2024年高中生物新教材同步必修第一冊 第5章 第1節(jié)　第2課時　酶的特性

第2課時酶的特性[學習目標]1.闡明酶的高效性、專一性和作用條件較溫和。2.通過探究“影響酶活性的條件”，培養(yǎng)科學探究能力。一、酶具有高效性和專一性1．酶具有高效性(1)酶的高效性是指同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。(2)酶的催化效率是無機催化劑的107～1013倍，說明酶具有高效性。2．酶具有專一性(1)酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學反應。而無機催化劑催化的范圍比較廣，如酸能催化蛋白質、脂肪和淀粉水解。(2)實例：脲酶只能催化尿素分解。判斷正誤(1)二肽酶能催化多種二肽水解，不能說明酶具有專一性()(2)催化脂肪酶水解的酶是蛋白酶()答案(1)×(2)√解析(1)酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學反應，二肽酶能催化多種二肽水解，能說明酶具有專一性。(2)脂肪酶的化學本質是蛋白質，可由蛋白酶水解。任務一：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用淀粉和蔗糖都是非還原糖，但淀粉水解后會生成麥芽糖，蔗糖水解后會產(chǎn)生葡萄糖和果糖，麥芽糖、葡萄糖和果糖都是還原糖。如表為比較淀粉酶對淀粉和蔗糖的催化作用實驗，請分析回答下列問題：試管編號12可溶性淀粉溶液2mL－蔗糖溶液－2mL新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保溫5min新配制的斐林試劑2mL2mL水浴加熱2min實驗現(xiàn)象有磚紅色沉淀沒有磚紅色沉淀(1)1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明什么？你能從該實驗得到什么結論？提示1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產(chǎn)生了還原糖，淀粉被水解；2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有被水解。結論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有專一性。(2)上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？提示不能，因為碘液只能檢測淀粉的有無，而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘液變色。(3)該實驗的自變量和因變量分別是什么？提示自變量：底物的種類；因變量：底物是否被淀粉酶水解。(4)本實驗的設計思路是什么？你還有其他設計思路嗎？提示本實驗設計思路：探究同一種酶是否能催化不同底物水解。另一種設計思路：探究不同種類的酶能否催化同一種底物的水解。1．酶具有高效性的曲線2．酶具有專一性的曲線1．下列實驗或現(xiàn)象能說明酶的高效性的是()①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀釋10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于無機催化劑②取兩支潔凈的試管，分別加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支試管中加入適量的淀粉酶溶液，另一支試管中加入等量的蒸餾水，一段時間后，檢測淀粉的分解情況③在兩支盛有適量過氧化氫溶液的試管中，分別加入等量過氧化氫酶和FeCl3溶液，觀察氣泡的釋放速率A．①②③B．①③C．③D．②③答案B解析酶相對于無機催化劑來說具有高效性。把唾液稀釋后催化淀粉完全水解的速度仍快于無機催化劑，說明酶具有高效性。2．下列關于酶的專一性的敘述，不正確的是()A．過氧化氫酶只能催化過氧化氫的分解，不能催化其他化學反應B．每一種酶只能催化一種化學反應的進行C．催化唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶D．二肽酶能催化由不同氨基酸脫水縮合成的二肽的水解答案B解析酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應，B錯誤。二、酶的作用條件較溫和1．酶活性酶催化特定化學反應的能力稱為酶活性，可用在一定條件下酶所催化某一化學反應的速率表示。2．酶的作用條件較溫和酶所催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的?？茖W家采用定量分析的方法，分別得到了酶活性受溫度和pH影響的示意圖。(1)酶活性受溫度影響示意圖(如圖)在一定條件下，酶活性最大時的溫度稱為該酶的最適溫度。在一定溫度范圍內，酶促反應速率隨溫度的升高而加快；但當溫度升高到一定限度時，酶促反應速率不僅不再加快，反而隨著溫度的升高而下降。(2)酶活性受pH影響示意圖(如圖)在一定條件下，酶活性最大時的pH稱為該酶的最適pH。pH偏高或偏低，酶促反應速率都會下降。(3)過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活，在0℃左右時，酶的活性很低，但酶的空間結構穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會升高，因此，酶制劑適宜在低溫下保存。判斷正誤(1)酶促反應速率既可以用反應物的消耗速率表示，也可以用產(chǎn)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)探究影響酶活性的條件實驗中，至少要設置三組實驗()(4)市售α-淀粉酶的最適溫度在50～75℃，而來自人體的唾液淀粉酶的最適溫度在37℃左右()(5)低溫、高溫、過酸、過堿條件下酶的活性都很低，且酶的空間結構都發(fā)生了不可逆的改變()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×解析(5)高溫、過酸、過堿條件下酶的活性都很低，因該條件下酶的空間結構都發(fā)生了不可逆的改變。低溫抑制了酶的活性，隨著溫度升高，酶的活性可以逐漸恢復。任務二：探究溫度對酶活性的影響實驗下列3組實驗是探究溫度對酶活性的影響，請分別從中尋找錯誤：實驗一序號項目試管121可溶性淀粉溶液5mL5mL2α-淀粉酶溶液3mL3mL3溫度0℃90℃4相同溫度下兩溶液混合混合液混合液5斐林試劑2mL2mL6實驗現(xiàn)象錯誤：缺少60_℃的對照組，且不應用斐林試劑作為檢測試劑。實驗二序號項目試管1231可溶性淀粉溶液5mL5mL5mL2α-淀粉酶溶液3mL3mL3mL3溫度0℃60℃90℃4碘液2滴2滴2滴5實驗現(xiàn)象錯誤：未對底物和酶進行保溫處理就混合在一起。實驗三序號項目試管1231過氧化氫溶液5mL5mL5mL2溫度0℃60℃90℃3過氧化氫酶溶液3mL3mL3mL4實驗現(xiàn)象錯誤：不應選用過氧化氫溶液作為反應底物，因為高溫條件下，會直接使底物分解加快，而不是通過影響酶的活性來影響底物的分解。1．探究影響酶活性實驗的“四步曲”(1)分組編號：將實驗器具分組編號并裝入相應的等量試劑。(2)控制變量：控制影響酶活性的條件(如溫度)，即首先將底物、酶液分別處理到預設的條件。(3)進行反應：讓酶液與底物混合，在預設的條件(如溫度、pH等)下反應，無關變量保持相同。(4)結果檢測：檢測實驗的因變量，觀察并記錄實驗結果。2．可供參考的實驗設計(1)①探究溫度對淀粉酶活性的影響序號項目11*22*33*1注入可溶性淀粉溶液保溫5min2mL－2mL－2mL－2注入淀粉酶溶液保溫5min－1mL－1mL－1mL3溫度條件(℃)0601004相同溫度下淀粉溶液與淀粉酶溶液混合，保持溫度3mL混合液3mL混合液3mL混合液5碘液檢驗變藍不變藍變藍結論：溫度能影響酶的活性。②探究pH對淀粉酶活性的影響序號項目試管1試管2試管31注入新鮮的肝臟研磨液每支試管各1mL2不同pH的處理注入物質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸溶液1mL注入蒸餾水1mL注入物質的量濃度為0.01mol/L的NaOH溶液1mL3注入過氧化氫溶液每支試管各2mL4用帶火星的衛(wèi)生香進行檢驗5預期實驗現(xiàn)象無反應迅速復燃無反應結論：pH能影響酶的活性。(2)實驗材料的選擇：選擇實驗材料時，要注意排除自變量本身對實驗結果的影響，保證自變量只是通過影響酶活性而影響實驗結果，不能直接影響實驗結果。(3)若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗證酶的專一性時，檢測底物是否被分解的試劑“宜”選用斐林試劑，“不宜”選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。(4)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測底物被分解的試劑“宜”選用碘液，“不宜”選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。(5)在探究pH對酶活性影響時，“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸，“不宜”在未達到預設pH前就讓反應物與酶接觸。(6)在探究溫度對酶活性的影響時，“宜”保證酶的最適pH(排除pH干擾)，且將酶和底物分別保溫(實驗要求的溫度)后，再混合繼續(xù)保溫，“不宜”在未分別保溫前就讓反應物與酶接觸。3．下列有關酶的實驗的敘述，正確的是()A．探究溫度和pH對酶活性的影響時，分別選用淀粉和H2O2作為底物B．探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用時，可用碘液檢測實驗結果C．用H2O2作底物驗證酶的高效性時，通過測定氣泡或者氧氣釋放量可達到目的D．探究淀粉酶的最適溫度的實驗順序：淀粉＋淀粉酶→置于相應水浴溫度下保溫5min→滴斐林試劑加熱→觀察溶液顏色變化答案A解析探究溫度對酶活性的影響時可以用淀粉，探究pH對酶活性的影響時可以用H2O2，A正確；探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用時，不能用碘液檢測實驗結果，因為碘液對蔗糖或蔗糖水解的產(chǎn)物都沒有顏色反應，B錯誤；用H2O2作底物驗證酶的高效性時，應設置無機催化劑和酶實驗組才能達到目的，C錯誤；探究淀粉酶的最適溫度的實驗應先將淀粉、淀粉酶分別置于相應溫度下保溫，然后再混合繼續(xù)保溫，且本實驗不宜選用斐林試劑鑒定，D錯誤。4．(2023·北京豐臺區(qū)高一期末)在洗滌劑中添加堿性纖維素酶可大大提高對衣物的洗滌效果。研究人員從某芽孢桿菌菌株中分離純化出一種堿性纖維素酶，探究其催化作用的最適pH和溫度，結果如圖。下列相關敘述不正確的是()A．堿性纖維素酶的催化機理是降低反應所需的活化能B．該酶的最適溫度在50℃左右C．不同溫度下，該酶的最適pH有差異D．30℃酶活性低的原因是空間結構被破壞答案D解析酶的催化活性受溫度的影響，低溫可以降低酶的活性，但是不會破壞酶的空間結構，D錯誤。題組一酶的特性1．(2023·山東濟南外國語學校高一期末)細胞內進行的各種各樣的代謝過程都與酶的特性有關?，F(xiàn)有關于酶特性的實例：①人體在奔跑時，依賴肌細胞快速提供大量的能量；②細胞內各種代謝過程能夠有條不紊地進行，不相互干擾。下列判斷最合理的是()A．①②都主要體現(xiàn)酶的高效性B．①②都主要體現(xiàn)酶的專一性C．①主要體現(xiàn)酶的高效性，②主要體現(xiàn)酶的專一性D．①主要體現(xiàn)酶的專一性，②主要體現(xiàn)酶的高效性答案C2．如圖表示過氧化氫分解的過程，實驗說明酶具有的特性是()A．專一性 B．高效性C．多樣性 D．酶的作用條件較溫和答案B解析分析題圖曲線可知，該實驗的自變量是催化劑的種類，未加酶的實驗作為空白對照，與加入無機催化劑相比，加入酶的實驗組最先達到平衡點，說明酶的催化作用具有高效性。3．如表是有關淀粉酶的探究實驗，“＋”表示加，“－”表示不加。下列敘述正確的是()試管編號122mL3%淀粉溶液＋－2mL3%蔗糖溶液－＋1mL2%淀粉酶溶液＋＋結果檢測滴加斐林試劑并水浴加熱實驗結果磚紅色無磚紅色A.實驗的目的是探究pH對淀粉酶活性的影響B(tài)．能用碘液對實驗的結果進行檢測C．實驗中的自變量是催化劑的種類D．實驗結果說明淀粉酶具有專一性答案D解析分析題表信息可知，該實驗中的單一變量為底物的種類而不是pH，故實驗目的不是探究pH對淀粉酶活性的影響，A、C錯誤；本實驗不可用碘液對實驗結果進行檢測，因為不管淀粉酶能否催化蔗糖水解，溶液都不變色，B錯誤。題組二探究影響酶活性的條件4．(2023·遼寧大連高一期末)下列實例中，不能說明“酶的作用條件較溫和”的是()A．人發(fā)高燒時，渾身無力，食欲下降B．唾液淀粉酶進入胃后失活，不再催化淀粉的水解C．平原地區(qū)的人進入西藏后產(chǎn)生“高原反應”D．用沸水泡過的加酶洗衣粉洗滌效果不佳答案C解析平原地區(qū)的人進入西藏后產(chǎn)生“高原反應”是由于氧氣濃度低導致，不能說明“酶的作用條件較溫和”，C符合題意。5．嫩肉粉是以蛋白酶為主要成分的食品添加劑，就酶的作用特點而言，下列使用方法中最佳的是()A．炒肉的過程中加入B．肉炒熟后起鍋前加入C．先用沸水溶解后與肉片混勻，炒熟D．室溫下與肉片混勻，放置一段時間，炒熟答案D解析炒肉過程中加入，高溫會使蛋白酶失去活性，A錯誤；肉炒熟后起鍋前溫度也很高，此時加入，蛋白酶的活性會降低甚至失去活性，B錯誤；用沸水溶解后，高溫會使蛋白酶失去活性，C錯誤；室溫下與肉片混勻，讓蛋白酶促進蛋白質水解的反應作用一段時間后，再炒熟，效果好，D正確。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()A．不斷上升 B．沒有變化C．先升后降 D．先降后升答案B解析胃蛋白酶的最適pH是1.5，當處在pH為10的溶液中，由于堿性過大而失去活性。因此，將溶液pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶不再具有活性，所以活性不發(fā)生變化，B正確。7．探究溫度對酶活性影響最合理的實驗步驟是()①取3支試管編號，注入2mL淀粉溶液；另取3支試管編號，各注入1mL新鮮的淀粉酶溶液②將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液試管中，維持各自的溫度5min③向各試管滴一滴碘液④將6支試管分成三組，每組各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分別放在60℃的熱水、沸水和冰水中5min⑤觀察實驗現(xiàn)象A．①②④③⑤ B．①③②④⑤C．①③④②⑤ D．①④②③⑤答案D解析根據(jù)實驗目的可知，實驗的自變量為溫度，由于實驗需要嚴格控制單一變量，在淀粉溶液和淀粉酶溶液混合之前首先需要將它們各自保溫到一定溫度，然后再混合，并且混合后還需要在相應的溫度條件下保溫讓其充分反應。因此最合理的實驗步驟應為①④②③⑤。8.(2022·山東省臨沂第一中學高一月考)下列有關酶的探究實驗的敘述，合理的是()A．探究pH對酶活性的影響，用α-淀粉酶分別在pH為1、7、14條件下催化淀粉水解，用斐林試劑檢測比較還原糖的產(chǎn)生情況B．探究溫度對酶活性的影響用α-淀粉酶分別在100℃、60℃、0℃下催化淀粉水解，用斐林試劑檢測比較還原糖的產(chǎn)生情況C．探究酶的專一性，用α-淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖水解，檢測是否有還原糖生成D．探究酶的高效性，實驗中的自變量是酶的種類和用量答案C解析探究pH影響酶的催化活性，底物不能用淀粉，因為淀粉可在酸性條件下水解，A錯誤；探究溫度對酶活性的影響，用α-淀粉酶分別在100℃、60℃、0℃下催化淀粉水解，不能用斐林試劑檢測比較還原糖的產(chǎn)生情況，因為斐林試劑需要水浴加熱，會影響實驗設置的溫度變量，B錯誤；在“探究酶的高效性”實驗中，自變量是催化劑的種類(酶、無機催化劑)，用量是無關變量，應遵循等量性原則，D錯誤。9．(2022·河北邢臺第一中學高一月考)1959年，科學家D.E.Koshland提出了誘導契合學說。該學說認為酶蛋白的構象在底物的誘導下發(fā)生相應的變化，從而使酶和底物結合，并引起底物發(fā)生反應。圖1到圖3表示酶F催化底物分解的過程，圖4表示底物類似物甲與酶F結合卻不被分解。下列說法錯誤的是()A．圖示過程可用于解釋酶的專一性B．高溫會影響酶F的空間結構，進而影響圖示過程的發(fā)生C．若向存在酶F和底物的反應體系中加入物質甲，會引起底物反應速率減慢D．物質甲不被分解的原因是酶F未能發(fā)生構象改變答案D解析據(jù)題圖可知，酶可以分解底物，但卻不能分解底物類似物甲，說明酶具有專一性，A正確；酶的化學本質大多數(shù)是蛋白質，少數(shù)是RNA，高溫會破壞酶的空間結構使酶失活，進而影響圖示過程的發(fā)生，B正確；因酶的數(shù)量有限，而底物類似物甲也會與酶結合，故若向存在酶F和底物的反應體系中加入物質甲，則能與底物結合的酶數(shù)量減少，進而導致底物反應速率減慢，C正確；物質甲不能被分解的原因是酶具有專一性，D錯誤。10．將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一容器中，調整pH至2.0，置于37℃的水浴鍋內。過一段時間后容器內剩余的物質是()A．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水B．唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水答案D解析在pH＝2的條件下，唾液淀粉酶活性很低，甚至失活，而胃蛋白酶活性較高，所以乳清蛋白和唾液淀粉酶會被胃蛋白酶水解成多肽，而淀粉不能被水解，因此容器內剩余的物質是淀粉、胃蛋白酶、多肽、水，D正確。11．某同學為研究酶的特性，進行了一系列相關實驗，結果如表所示，下列敘述錯誤的是()試劑名稱試管A試管B試管C試管D試管E質量分數(shù)為1%的淀粉溶液2mL2mL2mL2mL2mL新鮮唾液1mL－－1mL1mL蔗糖酶－1mL－－－恒溫水浴37℃37℃37℃0℃80℃A.本實驗的自變量是酶的種類、溫度、酶的有無B．試管A、B對照可證明酶的專一性，檢測試劑可用碘液C．試管A、C對照可證明酶具有高效性，檢測試劑可用斐林試劑D．試管A、D、E對照可證明酶活性受溫度的影響，檢測試劑可用碘液答案C解析試管A、B對照可證明酶的專一性，檢測試劑用碘液，檢測反應物淀粉是否被催化水解，未被水解的呈藍色，B正確；若要探究酶的高效性，應再添加一組無機催化劑作對照，酶的催化與空白對照，只能證明酶具有催化作用，C錯誤；A、D、E三支試管只有反應溫度不同，其他無關變量一致，故可證明唾液淀粉酶活性受溫度影響，D正確。12．如圖所示，曲線b表示最適溫度、最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。下列分析正確的是()A．升高溫度后，圖示反應速率可用曲線c表示B．酶量減少后，圖示反應速率可用曲線a表示C．酶量是限制曲線AB段反應速率的主要因素D．減小pH，重復該實驗，A、B點位置都不變答案B解析曲線b表示在最適溫度條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。若升高溫度，會導致酶活性降低，使酶促反應速率減慢，因此不能用曲線c表示，A錯誤；酶量能影響酶促反應速率，酶量減少后，酶促反應速率會降低，其反應速率可用曲線a表示，B正確；AB段隨著反應物濃度的升高，反應速率逐漸加快，說明限制曲線AB段反應速率的主要因素是反應物濃度，C錯誤；曲線b表示在最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。若減小pH，會導致酶活性降低，使酶促反應速率減慢，因此A、B點位置都會下移，D錯誤。13．下面的表格分別是某興趣小組探究溫度對酶活性影響的實驗步驟和探究過氧化氫酶作用的最適pH的實驗結果。已知α-淀粉酶作用的最適溫度為60℃。據(jù)此回答下列問題：探究溫度對酶活性影響的實驗(實驗一)實驗步驟分組甲組乙組丙組①新鮮α-淀粉酶溶液1mL1mL1mL②可溶性淀粉溶液5mL5mL5mL③溫度0℃60℃90℃④測定單位時間內淀粉的________________探究過氧化氫酶作用的最適pH的實驗(實驗二)分組A組B組C組D組E組pH56789H2O2完全分解所需時間(秒)30018090192284(1)pH在實驗一中屬于________變量，而在實驗二中屬于__________變量。(2)實驗一中的對照組為________組。(3)實驗一的①②③步驟為錯誤操作，正確的操作應該是__________________________，實驗一的第④步最好選用__________(填試劑名稱)測定單位時間內_________________。(4)如將實驗一的新鮮α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液，你認為是否科學？____________________。為什么？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)分析實驗二的結果，可得到的結論是_____________________________________________________________________________________________________________________________，在該預實驗的基礎上要進一步探究該過氧化氫酶的最適pH，可在pH為____________之間設置梯度。答案(1)無關自(2)乙(3)使新鮮α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分別達到預設溫度后再混合(其他合理答案也可)碘液淀粉的剩余量(4)不科學因為溫度會直接影響H2O2的分解(5)該過氧化氫酶的最適pH約為7，pH降低或升高