1、2014-2015学年生物（新人教版）必修一同步导学案 5.1 降低化学反应活化能的酶 一、学习目标说出酶的特性探究影响酶活性的因素（实验）二、学习重、难点1.重点：酶的特性的实验的设计2.难点：确定和控制对照实验中的自变量和无关变量，观察和检测因变量的变化。三、知识网络四、导学过程 “导”自主预习1.酶的特性有： 、 、 。2.酶的高效性是指酶的催化效率大约是无机催化剂的 倍。3.酶的专一性是指 。4.酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的， 和 对酶的活性影响最大。在最适宜的温度和pH条件下，酶活性 ，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会显著 。5. 、 或 ，会使酶的 遭到破坏，使酶永久
2、失活，即酶发生了 。0左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的 保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以 。因此，酶制剂适于在 下保存。6.“影响酶活性的条件”的探究分析温度对淀粉酶活性的影响原理：a、 。 b、 。实验过程：“学”互动探究探究一 酶的特性小组讨论回答下列问题：酶催化作用的特点有哪些？提示：生物体内的各种化学反应，几乎都是在酶的催化下完成的。酶作为生物催化剂，与一般无机催化剂既有共同之处，也有其独特的特点。1、酶具有一般催化剂的特性。(1)能显著降低反应的活化能提高反应速率缩短到达平衡所用的时间,但不改变反应的方向和平衡常数。(2)反应前后，酶的性质和数量不变。2、酶具有一般催
3、化剂所不具备的特性。(1)高效性，指催化效率很高使得反应速率很快； (2)专一性，任何酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性； (3)酶的作用条件较温和，一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶较其 他催化剂更加脆弱，更易失去活性。强酸、强碱、或温度过高会使酶的空间结构遭到破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。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。但在高温下酶的空间结构遭到破坏而失去活性。 (4)多样性，指生物体内具有种类繁多的酶。【经典回眸】下列关于酶的叙
4、述中，正确的是（ ）A有酶参与的反应能释放出更多的能量B酶的活性随着温度的升高而不断升高C人体中不同的酶所需的最适的pH可能不同D细胞中催化反应的酶如果是蛋白质，则需要更新，如果是RNA则不需要更新【解析】有酶参与的反应能释放出的能量与没有酶参与的反应能释放出的能量一样多。在温度低于最适温度时，酶的活性随着温度升高而不断升高；温度高于最适温度时，酶的活性随着温度升高而不断降低。蛋白质酶和RNA酶都需要更新。人体中胃蛋白酶所需的最适pH为2.0左右，其他的酶所需的最适pH为7.4左右。答案：C【变式训练】1.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的积累量随
5、温度变化的情况。下列说法中不正确的是（ ）A图甲中T0表示淀粉酶催化该反应的最适温度B图甲中在Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别C图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖的积累量不再上升，酶的活性已达到最高D图乙中A点对应的温度为T0探究二 影响酶的作用的条件小组讨论回答下列问题：影响酶的作用的因素有哪些？提示： 酶促反应受到多种因素的影响，这些因素既包括酶的浓度等内部因素，也包括温度、pH等外部因素。1、温度对酶促反应的影响：酶促反应在一定温度范围内反应速度随温度的升高而加快；但当温度升高到定限度时，有适宜的温度下可以恢复。在一定条件下每一种酶在某一定温度时
6、活力最大这个温度称为这种酶的最适温度。温度对酶促反应的影响可以如右图所示。2、 pH对酶促反应的影响：每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。(过酸或碱会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性)， 在一定条件下，每种酶在某一定pH的活力最大这个pH称为这种酶的最适pH。pH对酶促反应的影响如图所示。3、酶浓度对酶促反应的影响：在底物充足其他条件固定的条件下应应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时酶促反应速率与酶浓度成正比。酶浓度对酶促反应的影响如图所示。4 、底物浓度对酶促反应的影响：在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底
7、物浓度近乎成正比，在底物浓度较高时底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一定限度时，反应速率达到一个最大值此时即使冉增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变。底物浓度对酶促反应的影响如图所示。【经典回眸】在唾液淀粉酶水解淀粉的实验中，将唾液稀释10倍，与用唾液原液的实验效果基本相同，这表明酶具有 （ ）A、专一性B、多样性C、高效性D、稳定性【解析】酶是活细胞产生的具有催化能力的蛋白质，催化性是酶的功能特征。一般来说，在人体37和一定的pH值条件下，酶都具有一定的催化能力，酶只要其结构不被破坏，其活性具有相对的稳定性。专一性和高效性是说明酶在稳定的催化作用中的两个催化特点
8、。在实验中“用纯唾液和用稀释10倍的唾液做实验，其效果完全相同”。说明唾液淀粉酶的催化效率非常高，少量的酶即能达到催化的效果。纯唾液中大量的唾液淀粉酶由于底物的限制，催化能力没有得到发挥。答案：C【变式训练】2.某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图的曲线。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8B当pH为8时，影响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逐渐升高D当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响探究三 探究影响酶活性的条件实验小组讨论回答下列问题：在探究影响酶活性的条件实验中的注意事项
9、有哪些？提示：1、制备的可溶性淀粉液定要冷却后才能使用，如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，就会因温度过高而破坏淀粉酶的活性。2、淀粉酶的来源不同其最适温度也不定相同，在保温时必须加以考虑。市售的淀粉酶的最适温度一般在60左右，唾液淀粉酶的最适温度在37。3、在探究温度对酶活性影响时对照组加人等量的反应物如2 mL 可溶性淀粉后要先放人不同环境5min使反应物达到所处不同环境的温度然后再加新鲜酶液摇匀维持5min否则若加入酶后再放入不同温度的环境中由于酶的高效性在升温或降温的过程中已把反应物给分斛了会造成错觉。4、关于pH对酶活性影响实验中操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化
10、钠、加盐酸)然后再加入反应物如可溶性淀粉液。不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样可以防止反应物在酶的作用下水解，方可证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。如果改变顺序则会影响效果。此实验中要注意保持酶在最适温度下发挥作用排除温度对酶活性的影响变量只有pH的不同。设计对照实验时，很重要的一点是遵循“单一变量”原则，至于让哪个因素成为变量，要根据实验目的而定。【经典回眸】将1毫升5%的胃液溶液倒入装有10毫升蛋白质胶体的试管内，置于25的温水中水浴，研究其对蛋白质的消化情况。下列各方法中能提高酶活性的是（ ）A把实验温度提高到37B在试管内再加入1毫升5%的胃液溶液C将pH由3调节
11、为7 D在试管内加入1毫升唾液【解析】温度为37比25时更适于胃蛋白酶催化作用的发挥。胃蛋白酶最适pH为1.52.2，故C项pH调节为7时，酶可能将变性失活。D项加入1毫升唾液，唾液中无蛋白酶，故唾液作为溶剂，则会使溶液的pH变大，酶活性下降。B项虽然能够提高反应速率，但不能认为是酶的活性提高。答案:A【变式训练】3.为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：操作步骤：在15号试管中分别加入0.5%淀粉1mL再向试管中加入相应的缓冲液3mL，使试管中的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00分别向15试管中加入0.5%唾液1mL，然后进行37恒温水浴反应过程中，每隔1m
12、in从3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色记录结果。结果如下：“”表示蓝色程度+橙黄色+结果8.007.406.806.205.00PH54321编号请回答：(1)实验过程中选择37恒温的原因是 ?(2)3号试管加碘液呈橙黄色说明 (3)如果反应速度太快，应对唾液做怎样的调整 ?(4)该实验得出的结论是 。变式训练参考答案：1C 2A 3(1)37是人体正常的体温，也是人体内酶的最适温度；恒温可以排除温度对实验结果的干扰 (2)淀粉已被完全水解 (3)提高唾液的稀释倍数(4)唾液淀粉酶的最适pH为6.8，高于或低于此pH时，酶
13、的活性逐渐降低五、达标检测1.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，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2.血液凝固是一系列酶促反应的过程。在下列哪种体外温度条件下，采集到的血液凝固最快？（ ） A. 0 B. 15 C. 25 D .35 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A.不断上升 B.没有变化 C. 先升后降 D. 先降后升 4将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内，调整 pH 至 2.0 ，保存于37的水浴锅中，过一段时间后，容器内剩余
14、的物质是 （ ）A. 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B. 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C. 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D. 唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 5、催化脂肪酶水解的酶是 （ ）A、肽酶 B、蛋白酶 C、脂肪酶 D、淀粉酶参考答案:1.B 2.D 3.B 4.A 5.C六、依据考点，归纳总结【例1】(高考改编题)动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化谷氨酸分解成氨基丁酸和CO2。某科研小组从小鼠的脑中提取到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10m molL1、最适温度、最适pH等条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见下图。下列叙述正确的是()图甲：产物CO2浓度随
15、时间变化曲线图(注：酶浓度固定)图乙：酶催化反应速率随酶浓度变化曲线(注：反应物过量)A.CO2浓度增加到一定程度以后不再增加的原因是酶失去活性B.图甲的自变量是催化速率C.图乙催化反应速率增加的原因是随着酶浓度增大，酶与底物接触的机会变大D.图乙中，随酶浓度增加，酶的活性不断增加解析：A项错：CO2浓度增加到一定程度以后不再增加的原因是底物已被全部分解。B项错：图甲的自变量应是时间。D项错：在反应物过量的情况下，随着酶浓度增大，更多的酶可同时发挥作用，使催化反应速率增加，但酶的活性并没有增加。答案：C【例2】甲、乙、丙三图依次表示酶浓度一定时，反应速度和反应物浓度、温度、pH的关系。据图判断
16、下列叙述中不正确的是 ()A.甲图表明当反应物浓度超过某一浓度时，反应速率受酶浓度的制约将不再上升B.乙图中a点以后，随温度升高酶的活性下降C.丙图可以表示胃蛋白酶催化反应的速率曲线D.三图说明反应物浓度、温度、pH对反应速率均有影响解析：胃蛋白酶的最适pH为1.5，显然丙图曲线不能表示胃蛋白酶催化反应的速率变化。答案：C【温馨提示】pH和温度对酶活性的影响(1)甲图说明：在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。过酸过碱都会使酶失活。不同的酶最适pH不同。(2)乙图说明：在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。低温只会抑制
17、酶的活性，而高温会使酶失活。(3)丙图说明：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。【例4】.下表是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容。请回答：试管编号加入材料处理方法实验现象12 mL H2O2溶液2滴清水室温无气泡22 mL H2O2溶液2滴清水90水浴加热少量气泡，带火星的卫生香不复燃32 mL H2O2溶液2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液室温较多气泡，带火星的卫生香复燃42 mL H2O2溶液2滴肝脏研磨液室温大量气泡，带火星的卫生香猛烈复燃(1)对照组是_，实验组是_(填试管编号)。(2)比较1号和2号试管，你得出的结论是_；比较3号和4号试管，你得出的结论
18、是_。(3)某同学按照表中方法做了这个实验，结果3号试管和4号试管的现象刚好相反，他的实验失败的原因可能是： _。解析：(1)实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称为自变量，随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。(2)从表中数据得出什么结论，关键看自变量是什么，然后看结果是什么。(3)实验误差分析主要从材料的选择是否合理、操作步骤是否规范等方面进行分析。答案：(1)1号试管2、3、4号试管(2)加热能提高过氧化氢分解速率过氧化氢酶比Fe3的催化效率高得多(3)肝脏研磨液不新鲜；没有换滴管，用滴过肝脏研磨液的滴管滴FeCl3溶液【温馨提示】(1)变量：实验过程中可以变化的因素。
19、(2)自变量：实验要研究的因素，即人为改变的量。(3)因变量：随自变量的变化而变化的变量。(4)无关变量：不是要研究的因素，但对实验结果会造成影响，这样的变量称为无关变量。(5)实验原则：实验设计时，除自变量外，其余因素都保持不变的设计为对照实验，对照实验贯彻了三大原则：单因子变量原则；对照原则；等量原则。(6)实验组与对照组接受自变量处理的实验为实验组；没接受自变量处理的实验为对照组。七、布置作业一、选择题1.唾液淀粉酶进入胃后，将A.继续催化淀粉水解 B.受胃液保护不分解C.不发生变化 D.自身被分解2.与验证酶的高效性成功与否关系不大的是A.试管是否干净 B.肝脏是否新鲜C.卫生香是否点
20、燃 D.是否有对比实验3.下表为一项实验设计方案的操作步骤和实验结果。对结果的解释，合理的是()步骤操作1号试管2号试管3号试管1加2%淀粉液2 mL2 mL2 mL2加稀释唾液2 mL2 mL2 mL3保温5 min37 100 0 4滴碘液2滴2滴2滴5记录结果淡黄色淡黄色淡黄色A.唾液淀粉酶在37 时活性最高 B.温度对酶活性影响不明显C.碘液对淀粉的显色反应不明显 D.保温前酶已催化淀粉水解4.某同学在验证“酶的专一性”时，设计并进行了如下实验：(一)实验原理：(1)淀粉遇碘变蓝，麦芽糖遇碘不变蓝。(2)唾液中含有唾液淀粉酶，不含有蔗糖酶，所以只能分解淀粉为麦芽糖，而不能分解蔗糖。(二
21、)实验步骤：取A、B、C三支洁净试管，按表中顺序进行操作：(三)通过该实验，这位同学得出的结论是：唾液淀粉酶只能分解淀粉，不能分解蔗糖，证明了“酶具有专一性”。该同学的实验设计所用的实验原理()操作步骤加入2 mol淀粉糊加入2 mol蔗糖溶液加入清水加入2 mol稀释唾液30 水浴中滴入数滴碘液观察结果试管A2 mol30分钟变蓝试管B30分钟不变蓝试管C30分钟不变蓝A.不正确 B.无法检测淀粉是否被水解C.非常好 D.无法检测蔗糖是否被水解5右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是 ()A.酶促反应的最适温度B.酶因热而失活C.酶促反应生成物的量与时间的关系D.
22、酶促反应速率和酶量的关系6、科学家在某温泉喷水口中发现一种耐热细菌，其最适环境为温度80和pH为7.0。从这种细菌体内提取到一种细菌蛋白酶，现将这种细菌蛋白酶、胃蛋白酶、唾液淀粉酶、乳清蛋白、淀粉和适量水混合后，装入一容器内，调整pH至7.0，保存于80的水浴锅内。过一段时间后，容器内最终剩余的物质是A.细菌蛋白酶、多肽、淀粉、水B.胃蛋白酶、唾液淀粉酶、多肽、麦芽糖、水C.细菌蛋白酶、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水D.细菌蛋白酶、胃蛋白酶、麦芽糖、水7.下列有关某种淀粉酶的实验处理方式及结果如下表及图解所示。根据结果判断，叙述正确的是 ()试管编号试管试管试管pH887温度604040淀粉酶1 m
23、L1 mL1 mL淀粉1 mL1 mL1 mLA.甲物质是淀粉酶抑制剂B.此种淀粉酶较适合在40的环境下起作用C.此种淀粉酶在中性环境中的作用速率比在碱性中的快D.此种淀粉酶在作用35 min后便会失去活性二、非选择题8、某小组在探究“影响酶活性的条件”的实验时，提出“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”的问题，并设计实验的操作步骤如下：向甲、乙两试管内各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入1 mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液；向甲、乙两试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液；观察试管中发生的变化。请依据该小组设计
24、的实验操作步骤，回答下列问题：(1)本实验中，可观测的指标是_。(2)作为对照实验，上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案_，在完成改进方案后，预期的实验结果是_。(3)将制备好的猪肝研磨液分别进行高温和冷藏处理，经高温处理后，实验效果不明显，而冷藏处理不影响实验效果，原因是_。9.如图为“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”的实验装置图，据图回答下列问题。(1)振荡2支试管，然后将其下部浸到60左右的热水中，保温5 min。用60左右的热水保温，是因为淀粉酶的_。保温5 min的目的是让_。(2)5 min以后取出试管，往2支试管中分别加入2 mL斐林试剂，并煮沸1 min。在此过程中，
25、2支试管中溶液颜色的变化分别是：甲试管_；乙试管_。设置乙试管的目的是作为_。(3)解释甲、乙两试管中溶液颜色变化的原因。甲试管_；乙试管_。(4)上述实验现象说明了_。(5)从上述实验结果可得到的结论是_。参考答案：1. D2.C3.D解析：探究温度对酶活性影响的实验，要注意操作的步骤顺序，之所以出现题中的结果是因为题干步骤2与3顺序发生了错误，这样在保温前唾液淀粉酶已经将淀粉水解了，再保温已失去了意义。4.D解析：淀粉遇碘变蓝，麦芽糖和蔗糖遇碘都不变蓝，所以碘液只能用于检测淀粉是否被水解，无法检测蔗糖是否被水解；A与B对照，A属于空白对照，通过对照可得出唾液中的淀粉酶可催化淀粉水解的结论，
26、B与C对照的目的是为了得出酶的专一性的结论。淀粉水解的产物是麦芽糖(还原糖)，蔗糖是非还原糖，若能水解，产物是葡萄糖(还原糖)，因此可把用于检测实验结果的碘液改成斐林试剂，就能达到实验目的。5.D解析：从图可知，40是酶促反应的最适温度；50及50以上的温度会使酶变性失活；该图还反映出酶促反应生成物的量与时间的关系；该坐标图是在酶量一定时测定的，故不能得出D项信息。6.A解析：在pH为7.0，温度为80的条件下，只有细菌蛋白酶具有酶活性，而胃蛋白酶、唾液淀粉酶、乳清蛋白作为蛋白质，都将被细菌蛋白酶分解为多肽，由于唾液淀粉酶被分解，所以不可能将淀粉分解。7.B解析：三支试管加入甲物质后和中的淀粉
27、被迅速分解，所以甲物质不是淀粉酶抑制剂；由表看出：此种淀粉酶在碱性环境中的作用速率比在中性中的快，较适合在40的环境下起作用；此种淀粉酶在作用35 min后便分解完淀粉。8. 答案：(1)试管中产生的气泡数量(2)增加丙试管，在第步中加入1 mL蒸馏水，其他步骤相同 甲、乙两试管中产生的气泡数量较少，丙试管中产生大量的气泡(3)过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在高温处理时，变性失活，而冷藏时，只是活性受到抑制，在适宜条件下，其活性能恢复解析：本题考查实验能力。观察过氧化氢酶的活性，可以用产生的气泡数量作为观测的指标。为增强实验的说服力，在设计实验时要有对照，对照实验要遵循单因子变量原则。过氧化氢
28、酶是蛋白质，低温抑制活性，但温度合适后其活性还可以恢复，高温可以使其失去活性。9、(1)最适催化温度是5075淀粉分解得多，产生的麦芽糖较多(2)由蓝色变为砖红色无颜色变化 对照(3)淀粉被淀粉酶分解为具有还原性的麦芽糖，在加热条件下，使蓝色的Cu(OH)2还原为Cu2O而呈现砖红色淀粉酶不能将蔗糖分解，蔗糖不具有还原性(4)淀粉酶能催化分解淀粉为还原性的麦芽糖(5)酶具有专一性解析：酶发挥作用需要适宜的条件，在此实验中自变量为反应物类型，因此要控制酶处在适宜的温度和pH条件下，并且要给予足够长的时间使反应进行。在适宜的条件下淀粉酶可以使淀粉分解成麦芽糖，麦芽糖具有还原性可以和斐林试剂反应生成砖红色沉淀，淀粉酶不能分解蔗糖而蔗糖又不具有还原性，不能与斐林试剂发生反应，这一实验验证了酶具有专一性。八、课后反思同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏。收获内容疑点内容