第5章第1节第2课时.docx

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第5章第1节第2课时

第2课时　酶的特性

[学习导航]　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。

[重难点击]　影响酶促反应的有关曲线分析。

方式一　加酶洗衣粉的洗涤效果要比普通洗衣粉强，加入不同的酶，对不同质地衣物的洗涤效果不同，如加入蛋白酶的洗衣粉可以洗掉一般衣物上的血渍、奶渍，但不能用来洗丝质的衣物。

另外，加酶洗衣粉使用时要注意水的温度，温水效果较好，用热水反而效果不好。

以上事例说明

酶的作用有不同于无机催化剂的特点，有很多因素能影响酶的作用。

今天，我们就来探讨这些内容。

方式二　由上节课可知，酶的化学本质大部分是蛋白质。

有哪些因素会导致蛋白质变性？

看来酶的作用需要适宜的条件，有很多因素能影响酶的作用。

今天，我们就来探讨这些内容。

一、酶的高效性和专一性

1.酶具有一般催化剂的特性

（1）能显著降低化学反应的活化能，提高反应速率，缩短达到平衡所用的时间，但不改变反应的方向和平衡点。

（2）反应前后，酶的性质和数量不变。

2.酶的高效性

（1）含义：

酶的催化效率比无机催化剂高很多，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。

3.酶的专一性

（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，对其他化学反应不起作用。

（2）意义：

使细胞代谢有条不紊地进行。

1.淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，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，请分析：

试管编号

可溶性淀粉溶液

2mL

蔗糖溶液

2mL

新鲜的唾液

1mL

37℃保温5分钟

新配制的斐林试剂

2mL

水浴加热

实验现象

有砖红色沉淀

没有砖红色沉淀

（1）1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？

答案　1号试管中淀粉被水解，2号试管中蔗糖没有被水解。

（2）上述实验说明了什么？

答案　淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。

（3）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。

2.下图分别表示酶高效性和专一性的曲线，请分析：

图1　　　　　　　　图2

（1）根据图1，酶和无机催化剂相比，有什么共同点和不同点？

答案　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？

答案　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。

1.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（　　）

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

解析　该测试板专门用于“非典”的快速诊断，说明酶的专一性；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。

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

答案　B

解析　反应中a与d结合，反应前后a没有发生变化，则a表示的是酶；d分解为e、f。

在底物b、c、d同时存在时，a只催化d的反应，说明了酶的专一性；图中只有一种酶，不能明确表示酶的多样性。

知识拓展

　酶具有专一性的理论假说

酶具有专一性的主要理论假说有“锁钥学说”和“诱导契合学说”，都强调酶空间结构和底物空间结构的相互吻合，因此酶的空间结构一旦改变或丧失，酶的专一性也就没有了，下图是锁钥学说示意图。

二、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.酶的作用需要适宜的温度

（1）在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。

（2）在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。

（3）低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。

但高温会导致酶变性，甚至会使其永久失去活性。

3.酶的作用需要适宜的pH

（1）在一定条件下，酶活性最大时的pH值称为该酶的最适pH。

偏离该pH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会下降。

（2）过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。

酶的活性受到温度和pH的影响，我们可以设计实验来探究影响酶活性的的这两个条件，总的设计思路是：

底物分解速率或产物的形成速率

请结合下列两个实验进行分析：

1．探究温度对酶活性影响的实验（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%的新鲜淀粉酶溶液

1mL

继续保温

5min

滴入碘液

1滴

实验现象

淡黄色

蓝色

（1）结合实验结果你有什么结论？

答案　1号试管中的淀粉被完全水解了，2、3号试管中的淀粉没有被水解。

工业淀粉酶的活性受温度的影响。

在60℃时活性最高，温度偏高或者偏低，都会影响酶的活性。

（2）能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成，来判断试管中的淀粉是否水解了？

答案　不能。

因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要水浴加热。

（3）能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？

答案　不能。

过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率的差异，会干扰实验结果。

2．探究pH变化对过氧化氢酶催化作用影响的实验

步骤

试管编号

20%肝脏研磨液

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

振荡试管

结果

有大量气泡产生

无明显气泡

（1）该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系？

答案　酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。

（2）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?

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。

（3）本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？

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。

3.某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的曲线。

下列分析正确的是（　　）

A.该酶催化反应的最适温度为35℃左右，最适pH为8左右

B.当pH为8时，影响酶促反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度

C.随pH升高，该酶催化反应的最适温度也随之变化

D.当pH为任一固定值时，实验结果都可以证明温度对酶促反应速率的影响

答案　A

解析　分析曲线可知，温度约为35℃、pH为8时，酶促反应速率相对较快；温度约为35℃、pH大于或小于8时，酶促反应速率均下降，所以该酶的最适温度为35℃左右，最适pH为8。

当pH为8时，不同温度下酶促反应速率不同，此时温度为影响酶促反应速率的主要因素。

在一定范围内，随pH的升高或降低，该酶促反应的最适温度均为35℃左右；但当pH过高或过低时，酶变性失活，不同温度下的反应速率可能相同，此时温度已不再是酶促反应速率的影响因素。

4.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浓度

D.在C点时，限制反应速率的因素是反应物浓度和酶的浓度

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浓度。

知识拓展

　影响酶促反应速率的因素除了酶活性，还有其他的因素

（1）底物（反应物）浓度对酶促反应速率的影响（如图1）

①在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度的增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。

②当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到了一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变，这是受酶浓度或酶活性的限制。

（2）酶浓度对酶促反应速率的影响（如图2）

在底物足够、其他条件固定的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

1.下列关于酶的叙述中，错误的是（　　）

A.有些酶是RNA

B.在0～37℃范围内，唾液淀粉酶的活性会随着温度的升高而提高

C.酶的数量因参与化学反应而减少

D.任何活细胞内都有酶的存在

答案　C

解析　绝大多数酶的化学本质是蛋白质，而极少数是RNA；唾液淀粉酶的最适温度为人体体温，即37℃左右，所以从0℃到37℃范围内，唾液淀粉酶的活性是不断增强的；酶在反应过程中起到了催化剂的作用，不会因为反应的进行而被消耗掉；酶是由活细胞产生的，任何活细胞内都有酶。

2.随食团进入胃内的唾液淀粉酶不再消化淀粉的原因是（　　）

A.酸碱度的改变使酶失活

B.唾液淀粉酶只能催化一次

C.温度的改变使酶失活

D.胃中已有淀粉酶

答案　A

解析　酶的活性受酸碱度的影响，唾液淀粉酶的最适pH是6.5～8.0之间，而胃中pH为1.5左右，因此随食团进入胃内的唾液淀粉酶已失活，不再消化淀粉，所以A项正确；酶是催化剂，在反应前后数量和性质均未变化，能继续催化，所以B项不正确；随食团进入胃内的唾液淀粉酶是在人体进行的，温度无变化，所以C项不正确；胃中无淀粉酶，所以D项不正确。

3.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，使酶活性永久丧失。

4.如图表示在不同条件下，酶催化反应的速率（或生成物量）变化，下列有关叙述不正确的是（　　）

A.甲中虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系

B.乙中虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量的变化示意曲线

C.若乙中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率

D.图丙不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系

答案　D

解析　底物浓度充足时，酶促反应与酶浓度成正比，甲中虚线反应速率加快，可表示为酶量增加一倍时所引起的。

催化剂只能缩短达到化学平衡所需要的时间，但不改变化学反应的平衡点，同时酶的催化效率高，故乙中虚线表示增加酶浓度，生成物量的变化示意曲线；实线可表示Fe3＋的催化效率，则虚线为过氧化氢酶的催化效率；丙中酶促反应开始时底物浓度高，反应快，后来底物逐渐被分解，反应速率降低，所以D项错误。

5.某研究小组为探究影响H2O2分解的因素，做了三个实验。

相应的实验结果如下图所示（实验1、实验2均在适宜条件下进行，实验3其他条件适宜）。

请分析回答下列问题：

（1）实验1、2、3中的自变量分别为__________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）实验2结果反映，在b、c所对应的H2O2浓度范围内，H2O2溶液浓度会________（填“升高”“降低”或“不影响”）过氧化氢酶的活性，bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是________________________________________________________________________。

（3）实验1若温度升高10℃，加过氧化氢酶的催化反应曲线斜率将________（填“增大”或“减小”），加Fe3＋的催化反应曲线斜率将________（填“增大”或“减小”）。

（4）实验3的结果显示，H2O2酶的最适pH为________，实验结果表明，当pH小于d或大于f时，H2O2酶的活性将永久丧失，其原因是________________________________________。

答案　

（1）催化剂的种类、H2O2浓度和pH

（2）不影响　酶的数量有限　（3）减小　增大

（4）e　酶的空间结构被破坏

解析　

（1）由曲线图分析可知，实验1、2、3中的自变量分别为催化剂的种类、H2O2浓度、pH；

（2）由实验2曲线图可知，在bc段，O2的产生速率不随H2O2浓度的变化而变化，可能是酶的数量有限；（3）已知实验1是在适宜条件下进行的，若温度升高，酶的活性将会降低，加Fe3＋的催化反应速率会变大；（4）由实验3曲线可知，过氧化氢酶的最适pH为e，但pH值过大或过小时，会破坏酶的空间结构，据此解答。

课时作业

[学考达标]

1.下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是（　　）

A.验证酶的专一性时，自变量只能是酶的种类

B.验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度

C.探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度

D.探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组

答案　C

解析　验证酶的专一性时，自变量可以是反应物的种类或酶的种类。

验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类。

探究酶催化作用的最适pH时，应设置酸性→中性→碱性多组不同pH的实验组，使实验尽可能精确。

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　此图表明酶的专一性，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.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。

4.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.1B.2C.3D.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，因此不能使淀粉水解，加碘后变蓝色。

5.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

答案　A

解析　实验结果是甲试管内出现了砖红色，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。

6.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

答案　B

解析　在最适宜的温度条件下，酶的活性最高，温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。

当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升。

温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。

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。

[高考提能]

7.下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。

试管编号

①

②

③

④

⑤

⑥

2mL3%的淀粉溶液

＋

－

2mL3%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℃时比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，但是不能证明这种还原糖是麦芽糖还是葡萄糖，故B项错误；可以看出在60℃的条件下砖红色沉淀量比40℃的条件下多，说明60℃条件下的试管中还原糖含量比40℃的多，这证明淀粉酶的活性在60℃时比40℃时高，故C项正确。

8.如图曲线b表示在最适温度、最适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（　　）

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，曲线将呈现曲线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

答案　D

解析　增大pH，酶的活性降低，A、B点位置都下降，故A错误；B点后，升高温度，酶的活性降低，反应速率下降，故B错误；酶量增加后，反应速率加快，可用曲线c表示，故C错误；限制AB段反应速率的主要因素是反应物浓度，故D正确。

9.要探究pH对酶活性的影响，应选择表中进行实验的一组试管是（　　）

试管

内容物

条件

1mL10%鸡蛋清溶液＋1mL清水

35～38℃水浴

1mL10%鸡蛋清溶液＋1mL胰蛋白酶

35～38℃水浴，pH＝5

1mL10%鸡蛋清溶液＋1mL胰蛋白酶

35～38℃水浴，pH＝9

1mL10%鸡蛋清溶液＋1mL胰蛋白酶

4℃水浴，pH＝9

A.1和4B.2和3

C.1和3D.2和4

答案　B

解析　1和4有两个变量，即温度和pH，且1中没有酶，不遵循实验设计的原则，A错误；2和3只有一个变量，即pH，其他条件都相同且适宜，符合实验设计的原则，B正确；1和3有两个变量，即pH和酶的有无，不遵循实验设计的原则，C错误；2和4也有两个变量，即温度和pH，不遵循实验设计的原则，D错误。

10.如图甲表示麦芽糖酶催化麦芽糖水解的模型，图乙表示在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。

下列相关叙述错误的是（　　）

A.该模型能解释酶的催化具有专一性，其中a代表麦芽糖酶

B.限制f～g段上升的因素是酶的数量，故整个实验中应设置麦芽糖酶的量一定

C.如果温度升高或降低5℃，f点都将下移

D.可用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解

答案　D

解析　该模型具有严格的一一对应关系，能解释酶的催化具有专一性；由于酶在反应前后不发生变化，所以a表示酶，b为麦芽糖，c、d为葡萄糖；在此实验中自变量为麦芽糖量，所以麦芽糖酶的量为无关变量，应保持相同；因为此时温度为最适温度，所以升高或降低温度都会使酶的活性下降，f点将下降；由于反应物麦芽糖和产物葡萄糖都具有还原性，所以不能用斐林试剂去鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的分解。

11.下表是H2O2在不同条件下的分解。

请据表回答问题：

试管号

处理

现象（略）

2mLH2O2＋2滴蒸馏水

产生气泡很少

2mLH2O2＋2滴FeCl3

产生气泡较多

2mLH2O2＋2滴肝脏研磨液

产生气泡很多

2mLH2O2＋2滴（煮沸）肝脏研磨液

基本同1

2mLH2O2＋2滴肝脏研磨液＋2滴5%HCl

基本同1

2mLH2O2＋2滴肝脏研磨液＋2滴5%NaOH

基本同1

基本同3

（1）1号与3号试管的对照实验说明酶具有________________________________________。

（2）2号与3号试管的对照实验说明酶具有________，其中自变量是_____________________。

（3）要说明酶的活性受温度的影响，可以通过______号和________号试管的对照。

（4）设置5号、6号、7号试管对照实验是要探究____________________。

7号试管的处理为________。

答案　

（1）催化作用　

（2）高效性　催化剂的种类

（3）3　4　（4）pH对酶活性的影响　2mLH2O2＋2滴肝脏研磨液＋2滴蒸馏水

12.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的关系如下图。

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相应曲线。

（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

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