探究影响酶活性的因素

酶的特性

一、课程目标分析

本节课是在对酶的作用和本质已有较深理解，并且通过实验已对酶的催化效率有了感性认识的基础上实施的。通过本节课的学习，应了解酶的概念，理解酶的特性，领悟探究酶的特性的科学研究方法，比如变量的控制、定性说明基础上的定量探究等。由于新课程倡导探究性学习的理念，强调让学生具有较强的生物学实验的操作技能、收集和处理信息的能力、以及交流与合作的能力等，可以说对酶的特性的学习是感悟新课程理念的范例，因此在苏教版和人教版的教材中，都有探究酶的特性及活性受温度和酸碱度影响的实验。当然本节内容成为历年高考的重点也是情理之中，比如04年上海卷考查了胰蛋白酶对底物的分解速度和温度之间的关系、05年江苏卷考查了探究酶的高效性的实验、06年广东卷考查了探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验等。此外，同学们在学习本节内容的过程中，还可开展研究性学习，研究酶与人类生活的关系，开阔自己的眼界，更好地体会新课程理念。

二、学习方法建议

1、与无机催化剂比较认识酶的特性------高效性

同学们对酶的认识有限但对催化剂的特点、作用条件比较熟悉。催化剂是在化学反应中能增大反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后都没有发生变化的物质。无机催化剂催化反应时有时需加热、加压如工业合成氨。而生物体内的代谢主要是在细胞内进行的，细胞内的环境是一个常温、常压的状态，这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂。可见同样是催化剂但作用的特点是不同的。比如生物催化剂过氧化氢酶和无机催化剂Fe3+需都能催化H分解为H，但列表比较后会发现：

通过对表格中信息的分析，联系上节课中的实验 ------ 比较过氧化氢酶在不同条件下的分解，与无机催化剂比较，认识酶的高效性。

2、根据蛋白质结构和功能关系理解酶的特性------专一性

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。由于氨基酸种类、数目、排列顺序和肽链数目及空间结构的不同，就形成了分子结构不同、各具特定空间构型的蛋白质，蛋白质的分子结构是蛋白质功能的物质基础。同学们如何理解生物催化剂催化化学反应时的专一性，可借鉴蛋白质结构和功能的关系。特定空间构型的蛋白质具备特定的生理功能，那么便可推导出某种酶也应有特定的空间构型，特定的空间构型只能与特定的底物相结合，就象锁钥关系，这样也就比较容易理解酶在催化反应时，某种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，正由于酶空间结构上有特定的活性部位。酶的专一性保证了生命活动有条不紊地进行。

3、通过设计实验进行探究感知酶的特性-------酶作用的条件比较温和

在使用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好；人患感冒发烧时，常常不思饮食，其原因是什么？人体消化道的胃、小肠PH不同但胃肠内都有酶参与大分子物质的消化。同学们对这些事例能做出适当的解释吗？这些事例说明了酶与无机催化剂比较的又一特性，酶作用的条件比较温和。当然假设是否可靠，应设计实验检验。例如：

课题定量测定不同pH对酶活性的影响

[目的原理] （1）鲜肝提取液中含有过氧化氢酶，最适pH为7～7.3，不同pH影响酶的活性；

（2）通过排水法用量筒收集单位时间内产生的气体体积（ml/min）表示酶的

活性。

[材料器具] 鲜肝提取液、3%H2O2溶液、PH为5、6、7、8、9的缓冲液；玻璃棒、移液管、广口瓶5只、大水槽5只、量筒5只，定性滤纸小圆片等。

[活动程序]

⑴根据消化液的pH与消化酶的关系，产生探索不同pH是否影响过氧化氢酶

活性的联想，并作出有关pH与酶活性的假设。

⑵对照血浆pH（7.35～7.45），推测肝细胞内过氧化氢酶的酸碱环境，设计探

究实验方案。设计并绘制数据记录表。

⑶实验前用0.067mol/L Na2HPO4溶液和0.067mol/L KH2PO4溶液，配制pH分

别为5、6、7、8、9的缓冲溶液各10mml。

⑷按照下图设计的实验装置操作，五组装置的不同之处是浸有鲜肝提取液定性

滤纸小圆片PH不同。实验开始前图A，实验开始时旋转广口瓶，让圆形滤

纸片与H2O2溶液接触，观察量筒中气体的体积并记录在数据表格中。

⑸分析实验结果并得出结论，并以坐标曲线表示实验结果。

[交流讨论] （1）是否需要为实验装置提供适宜的温度条件？

（2）实验中自变量、因变量是什么？

（3）为什么定量实验比定性实验更科学？

上述学习方法的建议，同学们可交错或同时用于对酶某特性的学习。比如通过对无机催化剂的比较来认识酶的专一性，酸、碱都能使蛋白质水解为氨基酸，而必需几种酶协同使用才能使蛋白质水解为氨基酸；再如也可通过蛋白质结构和功能的关系，理解酶的作用条件比较温和，因为蛋白质在过酸、过碱和高温等条件下容易变性。

三、高考试题例解

1．(07年广东生物)有工厂利用酶将废弃动植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油，最适用于该过程的酶是

A．胆碱酯酶B．固醇酯酶C．脂肪酶D．磷脂酶

[解析]本题考查了酶的专一性。动植物油脂是脂肪，在脂肪酶的作用下才能水解为甘油和脂肪酸，水解产物再与甲醇发生酯化反应，产生生物柴油。

答案：C

2．(07江苏生物)将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如下图所示)，以探究酶促反应的相关问题。根据实验

现象与数据分析答题。

(1)若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据，根据数据绘制出如下曲线图。20分钟后，气体量不再增加的原因是。

(2)若土豆片为8片时，和上述实验所得的曲线(实线)相比，实验结果的曲线最可能是下列图中的虚线。如果要获得更多的气体，在不改变溶液体积的条件下，可采取的方法是，其结果可用图中的虚线表示。

(3)为保证上述实验的科学性，需要控制的其他外界因素有。

[解析]本题考查了酶浓度与反应速率之间的关系，实验变量的处理；考查考生对实验现象和结果进行解释、分析和处理、运用图表形式准确地描述实验现象以及推理能力；考查考生对建立模型分析的科学研究方法的掌握。

答案：(1)过氧化氢量有限(2)c 增加过氧化氢浓度 a (3)温度(或光照或气压等) 四、经典练习回放

1．探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是（）

①取3支试管，编号各注入2ml淀粉液；另取3支试管，编号各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min ③向各试管滴一滴碘液④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中⑤观察实验现象

A．①②④③⑤B．①③②④⑤C．①③④②⑤D．①④②③⑤2．下表是为了认识酶作用的特性，以20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验方法及结果，通过分析实验不能得出的结论是（）

A

C．酶的催化对象有专一性D．高温会使酶失去活性

3．下表中是有关酶的实验内容，请根据表中内容回答下列相关问题：