人教课标生物必修1酶高效催化的因素
人教课标生物必修1《酶的作用和本质》教材梳理
疱丁巧解牛知识·巧学·升华一、酶在细胞代谢中的作用在生物体的细胞内每时每刻也都进行着许多这样的化学反应，我们统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础。
这些化学反应都是在一种极温和的条件下进行的，如对人体来说，37.5 ℃的体温、近中性的pH等。
把发生在细胞内的这些反应和在实验室中进行的同种反应相比较，我们就会发现，其中有些反应在实验室中需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件下才能进行，甚至有些反应在实验室条件下还不能实现。
难点剖析分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。
使反应物分子变为活跃状态的途径有二：（1）对反应体系加热或加压等，从而使反应物分子获得所需的活化能。
（2）使用适当的催化剂，降低活化能。
例如，过氧化氢分解为水和氧的反应，其分子活化能为每摩尔75 348焦耳；用Fe3+作催化剂时，每摩尔过氧化氢分解所需要的活化能降低至48 976焦耳；用过氧化氢酶催化时，活化能可降至8 372焦耳。
根据热力学计算，活化能由每摩尔75 348焦耳降至8 372焦耳，反应速度会加快一亿倍以上。
生物体细胞内的化学反应之所以能在温和的条件下顺利和迅速地进行，其主要原因就在于生物体内含有一类特殊的生物催化剂——酶。
在一个反应体系中，任何反应物分子都有进行化学反应的可能，但却并非都进行了反应。
因为在反应体系中各个反应物分子所含的能量高低不同，只有那些含能达到或超过某一限度的活化分子才能在碰撞中发生化学反应。
显然，活化分子越多，反应速度越快。
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因此酶催化效率更高。
正是由于酶的催化作用，细胞代谢的各种化学反应才能在温和条件下快速进行。
知识拓展关于酶是如何使反应活化能降低的，目前比较圆满的解释是中间产物学说。
(1)酶在催化此反应时，它首先与底物结合成一个不稳定的中间产物ES，然后ES再分解成产物和原来的酶。
（2）由于酶催化的反应（2）所需的活化能比（1）低，所以反应速度加快。
2020版新课程同步人教版高中生物必修第一册：第1节 第2课时 酶的特性
[思考探究] (1)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？ 提示：不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温 度，而过氧化氢在高温时会分解，影响对实验结果的分析。 (2)能否用淀粉与淀粉酶来探究pH对酶活性的影响？
提示：不能。pH会影响淀粉酶的活性进而影响淀粉水 解的速率，但是酸也能催化淀粉的水解。
答案：B
2．下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案，a～
d 代表试管，①～⑦代表实验步骤。对该实验方案的有
关评价，错误的是()abcd
①
淀粉溶液 2 mL
蔗糖溶液 2 mL
唾液淀粉酶 唾液淀粉酶 溶液2 mL 溶液 2 mL
②
50～65 ℃温水中水浴加热 10 min
③
将c倒入a，将d倒入b
(3)验证酶专一性的实验中能否使用碘液代替斐林试剂作 为鉴定试剂？
提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖 分子是否被水解都不会使碘液变色。
(4)在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林 试剂来检测？
提示：不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件 下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。
3．酶的作用条件较温和
(1)酶活性：可用在一定条件下酶催化某一化学反应的 速率 表示。
(2)酶所催化的化学反应一般是在 比较温和 的条件下进 行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构 遭到破 坏，使酶永久失活 。低温只能使酶的活性降低，但酶的空间 结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
二、酶特性的探究实验
滴加碘液 结果(现象)
结论
1滴 _变___蓝___
1滴 _不__变___蓝___
1滴 _变___蓝__
酶的催化作用需在_适__宜__的__温__度__下进行，温
人教课标生物必修1用演示实验探究酶的高效性和专一性
用演示实验探究酶的高效性和专一性一、酶的高效性为了证实酶的高效性，课堂上需演示过氧化氢分解成水和氧气的实验，目的在于让学生学会探究酶的催化效率的方法，及比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率的高低。
我先介绍动物在新陈代谢过程中产生的过氧化氢对机体有毒害作用，但机体通过过氧化氢酶，催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。
Fe3+也可催化这一反应。
实验步骤：1．制备肝脏研磨液，这一步可在课前做好。
上课前去市场收集鱼贩废弃的肝胰脏（实验中强调必须用新鲜的刚从活体动物体取出的肝脏。
因为酶是蛋白质，放久了可能受细菌作用使组织中的酶分子数量减少或活性降低），用家用搅拌机按肝脏1、水4的比例，先少加些水，将剩余水冲洗后全加入。
研磨成匀浆的目的是破坏细胞结构，使其中的酶释放出来。
这个问题可让学生思考再解释。
2．取两只试管，分别加入10mL的体积分数为3％的过氧化氢溶液。
3．把两滴肝脏研磨液滴入试管，向另一试管内滴入两滴三氯化铁的质量分数为3.5％溶液，立即用棉花塞紧试管口，以免氧气逸出。
4．轻轻地振荡两只试管，问学生会有什么现象出现。
学生齐声回答有气泡产生。
然后让学生观察，发现两只试管中都有气泡产生，放入肝糜的试管内先产生气泡且气泡很多。
这时课堂气氛开始活跃起来。
5．将点燃的但无火焰的卫生香分别放在试管口（不要插入太深，拔棉花和插入卫生香要快）。
再问学生有何现象？学生一同回答放在有肝糜的试管口的卫生香燃烧，有火焰；而放在有Fe3+的试管口的卫生香只是发亮但不燃烧。
在操作这一步时，课堂气氛相当活跃，学生非常兴奋。
最后让学生讨论得出：过氧化氨酶的催化效率高于铁离子的结论。
并进一步指出，酶的催化一般是无机催化剂的数万倍至数亿倍，概括出酶的高效性。
在做完这个实验后，要强调实验成功的关键取决于两点：①肝脏的新鲜程度，前面已叙。
②滴加三氯化铁液和肝脏研磨液不能合用一支滴管。
否则，由于酶的催化效率的高效性，少量酶带入三氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。
高中生物 章节知识要点 酶的特性素材 新人教版必修1
［教材优化全析］通过上节课的实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”，我们认识到，在其他条件相同的情况下，过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率（速度）要远远高于Fe 3+的作用，这就是酶的高效性。
全析提示酶只改变反应速度，而不改变反应平衡。
1.酶具有高效性生物体最基本的特征是新陈代谢，新陈代谢是由一系列化学反应组成的。
这些化学反应的高速顺利进行都需要酶的催化，即使像CO 2水合作用这样简单的反应也是通过体内碳酸酐酶催化的CO 2＋H 2O −−−−→−碳酸酐酶H 2CO 3每个酶分子在1s 内可以使6×105个CO 2发生水合作用，这样可以保证使组织细胞中的CO 2迅速进入血液，然后再通过肺泡及时排出，这个经酶催化的反应，要比未经催化的反应快107倍。
再如刀豆种子中脲酶催化尿素水解的反应：要点提炼关于酶的高效性、专一性、作用条件较温和三个特征可通过作相关的实验 设计加深理解。
在20℃时，脲酶催化反应的速率常数是3×10４s －1，无酶催化时,尿素水解的速率常数为3×10－10s －1。
可见，脲酶催化反应的速率比非催化反应速率加快了1014倍。
大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
据报道，如果在人的消化道中没有各种消化酶类参与催化作用，那么，在体温37℃的情况下，要消化一餐简单的午饭，大约需要50年。
经过实验分析，动物吃下的肉食，在消化道内只要几小时就可以完全消化分解；在将唾液淀粉酶稀释100万倍后，仍具有催化能力；体内产生的一些有害代谢产物如过氧化氢，能在极短的时间内被过氧化氢酶催化分解，避免对机体造成伤害；催化细胞内呼吸作用一系列化学反应的酶也有很高的作用效率，从而保证机体所需能量的持续高速供应。
由此可见，酶的催化效率是极高的。
全析提示酶的高效性是保证机体代谢各种化学反应在常温常压的条件下高效进行的 前提条件。
2.酶具有专一性过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。
人教版高中生物必修一学案：5.1.2 酶的特性含答案
第2课时酶的特性学习目标1．阐明酶的高效性和专一性(重点)。
2.探究酶活性的因素(重难点)。
3.分析影响酶促反应的因素(重难点)。
|基础知识|一、酶的特性(连线)答案①－b ②－c ③－a二、影响酶活性的因素下列是温度和pH对酶活性的影响示意图，请写出其中某点或某段表示的含义。
图中P点表示最适温度，Q点表示最适pH，偏离P点或Q点，酶的活性降低。
|自查自纠|1．酶具有专一性、高效性，且受温度和pH的影响( )2．蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性( )3．由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性( )4．高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活( )5．探究酶的最适温度，需要设置多组实验，相邻两组实验具有一定的温差( ) 6．探究酶的最适pH，需要在酶的最适温度条件下进行( )答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√|图解图说|★无机催化剂和酶都有催化作用，但酶的催化效率更高。
★“锁钥学说”解释酶的专一性。
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________★高温影响酶的活性，直至失活________________________________________________________________________探究点一 酶特性有关的实验分析1．酶高效性的实验分析 思路：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．酶专一性的实验分析 (1)思路。
①⎩⎪⎨⎪⎧实验组：底物＋相应酶液――→检测底物被分解对照组：另一底物＋相同酶液――→检测底物没被分解②⎩⎪⎨⎪⎧实验组：底物＋相应酶液――→检测底物被分解对照组：相同底物＋另一酶液――→检测底物没被分解(2)实例：实验验证淀粉酶具有专一性步骤1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶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．探究酶的最适温度(1)该实验的自变量是什么？实验需要不需要保持酶的最适pH条件？pH在该实验中属于什么变量？提示该实验的自变量是温度。
人教版高中生物必修一背诵知识点整理第3-5章
第三章细胞的基本结构一、细胞膜（哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，没有细胞器，是制备细胞膜的最佳材料。
）1. 组成：主要为脂质（磷脂最多）和蛋白质，另有少量糖类（在膜的外侧）。
2. 结构特点：具有一定的流动性（原因：磷脂和蛋白质的运动）；功能特点：具有选择透过性。
3. 功能：将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出、进行细胞间信息交流二、细胞壁：主要成分是纤维素和果胶，有支持和保护功能。
三、细胞质：细胞质基质和细胞器1. 细胞质基质：为代谢提供场所和物质和一定的环境条件，影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。
2. 细胞器：分离各种细胞器的方法：差速离心法●线粒体（双层膜）：内膜向内突起形成“嵴”，细胞有氧呼吸的主要场所（第二、三阶段），含少量DNA。
鉴定：用__健那绿___染料使其呈现__蓝绿色__。
●叶绿体（双层膜）：只存在于植物的绿色细胞中。
类囊体上有色素，类囊体和基质中含有与光合作用有关的酶，是光合作用的场所。
含少量的DNA。
●内质网（单层膜）：是有机物的合成“车间”，蛋白质运输的通道。
●高尔基体（单层膜）：动物细胞中与分泌物的形成有关，植物中与有丝分裂细胞壁的形成有关。
●液泡（单层膜）：泡状结构，成熟的植物有大液泡。
功能：贮藏（营养、色素等）、保持细胞形态，调节渗透吸水。
●溶酶体（单层膜）：是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
●核糖体（无膜结构）：合成蛋白质的场所。
●中心体（无膜结构）：由垂直的两个中心粒构成，与动物细胞有丝分裂有关。
小结：★双层膜的细胞器：线粒体、叶绿体★单层膜的细胞器：内质网、高尔基体、液泡、溶酶体★非膜的细胞器：核糖体、中心体；★含有少量DNA的细胞器：线粒体、叶绿体★含有色素的细胞器：叶绿体、液泡★动、植物细胞的区别：动物细胞和低等植物细胞特有中心体；高等植物细胞特有细胞壁、叶绿体、液泡。
四、细胞核1. 结构：核膜：双层膜，有核孔（细胞核与细胞质之间的物质交换通道，RNA、蛋白质等大分子进出必须通过核孔。
2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第5章第1节第2课时酶的特性和影响酶活性的条件含解析
第2课时酶的特性和影响酶活性的条件课标内容要求核心素养对接1.酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
2．实验：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
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。
1．酶的高效性(1)含义：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)意义：使细胞代谢快速进行。
2．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。
(2)锁钥模型：图中A表示酶，B表示被酶催化的底物，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。
3．酶的作用条件较温和(1)温度对酶活性的影响(如图1)：①ab段表示随温度升高，酶活性逐渐增强；b点时，酶活性最高，此点所对应的温度为最适温度；bc段表示随温度升高，酶活性逐渐减弱。
②a点时酶活性较低，但酶的空间结构稳定。
③c点时酶活性丧失，其原因是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)：①de段表示随pH升高，酶活性逐渐增强；e点时，酶活性最高，此点所对应的pH为最适pH；ef段表示随pH升高，酶活性逐渐减弱。
②d点和f点时酶活性丧失，其原因是过酸、过碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
() 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。
() 5．pH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。
5-1第2课时 酶的特性和影响酶活性的因素 课件 生物人教版必修1-PPT
现探究精氨酸降低酶 B 活性的作用方式属于模型 A 还是模型 B。 (1)写出采取的实验思路。 提示：实验思路大致是在酶量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反 应体系中加入精氨酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率变化。
(2)写出预测实验结果和实验结论。 提示：如果酶促反应速率能恢复，则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于 模型 A；如果酶促反应速率不能恢复，则说明精氨酸降低酶活性的作用方式 属于模型 B。
网络构建（一图串尽主干知识）
D．易受酸碱度影响
解析：从图解可以看出甲是酶，甲酶只能催化乙分解为丙和丁，而对戊不起
作用，说明酶的催化具有专一性。 答案：A
2．纺织工业上的褪浆工序通常有两类：化学法和加酶法。化学法，需要 7～9 g/L
的 NaOH 溶液，在 70～80 ℃条件下作用 12 h，褪浆率仅为 50%～60%；
而加酶法，用少量细菌淀粉酶在适宜的条件下，只需作用 5 min，褪浆率即
1 min 后碘液检测 溶液呈棕黄色 溶液呈棕黄色 溶液呈棕黄色
A．适当增加 3%的淀粉溶液的体积 B．适当提高 α 淀粉酶溶液的浓度 C．将实验温度改为 0 ℃、55 ℃、100 ℃ D．将检测试剂碘液改为斐林试剂
解析：试管 1、2、3 没能成功，是因为所用淀粉量过少，或者酶量较多，酶 具有高效性，故在 45 ℃、55 ℃、65 ℃条件下都没有淀粉剩余，可以增加 淀粉量或者减少酶量，重新设置实验，A 正确，B 错误；验证 α 淀粉酶的最 适温度是 55 ℃，将实验温度设置为 0 ℃、55 ℃、100 ℃，因为温度梯度 过大，实验结果不能说明酶的最适温度就是 55 ℃，C 错误；斐林试剂检测 还原糖需要水浴加热，会破坏设置的温度条件，D 错误。 答案：A
影响酶催化效率的因素
影响酶催化效率的因素使酶具有催化效率高的因素有以下几个方面。
（一）邻近与定向效应是指酶受底物诱导发生构象变化，使底物与酶的活性中心楔合，对于双分子反应来说，两个底物能集中在酶活性中心，彼此靠近并有一定的取向。
这样就大大提高了活性部位上底物的有效浓度，使一个分子间的反应变成了一个近似于分子内的反应，从而增加了反应速度。
（二）底物分子敏感键扭曲变形酶活性中心的结构有一种可适应性，当专一性底物与活性中心结合时，可以诱导酶分子构象的变化，使反应所需要的酶中的催化基团与结合基团正确的排列和定位，使催化基团能够合适地处在被作用的键的地方，这也就是前面提到过的“诱导契合”学说。
与此同时，变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生“张力”，甚至“变形”，从而促进酶-底物络合物进入过渡态，降低了反应活化能，加速了酶促反应。
实际上这是酶与底物诱导契合的动态过程。
酶活性中心的某些基团，在底物的分步反应中，经常表现为酸碱催化与共价催化的作用。
（三）酸碱催化酸碱催化有狭义的和广义的。
最初，化学家们认为：酸是H+离子，碱是OH -离子。
狭义的酸碱催化就是H+离子或OH -离子对化学反应速度表现出的催化作用。
酸碱催化在有机化学反应中是比较普遍的现象。
如在酸碱的作用下，蛋白质可能水解为氨基酸，脂肪可以水解为甘油和脂肪酸。
由于细胞内的环境接近中性，H+与OH -离子的浓度都很低，因此，在生物体内进行的酶促反应，H+与OH -离子的直接作用相当微弱。
随着科学的发展，概念的深化，后来把酸定义为质子的供体，碱定义为质子的受体。
现在所说的酸碱催化作用，则是指组成酶活性中心的极性基团，在底物的变化中起质子的供体或受体的作用，这就是广义的酸碱催化。
发生在细胞内的许多类型的有机反应都是广义的酸碱催化。
例如，羰基的水化、羧酸酯或磷酸酯的水解、各种分子的重排以及许多取代反应都属此种类型。
酶活性中心处可以提供质子或接受质子而起广义酸碱催化作用的功能基团有：谷氨酸、天冬氨酸侧链上的羧基，丝氨酸、酪氨酸中的羟基，半胱氨酸中的巯基，赖氨酸侧链上的氨基，精氨酸中的胍基和组氨酸中的咪唑基。
人教版高中生物必修第1册 5.1.2第2课时 酶的特性
[名师提醒2]
酶催化效率高低的检测指标 (1)单位时间内生成物的生成量。 (2)单位时间内反应物的减少量。 (3)达到平衡点所用时间的长短等。
1.验证酶的高效性 (1)设计思路 验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要 是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。 (2)设计方案
二、酶的作用条件较温和 1．酶活性 （1）含义：酶催化特定化学反应的 能力 。 （2）影响酶活性的主要因素： 温度和pH 。酶所催化的化学反应一般 是在比较 温和的条件 下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活 性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低；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 且不再恢复
(3)在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？
不宜。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该 实验需严格控制不同温度。
2．探究pH变化对过氧化氢酶催化作用影响的实验
步骤
20%肝脏研磨液 蒸馏水
5%氢氧化钠溶液 5%盐酸溶液
3%过氧化氢溶液
结果
1 1 mL 1 mL
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂 探究点一 酶的高效性和专一性
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。下表为比较新鲜的唾液 (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
蔗糖溶液 新鲜的唾液
新配制的斐林试剂
(3)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖是否被水解都不会使碘液变色。
(4)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？
2020-2021学年高中生物新人教版必修1 酶的特性 教案
第2课时酶的特性一、酶的特性1．酶具有高效性(1)酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
(2)酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，说明酶具有高效性。
2．酶具有专一性(1)酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、脂肪和淀粉水解。
(2)实例：脲酶只能催化尿素分解。
3．酶的作用条件较温和酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
低温只能使酶活性降低，不会使酶失活。
(1)酶的作用需要适宜的温度在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。
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)酶的作用需要适宜的pH在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的最适pH。
pH偏高或偏低，酶促反应速率都会下降。
(1)二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性()(2)催化脂肪酶水解的酶是蛋白酶()(3)酶在最适温度条件下活性最高，因此酶适合在此温度下保存()(4)低温、高温、强酸、强碱条件下酶的活性都很低，且酶的空间结构都发生了不可逆的改变() 答案(1)×(2)√(3)×(4)×淀粉和蔗糖都是非还原糖，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。
下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析：试管编号 1 2可溶性淀粉溶液 2 mL －蔗糖溶液－ 2 mL新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL60 ℃水浴保温5 min新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL沸水浴煮沸1 min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？你能从该实验得到什么结论？提示1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。
高中生物人教版必修一上篇第5章第1节第2课时酶的特性
A.说明酶具有高效性的是3号和4号实验 B．1号和3号对照不能说明酶有专一性 C．各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系 D．3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响
思维导图：
课堂互动探究
金榜通关必备
随堂达标检测
深度剖析 酶具有高效性是通过无机催化剂与酶相比较(即2号与3 号实验)得出的。1号和3号实验是两种酶催化一种底物，能说明 酶具有专一性。3号与4号实验对比能说明高温会降低酶的活性。 3号和5号实验的自变量是pH，说明pH会影响酶的活性。 答案 D 方法提炼 (1)酶的专一性探究 此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因 变量是反应物是否被分解。
课堂互动探究
金榜通关必备
随堂达标检测
(2)探究pH对酶活性的影响
试管 步骤
质量分数20%肝脏研磨液
1 1 mL
蒸馏水
1 mL
质量分数5%氢氧化钠溶液
质量分数5%盐酸溶液
质量分数3%过氧化氢溶液 2 mL 振荡试管
2 1 mL 1 mL 2 mL
3 1 mL
1 mL 2 mL
课堂互动探究
金榜通关必备
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 min
0℃
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) 结论
变蓝
不变蓝
变蓝
酶的催化作用需在 适宜的温度 下进行，温 度过高或过低都会影响酶的活性
【例1】 取经过编号的5支试管分别加入2 mL体积分数为3%的过 氧化氢溶液，进行如下实验，根据实验内容，下列说法正确的是
人教版高中生物必修第1册 微专题1 关于酶的实验设计
生物学 必修1 配人教版
第5章 细胞的能量供应和利用
【解析】(2)根据“在1、3号试管中加入2 mL 2%淀粉溶液”可知 在2、4试管中要加入2 mL 2%蔗糖溶液，形成对照；根据“在1、2号试 管中加入1 mL α淀粉酶”可知在3、4试管中要加入蔗糖酶溶液，形成对 照，利用还原糖与斐林试剂在加热条件下形成砖红色沉淀的原理，来进 行检验。(3)选择斐林试剂，1号试管里的淀粉被水解产生麦芽糖和葡萄 糖，两者是还原糖，会产生砖红色沉淀。2号试管里的蔗糖没有被分 解，呈现斐林试剂的蓝色。3号试管里的淀粉没有被分解，呈现斐林试 剂的蓝色。4号试管里的蔗糖被分解成葡萄糖和果糖，两者均是还原 糖，所以产生砖红色沉淀。
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第5章 细胞的能量供应和利用
为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，
某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述，正确的是( )
方案 ① ② ③ ④
催化剂
底物
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
淀粉酶
淀粉、蔗糖
蛋白酶
蛋白质
过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢
pH 中性 适宜 适宜 强酸性
第5章 细胞的能量供应和利用
微专题1 关于酶的实验设计
生物学 必修1 配人教版
第5章 细胞的能量供应和利用
“三法”突破酶的实验设计题型
1．“试剂检测法”鉴定酶的本质 (1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质， 少 数 的 酶 是 RNA 。 在 高 中 教 材 中 常 见 的 一 些 酶 ， 如 淀 粉 酶 、 蛋 白 酶 等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质 的鉴定方法。因此，利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理 设计鉴定方案即可。
酶高效催化的因素
酶高效催化的因素一、靠近和定向效应化学反应的速度与反应物的浓度呈正比。
“靠近”（邻近 proximity）是指酶的活性中心与底物靠近，对于双分子反应来说也包括酶活性部位与两底物分子之间的邻近。
定向（orientation）是指互相靠近的底物分子之间以及底物分子与酶活性部位的功能基团之间正确的立体化学排列。
这样就大大提高了酶活性中心局部区域的底物浓度。
研究表明，在生理条件下，底物浓度一般很低（0.001mol / L），而在酶活性部位测得底物浓度达100mol / L，比溶液中高出十万倍。
同时，专一性底物与酶分子靠近并与之结合时，酶分子构象发生一定变化，而导致其催化基团与结合基团正确排列与定位，为反应基团分子轨道杂交提供了良好的条件，使底物进入到过度态的熵变负值减小，反应的活化能降低，从而大大提高了反应速率。
据估计靠近和定向效应约可使反应速度增加108 倍。
二、底物分子的形变与诱导契合所有化学键均由电子形成，电子的迁移会引起这些键的重排和断裂。
X-射线分析证明，酶与底物结合并进行反应时，在底物诱导酶活性中心的构象发生改变的同时，酶也可诱导底物分子构象发生变化，促使底物分子中的敏感键发生“形变”，产生“电子张力“，以上变化有利于形成一个互相契合的酶-底物复合物，进一步形成过度态，大大增加酶促反应的速率。
三、酸碱催化质子供体（酸）和质子受体（碱）形成的广义酸碱催化（general acid-base catalyst）在生物化学的反应中普遍存在。
酶分子中存在许多酸性和碱性基团，它们可作为质子供体和质子受体，在特定的pH 条件下起到广义酸碱催化作用。
如氨基、羧基、巯基、酚羟基和咪唑基。
特别是咪唑基，既是一个很强的亲核基团（电子对供体），又是一个有效的酸碱催化基团。
咪唑基的解离常数约为6.0 ，在接近生物体液的pH条件下，有一半以酸的形式存在，另一半以碱的形式存在。
即咪唑基既可作为质子供体，也可作为质子受体在酶促反应中发挥作用，并且供出质子和接受质子的速度十分迅速（半寿期小于10-3秒），因此，咪唑基是最有效的、最活泼的催化基团。
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酶高效催化的因素
一、靠近和定向效应
化学反应的速度与反应物的浓度呈正比。
“靠近”（邻近 proximity）是指酶的活性中心与底物靠近，对于双分子反应来说也包括酶活性部位与两底物分子之间的邻近。
定向（orientation）是指互相靠近的底物分子之间以及底物分子与酶活性部位的功能基团之间正确的立体化学排列。
这样就大大提高了酶活性中心局部区域的底物浓度。
研究表明，在生理条件下，底物浓度一般很低（0.001mol / L），而在酶活性部位测得底物浓度达100mol / L，比溶液中高出十万倍。
同时，专一性底物与酶分子靠近并与之结合时，酶分子构象发生一定变化，而导致其催化基团与结合基团正确排列与定位，为反应基团分子轨道杂交提供了良好的条件，使底物进入到过度态的熵变负值减小，反应的活化能降低，从而大大提高了反应速率。
据估计靠近和定向效应约可使反应速度增加108 倍。
二、底物分子的形变与诱导契合
所有化学键均由电子形成，电子的迁移会引起这些键的重排和断裂。
X-射线分析证明，酶与底物结合并进行反应时，在底物诱导酶活性中心的构象发生改变的同时，酶也可诱导底物分子构象发生变化，促使底物分子中的敏感键发生“形变”，产生“电子张力“，以上变化有利于形成一个互相契合的酶-底物复合物，进一步形成过度态，大大增加酶促反应的速率。
三、酸碱催化
质子供体（酸）和质子受体（碱）形成的广义酸碱催化（general acid-base catalyst）在生物化学的反应中普遍存在。
酶分子中存在许多酸性和碱性基团，它们可作为质子供体和质子受体，在特定的pH 条件下起到广义酸碱催化作用。
如氨基、羧基、巯基、酚羟基和咪唑基。
特别是咪唑基，既是一个很强的亲核基团（电子对供体），又是一个有效的酸碱催化基团。
咪唑基的解离常数约为6.0 ，在接近生物体液的pH条件下，有一半以酸的形式存在，另一半以碱的形式存在。
即咪唑基既可作为质子供体，也可作为质子受体在酶促反应中发挥作用，并且供出质子和接受质子的速度十分迅速（半寿期小于10-3秒），因此，咪唑基是最有效的、最活泼的催化基团。
四、共价催化
某些酶可以与底物形成一个反应活性很高的不稳定共价中间物，此共价中间物很容易变成过度态，因而大大降低反应的活化能，致使底物能越过较低能阈形成产物。
共价催化最一般的形式是催化剂的亲核基团对底物的亲电子碳原子进行攻击，形成共价中间物。
酶蛋白中有三种主要亲核基团，Ser的羟基、Cys的巯基和His的咪唑基。
五、酶活性中心是低介电区域
酶活性中心穴内是相对疏水环境。
酶的催化基团被低介电环境所包围，因此，底物分子的敏感键和酶的催化基团之间有很大的反应力。