1、第5章 细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶 第2课时 酶的特性01课前自主学习把书读透一、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的 1071013 倍。(2)意义：使细胞代谢进行。2专一性(1)含义：每一种酶只能催化化学反应。(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。无机催化剂快速一种或一类二、酶作用条件的温和性1酶活性(1)概念：酶对化学反应的。(2)主要影响因素：和。2温度和 pH 对酶活性的影响(1)最适温度和 pH温度pH酶活性最适最适最高降低过高过高或过低失活催化效率温度酸碱度偏高或偏低偏高或偏低(2)空间结构与活性过酸、过碱或，会使酶的遭到破坏，使酶永
2、久失活。0 低温使酶的活性明显降低，但酶的保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以。温度过高空间结构空间结构恢复思维辨析1判断正误(1)细胞中几乎所有的化学反应都是由酶来催化的。()(2)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。()(5)在温度过高或过低时，酶均能失去活性。()解析 不同的酶最适温度和最适 pH 可能不同。解析 酶在温度过高时会失活，而在低温条件下酶的活性降低。2思考问题(1)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？(2)许多加酶洗
3、衣粉标有“请勿用 60 以上的热水，以免洗衣粉失效”。你能说出其中的理论依据吗？答案 不是。酶的专一性是指每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，也说明其有专一性。答案 温度过高会影响酶的活性，甚至会因高温变性而失活。02课堂合作探究考点 酶的高效性和专一性一|重点研究1高效性(1)表示曲线(2)实验验证实验组：底物生物催化剂(酶)底物分解速率(或产物形成的速率)对照组：底物无机催化剂底物分解速率(或产物形成的速率)2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
4、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。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。温度对酶活性影响实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。二|即时应用1如图为酶作用的模式图，根据图中所示，下列叙述错误的是()A甲多为蛋白质B
5、此反应为分解反应C此反应中甲、乙为反应物，丙、丁为产物D甲与乙之间有专一性解题分析 图示中甲为酶，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA；该反应是在酶(甲)的作用下将乙分解成丙和丁，且酶与底物之间具有专一性。考点 酶的作用条件较温和一|重点研究一、探究酶活性的适宜条件1实验课题及变量分析课题名称用淀粉酶探究温度对酶活性的影响用过氧化氢酶探究 pH 对酶活性的影响实验材料淀粉溶液、唾液淀粉酶肝脏研磨液、过氧化氢溶液自变量温度pH自变量的设置方法分别用 37 的水、沸水、冰水处理分别用蒸馏水、HCl 溶液、NaOH 溶液处理因变量酶活性酶活性因变量的观察指标加碘液后溶液颜色变化的速率气泡产生的速率无
6、关变量pH 相同且适宜等温度相同且适宜等2.探究温度对酶活性的影响(1)原理反应原理鉴定原理：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)试管编号步骤123加入 3%可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL提供环境温度60 的水沸水冰块保温5 min5 min5 min注入 2%新鲜淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL继续保温5 min5 min5 min滴入碘液1 滴1 滴1 滴实验现象无明显颜色变化蓝色蓝色(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
7、：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。3探究 pH 对酶活性的影响(1)原理反应原理：2H2O2过氧化氢酶2H2OO2。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)步骤试管步骤123质量分数为 20%的肝脏研磨液1 mL1 mL1 mL蒸馏水1 mL质量分数为 5%的氢氧化钠溶液1 mL质量分数为 5%的盐酸溶液1 mL质量分数为 3%的过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL振荡试管结果(现象)有大量气泡产生无明显气泡产生无明显气泡产生
8、(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。二、酶有关曲线的分析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。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
9、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，酶活性永久性丧失，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对影响酶活性条件的最适值的两点警示(1)酶催化反应时，酶不同，其最适 pH 不同，最适温度不同，但特定的酶最适值为定值，在最适值条
10、件下，催化效率最高。(2)并非在最适的 pH 或温度下反应就一定能进行，若将温度调至 100，那么，即使在最适 pH 时，多数酶也会丧失活性。二|即时应用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_。催化剂种类 解题分析 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
11、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，但未改变平衡点，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。H2O2 浓度温度酶的催化作用具有高效性反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制溶液中 H2O2 的剩余量易错点排查易错点 1对酶促反应的影响因素理解不到位典例 1 如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和 pH 的影响情况，下列解释不正确的是()A在 a 点
12、，将酶的浓度增大一倍，酶促反应速率可能增大B在 b 点，如果温度升高，酶促反应速率降低C在 c 点，升高 pH，酶促反应速率可能降低D该图可能反映的是唾液淀粉酶催化能力的变化情况误区警示(1)限制酶促反应速率的因素有：温度、pH、底物浓度、生成物浓度和酶的浓度等。(2)温度升高，酶促反应速率不一定加快：在低于酶的最适温度范围内，随温度升高，酶的活性升高；在高于最适温度范围内，随温度升高，酶的活性下降(pH 同理)。(3)过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性，不可恢复；而低温只是使酶的活性降低，酶的分子结构未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。(4)温度和 pH 通过影响酶活性来
13、影响酶促反应速率，底物浓度和酶浓度通过影响底物与酶的结合量来影响反应速率，并不影响酶的活性。解题思路 此图可以反映温度和 pH 对酶促反应速率的影响，但是影响反应速率的因素不仅包括温度和 pH，还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下，增大酶浓度，可以提高反应速率，A 正确；图中 37 已经是人体内酶的最适温度，如再升高温度，则酶促反应速率降低，B 正确；由图中可以看出，pH 为 7 时，酶促反应速率低于 pH 为 2 时，故 c 点时，升高 pH，酶促反应速率可能降低，C 正确；唾液淀粉酶在 pH为 2 左右时会失活，故图中的酶不可能是唾液淀粉酶，D 错误。易错点 2实验程序的安排不合理典例 2
14、 为验证 pH 对唾液淀粉酶活性的影响，某同学设计了下表所示的实验方法步骤。在同学们提出的下列评价中，不合理的是()实验步骤项目试管 1试管 21加入可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2加入新鲜唾液淀粉酶溶液1 mL1 mL加入 1 mol/L 的盐酸溶液1 mL3加入 1 mol/L 的 NaOH 溶液1 mL4置于 37 水浴中5 min5 min5滴入碘液2 滴2 滴 A.缺少 pH 呈中性的对照组B都置于 37 水浴中可排除温度对酶活性的影响C检验实验结果的试剂选择不恰当D操作步骤设计合理解题思路 该实验的目的是“验证 pH 对唾液淀粉酶活性的影响”，则自变量是 pH，应设置三组装置：酸性
15、、碱性、适宜 pH，因变量是唾液淀粉酶的活性，可通过淀粉的分解速率来判断，由于碘液在碱性条件下会发生化学反应，不能用碘液检测；温度等属于无关变量，要求相同且适宜，所以装置都置于 37 水浴中可排除温度对酶活性的影响；加入淀粉溶液后直接加入唾液淀粉酶，由于酶具有高效性，会使淀粉水解，操作步骤不合理。误区警示(1)影响酶活性的因素主要有温度、pH、酶浓度、底物浓度等。当考查其中一种因素对酶活性的影响时，其他因素是无关变量，要在实验过程中保持相同且适宜。(2)在探究温度或 pH 对酶活性的影响时，一定要把酶和底物在各自的温度或 pH 下处理一段时间，然后再混合。(3)检测实验结果的试剂要选择得当。课堂归纳网络构建答案 无机催化剂 一种或一类 最高 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。03课后课时精练
