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5.1.2酶的特性学案
【学习目标】
1．分析相关实验，理解酶的高效性和专一性的含义。
2．通过探究实验，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方法。
【学习重难点】
学习重点
1.影响酶活性的条件；
2.影响酶促反应速率的因素。
学习难点
1.影响酶促反应速率的因素及酶促反应速率曲线。
【预习新知】
酶具有高效性
(1)含义：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)意义：使细胞代谢快速进行。
酶具有专一性
(1)无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。
(2)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
①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。还原糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。
②目的要求：探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
③设计思路：
④实验步骤(思路一)：a.取两支洁净的试管，编上号，然后按照下列要求操作
b．轻轻振荡两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60_℃左右的热水中，保温5 min。
c．取出两支试管，各加入2 mL斐林试剂，振荡混匀。
d．将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1 min。
e．观察两支试管内的溶液颜色变化。
⑤实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉有水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有水解。
⑥实验结论：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。
(3)酶专一性含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。例：过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解。二肽酶能催化所有二肽水解。
(4)酶专一性意义：使细胞代谢有条不紊地进行。
酶的作用条件较温和
1．温度对酶活性的影响
(1)曲线分析
①在最适温度条件下，酶的活性最高(如B点)。温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
②低温(如A点)影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失去活性。
③酶制剂适于在低温下保存。
(2)各类生物的最适温度
动物体内的酶最适温度在35～40_℃之间；植物体内的酶最适温度在40～50_℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70_℃。
2．pH对酶活性的影响
(1)曲线分析
①在最适pH条件下，酶活性最高(如E点)。pH偏高和偏低，酶活性都会明显下降。
②过酸(如D点)、过碱(如F点)都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
(2)各类生物的最适pH
动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0之间，但胃蛋白酶比较特殊(最适pH在1.5)；植物体内的酶最适pH大多在4.5～6.5之间。
3．细胞中的各类化学反应之所以有序进行，除了与酶的特性有关还与酶在细胞中的分布有关。
【易错提示】
（1）如果以淀粉为底物，以淀粉酶为催化剂探究温度影响酶活性的实验，则酶促反应的速率既可以用淀粉的分解速率表示，也可以用淀粉水解产物的生成速率表示（ ）
（2）pH影响酶活性的实验中实验材料不选择淀粉，原因是酸能促进淀粉水解（ ）
（3）探究酶的最适pH，需要在酶的最适温度条件下进行（ ）
（4）每一种酶只能催化一种或一类化学反应（ ）
（5）高温、低温都使酶活性降低，二者的作用实质不同（ ）
（6）在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强（ ）
答案：（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√（6）×
【巩固训练】
1.下列有关影响酶活性的因素叙述正确的是( )
A.不宜用淀粉和淀粉酶来探究pH对酶活性的影响
B.将胃蛋白酶溶液的pH从7调至1,该酶的活性会增强
C.适宜条件下,酶的活性随底物浓度增大而增大
D.低温破坏细胞中酶的空间结构导致酶永久失活
2.下列有关酶的叙述错误的是( )
A.酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
B.酶通过为反应提供活化能来提高化学反应速率
C.高温、过酸和过碱均可导致酶变性失活
D.酶在催化反应的过程中空间结构会发生改变
3.酶是活细胞产生的有机物，在细胞代谢中发挥催化作用。下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.唾液淀粉酶能催化蛋白质和淀粉的水解
B.应在最适温度和最适pH下保存胃蛋白酶
C.人体合成的蔗糖酶催化蔗糖分解的过程发生在细胞内
D.适宜条件下,H2O2酶催化H2O2分解的速率比FeCl3更高
4.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是( )
A.能为反应物提供能量
B.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
5.下图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，多酚氧化酶（PPO）催化酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小，某同学设计了实验并对各组酚的剩余量进行检测，各组加入的初始PPO的量相同，结果如图2所示。下列说法正确的是( )
A.非竞争性抑制剂降低酶的活性与酶的空间结构改变无关
B.由图1推测，可以通过增加底物浓度来降低竞争性抑制剂对酶活性的抑制
C.由图2可知，在相同温度条件下酶A的活性高于酶B
D.图2实验的自变量是温度，PPO的用量、种类等都是无关变量
6.某同学将装有人淀粉酶和胃蛋白酶的两个试剂瓶的标签丢失，为了将两种酶溶液区分清楚，下列思路或操作不可行的是( )
A.向两种酶溶液中加入双缩脲试剂，观察是否有紫色出现
B.向两种酶溶液中加入蛋白质块，观察蛋白质块是否被催化水解
C.向两种酶溶液中加入淀粉，检测淀粉是否被催化水解
D.比较两种酶催化的最适pH
7.某同学为探究反应物浓度与酶促反应速率的关系，做了相关实验，曲线b表示在最适温度、最适pH条件下的实验结果，据图分析，下列叙述错误的是( )
A.减小pH，重复该实验，A、B点位置下降
B.曲线c可表示在B点增加酶量后，反应速率的变化情况
C.曲线a可表述升高温度后，重复该实验，反应速率的变化情况
D.AB段，随着反应物浓度增大，反应速率加快，酶活性增强
8.蛋白酶只能催化蛋白质水解，不能催化淀粉水解，这说明该酶具有的特性是( )
A.稳定性 B.高效性
C.专一性 D.作用条件较温和
9.为探究pH对过氧化氢酶活性的影响，某同学设计了如下实验，有关说法正确的是( )
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
缓冲液pH 3 4 5 7 9 10 11
过氧化氢酶溶液/mL 10
过氧化氢溶液/mL 100
适当时间后气体产生量/mL 138 159 177 214 201 192 181
A.该方案也可以换用淀粉酶来探究pH对酶活性的影响
B.过氧化氢酶应该保存在低温和最适pH条件
C.该实验证明过酸过碱都会破坏过氧化氢酶的空间结构
D.该实验证明过氧化氢酶的最适pH为7
10.某生物兴趣小组探究不同条件下H2O2的分解速率，实验结果如下图所示。请据图回答下列问题。
(1)酶是_________产生的具有_________作用的有机物，其中绝大多数酶_________。
(2)图一实验过氧化氢酶催化化学反应的效率高于Fe3+，体现了酶的_________性（酶的特性），酶具有这一特性的原因是_________。过氧化氢酶只能催化过氧化氢的水解，不能催化淀粉的水解，体现了酶的_________性（酶的特性）。
(3)图二所代表实验的因变量是_________，图三所代表实验的自变量是_________。
(4)图二中O2产生速率随着H2O2浓度增加而上升，达到b点后趋于平衡，c点限制O2产生速率的因素可能是_________。
(5)一般不用H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响，原因是_________。
参考答案
1.答案：A
解析：淀粉在酸性条件下容易分解,所以淀粉和淀粉酶不能作为探究pH对酶活性影响的实验材料,A正确;胃蛋白酶的最适pH是1.5,胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,胃蛋白酶的活性在最适pH=1.5之后会因为pH升高而降低,因为蛋白质的空间结构被破坏。这个过程是不可逆的.所以胃蛋白酶在pH为7时.基本失去活性,即使降低pH,其活性也不会再增强而是保持不变,B错误;适宜条件下,酶的活性相对稳定,C错误;低温不会使酶空间结构改变,D错误。
2.答案：B
解析：A、大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，故酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A正确;B、酶催化化学反应的机理是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率，B错误;C、高温、过酸和过碱均可破坏了酶的空间结构，使酶失活，C正确;D、酶在催化反应的过程中酶和底物形成复合物，复合物构象改变，故酶的空间结构会发生改变，D正确。
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质水解,A错误;保存胃蛋白酶应在低温和最适pH下进行，B错误;人体合成的蔗糖酶属于消化酶,其发挥作用的场所是消化道而不是细胞内,C错误;酶具有高效性，用H2O2酶催化H2O2分解比用FeCl3催化分解更快,D正确。
4.答案：D
解析：A、酶和无机催化剂均通过降低化学反应的化学能加快反应速率，A不符合题意;B、酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，B不符合题意;C、酶和无机催化剂均能在温和条件下催化化学反应，C不符合题意;D、相对于无机催化剂，酶能更显著的降低化学反应的活化能，具有高效性，D符合题意。故选D。
5.答案：B
解析：B、图1所示,酶的活性中心有限,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率,可通过增加底物浓度来降低竞争性抑制剂对酶活性的抑制, B正确。
6.答案：A
解析：A 、人淀粉酶和胃蛋白酶的化学本质都是蛋白质，向两种酶溶液中加入双缩脲试剂，都会出现紫色， A 错误；
B 、胃蛋白酶能催化蛋白质水解，人淀粉酶不能催化蛋白质水解，向两种酶溶液中加入蛋白质块，观察蛋白质块是否被催化水解， B 正确；
C 、人淀粉酶能催化淀粉水解，胃蛋白酶不能催化淀粉水解，向两种酶溶液中加入淀粉，检测淀粉是否被催化水解， C 正确；
D 、人淀粉酶的最适 pH 为6.8，胃蛋白酶的最适 pH 为1.5，比较两种酶催化的最适 pH ，D 正确。
故选 A 。
7.答案：D
解析：A、题干中提出“曲线b表示在最适温度、最适pH条件下”，因此如果减小pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A正确;B、曲线AB在B点时反应速率不再增加，这是受酶的数量的限制，因此如果在B点增加酶量，图示反应速率可用曲线c表示，B正确;C、题干中提出“曲线b表示在最适温度、最适pH条件下”，若升高温度后重复该实验，酶促反应速率会下降，可用a曲线表示，C正确;D、图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关，但随着反应物浓度增大，反应速率加快，酶活性不变，D错误。
8.答案：C
解析：根据题意分析,蛋白酶只能催化蛋白质水解,不能催化淀粉水解,即一种酶只能催化一种化合物水解,不能催化其他化合物水解,这一事实说明该酶的催化作用具有专一性。
9.答案：B
解析：淀粉在酸性条件下也可以水解，所以不能用淀粉酶来探究pH的影响；酶的保存应该在低。温和最适pH下，因为pH若不合适，酶的空间结构可能会遭到不可逆的破坏，低温下酶活性低，且结构稳定，易于保存；该实验只能证明在过酸过碱条件下过氧化氢酶的活性发生了改变，但并不能证明是由于过氧化氢酶空间结构破坏导致的；该实验中只提供了几组pH，只能确认过氧化氢酶的最适pH在5-9之间，不能确定就是7。
10.答案：
(1)活细胞；催化；蛋白质
(2)高效性；酶降低活化能的作用较无机催化剂更显著；专一性
(3)O2产生速率（或H2O2分解速率）；pH
(4)酶的数量有限
(5)H2O2分解受温度影响较大
解析：(1)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。
(2)由于酶降低活化能的作用较无机催化剂更显著，所以图一实验过氧化氢酶催化化学反应的效率高于Fe3+，体现了酶的高效性的特性。过氧化氢酶只能催化过氧化氢的水解，不能催化淀粉的水解，体现了酶的专一性。
(3)图二所代表实验的因变量是O2产生速率或H2O2分解速率，图三所代表实验的自变量是pH。
(4)图二中O2产生速率随着H2O2浓度增加而上升，达到b点后趋于平衡，c点限制O2产生速率的因素可能是酶的数量。
(5)H2O2分解受温度影响较大，因此不用H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响。

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