浙科版(2023)生物必修一 第三章第二节课时2 探究影响酶催化功能的因素学案(含解析)

浙科版（2023）生物必修一第三章第二节课时2探究影响酶催化功能的因素学案（含解析）课时2探究影响酶催化功能的因素一、pH对酶活性的影响1.典型曲线2.曲线解读(1)酶通常在一定的pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强,该pH称为最适pH。

(2)在一定pH范围内,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强,酶促反应速率逐渐加快;在最适pH时,酶的活性最大,酶促反应速率最快;超过最适pH,随着pH的升高,酶的活性逐渐减弱,酶促反应速率逐渐减慢。

(3)不同酶的最适的pH范围可能很窄,也可能较宽,这取决于不同酶的特性。

二、温度对酶活性的影响1.典型曲线2.曲线解读(1)酶促反应都有一个最适温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。

(2)温度对酶促反应的影响有两个方面:①温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度加快,如图示中曲线a所示。

②温度影响酶的空间结构,温度升得越高,酶变性的速率越快,升到一定温度,酶将完全失活,如曲线b所示。

③a、b所示的作用叠加在一起,使得酶催化的反应表现出最适温度,如曲线c所示。

当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克甚至有生命危险。

人发烧时为何食欲不振提示:高温使体内的酶,包括消化酶活性降低,消化能力减弱,所以食欲不振。

三、其他影响因素有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。

四、探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响1.实验原理(1)过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解产生水和氧气,通过检测氧气的变化可反映酶催化速率的强弱。

(2)不同的pH能影响酶的活性,在最适pH条件下酶的催化效率最高。

2.实验装置(1)甲表示反应前的状态,浸过肝脏匀浆的滤纸片不与H2O2溶液接触。

(2)乙表示旋转反应小室,使浸过肝脏匀浆的滤纸片与H2O2溶液接触,倒置的量筒收集气体。

3.实验步骤(1)安装装置。

①乙装置的水槽中加水至快满为止。

②将大小相同的8片滤纸片在新鲜肝脏匀浆中浸泡1 min,用镊子夹起滤纸片贴靠在培养皿壁上,待多余的匀浆流尽后,贴在甲反应小室的内壁上。

③向反应小室中加入2 mLpH缓冲液、2 mL 3%的过氧化氢溶液,将小室塞紧。

④将装置按图乙所示进行组装。

(2)反应与气体收集。

①将反应小室小心旋转180°,使过氧化氢溶液与滤纸片接触,并开始计时。

②每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次,共进行4次,并记录结果。

(3)利用该装置进行其他pH的检测(特别提醒:每次检测之前需要反复冲洗反应小室,再重复上述实验过程)。

4.实验结果缓冲液pH5.0 pH6.0 pH7.0 pH8.0收集的气体体积(mL) 0.5 min1 min1.在探究pH对酶活性的影响中,若将反应体系的pH从1.0逐渐连续升高到12.0,则H2O2酶的活性不会发生改变,其原因是什么提示:在pH为1.0的强酸条件下H2O2酶已变性失活。

2.能否利用探究pH对过氧化氢酶的影响实验的试剂、材料、装置等探究不同温度对酶促反应速率的影响并说明理由。

提示:不能。

因过氧化氢的分解受温度影响较大,若温度升高,过氧化氢分解速率明显加快,这样实验的变量不唯一。

[自主学习检测]——教材基础熟记于心1.酶催化的最适pH范围都很窄,一旦超过这个范围都会降低反应速率。

(×)提示:酶催化的最适pH范围有的很窄,有的很宽。

2.酶分子会随温度的升高而发生空间结构改变,导致热变性。

(√)3.底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触面积而影响酶促反应速率。

(√)4.随着温度降低,酶促反应的活化能下降,低温能降低酶活性的原因是低温破坏了酶的空间结构。

(×)提示:活化能是指进行化学反应所需要的能量,不会随温度而改变,只是酶降低了反应的活化能;低温时,酶活性低,但空间结构几乎不变。

5.在温度影响酶的活性的实验中,若某两支试管的反应速率相同,在其他条件均相同的条件下,可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。

(×)提示:环境温度不一定相同。

同一反应速率,一般会有两种不同的温度。

6.经高温处理的胃蛋白酶,加入双缩脲试剂后不会出现紫色。

(×)提示:高温处理胃蛋白酶,胃蛋白酶虽然变性但仍为蛋白质,加入双缩脲试剂后仍会出现紫色。

7.探究“pH对过氧化氢酶的影响”时,反应小室旋转180°时开始计时。

(√)任务一酶促反应曲线及分析方法[任务突破]归纳总结与酶相关曲线酶的特性曲线曲线解读高效性①酶的催化效率远高于无机催化剂;②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不能改变化学反应的平衡点;③酶只能催化已存在的化学反应专一性加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用,而加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性反应物浓度及酶浓度对酶促反应的影响①甲:底物充足,其他条件适宜,酶促反应速率与酶浓度成正比;②乙:其他条件适宜,酶量一定,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,当反应物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性的限制,酶促反应速率不再增加温度和pH 对酶活性的影响①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱;②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复活性[迁移应用][典例1-1] (2022·衢温“5 1”联盟期中)如图为乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果,除自变量和图中条件外,其他实验条件均设置为最适条件。

下列有关叙述错误的是(B)A.若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大B.若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将降低C.若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大D.若降低两个实验的反应温度,相对反应速率都将降低解析:分析实验1的图,酶浓度为2%时,随着乳糖浓度升高,酶促反应速率先上升,达到一定速率后不变。

分析实验2的图,乳糖浓度为20%,随着酶浓度上升,酶促反应速率不断增大。

实验1最终限制酶促反应速率的因素是酶的浓度有限,若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大;若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将不变;若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大,因为乳糖浓度有限;根据题意,两个实验都处于最适条件(最适温度和最适pH),所以若降低两个实验的反应温度,酶的活性下降,相对反应速率都将降低。

[典例1-2] (2022·浙北G2联盟高一联考)下图表示不同pH及温度对某反应产物生成量的影响,下列相关叙述正确的是(C)A.随着pH的升高,酶的活性先降低后增大B.在30～37 ℃范围内,该酶的最适温度一定是35 ℃C.酶的最适pH是一定的,不随着温度的升高而改变D.随着温度的升高,酶的活性逐渐降低解析:pH在0～8时,随着pH的升高,酶的活性表现为逐渐升高,pH大于8后,随着pH的升高,酶的活性逐渐降低,可见在一定范围内,随着pH的升高,酶的活性先升高后降低;该图表示产物生成量随pH及温度的变化情况,产物生成量越多,表示反应越快,但该图没有更小温度梯度的实验,所以不能得出该酶的最适温度是35 ℃;由图可知温度不影响酶的最适pH,所以随着温度的升高,酶的最适pH(pH=8)保持不变;温度在30～35 ℃时,随着温度的升高,酶的活性逐渐升高。

任务二探究pH对过氧化氢酶活性的影响[任务突破]分析实验操作过程中的细节(1)实验操作过程中装置只有一套,因此检测不同pH对过氧化氢酶活性的影响,需要对实验装置进行反复冲洗,以免影响实验结果。

(2)浸过肝脏匀浆的滤纸片表示酶的数量,不同装置中滤纸片的数量需相同,但特别指出的是改变滤纸片的数量无法改变产物的量,只可以改变反应速率。

(3)本实验中,量筒中的水要灌满,且不能产生气泡,否则会影响后面气体体积的测量。

(4)收集到的气体不能直接表示酶的活性(或催化效率),而是需要计算单位时间内的气体产生量以此表示不同pH下的酶活性。

(5)在将各次实验的反应小室内的过氧化氢溶液旋转180°前,要把过氧化氢溶液先与缓冲液混合,二者不能颠倒顺序。

若颠倒顺序,底物会在未调好pH的情况下就在酶的作用下发生反应,影响实验的准确性。

因此,必须先将底物置于预设环境下,再与酶混合。

[迁移应用][典例2-1] (2022·绍兴高一期末)下图为“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的实验装置,下列相关叙述正确的是(B)A.肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果没有影响B.计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始C.实验一段时间后,气泡不再产生,说明酶已失活D.实验装置使用清水冲洗后即可进行下次实验解析:肝脏匀浆中含有过氧化氢酶,肝脏匀浆的新鲜程度影响过氧化氢酶的活性,所以肝脏匀浆的新鲜程度对实验效果有影响;该实验的因变量是单位时间内气体的产生量,所以计时应从过氧化氢溶液接触滤纸片开始;实验一段时间后,气泡不再产生,说明过氧化氢已经被分解完,并不是过氧化氢酶失活;实验装置使用清水冲洗后,不能马上进行下次实验,因为不确定里面的过氧化氢酶是否被清洗干净。

[典例2-2] 某同学采用新鲜肝脏匀浆探究pH对过氧化氢酶的影响。

下列叙述正确的是(C)A.反应小室不宜放入满水位的托盘中,以防其漂浮B.在新鲜肝脏匀浆中浸泡后的滤纸片用镊子直接转移到反应小室内壁上C.用于收集气体的量筒内若出现少量气泡,应先将气泡赶出,才可以继续实验D.一组实验结束后,为保证下一组实验的准确度,应充分清洗反应小室并用H2O2溶液再冲洗一遍解析:反应小室不宜放入满水位的托盘中,以防水溢出;应将新鲜肝脏匀浆中浸泡后的滤纸片先贴靠在培养皿壁上,使多余的匀浆流尽,再转移到反应小室上侧的内壁上;用于收集气体的量筒内若出现少量气泡,应先将气泡赶出,才可以继续实验,以免造成实验误差;一组实验结束后,为保证下一组实验的准确度,应用相应缓冲液清洗反应小室,不能用H2O2溶液冲洗。

基础达标练1.(2022·宁波高二联考)低温会导致草莓果实着色不良,严重影响草莓的品质和价值。

查尔酮合成酶(CHS)是果实中合成花青素的一种关键酶。

下列叙述不正确的是(B)A.花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中B.CHS可为花青素合成反应提供所需的活化能C.低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色D.CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关解析:细胞液是指液泡内的液体,花青素主要存在于草莓果实细胞的细胞液中;由题意可知,CHS是一种酶,酶能降低化学反应所需要的活化能,但不提供化学反应所需要的活化能;CHS是果实中合成花青素的一种关键酶,而低温会降低酶活性,故低温通过降低CHS的活性影响草莓果实着色;酶催化反应的速率与反应物浓度有关,因此CHS催化反应的速率与花青素前体物质的浓度有关。