2024-2025學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)第2課時(shí)酶的特性和影響酶活性的條件學(xué)案新人教版必修1

PAGE10-第2課時(shí)酶的特性和影響酶活性的條件課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接1.酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響。2．試驗(yàn)：探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素。1.生命觀念——建立模型：通過(guò)建立溫度、pH對(duì)酶活性的影響等數(shù)學(xué)模型，理解影響的規(guī)律和實(shí)質(zhì)。2．科學(xué)探究——試驗(yàn)思路及設(shè)計(jì)：合理設(shè)計(jì)探究溫度、pH對(duì)酶活性影響的試驗(yàn)步驟，規(guī)范實(shí)施試驗(yàn)，探究影響的規(guī)律。1．酶的高效性(1)含義：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)意義：使細(xì)胞代謝快速進(jìn)行。2．酶的專一性(1)含義：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。(2)鎖鑰模型：圖中A表示酶，B表示被酶催化的底物，E和F表示催化后的產(chǎn)物，而C和D則表示不能被該酶催化的物質(zhì)。(3)意義：使細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行。3．酶的作用條件較溫柔(1)溫度對(duì)酶活性的影響(如圖1)：①ab段表示隨溫度上升，酶活性漸漸增加；b點(diǎn)時(shí)，酶活性最高，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度為最適溫度；bc段表示隨溫度上升，酶活性漸漸減弱。②a點(diǎn)時(shí)酶活性較低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。③c點(diǎn)時(shí)酶活性丟失，其緣由是高溫使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。(2)pH對(duì)酶活性的影響(如圖2)：①de段表示隨pH上升，酶活性漸漸增加；e點(diǎn)時(shí)，酶活性最高，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的pH為最適pH；ef段表示隨pH上升，酶活性漸漸減弱。②d點(diǎn)和f點(diǎn)時(shí)酶活性丟失，其緣由是過(guò)酸、過(guò)堿使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 ()2．高溫、低溫都使酶活性降低，二者的作用實(shí)質(zhì)不同。 ()3．在測(cè)定胃蛋白酶活性時(shí)，將溶液的pH由10降到2的過(guò)程中，胃蛋白酶的活性將漸漸增加。 ()4．假如以淀粉為底物，以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的試驗(yàn)，則酶促反應(yīng)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(chǎn)物的生成速率表示。 ()5．pH影響酶活性的試驗(yàn)中試驗(yàn)材料不選擇淀粉，緣由是酸能促進(jìn)淀粉水解。 ()6．探究酶的最適pH，須要在酶的最適溫度條件下進(jìn)行。 ()提示：1.√2.√3．×胃蛋白酶在pH為10時(shí)，空間結(jié)構(gòu)已遭到破壞，因此降低pH不會(huì)使胃蛋白酶的活性再增加。4．√5.√6.√酶的特性及相關(guān)試驗(yàn)的分析1．酶的專一性試驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)試驗(yàn)原理①淀粉、蔗糖均為非還原糖，不能與斐林試劑共熱產(chǎn)生磚紅色沉淀。②淀粉酶可以催化淀粉水解為還原糖，但不能催化蔗糖水解。(2)試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時(shí)間現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無(wú)顏色變更結(jié)論酶具有專一性(3)試驗(yàn)分析①自變量：反應(yīng)物的不同。②無(wú)關(guān)變量：溶液的量、溫度等。③因變量：溶液是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。2．探究不同溫度對(duì)酶活性的影響(1)試驗(yàn)原理：淀粉遇碘變藍(lán)，依據(jù)不同溫度下相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)后的溶液是否出現(xiàn)藍(lán)色以及藍(lán)色的深淺可以推斷淀粉被水解的量，從而推斷不同溫度下酶的活性。(2)試驗(yàn)過(guò)程：試管步驟11′22′33′淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL不同溫度下處理5min0℃60℃100℃將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果(現(xiàn)象)變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)(3)試驗(yàn)結(jié)論：酶的催化作用須要在相宜的溫度下進(jìn)行，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶的活性。3．探究pH對(duì)酶活性的影響(1)試驗(yàn)原理：過(guò)氧化氫可在過(guò)氧化氫酶的作用下分解產(chǎn)生氧氣和水，依據(jù)不同pH下氣泡產(chǎn)生的快慢可推斷過(guò)氧化氫酶的活性。(2)試驗(yàn)過(guò)程①取8支干凈的試管并編號(hào)，分別加入等量簇新的肝臟研磨液。②用鹽酸或NaOH溶液調(diào)整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。③分別滴加等量的過(guò)氧化氫溶液并搖勻。④用點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香來(lái)檢測(cè)氧氣的生成狀況。(3)試驗(yàn)結(jié)論：酶發(fā)揮催化作用須要相宜的pH，pH偏高或偏低都會(huì)影響酶的活性。4．試驗(yàn)留意事項(xiàng)(1)在探究溫度影響酶活性的試驗(yàn)中，不宜選用H2O2溶液，緣由是H2O2的分解本身受溫度影響，溫度越高，H2O2分解越快。(2)在探究pH影響酶活性的試驗(yàn)中，不宜選用淀粉溶液，緣由是酸性溶液會(huì)使淀粉水解。(3)在探究溫度影響酶活性的試驗(yàn)中，選取淀粉和淀粉酶，一般用碘液檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，不宜選用斐林試劑檢驗(yàn)，緣由是運(yùn)用斐林試劑須要加熱，試驗(yàn)步驟較為煩瑣，且可能影響試驗(yàn)的自變量。1．為了探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響，下列試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的是()試驗(yàn)編號(hào)探究課題選用材料與試劑①溫度對(duì)酶活性的影響過(guò)氧化氫溶液、簇新的肝臟研磨液②溫度對(duì)酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液③pH對(duì)酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液④pH對(duì)酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑A.試驗(yàn)① B．試驗(yàn)②C．試驗(yàn)③ D．試驗(yàn)④B[過(guò)氧化氫受熱會(huì)分解，不宜用作探究溫度對(duì)酶活性影響的試驗(yàn)的底物，一般用淀粉和淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響，A錯(cuò)誤；淀粉遇碘變藍(lán)，假如淀粉全部分解，則遇碘不會(huì)發(fā)生顏色變更，B正確；酶具有專一性，淀粉在蔗糖酶的作用下不會(huì)分解，C錯(cuò)誤；淀粉在淀粉酶的作用下發(fā)生水解，在酸的作用下同樣發(fā)生水解，故探討pH對(duì)酶活性的影響不能選用淀粉作為底物，一般用過(guò)氧化氫和過(guò)氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響，D錯(cuò)誤。]2．請(qǐng)用所給的試驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)、補(bǔ)充試驗(yàn)步驟、預(yù)料試驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問(wèn)題。試驗(yàn)材料與用具：相宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、試管、37℃恒溫水浴鍋、50～65℃水浴鍋。(1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標(biāo)號(hào)，請(qǐng)用這些符號(hào)完成下表試驗(yàn)設(shè)計(jì)(把答案填在下面的表格中)。溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲乙丙丁(2)試驗(yàn)步驟①依據(jù)上表中的設(shè)計(jì)，取試管、加溶液。②________________________________________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________________________________________。④________________________________________________________________________________________________________。(3)結(jié)果預(yù)料：_____________________________________________________________________________________________。(4)結(jié)論：_________________________________________________________________________________________________。(5)在上述試驗(yàn)中，假如僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調(diào)到20℃，而在其他條件不變的狀況下重做上述試驗(yàn)，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會(huì)比37℃時(shí)的淺，其緣由是__________________________________________。[解析]依據(jù)題設(shè)條件分析可知，此試驗(yàn)要驗(yàn)證酶的專一性，既可以同種底物不同酶，也可以同種酶不同底物。學(xué)生須要留意的是題干中的檢測(cè)試劑只有斐林試劑，因此試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的是淀粉和蔗糖本身都是非還原糖，而二者的水解產(chǎn)物均為還原糖，還原糖可用斐林試劑進(jìn)行檢測(cè)。因此設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)，可選擇底物為蔗糖和淀粉，酶選擇唾液淀粉酶，或者底物選蔗糖或淀粉中的一種，酶選擇蔗糖酶和唾液淀粉酶，從而形成比照。進(jìn)而依次分組編號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)，視察對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)現(xiàn)象即可。[答案](1)如表所示：溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲＋－＋－乙－＋－＋丙＋－－＋?。?2)②混勻，37℃恒溫水浴一段時(shí)間③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，50～65℃(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管(試管甲)，以及含有淀粉和唾液淀粉酶溶液的試管(試管乙)中出現(xiàn)磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀(4)酶的催化作用具有專一性(5)20℃低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產(chǎn)生的還原糖少酶的相關(guān)曲線分析1．酶的高效性(1)曲線加入酶、無(wú)機(jī)催化劑和不加催化劑時(shí)，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)所需時(shí)間不同。(2)要素解讀①催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不改變更學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。2．酶的專一性(1)曲線分別向蔗糖溶液和麥芽糖溶液中加入麥芽糖酶，底物剩余量不同。(2)要素解讀①加入麥芽糖酶，蔗糖剩余量不變，而麥芽糖剩余量削減。②麥芽糖酶不能催化蔗糖水解，可以催化麥芽糖水解。3．底物濃度影響酶促反應(yīng)速率(1)曲線(2)要素解讀①底物濃度較低時(shí)，酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。②當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到肯定值后，再增加底物濃度，酶促反應(yīng)速率不再增加。4．酶濃度影響酶促反應(yīng)速率(1)曲線(2)要素解讀在有足夠底物而又不受其他因素影響的狀況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。5．溫度和pH共同作用對(duì)酶活性的影響(1)曲線(2)要素解讀①反應(yīng)溶液中pH的變更不影響酶作用的最適溫度。②反應(yīng)溶液中溫度的變更不影響酶作用的最適pH。深化探究：酶濃度和底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響和溫度、pH對(duì)反應(yīng)速率的影響，本質(zhì)上有什么不同？提示：溫度、pH通過(guò)影響酶活性影響反應(yīng)速率；酶濃度、底物濃度通過(guò)影響酶與底物的接觸面積影響酶促反應(yīng)速率。1．如圖表示在最適溫度和最適pH條件下，反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析正確的是()A．形成曲線c的緣由可能是B點(diǎn)時(shí)酶量增加B．限制曲線b的AB段反應(yīng)速率的主要因素為酶的數(shù)量C．酶催化反應(yīng)的緣由是為反應(yīng)供應(yīng)了活化能D．若適當(dāng)上升溫度，重復(fù)該試驗(yàn)，圖中A點(diǎn)位置將上升A[B點(diǎn)時(shí)制約反應(yīng)速率的因素是酶的濃度，此時(shí)若增加酶量反應(yīng)速率將增大，如曲線c，A正確；限制曲線b的AB段反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物濃度，B錯(cuò)誤；酶催化反應(yīng)的緣由是降低反應(yīng)所需的活化能，C錯(cuò)誤；曲線是在最適溫度下測(cè)定的反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系，若在適當(dāng)上升溫度條件下重復(fù)該試驗(yàn)，酶的活性降低，反應(yīng)速率降低，故圖中A點(diǎn)位置將下降，D錯(cuò)誤。]2．(2024·山東淄川中學(xué)高一上月考)如圖表示胰蛋白酶在不同條件下催化某種物質(zhì)反應(yīng)速率的變更曲線，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)該酶作用的底物是________，酶與無(wú)機(jī)催化劑相比，具有________性。(2)圖中AB段和BC段影響酶促反應(yīng)速率的主要限制因素分別是________和________。(3)Ⅱ和Ⅰ相比較，酶促反應(yīng)速率慢，這是因?yàn)開(kāi)_______________________________________________________________________________________________________。(4)溫度過(guò)高使酶的活性降低，同時(shí)會(huì)使酶的________遭到破壞，使酶永久________。[解析](1)由于酶具有專一性，該酶(胰蛋白酶)作用的底物是蛋白質(zhì)；與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有高效性。(2)從曲線圖可看出，AB段酶促反應(yīng)速率隨底物濃度的增加而加快，由此可知，此段的限制因素是底物濃度；BC段酶促反應(yīng)速率不隨底物濃度增加而變更，且此時(shí)溫度為37℃，為最適溫度，由此可知，此段的限制因素應(yīng)是酶濃度。(3)Ⅱ和Ⅰ相比較，酶促反應(yīng)速率慢，這是因?yàn)闇囟容^低，酶活性下降。(4)溫度過(guò)高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而使酶永久失活。[答案](1)蛋白質(zhì)高效(2)底物濃度酶濃度(3)溫度較低，酶活性較低(4)空間結(jié)構(gòu)失活[課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納1.酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107～1013倍。2.無(wú)機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣。但一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。3.無(wú)機(jī)催化劑能在高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)。但酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫柔的條件下進(jìn)行的。4.過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。在0℃左右時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在相宜的溫度下酶的活性會(huì)上升。5.酶制劑相宜在低溫下保存。1．若除酶外全部試劑已預(yù)保溫，則在測(cè)定酶活力的試驗(yàn)中，下列操作依次合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量B．加入底物→加入酶→計(jì)時(shí)→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量D．加入底物→計(jì)時(shí)→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C[在測(cè)定酶活力的試驗(yàn)中，須要保證pH和溫度均相同且相宜，故緩沖液應(yīng)在加入底物和酶之前加入，只有C項(xiàng)符合要求。]2．如圖表示某種酶在不同處理?xiàng)l件(a、b、c)下催化某反應(yīng)生成物的量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，則處理?xiàng)l件不行能是()A．溫度不同 B．pH不同C．酶量不同 D．反應(yīng)底物的量不同D[溫度能影響酶促反應(yīng)速率，所以三條曲線的差異可能是由溫度不同造成的，A正確；pH能影響酶促反應(yīng)速率，所以三條曲線的差異可能是由pH不同造成的，B正確；酶的數(shù)量能影響酶促反應(yīng)速率，所以三條曲線的差異可能是由酶制劑的量不同造成的，C正確；反應(yīng)底物的量不同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)不同，而題圖中三條曲線的平衡點(diǎn)相同，說(shuō)明三條曲線的差異不是由反應(yīng)底物的量不同造成的，D錯(cuò)誤。]3．(2024·天津部分區(qū)高一上期末)如圖表示胃蛋白酶活性與溫度、pH之間的關(guān)系，以下敘述正確的是()A．該胃蛋白酶最適pH是3.0B．胃蛋白酶的活性受溫度和pH的影響C．據(jù)圖無(wú)法推斷胃蛋白酶的最適溫度D．隨著pH的上升，酶的活性漸漸降低B[由題圖知，在溫度相同，pH分別為2.0、2.5、3.0的條件下，胃蛋白酶的催化反應(yīng)速率不同，其中在pH為2.5時(shí)酶的催化反應(yīng)速率最強(qiáng)，說(shuō)明該胃蛋白酶的最適pH在2.5左右，A錯(cuò)誤；當(dāng)pH肯定、溫度不同時(shí)，胃蛋白酶的活性不同，當(dāng)溫度肯定、pH不同時(shí)，胃蛋白酶的活性也不同，說(shuō)明胃蛋白酶的活性受溫度和pH的影響，B正確；據(jù)圖可推斷出胃蛋白酶的最適溫度為37℃，C錯(cuò)誤；由題圖知，溫度肯定時(shí)，在最適pH前隨著pH的上升，酶的活性漸漸上升，超過(guò)最適pH后隨pH的上升，酶的活性漸漸降低，D錯(cuò)誤。]4．(2024·天津一中高一上期末)下列圖表是有關(guān)某種酶的試驗(yàn)處理方法及試驗(yàn)結(jié)果，其中有關(guān)敘述正確的是()試管Ⅰ試管Ⅱ試管Ⅲ某酶2mL2mL2mLpH887溫度60℃40℃40℃反應(yīng)物2mL2mL2mLA.甲物質(zhì)抑制該酶的活性B．該酶比較適合在40℃的環(huán)境下起作用C．該酶在中性環(huán)境下的催化效率比堿性環(huán)境高D．該酶在作用35min后便失去活性B[試管Ⅱ和試管Ⅲ隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，反應(yīng)物的濃度漸漸削減，說(shuō)明甲物質(zhì)對(duì)酶沒(méi)有抑制作用，A錯(cuò)誤；試管Ⅰ和試管Ⅱ的條件區(qū)分：Ⅰ溫度為60℃，Ⅱ溫度為40℃，由題圖結(jié)果可以看出，試管Ⅰ底物沒(méi)有分解，試管Ⅱ底物徹底分解，所以該酶比較適合在40℃環(huán)境下起作用，B正確；試管Ⅱ與試管Ⅲ條件區(qū)分：試管Ⅱ呈弱堿性，試管Ⅲ呈中性，由題圖結(jié)果可看出試管Ⅱ底物分解徹底時(shí)所用時(shí)間短，所以該酶在弱堿環(huán)境中比中性環(huán)境中活性高，C錯(cuò)誤；題圖中曲線表示在35min后底物被徹底分解，酶的活性并沒(méi)有受到影響，D錯(cuò)誤。]5．某同學(xué)利用唾液淀粉酶溶液，以濃度相同的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液為底物來(lái)驗(yàn)證酶的專一性和溫度可影響酶的活性。相關(guān)試劑均已在各自體系溫度下預(yù)保溫，然后利用甲、乙、丙三支試管做如下試驗(yàn)：試管編號(hào)甲乙丙體系溫度37℃37℃100℃步驟1加入2mL可溶性淀粉溶液？？步驟2加入1mL唾液淀粉酶溶液加入1mL唾液淀粉酶溶液加入1mL唾液淀粉酶溶液步驟3保持各自溫度至反應(yīng)完成步驟4檢測(cè)請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，?/p>