資源簡介

5.1.2酶的特性學案
【學習目標】
1．分析相關實驗，理解酶的高效性和專一性的含義。
2．通過探究實驗，歸納溫度和pH變化對酶活性的影響，并能分析有關曲線。
3．進一步嘗試控制自變量、觀察和檢測因變量，體驗對照實驗和重復實驗的方法。
【學習重難點】
學習重點
1.影響酶活性的條件；
2.影響酶促反應速率的因素。
學習難點
1.影響酶促反應速率的因素及酶促反應速率曲線。
【預習新知】
酶具有高效性
(1)含義：與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
(2)意義：使細胞代謝快速進行。
酶具有專一性
(1)無機催化劑催化的化學反應范圍比較廣。例如，酸既能催化蛋白質水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。
(2)探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
①實驗原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖。還原糖能夠與斐林試劑發生氧化還原反應，生成磚紅色的氧化亞銅沉淀。
②目的要求：探究淀粉酶是否只能催化特定的化學反應。
③設計思路：
④實驗步驟(思路一)：a.取兩支潔凈的試管，編上號，然后按照下列要求操作
b．輕輕振蕩兩支試管，使試管內的液體混合均勻，然后將試管的下半部浸到60_℃左右的熱水中，保溫5 min。
c．取出兩支試管，各加入2 mL斐林試劑，振蕩混勻。
d．將兩支試管的下半部放進盛有熱水的大燒杯中，用酒精燈加熱，煮沸1 min。
e．觀察兩支試管內的溶液顏色變化。
⑤實驗結果：1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產生了還原糖，淀粉有水解；2號試管不出現磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有水解。
⑥實驗結論：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有專一性。
(3)酶專一性含義：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。例：過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解。二肽酶能催化所有二肽水解。
(4)酶專一性意義：使細胞代謝有條不紊地進行。
酶的作用條件較溫和
1．溫度對酶活性的影響
(1)曲線分析
①在最適溫度條件下，酶的活性最高(如B點)。溫度偏高或偏低，酶活性都會明顯降低。
②低溫(如A點)影響酶的活性，但不會使酶的空間結構遭到破壞，溫度升高后，酶仍能恢復活性。但高溫(如C點)會導致酶的空間結構遭到破壞，使其永久失去活性。
③酶制劑適于在低溫下保存。
(2)各類生物的最適溫度
動物體內的酶最適溫度在35～40_℃之間；植物體內的酶最適溫度在40～50_℃之間；細菌和真菌體內的酶最適溫度差別較大，有的酶最適溫度可高達70_℃。
2．pH對酶活性的影響
(1)曲線分析
①在最適pH條件下，酶活性最高(如E點)。pH偏高和偏低，酶活性都會明顯下降。
②過酸(如D點)、過堿(如F點)都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。
(2)各類生物的最適pH
動物體內的酶最適pH大多在6.5～8.0之間，但胃蛋白酶比較特殊(最適pH在1.5)；植物體內的酶最適pH大多在4.5～6.5之間。
3．細胞中的各類化學反應之所以有序進行，除了與酶的特性有關還與酶在細胞中的分布有關。
【易錯提示】
（1）如果以淀粉為底物，以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的實驗，則酶促反應的速率既可以用淀粉的分解速率表示，也可以用淀粉水解產物的生成速率表示（ ）
（2）pH影響酶活性的實驗中實驗材料不選擇淀粉，原因是酸能促進淀粉水解（ ）
（3）探究酶的最適pH，需要在酶的最適溫度條件下進行（ ）
（4）每一種酶只能催化一種或一類化學反應（ ）
（5）高溫、低溫都使酶活性降低，二者的作用實質不同（ ）
（6）在測定胃蛋白酶活性時，將溶液的pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將逐漸增強（ ）
答案：（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√（6）×
【鞏固訓練】
1.下列有關影響酶活性的因素敘述正確的是( )
A.不宜用淀粉和淀粉酶來探究pH對酶活性的影響
B.將胃蛋白酶溶液的pH從7調至1,該酶的活性會增強
C.適宜條件下,酶的活性隨底物濃度增大而增大
D.低溫破壞細胞中酶的空間結構導致酶永久失活
2.下列有關酶的敘述錯誤的是( )
A.酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸
B.酶通過為反應提供活化能來提高化學反應速率
C.高溫、過酸和過堿均可導致酶變性失活
D.酶在催化反應的過程中空間結構會發生改變
3.酶是活細胞產生的有機物，在細胞代謝中發揮催化作用。下列關于酶的敘述,正確的是( )
A.唾液淀粉酶能催化蛋白質和淀粉的水解
B.應在最適溫度和最適pH下保存胃蛋白酶
C.人體合成的蔗糖酶催化蔗糖分解的過程發生在細胞內
D.適宜條件下,H2O2酶催化H2O2分解的速率比FeCl3更高
4.酶和無機催化劑都能催化化學反應。與無機催化劑相比，酶具有的特點是( )
A.能為反應物提供能量
B.能降低化學反應的活化能
C.能在溫和條件下催化化學反應
D.催化化學反應更高效
5.下圖1為酶的作用機理及兩種抑制劑影響酶活性的機理示意圖，多酚氧化酶（PPO）催化酚形成黑色素是儲存和運輸過程中引起果蔬褐變的主要原因。為探究不同溫度條件下兩種PPO活性的大小，某同學設計了實驗并對各組酚的剩余量進行檢測，各組加入的初始PPO的量相同，結果如圖2所示。下列說法正確的是( )
A.非競爭性抑制劑降低酶的活性與酶的空間結構改變無關
B.由圖1推測，可以通過增加底物濃度來降低競爭性抑制劑對酶活性的抑制
C.由圖2可知，在相同溫度條件下酶A的活性高于酶B
D.圖2實驗的自變量是溫度，PPO的用量、種類等都是無關變量
6.某同學將裝有人淀粉酶和胃蛋白酶的兩個試劑瓶的標簽丟失，為了將兩種酶溶液區分清楚，下列思路或操作不可行的是( )
A.向兩種酶溶液中加入雙縮脲試劑，觀察是否有紫色出現
B.向兩種酶溶液中加入蛋白質塊，觀察蛋白質塊是否被催化水解
C.向兩種酶溶液中加入淀粉，檢測淀粉是否被催化水解
D.比較兩種酶催化的最適pH
7.某同學為探究反應物濃度與酶促反應速率的關系，做了相關實驗，曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下的實驗結果，據圖分析，下列敘述錯誤的是( )
A.減小pH，重復該實驗，A、B點位置下降
B.曲線c可表示在B點增加酶量后，反應速率的變化情況
C.曲線a可表述升高溫度后，重復該實驗，反應速率的變化情況
D.AB段，隨著反應物濃度增大，反應速率加快，酶活性增強
8.蛋白酶只能催化蛋白質水解，不能催化淀粉水解，這說明該酶具有的特性是( )
A.穩定性 B.高效性
C.專一性 D.作用條件較溫和
9.為探究pH對過氧化氫酶活性的影響，某同學設計了如下實驗，有關說法正確的是( )
試管編號 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
緩沖液pH 3 4 5 7 9 10 11
過氧化氫酶溶液/mL 10
過氧化氫溶液/mL 100
適當時間后氣體產生量/mL 138 159 177 214 201 192 181
A.該方案也可以換用淀粉酶來探究pH對酶活性的影響
B.過氧化氫酶應該保存在低溫和最適pH條件
C.該實驗證明過酸過堿都會破壞過氧化氫酶的空間結構
D.該實驗證明過氧化氫酶的最適pH為7
10.某生物興趣小組探究不同條件下H2O2的分解速率，實驗結果如下圖所示。請據圖回答下列問題。
(1)酶是_________產生的具有_________作用的有機物，其中絕大多數酶_________。
(2)圖一實驗過氧化氫酶催化化學反應的效率高于Fe3+，體現了酶的_________性（酶的特性），酶具有這一特性的原因是_________。過氧化氫酶只能催化過氧化氫的水解，不能催化淀粉的水解，體現了酶的_________性（酶的特性）。
(3)圖二所代表實驗的因變量是_________，圖三所代表實驗的自變量是_________。
(4)圖二中O2產生速率隨著H2O2濃度增加而上升，達到b點后趨于平衡，c點限制O2產生速率的因素可能是_________。
(5)一般不用H2O2為材料來探究溫度對過氧化氫酶活性的影響，原因是_________。
參考答案
1.答案：A
解析：淀粉在酸性條件下容易分解,所以淀粉和淀粉酶不能作為探究pH對酶活性影響的實驗材料,A正確;胃蛋白酶的最適pH是1.5,胃蛋白酶的化學本質是蛋白質,胃蛋白酶的活性在最適pH=1.5之后會因為pH升高而降低,因為蛋白質的空間結構被破壞。這個過程是不可逆的.所以胃蛋白酶在pH為7時.基本失去活性,即使降低pH,其活性也不會再增強而是保持不變,B錯誤;適宜條件下,酶的活性相對穩定,C錯誤;低溫不會使酶空間結構改變,D錯誤。
2.答案：B
解析：A、大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA，故酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸，A正確;B、酶催化化學反應的機理是通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率，B錯誤;C、高溫、過酸和過堿均可破壞了酶的空間結構，使酶失活，C正確;D、酶在催化反應的過程中酶和底物形成復合物，復合物構象改變，故酶的空間結構會發生改變，D正確。
3.答案：D
解析：唾液淀粉酶能催化淀粉水解而不能催化蛋白質水解,A錯誤;保存胃蛋白酶應在低溫和最適pH下進行，B錯誤;人體合成的蔗糖酶屬于消化酶,其發揮作用的場所是消化道而不是細胞內,C錯誤;酶具有高效性，用H2O2酶催化H2O2分解比用FeCl3催化分解更快,D正確。
4.答案：D
解析：A、酶和無機催化劑均通過降低化學反應的化學能加快反應速率，A不符合題意;B、酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能，B不符合題意;C、酶和無機催化劑均能在溫和條件下催化化學反應，C不符合題意;D、相對于無機催化劑，酶能更顯著的降低化學反應的活化能，具有高效性，D符合題意。故選D。
5.答案：B
解析：B、圖1所示,酶的活性中心有限,競爭性抑制劑與底物競爭酶的活性中心,從而影響酶促反應速率,可通過增加底物濃度來降低競爭性抑制劑對酶活性的抑制, B正確。
6.答案：A
解析：A 、人淀粉酶和胃蛋白酶的化學本質都是蛋白質，向兩種酶溶液中加入雙縮脲試劑，都會出現紫色， A 錯誤；
B 、胃蛋白酶能催化蛋白質水解，人淀粉酶不能催化蛋白質水解，向兩種酶溶液中加入蛋白質塊，觀察蛋白質塊是否被催化水解， B 正確；
C 、人淀粉酶能催化淀粉水解，胃蛋白酶不能催化淀粉水解，向兩種酶溶液中加入淀粉，檢測淀粉是否被催化水解， C 正確；
D 、人淀粉酶的最適 pH 為6.8，胃蛋白酶的最適 pH 為1.5，比較兩種酶催化的最適 pH ，D 正確。
故選 A 。
7.答案：D
解析：A、題干中提出“曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下”，因此如果減小pH，酶的活性會下降，A、B點位置都會下移，A正確;B、曲線AB在B點時反應速率不再增加，這是受酶的數量的限制，因此如果在B點增加酶量，圖示反應速率可用曲線c表示，B正確;C、題干中提出“曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下”，若升高溫度后重復該實驗，酶促反應速率會下降，可用a曲線表示，C正確;D、圖中可以看出，在曲線AB段反應速率與反應物濃度呈正相關，但隨著反應物濃度增大，反應速率加快，酶活性不變，D錯誤。
8.答案：C
解析：根據題意分析,蛋白酶只能催化蛋白質水解,不能催化淀粉水解,即一種酶只能催化一種化合物水解,不能催化其他化合物水解,這一事實說明該酶的催化作用具有專一性。
9.答案：B
解析：淀粉在酸性條件下也可以水解，所以不能用淀粉酶來探究pH的影響；酶的保存應該在低。溫和最適pH下，因為pH若不合適，酶的空間結構可能會遭到不可逆的破壞，低溫下酶活性低，且結構穩定，易于保存；該實驗只能證明在過酸過堿條件下過氧化氫酶的活性發生了改變，但并不能證明是由于過氧化氫酶空間結構破壞導致的；該實驗中只提供了幾組pH，只能確認過氧化氫酶的最適pH在5-9之間，不能確定就是7。
10.答案：
(1)活細胞；催化；蛋白質
(2)高效性；酶降低活化能的作用較無機催化劑更顯著；專一性
(3)O2產生速率（或H2O2分解速率）；pH
(4)酶的數量有限
(5)H2O2分解受溫度影響較大
解析：(1)酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。
(2)由于酶降低活化能的作用較無機催化劑更顯著，所以圖一實驗過氧化氫酶催化化學反應的效率高于Fe3+，體現了酶的高效性的特性。過氧化氫酶只能催化過氧化氫的水解，不能催化淀粉的水解，體現了酶的專一性。
(3)圖二所代表實驗的因變量是O2產生速率或H2O2分解速率，圖三所代表實驗的自變量是pH。
(4)圖二中O2產生速率隨著H2O2濃度增加而上升，達到b點后趨于平衡，c點限制O2產生速率的因素可能是酶的數量。
(5)H2O2分解受溫度影響較大，因此不用H2O2為材料來探究溫度對過氧化氫酶活性的影響。

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