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

PAGE10-第2課時酶的特性和影響酶活性的條件課標內容要求核心素養(yǎng)對接1.酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響。2．試驗：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：通過建立溫度、pH對酶活性的影響等數(shù)學模型，理解影響的規(guī)律和實質。2．科學探究——試驗思路及設計：合理設計探究溫度、pH對酶活性影響的試驗步驟，規(guī)范實施試驗，探究影響的規(guī)律。1．酶的高效性(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。2．酶的專一性(1)含義：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。(2)鎖鑰模型：圖中A表示酶，B表示被酶催化的底物，E和F表示催化后的產物，而C和D則表示不能被該酶催化的物質。(3)意義：使細胞代謝有條不紊地進行。3．酶的作用條件較溫柔(1)溫度對酶活性的影響(如圖1)：①ab段表示隨溫度上升，酶活性漸漸增加；b點時，酶活性最高，此點所對應的溫度為最適溫度；bc段表示隨溫度上升，酶活性漸漸減弱。②a點時酶活性較低，但酶的空間結構穩(wěn)定。③c點時酶活性丟失，其緣由是高溫使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。(2)pH對酶活性的影響(如圖2)：①de段表示隨pH上升，酶活性漸漸增加；e點時，酶活性最高，此點所對應的pH為最適pH；ef段表示隨pH上升，酶活性漸漸減弱。②d點和f點時酶活性丟失，其緣由是過酸、過堿使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．每一種酶只能催化一種或一類化學反應。 ()2．高溫、低溫都使酶活性降低，二者的作用實質不同。 ()3．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，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。 ()5．pH影響酶活性的試驗中試驗材料不選擇淀粉，緣由是酸能促進淀粉水解。 ()6．探究酶的最適pH，須要在酶的最適溫度條件下進行。 ()提示：1.√2.√3．×胃蛋白酶在pH為10時，空間結構已遭到破壞，因此降低pH不會使胃蛋白酶的活性再增加。4．√5.√6.√酶的特性及相關試驗的分析1．酶的專一性試驗設計(1)試驗原理①淀粉、蔗糖均為非還原糖，不能與斐林試劑共熱產生磚紅色沉淀。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)試驗設計思路步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時間現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無顏色變更結論酶具有專一性(3)試驗分析①自變量：反應物的不同。②無關變量：溶液的量、溫度等。③因變量：溶液是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。2．探究不同溫度對酶活性的影響(1)試驗原理：淀粉遇碘變藍，依據(jù)不同溫度下相同時間內反應后的溶液是否出現(xiàn)藍色以及藍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)試驗過程：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混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結果(現(xiàn)象)變藍不變藍變藍(3)試驗結論：酶的催化作用須要在相宜的溫度下進行，溫度過高或過低都會影響酶的活性。3．探究pH對酶活性的影響(1)試驗原理：過氧化氫可在過氧化氫酶的作用下分解產生氧氣和水，依據(jù)不同pH下氣泡產生的快慢可推斷過氧化氫酶的活性。(2)試驗過程①取8支干凈的試管并編號，分別加入等量簇新的肝臟研磨液。②用鹽酸或NaOH溶液調整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。③分別滴加等量的過氧化氫溶液并搖勻。④用點燃但無火焰的衛(wèi)生香來檢測氧氣的生成狀況。(3)試驗結論：酶發(fā)揮催化作用須要相宜的pH，pH偏高或偏低都會影響酶的活性。4．試驗留意事項(1)在探究溫度影響酶活性的試驗中，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影響酶活性的試驗中，不宜選用淀粉溶液，緣由是酸性溶液會使淀粉水解。(3)在探究溫度影響酶活性的試驗中，選取淀粉和淀粉酶，一般用碘液檢測試驗結果，不宜選用斐林試劑檢驗，緣由是運用斐林試劑須要加熱，試驗步驟較為煩瑣，且可能影響試驗的自變量。1．為了探究溫度、pH對酶活性的影響，下列試驗設計合理的是()試驗編號探究課題選用材料與試劑①溫度對酶活性的影響過氧化氫溶液、簇新的肝臟研磨液②溫度對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① B．試驗②C．試驗③ D．試驗④B[過氧化氫受熱會分解，不宜用作探究溫度對酶活性影響的試驗的底物，一般用淀粉和淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，A錯誤；淀粉遇碘變藍，假如淀粉全部分解，則遇碘不會發(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分解，C錯誤；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對酶活性的影響不能選用淀粉作為底物，一般用過氧化氫和過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響，D錯誤。]2．請用所給的試驗材料和用具，設計試驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成試驗設計、補充試驗步驟、預料試驗結果、得出結論，并回答問題。試驗材料與用具：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、乙等代表試管標號，請用這些符號完成下表試驗設計(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)試驗步驟①依據(jù)上表中的設計，取試管、加溶液。②________________________________________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________________________________________。④________________________________________________________________________________________________________。(3)結果預料：_____________________________________________________________________________________________。(4)結論：_________________________________________________________________________________________________。(5)在上述試驗中，假如僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調到20℃，而在其他條件不變的狀況下重做上述試驗，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會比37℃時的淺，其緣由是__________________________________________。[解析]依據(jù)題設條件分析可知，此試驗要驗證酶的專一性，既可以同種底物不同酶，也可以同種酶不同底物。學生須要留意的是題干中的檢測試劑只有斐林試劑，因此試驗設計時應考慮的是淀粉和蔗糖本身都是非還原糖，而二者的水解產物均為還原糖，還原糖可用斐林試劑進行檢測。因此設計試驗時，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。進而依次分組編號進行試驗，視察對應的試驗現(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，水解產生的還原糖少酶的相關曲線分析1．酶的高效性(1)曲線加入酶、無機催化劑和不加催化劑時，化學反應達到平衡點時所需時間不同。(2)要素解讀①催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變更學反應的平衡點。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速率(1)曲線(2)要素解讀①底物濃度較低時，酶促反應速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。②當?shù)孜餄舛冗_到肯定值后，再增加底物濃度，酶促反應速率不再增加。4．酶濃度影響酶促反應速率(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，酶促反應速率與酶濃度成正比。5．溫度和pH共同作用對酶活性的影響(1)曲線(2)要素解讀①反應溶液中pH的變更不影響酶作用的最適溫度。②反應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反應速率的影響和溫度、pH對反應速率的影響，本質上有什么不同？提示：溫度、pH通過影響酶活性影響反應速率；酶濃度、底物濃度通過影響酶與底物的接觸面積影響酶促反應速率。1．如圖表示在最適溫度和最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。據(jù)圖分析正確的是()A．形成曲線c的緣由可能是B點時酶量增加B．限制曲線b的AB段反應速率的主要因素為酶的數(shù)量C．酶催化反應的緣由是為反應供應了活化能D．若適當上升溫度，重復該試驗，圖中A點位置將上升A[B點時制約反應速率的因素是酶的濃度，此時若增加酶量反應速率將增大，如曲線c，A正確；限制曲線b的AB段反應速率的主要因素是反應物濃度，B錯誤；酶催化反應的緣由是降低反應所需的活化能，C錯誤；曲線是在最適溫度下測定的反應物濃度與酶促反應速率的關系，若在適當上升溫度條件下重復該試驗，酶的活性降低，反應速率降低，故圖中A點位置將下降，D錯誤。]2．(2024·山東淄川中學高一上月考)如圖表示胰蛋白酶在不同條件下催化某種物質反應速率的變更曲線，請據(jù)圖回答：(1)該酶作用的底物是________，酶與無機催化劑相比，具有________性。(2)圖中AB段和BC段影響酶促反應速率的主要限制因素分別是________和________。(3)Ⅱ和Ⅰ相比較，酶促反應速率慢，這是因為________________________________________________________________________________________________________。(4)溫度過高使酶的活性降低，同時會使酶的________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；與無機催化劑相比，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段酶促反應速率不隨底物濃度增加而變更，且此時溫度為37℃，為最適溫度，由此可知，此段的限制因素應是酶濃度。(3)Ⅱ和Ⅰ相比較，酶促反應速率慢，這是因為溫度較低，酶活性下降。(4)溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，從而使酶永久失活。[答案](1)蛋白質高效(2)底物濃度酶濃度(3)溫度較低，酶活性較低(4)空間結構失活[課堂小結]知識網絡構建核心語句歸納1.酶的催化效率是無機催化劑的107～1013倍。2.無機催化劑催化的化學反應范圍比較廣。但一種酶只能催化一種或一類化學反應。3.無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件下催化化學反應。但酶所催化的化學反應一般是在比較溫柔的條件下進行的。4.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，在相宜的溫度下酶的活性會上升。5.酶制劑相宜在低溫下保存。1．若除酶外全部試劑已預保溫，則在測定酶活力的試驗中，下列操作依次合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量C[在測定酶活力的試驗中，須要保證pH和溫度均相同且相宜，故緩沖液應在加入底物和酶之前加入，只有C項符合要求。]2．如圖表示某種酶在不同處理條件(a、b、c)下催化某反應生成物的量與反應時間的關系，則處理條件不行能是()A．溫度不同 B．pH不同C．酶量不同 D．反應底物的量不同D[溫度能影響酶促反應速率，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；反應底物的量不同時，化學反應的平衡點不同，而題圖中三條曲線的平衡點相同，說明三條曲線的差異不是由反應底物的量不同造成的，D錯誤。]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速率不同，其中在pH為2.5時酶的催化反應速率最強，說明該胃蛋白酶的最適pH在2.5左右，A錯誤；當pH肯定、溫度不同時，胃蛋白酶的活性不同，當溫度肯定、pH不同時，胃蛋白酶的活性也不同，說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錯誤；由題圖知，溫度肯定時，在最適pH前隨著pH的上升，酶的活性漸漸上升，超過最適pH后隨pH的上升，酶的活性漸漸降低，D錯誤。]4．(2024·天津一中高一上期末)下列圖表是有關某種酶的試驗處理方法及試驗結果，其中有關敘述正確的是()試管Ⅰ試管Ⅱ試管Ⅲ某酶2mL2mL2mLpH887溫度60℃40℃40℃反應物2mL2mL2mLA.甲物質抑制該酶的活性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隨著反應時間的增加，反應物的濃度漸漸削減，說明甲物質對酶沒有抑制作用，A錯誤；試管Ⅰ和試管Ⅱ的條件區(qū)分：Ⅰ溫度為60℃，Ⅱ溫度為40℃，由題圖結果可以看出，試管Ⅰ底物沒有分解，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，由題圖結果可看出試管Ⅱ底物分解徹底時所用時間短，所以該酶在弱堿環(huán)境中比中性環(huán)境中活性高，C錯誤；題圖中曲線表示在35min后底物被徹底分解，酶的活性并沒有受到影響，D錯誤。]5．某同學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驗證酶的專一性和溫度可影響酶的活性。相關試劑均已在各自體系溫度下預保溫，然后利用甲、乙、丙三支試管做如下試驗：試管編號甲乙丙體系溫度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完成步驟4檢測請分析回答下列問題：(1)依據(jù)試驗目的，在