应物＋等量另一种酶溶液→反应物不被分解。

变量分析：

方案一中的自变量为反应物的不同，方案二的自变量为酶溶液的不同，因变量均为反应物是否被分解。

1.前面学过的什么实验证明了酶具有高效性？

答案　比较过氧化氢在不同条件下的分解中过氧化氢酶和铁离子的催化效率可以验证酶具有高效性。

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？

答案　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。

3.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

可溶性淀粉

2mL

蔗糖溶液

2mL

新鲜的唾液

1mL

37℃保温5min

新制的斐林试剂

2mL

水浴加热

实验现象

有砖红

色沉淀

没有砖

红色沉淀

试分析：

（1）1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉有（有、没有）被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有（有、没有）被水解。

（2）实验结论：

淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。

1.下图表示过氧化氢被分解的曲线，说明酶具有（　　）

①专一性　②高效性　③催化特性　④在温和条件下进行

A.①②B.②C.②③D.①②④

问题导析

（1）由图中曲线可知，加酶的反应最先到达平衡点，加入Fe3＋的反应次之，未加酶或Fe3＋的反应速度最慢。

（2）由对三条曲线处理因素的分析可判定，本图体现的是酶的高效性。

同时也体现了酶与无机催化剂一样，具有催化作用。

答案　C

一题多变

（1）做唾液淀粉酶催化淀粉实验时，用口含一小口清水，然后将含过的清水加入到淀粉溶液中，会使淀粉水解，和用纯唾液的效果一样，这一现象表明酶具有________。

（2）果酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明酶具有____________。

答案　

（1）高效性　

（2）专一性

解析　酶的高效性指的是酶的用量少但是催化效率高；酶的专一性指的是一种酶只能催化一种或一类化学反应。

二、酶的作用条件温和

1.探究温度对酶活性的影响

（1）原理

①反应原理

淀粉

麦芽糖

碘液Ｆ　　　　　　,碘液Ｆ

蓝色　　　　　　无蓝色出现

②鉴定原理：

温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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）步骤（以工业淀粉酶的催化作用为例）

步骤

试管编号

加入3%可溶

性淀粉溶液

2mL

提供环境温度

60℃的水

沸水

冰块

保温

5min

注入2%新鲜

淀粉酶溶液

1mL

继续保温

5min

滴入碘液

1滴

实验现象

无明显颜色变化

蓝色

（3）结果分析：

1号试管无明显变化说明淀粉被水解了，2、3号试管呈蓝色说明淀粉没有被水解。

该实验说明：

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。

2.探究pH对酶活性的影响

（1）原理

①反应原理：

2H2O2

2H2O＋O2。

②鉴定原理：

pH影响酶的活性，从而影响单位时间内O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。

（2）步骤

质量分数为20%

的肝脏研磨液

1mL

蒸馏水

1mL

质量分数为5%

的氢氧化钠溶液

1mL

质量分数为5%

的盐酸溶液

1mL

质量分数为3%

的过氧化氢溶液

2mL

振荡试管

结果（现象）

有大量气

泡产生

无明显气泡产生

（3）结果分析：

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，说明在不适宜的pH范围内，过氧化氢酶的活性很低。

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。

1.若要探究某种酶的最适温度，实验如何设计（请写出思路）?

答案　

→

2.探究pH对酶活性的影响实验分析

（1）该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%的过氧化氢溶液，然后再调节pH?

答案　不能。

因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到实验结果。

（2）本实验能否选用淀粉酶催化淀粉水解？

为什么？

答案　不能，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。

2.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t1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

问题导析

（1）在最适宜的温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。

（2）当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升。

（3）温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。

（4）0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定；在适宜的温度下酶的活性可以恢复，酶适于在低温下保存。

答案　B

一题多变

某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：

①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL。

②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL，摇匀。

③将5支试管加入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。

④取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀。

⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。

上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。

（1）________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）③中70℃应改为37℃。

因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37℃左右

（2）在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在50～65℃水浴中一段时间。

因为在高温条件下斐林试剂才能与还原糖反应显色

解析　

（1）唾液淀粉酶的最适温度是37℃左右，70℃时酶会变性失活。

（2）加入斐林试剂后，需要50～65℃水浴加热才能看到砖红色沉淀。

1.我国科学家研制成功检测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，一个测试板可同时测96个样品，1小时左右获得检测结果。

它应用的是（　　）

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

答案　A

2.分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后，酶的活性被抑制或失去活性，但（　　）

A.经过0℃处理的酶的活性能够恢复

B.经过100℃处理的酶的活性能够恢复

C.经过0℃处理的酶的空间结构遭到破坏

D.经过100℃处理的酶被水解成了氨基酸

答案　A

解析　高温和低温对酶活性的影响不同，低温不会破坏酶的分子结构，只会抑制酶的活性，若升高温度，酶活性可以恢复；高温破坏酶的分子结构，使酶活性丧失。

3.下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。

试管编号

①

②

③

④

⑤

⑥

2mL

3%的淀粉溶液

＋

－

2mL

3%的蔗糖溶液

－

＋

1mL2%的新鲜

淀粉酶溶液

＋

反应温度（℃）

2mL斐林试剂

＋

砖红色深浅

＋＋

＋＋＋

＋

－

注　“＋”表示有；“－”表示无。

最后一行“＋”的多少代表颜色的深浅。

根据实验结果，以下结论正确的是（　　）

A.蔗糖被水解成非还原糖

B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成葡萄糖

C.淀粉酶活性60℃比40℃时高

D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性

答案　C

解析　酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，故A、D两项错误；有淀粉溶液的三支试管都出现了砖红色沉淀，这说明淀粉酶将淀粉水解成了还原糖，但是这种还原糖是麦芽糖，不是葡萄糖，故B项不正确；可以看出在60℃的条件下砖红色沉淀量比40℃条件下多，说明60℃条件下的试管中还原糖含量比40℃多，这证明淀粉酶的活性在60℃时比40℃时高，故C项正确。

4.胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持在37℃，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图。

请回答下列问题：

（1）该酶作用的底物是________________。

（2）在140min后，曲线变成水平，这是因为__________________________________________。

（3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。

（4）若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将________________，原因是________________________________________________________。

（5）下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是________。

答案　

（1）蛋白质　

（2）底物量一定，底物已被耗尽

（3）见下图

（4）不变　在pH＝2时酶已经失活　（5）C

解析　酶具有专一性，一种酶只能催化某一种或一类化学反应，第

（1）小题蛋白酶只能催化蛋白质水解。

酶催化反应，只能改变反应速率，不能改变反应结果，故第（3）小题画坐标曲线时，反应速率加快，时间缩短，最终生成物量不变。

受pH影响，酶在强酸或强碱环境中会因结构改变而变性失活。

酶受温度的影响，低温影响酶活性，但不变性失活，随温度升高，反应速率加快，超过最适温度，随温度升高而下降，但第（5）小题侧重于考查胰蛋白酶的最适温度为37℃。

另外第

（2）小题考查化学反应的常识，随着反应时间推移，反应底物的耗尽，生成物量不再增加。

基础巩固

1.能催化唾液淀粉酶水解的酶是（　　）

A.肽酶　B.蛋白酶

C.脂肪酶　D.淀粉酶

答案　B

解析　唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。

2.如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列说法正确的是（　　）

A.蔗糖酶的化学本质是RNA

B.该示意图说明酶具有高效性

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

答案　D

解析　此图表示酶的专一性，蔗糖酶只能催化分解蔗糖，而不能催化分解麦芽糖，其原因是酶与底物不能结合。

蔗糖酶的化学本质是蛋白质。

蔗糖是由葡萄糖和果糖脱水缩合形成的二糖。

3.下列实例中，不能说明“酶的作用条件较温和”的是（　　）

A.平原地区的人进入西藏后会产生“高原反应”

B.人发高烧后食欲下降

C.唾液淀粉酶进入胃后不再催化食物中的淀粉水解

D.用沸水浸泡的加酶洗衣粉洗涤效果不佳

答案　A

解析　高原反应是因缺氧造成的。

4.血液凝固是一系列酶促反应过程，采集到的血液在体外下列哪种温度条件下凝固最快（　　）

A.0℃　B.15℃

C.25℃　D.35℃

答案　D

解析　越接近人的体温，血液凝固越快。

5.将一支加入了一定量糨糊、唾液的试管，浸入37℃的温水中保温5min后取出，再加入一滴碘液，糨糊不变蓝。

根据这一现象得出的结论是（　　）

A.蛋白质分解为麦芽糖　B.淀粉水解为葡萄糖

C.淀粉已经不存在了　D.淀粉没有发生变化

答案　C

解析　遇碘变蓝是淀粉的特性，利用碘液检验糨糊不变蓝，说明淀粉已不存在，被唾液中的淀粉酶完全水解。

本实验并不能得出淀粉一定是被分解为麦芽糖还是葡萄糖的结论。

6.在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如图所示，将上述实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24h后，用碘液冲浸该琼脂块，可见其上面呈蓝色的斑块个数是（　　）

A.1　B.2　C.3　D.4

答案　C

解析　1和2斑块处的唾液淀粉酶失活，3处无唾液淀粉酶，因此淀粉不能水解，加碘后变蓝色。

巩固提升

7.图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（　　）

A.图甲中物质a可以是麦芽糖也可以是乳糖，该过程为吸能反应

B.图甲中物质b能降低该化学反应的活化能，其化学本质与无机催化剂相同

C.图乙中若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度＞曲线②温度＞曲线③温度

D.图乙中若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度＞曲线②酶浓度＞曲线③酶浓度

答案　D

解析　据图甲可知，该物质由两个相同的基本单位组成，乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成，A项错误；b是酶，化学本质是蛋白质或RNA，B项错误；因为不确定该酶的最适温度，故不能确定曲线①②③的温度，C项错误。

8.如图表示某有机物加入催化剂物质后，置于0℃到80℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。

根据该图判断，如果把这些物质置于80℃至0℃的环境中处理，其关系图应为（　　）

答案　B

解析　酶是蛋白质，由图可知，80℃时已经变性失活，即使再降低至适宜温度，酶的活性也不再恢复。

9.关于探究酶特性的实验叙述中，正确的是（　　）

A.若探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物

B.若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照

C.若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测

D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测

答案　B

解析　因加热本身能加快过氧化氢的分解，故不能用过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶活性的影响；探究酶的高效性时用酶与无机催化剂作比较；探究温度对淀粉酶活性的影响，不选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为斐林试剂检测中水浴加热时会使低温条件下的酶的活性升高；用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不用碘液对实验结果进行检测，因为无论蔗糖水解与否遇碘液都没有颜色变化。

10.如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，据图分析，下列说法正确的是（　　）

A.如果在A点时，温度再提高5℃，则反应速率上升

B.在其他条件不变的情况下，在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率不变

C.在A点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度

D.在C点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度和酶的浓度

答案　C

解析　在A点时，随着反应物浓度的增加，反应速率也增加，表明限制反应速率的因素是反应物的浓度。

11.某同学从温度为55～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。

回答问题：

（1）测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入____________溶液以维持其酸碱度稳定。

（2）要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。

（3）根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）脂肪　缓冲　

（2）蛋白质　（3）在一定温度范围内（包括55～65℃）设置温度梯度，分别测定酶活性，若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。

否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。

12.某生物小组探究pH对过氧化氢酶活性的影响，实验过程如下：

材料：

新鲜肝脏研磨液、新鲜血浆、pH分别5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液、恒温培养箱、10%H2O2溶液、试管等。

步骤：

步骤

试管编号

①加入血浆或缓冲液各2mL

血浆

pH5.0

缓冲液

pH6.0

缓冲液

pH7.0

缓冲液

pH8.0

缓冲液

②加入10%的过氧化氢溶液

2mL

③加入新鲜肝脏研磨液

2滴

④观察、记录各组气泡数量

请回答有关问题。

（1）该实验的实验组为________试管；自变量_________________________________________，

因变量为________________。

（2）如果下图表示的是在pH＝7.0的试管中过氧化氢的量随时间的变化，请在图中画出氧气生成总量随时间的变化曲线（标注曲线1）和酶量增加一倍的时候过氧化氢含量随时间的变化曲线（标注曲线2）。

（3）如果用淀粉代替过氧化氢，并用斐林试剂检测结果，你认为是否可行？

请说明理由：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）B、C、D、E　溶液pH　酶的活性（检测指标：

气泡数量）

（2）见下图

（3）不可行。

因肝脏研磨液中无淀粉酶

解析　

（1）分析表格知：

自变量为溶液的pH，因变量为酶的活性；A为对照组，B、C、D、E均为实验组。

（2）氧气的生成量随时间的增加而增加，当过氧化氢量为零时，氧气生成量最大且以后不变；当酶量增加一倍时，反应速率加快，过氧化氢的减少加快，过氧化氢分解完所需时间变短。

（3）因为肝脏研磨液中无淀粉酶，不能分解淀粉，所以不能用淀粉代替过氧化氢，并用斐林试剂检测结果。

走进高考

13.（2012·上海卷，6）生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致（　　）

A.蛋白质分解为多肽链

B.多肽链分解为若干短肽

C.多肽链分解为氨基酸

D.氨基酸分解为氨基和碳链化合物

答案　C

解析　酶具有专一性，蛋白酶将蛋白质水解成多肽，根据题干信息，可知该种肽酶使末端的肽键水解，这样会得到一个氨基酸和一条肽链，这时多肽又出现新的末端肽键，这样水解，直到把多肽全水解为氨基酸。

14.（2012·海南卷，4）下列操作中，不可能导致淀粉酶活性发生变化的是（　　）

A.淀粉酶溶液中加入强酸

B.淀粉酶溶液中加入蛋白酶

C.淀粉酶溶液中加入淀粉溶液

D.淀粉酶经高温烘干制成粉剂

答案　C

解析　温度、pH都会影响酶活性，A、D不正确；淀粉酶的化学本质为蛋白质，蛋白酶会将其水解，从而使其活性发生改变，B不正确；淀粉酶溶液中加入淀粉溶液后，淀粉被水解，但是淀粉酶在反应前后结构和活性不变，C正确；综上，本题选C。

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