1、第1节 降低化学反应活化能的酶 第2课时 酶的特性和影响酶活性的条件 第5章 细胞的能量供应和利用 课标内容要求核心素养对接 说明酶活性受到环境因素(如 pH 和温度等)的影响。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。2科学思维分析与综合：明确酶的高效性和专一性。3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。必备知识聚焦概念 NO.1一、酶的特性 1高效性(1)含义：与相比，酶的催化效率更高。(2)意义：使快速进行。细胞代谢无机催化剂2专一性(1)含义：每一种酶只能催化化学反应。(2)锁钥
2、模型：一种或一类图中 A 表示，B 表示，E 和 F 表示催化后的产物，而 C 和 D 则表示不能被该酶催化的物质。(3)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。被酶催化的底物酶3酶的作用条件较温和(1)温度对酶活性的影响(如图 1)：ab 段表示随温度升高，酶活性；b 点时，酶活性_，此点所对应的温度为；bc 段表示随温度升高，酶活性。a 点时酶活性，但酶的空间结构。c 点时酶活性丧失，其原因是_。逐渐增强最高最适温度逐渐减弱较低稳定高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活(2)pH 对酶活性的影响(如图 2)：de 段表示随 pH 升高，酶活性；e 点时，酶活性_，此点所对应的 pH 为；ef 段
3、表示随 pH 升高，酶活性。d 点和 f 点时酶活性丧失，其原因是_。逐渐增强最高最适pH逐渐减弱过酸、过碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活二、影响酶活性的条件 1酶活性：酶催化特定的能力。2酶活性的表示方法：一定条件下，。3探究温度对酶活性的影响(1)本实验的自变量：，因变量：。(2)选取的酶：。(3)实验的观察指标：。化学反应酶所催化某一化学反应的速率温度酶活性淀粉酶溶液的颜色及深浅4探究 pH 对酶活性的影响(1)本实验的自变量：，因变量：。(2)选取的酶：。(3)实验的观察指标：。pH酶活性过氧化氢酶相同时间内气泡产生的数目判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1每一种酶只能催化一
4、种或一类化学反应。()2高温、低温都使酶活性降低，二者的作用实质不同。()3在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的 pH 由 10 降到 2 的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。()4如果以淀粉为底物，以淀粉酶为催化剂探究温度影响酶活性的实验，则酶促反应的速率既可以用淀粉的分解速率表示，也可以用淀粉水解产物的生成速率表示。()5pH 影响酶活性的实验中实验材料不选择淀粉，原因是酸能促进淀粉水解。()6探究酶的最适 pH，需要在酶的最适温度条件下进行。()提示：1 2 3 胃蛋白酶在 pH 为 10 时，空间结构已遭到破坏，因此降低 pH 不会使胃蛋白酶的活性再增强。4 5 6关键能力突破重难 NO.2
5、核心点一 核心点二 酶的特性及相关实验的设计和分析1酶的高效性实验验证(1)实验设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。(2)实验设计方案 项目实验组对照组 材料等量的同一种底物 试剂与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的无机催化剂 现象反应速率很快，或反应用时短反应速率缓慢，或反应用时长 结论酶具有高效性(3)酶具有高效性的曲线 加入酶、无机催化剂和不加催化剂时，化学反应达到平衡点时所需时间不同。(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能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酶的
6、专一性实验设计(1)实验原理 淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，但不能催化蔗糖水解。(2)实验设计思路 1淀粉淀粉酶蔗糖淀粉酶 步骤2 等量斐林试剂，水浴加热相同时间现象出现砖红色沉淀无颜色变化 结论酶具有专一性(3)实验分析 自变量：反应物的不同。无关变量：溶液的量、温度等。因变量：溶液是否出现砖红色沉淀。本实验不能用碘液进行检测，因为碘液无法检测蔗糖是否水解。验证酶的专一性还可以底物相同使用酶不同，如利用淀粉和淀粉酶、淀粉和蔗糖酶两组实验进行验证。3探究不同温度对酶活性的影响(1)实验原理：淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后
7、的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。(2)实验过程 试管步骤 112233 淀粉溶液2 mL/2 mL/2 mL/淀粉酶溶液/1 mL/1 mL/1 mL 不同温度下处理 5 min0 60 100 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(3)实验结论：酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性。4探究 pH 对酶活性的影响(1)实验原理：过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同 pH 下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。(2)实验过程 取
8、 8 支洁净的试管并编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。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)。分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。(3)实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的 pH，pH 偏高或偏低都会影响酶的活性。“梯度法”探究酶的最适温度或最适 pH(1)设计思路(2)设计方案 1为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计合理的是()实验编号探究课题选用材料与试剂 温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液pH
9、 对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液pH 对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂 A实验 B实验 C实验D实验 B 过氧化氢受热会分解，不宜用作探究温度对酶活性影响的实验的底物，一般用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，A 错误；淀粉遇碘变蓝，如果淀粉全部分解，则遇碘不会发生颜色变化，B 正确；酶具有专一性，淀粉在蔗糖酶的作用下不会分解，C 错误；淀粉在淀粉酶的作用下发生水解，在酸的作用下同样发生水解，故研究 pH 对酶活性的影响不能选用淀粉作为底物，一般用过氧化氢和过氧化氢酶探究 pH 对酶活性的影响，D 错误。2某同学进行了下列有关酶的实验，下列叙述错误
10、的是()甲组：淀粉溶液新鲜唾液用斐林试剂检测出现砖红色沉淀 乙组：蔗糖溶液新鲜唾液用斐林试剂检测不出现砖红色沉淀 丙组：蔗糖溶液蔗糖酶溶液用斐林试剂检测？A该实验可用来验证酶的专一性 B丙组的实验结果是“出现砖红色沉淀”C三组的实验结果都可用碘液进行检验 D实验的自变量是底物的种类和酶的种类 C 碘液只能检验淀粉，不能检验蔗糖。3某校生物兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。请分析后回答下列问题：试管底物和试剂实验条件 甲1 cm3 的蛋白块4 mL 胃蛋白酶溶液 37 水浴 乙1 cm3 的蛋白块4 mL 胃蛋白酶溶液 70 水浴 丙1 cm3 的蛋白块4 mL 胃蛋白酶溶液
11、0 水浴(1)该实验中，pH 属于_变量，所以三支试管的 pH 应_。(2)探究胃蛋白酶活性的观测指标是_。(3)如将实验的材料换为新鲜肝脏研磨液和 H2O2 溶液，你认为是否科学？_(填“是”或“否”)，理由是_ _。(4)若某同学直接选用双缩脲试剂来检测实验结果，你认为是否合理？_(填“是”或“否”)，理由是_。解析(1)本实验是探究的温度对胃蛋白酶的影响，温度是自变量，pH 是无关变量，无关变量应保持适宜且相同。(2)本实验观察的指标是相同时间内蛋白块的变化或蛋白块完全消失所用的时间。(3)H2O2 在加热的情况下分解加快，因此不宜用 H2O2 酶来探究温度对酶活性的影响。(4)胃蛋白酶
12、和蛋白块都是蛋白质，不宜用双缩脲试剂检测。答案(1)无关 适宜且相同(或维持在 pH1.5 左右)(2)相同的时间内蛋白块体积的变化(蛋白块完全消失所用的时间)(3)否 H2O2 在加热的条件下会分解(4)否 胃蛋白酶本身是蛋白质，也会与双缩脲试剂反应出现紫色现象 酶特性验证实验的三个提醒(1)在探究温度影响酶活性的实验中，不宜选用 H2O2 溶液，原因是 H2O2 的分解本身受温度影响，温度越高，H2O2 分解越快。(2)在探究 pH 影响酶活性的实验中，不宜选用淀粉溶液，原因是酸性溶液会使淀粉水解。(3)在探究温度影响酶活性的实验中，选取淀粉和淀粉酶，一般用碘液检测实验结果，不宜选用斐林试
13、剂检验，原因是使用斐林试剂需要加热，实验步骤较为烦琐，且可能影响实验的自变量。酶的相关曲线分析1酶的专一性(1)曲线 分别向蔗糖溶液和麦芽糖溶液中加入麦芽糖酶，底物剩余量不同。(2)要素解读 加入麦芽糖酶，蔗糖剩余量不变，而麦芽糖剩余量减少。麦芽糖酶不能催化蔗糖水解，可以催化麦芽糖水解。2温度和 pH 共同作用对酶活性的影响(1)曲线(2)要素解读 反应溶液中 pH 的变化不影响酶作用的最适温度。反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适 pH。3底物浓度影响酶促反应速率(1)曲线(2)要素解读 底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当底物浓度达到一定值后，再增加
14、底物浓度，酶促反应速率不再增加。4酶浓度影响酶促反应速率(1)曲线(2)要素解读 在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。酶浓度和底物浓度对反应速率的影响和温度、pH 对反应速率的影响，本质上有什么不同？提示：温度、pH 通过影响酶活性影响反应速率；酶浓度、底物浓度通过影响酶与底物的接触面积影响酶促反应速率。4如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应时反应物的量和反应时间的关系，以下关于此图的解读，正确的是()Aa、b、c 表示温度，则一定是 abc Ba、b、c 表示 pH，则 cba Ca、b、c 表示酶的浓度，则 abc Da、b、c 表示温度
15、，则不可能是 cba C 从题图可见，a 条件下反应速度最快，b 次之，c 最慢，所以若 a、b、c 表示温度，则不一定是 abc，只能说明在这三个温度中，a 比 b 和 c 更适合而已，A、D 错误；同理若 a、b、c 表示 pH，也不能说明三者的大小关系，只能说明 a 比 b 和 c 更适合，B 错误；若 a、b、c 表示酶的浓度，则说明 abc，C 正确。5如图表示在最适温度和最适 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形成曲线 c 的原因可能是 B 点时酶量增加 B限制曲线 b 的 AB 段反应速率的主要因素为酶的数量 C酶催化反应的原因是为反应提供了活化
16、能 D若适当升高温度，重复该实验，图中 A 点位置将上升 A B 点时制约反应速率的因素是酶的浓度，此时若增加酶量反应速率将增大，如曲线 c，A 正确；限制曲线 b 的 AB 段反应速率的主要因素是反应物浓度，B 错误；酶催化反应的原因是降低反应所需的活化能，C 错误；曲线是在最适温度下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，若在适当升高温度条件下重复该实验，酶的活性降低，反应速率降低，故图中 A 点位置将下降，D 错误。“三步”分析酶促反应曲线(1)识标：理解图中纵坐标和横坐标的含义，一般横坐标表示温度、pH、反应时间等，纵坐标表示反应速率。(2)明点：分析图中起止点、最高点的含义，一般起点为
17、零，最高点表示最适 pH 或温度，酶的活性最大，止点表示酶的活性为零或生成物的量最大。(3)析图：根据原理判断曲线的变化情况，具体看曲线上升或下降趋势，从而确定酶促反应速率的变化趋势。应用创新提升素养 NO.3 下面请看某工厂生产的一种加酶洗衣粉包装袋的使用说明书 XX 牌加酶洗衣粉成分：碱性蛋白酶等 用法：洗涤前先将衣物浸于含适量洗衣粉的水内数分钟。使用温水效果更佳。注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后洗净双手。通过对加酶洗衣粉包装袋的使用说明书中的内容分析知：加酶洗衣粉的使用方法及注意事项，由此形成科学思维的学科素养。(1)使用说明中为什么强调丝质及羊毛衣料不能用该洗衣粉洗涤？(科学思维)提
18、示：丝质、毛织物中主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉含有生物催化剂酶，可以催化蛋白质的分解，容易毁坏衣物。(2)加酶洗衣粉洗涤时宜用温水，热水或冷水是否可以？为什么？(科学思维)提示：均不可以。低温会抑制酶的活性，使酶的催化效率降低，达不到理想的洗涤效果；高温会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，同样达不到理想的洗涤效果。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵 1酶的催化效率是无机催化剂的 1071013 倍。2无机催化剂催化的化学反应范围比较广。但一种酶只能催化一种或一类化学反应。3无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。但酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
19、。4过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在 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会升高。5酶制剂适宜在低温下保存。课堂检测巩固素能 NO.41 2 3 4 5 1若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是()A加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量 B加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 1 2 3 4 5 C加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量 D加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 C 在测定酶活力的实验中，需要保证 pH 和温度均
20、相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有 C 项符合要求。1 2 3 4 5 2如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应生成物的量与反应时间的关系，则处理条件不可能是()A温度不同 BpH 不同 C酶量不同D反应底物的量不同 1 2 3 4 5 D 温度能影响酶促反应速率，所以三条曲线的差异可能是由温度不同造成的，A 正确；pH 能影响酶促反应速率，所以三条曲线的差异可能是由 pH 不同造成的，B 正确；酶的数量能影响酶促反应速率，所以三条曲线的差异可能是由酶制剂的量不同造成的，C 正确；反应底物的量不同时，化学反应的平衡点不同，而题图中三条曲线的平衡点相同，说明三条曲
21、线的差异不是由反应底物的量不同造成的，D 错误。1 2 3 4 5 3如图表示胃蛋白酶活性与温度、pH 之间的关系，以下叙述正确的是()A该胃蛋白酶最适 pH 是 3.0 B胃蛋白酶的活性受温度和 pH 的影响 C据图无法推断胃蛋白酶的最适温度 D随着 pH 的升高，酶的活性逐渐降低 1 2 3 4 5 B 由题图知，在温度相同，pH 分别为 2.0、2.5、3.0 的条件下，胃蛋白酶的催化反应速率不同，其中在 pH 为 2.5 时酶的催化反应速率最强，说明该胃蛋白酶的最适 pH 在 2.5 左右，A 错误；当 pH 一定、温度不同时，胃蛋白酶的活性不同，当温度一定、pH 不同时，胃蛋白酶的活
22、性也不同，说明胃蛋白酶的活性受温度和 pH 的影响，B 正确；据图可推断出胃蛋白酶的最适温度为 37，C 错误；由题图知，温度一定时，在最适 pH 前随着 pH 的升高，酶的活性逐渐升高，超过最适pH 后随 pH 的升高，酶的活性逐渐降低，D 错误。1 2 3 4 5 4下列图表是有关某种酶的实验处理方法及实验结果，其中有关叙述正确的是()1 2 3 4 5 试管 试管 试管 某酶2 mL2 mL2 mLpH887温度60 40 40 反应物 2 mL2 mL2 mL 1 2 3 4 5 A甲物质抑制该酶的活性 B该酶比较适合在 40 的环境下起作用 C该酶在中性环境下的催化效率比碱性环境高
23、D该酶在作用 35 min 后便失去活性 1 2 3 4 5 B 试管和试管随着反应时间的增加，反应物的浓度逐渐减少，说明甲物质对酶没有抑制作用，A 错误；试管和试管的条件区别：温度为 60，温度为 40，由题图结果可以看出，试管底物没有分解，试管底物彻底分解，所以该酶比较适合在 40 环境下起作用，B正确；试管与试管条件区别：试管呈弱碱性，试管呈中性，由题图结果可看出试管底物分解彻底时所用时间短，所以该酶在弱碱环境中比中性环境中活性高，C 错误；题图中曲线表示在 35 min 后底物被彻底分解，酶的活性并没有受到影响，D 错误。1 2 3 4 5 5某同学利用唾液淀粉酶溶液，以浓度相同的可溶
24、性淀粉溶液和蔗糖溶液为底物来验证酶的专一性和温度可影响酶的活性。相关试剂均已在各自体系温度下预保温，然后利用甲、乙、丙三支试管做如下实验：1 2 3 4 5 试管编号甲乙丙 体系温度37 37 100 步骤 1加入 2 mL 可溶性淀粉溶液？步骤 2加入 1 mL 唾液淀粉酶溶液加入 1 mL 唾液淀粉酶溶液加入 1 mL 唾液淀粉酶溶液步骤 3保持各自温度至反应完成步骤 4检测 1 2 3 4 5 请分析回答下列问题：(1)根 据 实 验 目 的，在 步 骤 1 中，应 向 乙 试 管 加 入_，向丙试管加入_。(2)用斐林试剂检测时，若仅在_试管中有明显的砖红色沉淀生成，则可验证酶的专一性
25、和温度影响酶的活性。若该同学在操作中错用了双缩脲试剂，则三支试管出现的颜色变化依次是_，原因是_。1 2 3 4 5(3)有同学认为所用试剂不必做预保温处理。这种观点_(填“正确”或“不正确”)，理由是_ _。1 2 3 4 5 解析(1)实验表格中所加酶的种类相同，验证酶的专一性的实验中，实验的自变量为底物的种类，温度则为无关变量，因此甲和乙为一组对照实验，则在步骤 1 中，乙试管应加入 2 mL 蔗糖溶液；验证温度可影响酶的活性的实验中，实验的自变量为温度，则底物的种类和用量属于无关变量，因此甲和丙为一组对照实验，故丙试管应加入 2 mL 可溶性淀粉溶液。(2)乙试管中唾液淀粉酶不能催化蔗
26、糖水解，丙试管中酶在高温下失活，因此用斐林试剂检测时，若仅1 2 3 4 5 在甲试管中有明显的砖红色沉淀生成，则可验证酶的专一性和温度可影响酶的活性。双缩脲试剂能与蛋白质或多肽发生紫色反应，唾液淀粉酶的本质为蛋白质，故三支试管中的酶均可与双缩脲试剂呈现紫色反应。(3)酶具有高效性，若不做预保温处理，一旦与底物结合，唾液淀粉酶就会与淀粉发生反应，从而影响实验结果，因此所用试剂都需要做预保温处理。1 2 3 4 5 答案(1)2 mL 蔗糖溶液 2 mL 可溶性淀粉溶液(2)甲(浅)紫色、(浅)紫色、(浅)紫色 三支试管中均含有唾液淀粉酶，其本质为蛋白质，可与双缩脲试剂呈现紫色反应(3)不正确 酶具有高效性，若不做预保温处理，唾液淀粉酶一旦与底物接触就会催化淀粉发生水解反应，从而影响实验结果 点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!