高中生物 第5章 第1节 第2课时 酶的特性学案 新人教版必修1

第2课时酶的特性

[学习目标] 1.理解酶的高效性和专一性的含义。2.归纳温度和pH变化对酶活性的影响，

并能分析有关曲线。3.进一步尝试控制自变量，观察和检测因变量，体验对照实验和重复实

验的实验方法。

知识点一酶的高效性和专一性

知识梳理

1.酶的高效性

01107～1013倍。

(1)含义：酶的催化效率比无机催化剂高许多，大约是无机催化剂的□

(2)意义：可以使生命活动更加高效地进行。

2．酶的专一性

(1)含义：每一种酶只能催化□01一种或一类化学反应。例：过氧化氢酶只能催化□02过氧化

氢分解。二肽酶能催化所有二肽水解。

(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。

01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。许3．酶的作用条件□

多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱的条件下催化反应。

_延伸拓展__

1．酶高效性实验分析

实验组：底物＋□01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＋□02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)实验思路

(2)实例：实验验证淀粉酶具有专一性

a．实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还

05砖红色的氧化亚铜沉淀。

原糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成□

b．实验步骤及结果

问题1：设置2号的目的是什么？

08与1号进行对照，说明淀粉酶不能水解蔗糖。

□

问题2：为什么不加碘液？

09蔗糖无论是否水解都不会和碘液反应。

□

问题3：验证酶具有专一性实验，是否还存在另一种设计思路？

10自变量为酶的种类。

□

c．结论：淀粉酶只能把淀粉水解成还原糖，不能水解蔗糖。验证了酶的专一性。

d．启示：设计实验时，首先要确定自变量、因变量；其次实验过程中时刻谨记：每次必设对照，步步需等量。

3．酶的高效性和专一性相关曲线的解读

典题分析

题型一酶的高效性和专一性分析

[例1] 为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是( )

组别①②③④⑤

酶蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶

反应物蛋白质淀粉蛋白质淀粉麦芽糖

A．①和③对比，用双缩脲试剂检测

B．②和④对比，用碘液检测

C．④和⑤对比，用斐林试剂检测

D．③和④对比，用斐林试剂检测

解题分析蛋白酶和淀粉酶的化学本质是蛋白质，①和③对比，加入双缩脲试剂都会变紫色，A错误；②和④对比，自变量是酶的种类，可用碘液检测，B正确；淀粉酶水解淀粉后产生葡萄糖，葡萄糖和麦芽糖都属于还原性糖，用斐林试剂检测，都会出现砖红色沉淀，C错误；斐林试剂不能检测蛋白质是否水解，D错误。

答案 B

[例2] 我国科学家研制出了能成功检测SARS病毒的酶联免疫试剂，专用于“非典”的快速诊断。此试剂具有准确、灵敏、快速、方便和经济等优点，一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果。它应用的是( )

A．酶的高效性和专一性原理B．酶的专一性原理

C．酶的识别原理D．酶的高效性

解题分析该测试板专门用于“非典”的快速诊断，说明酶具有专一性；一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果，说明酶具有高效性。

答案 A

知识点二探究影响酶活性的因素

知识梳理

1.酶活性

01催化效率。

(1)概念：酶对化学反应的□

(2)主要影响因素：□02温度和□03酸碱度。

2．探究温度对酶活性的影响

(1)提出问题：温度对酶的活性会产生怎样的影响？

(2)作出假设：最适温度下酶的活性最高。

(3)设计实验

①材料：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、热水、

37 ℃的水、冰块、碘液、试管、烧杯、滴管、酒精灯等。

②实验设计思路(包括自变量、如何控制自变量、因变量、如何检测因变量、怎样对无关变量进行控制、对照实验)

03热水和冰块里的淀粉酶没有分解淀粉，发生蓝色反应，37_℃的水里的淀

③预期结果：□

粉酶分解淀粉，无明显颜色反应。

(4)实施方案(以唾液淀粉酶的催化作用为例)

(5)实验结果：热水和冰块的两组实验结果：□04呈现蓝色，37 ℃的水组实验结果：□05无明显颜色反应。

(6)实验结论：□

06唾液淀粉酶在37_℃时活性最高，温度偏高或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。

注意事项

(1)探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在所需的温度下各自保温一段时间，再进行混合，并且按一定的温度梯度多设几个实验组。

(2)若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。

(3)探究温度对酶活性的影响时，不适宜用H 2O 2作底物，因为H 2O 2遇热会分解。

3．探究pH 对酶活性的影响

(1)提出问题：□

01pH 对酶的活性会产生怎样的影响？ (2)作出假设：最适pH 下酶的活性最高。 (3)设计实验

①材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、质量分数为3%的过氧化氢、质量分数为5%的氢氧化钠溶液、质量分数为5%的盐酸、蒸馏水、试管、滴管等。

②实验设计思路(包括自变量、如何控制自变量、因变量、如何检测因变量、怎样对无关变量进行控制、对照试验)

05氢氧化钠和盐酸两组无明显气泡产生，蒸馏水组有大量气泡产生。

③预期结果：□

(4)实施方案

(5)实验结果：氢氧化钠和盐酸两组实验结果：□06无明显气泡产生，蒸馏水组实验结果：

07有大量气泡产生。

□

(6)实验结论：□08酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。

注意事项

(1)探究pH对酶活性的影响实验时，必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH 溶液、加盐酸)，然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。

(2)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。

(3)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。

(实践应用)许多加酶洗衣粉标有“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？运用所学知识介绍加酶洗衣粉的使用方法。

提示：温度过高会影响酶的活性，甚至会因高温变性而失活。加酶洗衣粉在温水条件下使用，效果更好。

典题分析

题型二与酶活性有关的实验设计

[例3] 如表所示为某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。已知实验一中淀粉酶的最适温度为60 ℃，据此回答下列问题：

(1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。

(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是____________________________________。实验一的第⑤步最好选用________(试剂)比较淀粉的________________。

(3)如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________。为什么？____________________________。

(4)分析实验二的结果，可得到的结论是：_________________________；欲在该预实验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度。

解题分析(1)实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。

(2)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液比较淀粉的剩余量。

(3)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。

(4)由实验二的结果可知，该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。欲在该预实验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。

答案(1)无关自(2)使新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合碘液剩余量

(3)不科学因为温度会直接影响H2O2的分解

(4)该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低6～8

知识点三影响酶促反应的因素

知识梳理

1.温度

(1)在AB 段酶促反应速率随温度的升高而□01加快，酶活性□02增强；BC 段酶促反应速率随着温度的升高而□

03下降，酶活性□04下降。 (2)B 点酶活性最大时的温度称为该酶的□

05最适温度。 (3)低温(如A 点)影响酶的活性，但不会使□

06酶的空间结构受到破坏，温度升高后，酶□07仍能恢复活性。但高温(如C 点)会导致□

08酶变性，使其□09永久失去活性。 (4)动物体内的酶最适温度在□

1035～40_℃之间；植物体内的酶最适温度在□1140～50_℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别□

12较大。 (5)酶制剂适于在□13低温(0～4_℃)下保存。 2．pH

(1)E 点酶活性最大时的pH 值称为该酶的□01最适pH 。偏离该pH ，不论升高还是降低，酶促反应速率都会□

02下降，酶活性下降。 (2)过酸(如D 点)、过碱(如F 点)都会使□

03酶的空间结构遭到破坏，使酶□04永久失活。 (3)动物体内的酶最适pH 大多在□

056.5～8.0之间，但胃蛋白酶比较特殊(最适pH 在□061.5)；植物体内的酶最适pH 大多在□

074.5～6.5之间。 3．反应物(即底物)浓度

(1)前提条件：□01酶的数量一定。

(2)在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度的增加而□

02加快，反应速率与底物浓度近乎成□03正比。

(3)当底物浓度达到一定值时，反应速率就达到了一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变，这是受□04酶浓度或酶活性的限制。

4．酶浓度

(1)前提条件：□01底物足够，其他条件固定。

(2)曲线分析：酶促反应速率与酶浓度成□

02正比。

归纳总结

影响酶促反应速率的因素及其作用实质

??

?

?

?

??

?

??

温度

pH

抑制剂或激活剂

――→

影响

酶活性

??

?

??

酶浓度

底物浓度

――→

影响

酶与底物的

接触面积

――→

影响

酶促反应速率

1.影响酶活性的最适宜条件是固定的吗？

提示：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，在最适值条件下，催化效率最高。

2．在最适的pH或温度下反应一定能进行吗？

提示：不一定。例如在最适pH条件下，将温度调至100 ℃，那么即使在最适pH时，多数酶也会丧失活性，反应不能进行。

3．(实践应用)持续发烧不退有时会危及人的生命，你知道其中的原因吗？

提示：酶的影响因素发生很小的变化时，酶活性就会发生很大的改变。人体中酶的最适温度一般为37 ℃，当人体体温高于或低于这个温度时，机体中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应就不能正常进行了。

4．(实践应用)有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要原因是有机溶剂与重金属离子与酶蛋白上的某些化学基团结合，使酶的活性完全丧失，“当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是赶紧给病人喝大量牛奶或者豆浆，你知道这是为什么吗”。

提示：当人误食了含重金属的食物或农药后，大量饮用牛奶或豆浆，牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，从而减少了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，保护了这些酶的活性。当然，这只是应急措施，还要去医院洗胃并进一步治疗。

典题分析

题型三与酶有关的曲线分析

[例4] 如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，据图分析，下列说法正确的是( )

A．如果在A点时，温度再提高5 ℃，则反应速率上升

B．在其他条件不变的情况下，在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率不变C．在A点时，限制反应速率的因素是反应物浓度

D．在C点时，限制反应速率的因素是反应物浓度和酶的浓度

解题分析本实验是在最适温度条件下进行的，若再提高温度，酶活性会下降，则反应速率降低，A错误；曲线BC段随着反应物浓度的增加，催化速率基本不变，说明此时限制催化速率的因素最有可能是酶的数量，所以在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率会加快，B、D错误；曲线AB段，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，可知该段影响酶促反应速率的因素主要是反应物浓度，C正确。

答案 C

[例5] 某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的曲线。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8左右

B．当pH为8时，影响酶促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随之变化

D．当pH为任一固定值时，实验结果都可以证明温度对酶促反应速率的影响

解题分析由图可知，温度约为35 ℃时，酶促反应速率相对较快，温度高于35 ℃(如图37 ℃)或低于35 ℃(如图33 ℃和30 ℃)，酶促反应速率均下降，所以该酶的最适温度为35 ℃左右，由图可知，pH为8时，酶促反应速率相对于pH大于8或小于8时快，所以该酶最适pH为8左右，A正确；当pH为8时，不同温度下酶促反应速率不同，此时温度为影响酶促反应速率的主要因素，B错误；在一定范围内，随pH的升高或降低，该酶促反应的最适温度均为35 ℃左右，C错误；当pH过高或过低时，酶变性失活，不同温度下的反应速率可能相同，此时温度已不再是酶促反应速率的影响因素，D错误。

答案 A

技法提升

酶促反应曲线分析策略

(1)一看横纵坐标。横坐标是自变量，纵坐标是因变量。曲线表示纵坐标随横坐标的变化而变化。

(2)二看曲线变化。分析同一条曲线升、降或平的变化。

(3)三看特殊点。特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。

(4)四看坐标系中有几条曲线。当有多条曲线时，应从两个方面分析：①当横坐标相同时，对应的纵坐标之间的关系；②当纵坐标相同时，对应的横坐标之间的关系。

课堂小结

一、知识结构

二、重要术语

1．高效性 2.专一性 3.底物

三、重要概念

1．细胞中由酶催化的种类繁多的反应能有条不紊地进行，一方面是由于一系列的反应是由不同的酶来催化的，而且不同的酶往往有不同的作用部位；另一方面，不同的代谢途径被分配在不同的细胞结构中完成。

2．酶的催化作用具有高效性、专一性的特点，并且容易受温度、pH等环境因素的影响。

当堂检测——查漏补缺巩固提升

1．蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖，而对淀粉的水解不起作用，这说明酶具有( ) A．高效性B．温和性

C．高效性和专一性D．专一性

答案 D

解析蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而不能催化淀粉水解，说明酶具有专一性，D正确。

2．如图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中，错误的是( )

A．该模型可以解释酶的专一性

B．a表示酶，该模型可解释酶的多样性

C．a催化d分解为e、f

D．该模型显示，酶在反应前后性质不变

答案 B

解析反应中a与d结合，反应前后a没有发生变化，则a表示的是酶，d分解为e、f，C、D正确；在底物b、c、d同时存在时，a只催化d的反应，说明了酶的专一性，A正确；图中只有一种酶，不能表示酶的多样性，B错误。

3. 如图表示酶的活性受温度影响的曲线，有关分析错误的是( )

A．图中A和C点酶的结构相同

B．B点表示酶的最大活性

C．D点表示该酶的最适温度

D．同一种酶在不同温度下可以具有相同的催化效率

答案 A

解析低温能抑制酶的活性，但不会使酶的结构发生改变，高温能改变酶的空间结构甚至使其变性失活，故A、C点酶的结构不同，A错误；B点是曲线的最高点，表示该酶的最大活性，B正确；D点位于横坐标上，表示该酶的最适温度，C正确；由题图可知，A、C点对应的温度不同，但酶的活性相同，催化效率相同，D正确。

4．下图1表示的是pH对植物和人体内的淀粉酶活性的影响；图2表示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线。下列与图示有关的叙述正确的是( )

A．从图1中可知pH＝7时植物体内淀粉酶的活性最高

B．从图1中可知若使人淀粉酶的pH由2升到7，则该酶活性逐渐升高

C．图2中影响AB、BC段反应速率的主要因素不同

D．图2中曲线显示，该酶促反应的最适温度为37 ℃

答案 C

解析图1中显示pH＝7时人体内淀粉酶的活性最高，A错误；过酸、过碱都会使酶失活，pH为2时人体内淀粉酶已经失活，即便升高pH，也不会使酶恢复活性，B错误；由图2曲线中可以看出37 ℃时酶促反应速率较25 ℃时快，但不能确定37 ℃就是该酶促反应的最适温度，D错误。

5．下列关于酶的叙述，正确的是( )

A．发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性

B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用

C．用果胶酶澄清果汁时，温度越低澄清速度越快

D．洗衣时，加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性

答案 B

解析发烧时食欲减退是因为体温升高抑制了消化酶的活性，但还没引起唾液淀粉酶失去活性，A错误；口服的多酶片中胰蛋白酶往往在内层，可到达小肠中发挥作用，B正确；低温会使果胶酶的活性受到抑制，只有在最适温度时酶的活性最高，果汁澄清的速度才最快，C 错误；加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶和碱性脂肪酶等，白醋呈酸性，会使pH降低，更加偏离酶的最适pH，因此，加白醋会降低酶的活性，D错误。

6．下表为某同学设计的一个探究影响酶活性因素的实验方案。请回答下列相关问题：

(1)该实验的自变量为________，因变量是__________________。

(2)肝脏研磨液中的H2O2酶可通过________________来加快反应速率，根据表格中的实验结果，是否能确定H2O2酶的最适pH值？________。

(3)由表格中的实验结果可得出的结论是________________________。

(4)设计实验时不建议用H2O2溶液为底物探究温度对酶活性的影响，原因是______________________________________。

答案(1)pH 产生5 mL O2所用的时间

(2)降低化学反应活化能否

(3)在一定范围内，随着pH增大，酶的活性逐渐增强，超过一定范围，随pH增大，酶的活性降低

(4)温度会影响H2O2溶液的分解速率，从而影响实验结果

解析(1)据表可知，各试管中底物与试剂相同，pH不同，即该实验的自变量为pH，H2O2分解可产生氧气，因变量可用产生5 mL O2所用的时间来表示。

(2)肝脏研磨液中含有H2O2酶，可通过降低化学反应活化能催化H2O2分解，加快反应速率。根据表格中的实验结果，pH为8时，产生5 mL O2所用的时间最少，可推测H2O2酶的最适pH 值介于7～9之间，但不能确定H2O2酶的最适pH值。

(3)根据表格中的实验结果，在pH小于8时，随着pH增大，产生5 mL O2所用的时间逐渐减少，说明酶的活性逐渐增强；pH超过8时，随pH增大，产生5 mL O2所用的时间逐渐增加，说明酶的活性逐渐降低。

(4)用H2O2溶液为底物探究温度对酶活性的影响，由于温度升高会直接增大H2O2溶液的分解速率，因此不能判断实验结果是温度通过影响酶活性影响H2O2溶液的分解速率，还是温度直接影响H2O2溶液的分解速率。