5.1.2酶的特性课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第1节 降低化学反应活化能的酶 第2课时 酶的特性 1 学 习 目 标 1. 概述酶空间结构与其专一性、酶空间结构与其作用条件较温和的关系，树立结 构与功能观。 2. 在实验设计中学会控制变量及设计对照实验等,发展科学探究能力。 3. 了解酶在生产和生活中的应用,能用酶的特性解释生物学现象并解决生产、生活 中酶的使用问题,培养社会责任。 4. 在分析实验结果时运用分析、归纳与概括、推理等方法,提升科学思维。 2 基础落实∙必备知识全过关 3 知识点一 酶具有高效性和专一性 1. 酶的高效性 （1）含义：酶的催化效率比无机催化剂高很多，是无机催化剂的_ __________倍。 （2）意义：可以使生命活动更加高效地进行。 2. 酶的专一性 （1）含义：每一种酶只能催化____________化学反应，如过氧化氢酶只能催化 __________分解；脲酶除了催化______分解外，对其他化学反应不起作用。 （2）意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。 <m></m> 一种或一类 过氧化氢 尿素 4 知识点二 影响酶活性的条件 1. 酶活性 酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，可用在一定条件下酶所催化某一化学反 应的______表示。 2. 酶的作用条件较温和 酶所催化的化学反应一般是在比较______的条件下进行的。科学家采用定量分析 的方法，分别得到了酶活性受温度和 影响的示意图。 速率 温和 5 甲 乙 （1）在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的__________。在一定温度范 围内，酶促反应速率随温度的升高而______；但当温度升高到一定限度时，酶促反应 速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而______。 （2）在一定条件下，酶活性最大时的 称为该酶的_ _______。 偏高或偏低， 酶促反应速率都会______。 最适温度 加快 下降 最适 <m></m> 下降 6 （3）过酸、过碱或温度过高，会使酶的__________________，使酶永久失活， 在 左右时，酶的活性很低，但酶的______________，在适宜的温度下酶的活性会 ______，因此，酶制剂适宜在______下保存。 空间结构遭到破坏 空间结构稳定 升高 低温 7 旁栏边角 想一想 （1） ［教材P84与社会的联系］用酶来水解淀粉生产医用葡萄糖有什么优越性？还有哪些产品可以用酶法生产? 提示：具有高效性，在常温、常压下就可以进行；节能、环保不破坏环境。用纤维素酶和果胶酶水解植物细胞的细胞壁，生产果汁。 （2） ［教材P85科学·技术·社会］多酶片常用于治疗消化不良、食欲减退等。它是由糖衣（包裹胃蛋白酶）和肠溶衣（包裹胰酶）组成的双层包衣片。多酶片能否加温水捣烂或嚼碎后服用？请解释原因。 提示：不能。胃内 过低会导致胰酶失活，因此多酶片不可以加温水捣烂或嚼碎后服用。 8 （3） ［教材P85概念检测］嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，起分解作用的是哪一种酶？ 提示：蛋白酶。 （4） ［教材P85概念检测］将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入 水中热烫处理 ，能够保持甜味。原因是什么？ 提示：高温破坏了将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性。 9 结论语句 辨一辨 （1） 二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性。( ) × （2） 催化脂肪酶水解的酶是蛋白酶。( ) √ （3） 酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示。 ( ) √ （4） 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。( ) √ （5） 探究影响酶活性的条件实验中，至少要设置三组实验。( ) √ （6） 来自人体的唾液淀粉酶的最适温度在 左右。( ) √ （7） 低温、高温、过酸、过碱条件下酶的活性都很低，且酶的空间结构都发生了不 可逆的改变。( ) × 10 重难探究∙能力素养全提升 11 主题一 酶具有专一性 情境探究 淀粉和蔗糖都是非还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖和果糖都是还原糖。下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析回答下列问题。 12 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 - 蔗糖溶液 - 新鲜的淀粉酶溶液 水浴保温 新配制的斐林试剂 水浴加热 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 13 （1） 1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？你能从该实验得到什么结论？ 提示：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。 （2） 上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ 提示：不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 （3） 本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？ 提示：本实验设计思路：探究同一种酶是否能催化不同底物水解。另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解。 14 （4） 下图是酶A和酶B催化同一种底物后的反应速率曲线，据图可得出什么结论？ 提示：加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用；加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。据此可说明酶具有专一性。 15 方法突破 1. 酶的高效性及实验验证 （1）实验组：底物 酶 底物分解速率（或产物生成速率）。 （2）对照组：底物 无机催化剂 底物分解速率（或产物生成速率）。 2. 酶的专一性及实验设计 （1）思路：同一种酶催化不同的化学反应。 （2）实验设计 步骤 1 淀粉 淀粉酶 蔗糖 淀粉酶 2 等量斐林试剂，水浴加热相同时间 现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化 结论 酶具有专一性 16 视角应用 1. 下列实验或现象能说明酶的高效性的是( ) ①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀释10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于无机催 化剂 ②取两支洁净的试管，分别加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支试管中加入适 量的淀粉酶溶液，另一支试管中加入等量的蒸馏水，一段时间后，检测淀粉的分解情 况 ③在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量过氧化氢酶和 溶液， 观察气泡的释放速率 B A.①②③ B.①③ C.③ D.②③ [解析] 酶相对于无机催化剂来说具有高效性。把唾液稀释后催化淀粉完全水解的速度仍快于无机催化剂，说明酶具有高效性。 17 2. [2023江苏苏州高一统考期末]酶与底物结合的“诱导契合学说”认为，酶活性中心是 可变的，一旦底物与酶接近，诱导便开始，酶和底物结构分别发生改变，便于酶与底 物结合。下列有关叙述错误的是( ) D A.酶受底物诱导的同时底物结构也发生变化 B.酶与产物分离后其活性中心会恢复原状 C.上述酶与底物呈现的是锁和钥匙的关系 D.该学说表明酶的专一性不是绝对的 [解析] 结合题意可知，酶与底物结合过程中，酶受底物分子的诱导而发生利于底物结合的结构变化，形成互补契合的结构并发生反应，A项正确；酶与产物分离后其活性中心会恢复原状，故酶在化学反应前后性质不变，B项正确；上述酶与底物呈现的是锁和钥匙的关系，即具有一定的专一性，C项正确，D项错误。 18 主题二 探究影响酶活性的条件 情境探究 下列两表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性的影响和探究 对酶活性的影响实验 步骤。回答下列问题。 1. 探究温度对酶活性的影响。 试管编 号 1 2 3 实 验 步 骤 一 淀粉 酶溶液 可溶 性淀粉溶液 淀粉 酶溶液 可溶 性淀粉溶液 淀粉酶 溶液 可溶性 淀粉溶液 二 在冰水中水浴 在 温水中水浴 在沸水中水浴 19 实 验 步 骤 三 1与 试管内液体混 合，摇匀 2与 试管内液体混 合，摇匀 3与 试管内液体混合，摇匀 四 在冰水中水浴数分钟 在 温水中水浴数分 钟 在沸水中水浴数分钟 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现 象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性 续表 20 （1） 正确的选材是成功的保证。能否选择过氧化氢 和过氧化氢酶作为实验材 料探究温度对酶活性的影响？ 提示：探究温度对酶活性的影响实验中，不能选择过氧化氢 和过氧化氢酶作为 实验材料，因为过氧化氢 在常温下就能分解，加热的条件下过氧化氢 的分解会加快，从而影响实验结果。 （2） 本实验中能否选用斐林试剂检测底物是否被分解？ 提示：不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中温度属于自变量，需要严格控制温度。 21 2. 探究 对酶活性的影响。 实验 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入等量的不同 的溶液 蒸馏 水 的 的 三 注入等量的体积分数为 的 溶液 四 观察实验现象 有大量气泡 产生 无明显气泡 产生 无明显气 泡产生 五 将带火星的卫生香插入试管内（液 面的上方） 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱 22 （1） 能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料探究 对酶活性的影响？ 提示：探究 对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在 酸性条件下淀粉水解也会加快，从而影响实验结果。 （2） 实验中步骤二、三顺序能否互换？ 提示：不能，因为调换顺序后酶和底物提前相遇会立即发生催化反应，影响实验结果。 23 3. 下列为甲、乙、丙、丁不同因素影响酶促反应速率的曲线图。 （1） 图甲表明，在一定浓度范围内，随 底物浓度的增加，酶促反应速率加快，此 时的限制因素是__________。继续增加底 物浓度，酶促反应速率不再加快，此时限 制酶促反应速率的因素是__________。 底物浓度 酶的数量 （2） 图乙表明在有足够底物且不受其他 正比 因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成______。 24 （3） 图丙、图丁说明，反应溶液中 的变化不影响酶作用的__________，反应溶液 中温度的变化不影响酶作用的_ _______。 最适温度 最适 <m></m> 25 方法突破 1.探究影响酶活性的条件中实验选材与变量分析 课题名称 用淀粉酶探究温度对酶活性的 影响 用过氧化氢酶探究 对酶活性 的影响 实验材料 淀粉溶液、唾液淀粉酶溶液 肝脏研磨液、过氧化氢溶液 自变量 温度 自变量的 设置方法 分别用 的水、沸水、冰水 处理 分别用蒸馏水、 溶液、 溶液处理 因变量 酶活性 酶活性 因变量的 观测指标 加碘液后溶液颜色变化的速率 氧气产生的速率 控制无 关变量 相同且适宜等 温度相同且适宜等 26 2. “四看法”分析酶促反应曲线 27 视角应用 视角1 探究影响酶活性的条件实验分析 1. ［多选］某同学为研究酶的特性，进行了一系列相关实验，结果如下表所示，下列 叙述错误的是( ) 试剂名称 试管A 试管B 试管C 试管D 试管 质量分数为 的淀粉溶液 新鲜唾液 - - 蔗糖酶 - - - - 恒温水浴 28 A.本实验的自变量是酶的种类、温度、酶的有无 B.试管A、B对照可证明酶的专一性，检测试剂不能用碘液 C.试管A、C对照，可证明酶具有高效性，检测试剂可用斐林试剂 D.试管A、D、 对照可证明酶活性受温度的影响，检测试剂可用碘液 [解析] 试管A、B对照可证明酶的专一性，检测试剂用碘液，检测反应物淀粉是否被催化分解，未被分解的呈蓝色，B项错误；若要探究酶的高效性，应再添加一组无机催化剂作对照，酶的催化（试管A）与空白（试管C）对照，只能证明酶具有催化作用，C项错误。 √ √ 29 2. [2023河南洛阳高一月考]下列有关“探究影响酶活性的条件”实验的叙述，正确的是 ( ) D A.若探究 对过氧化氢酶活性的影响，则 是自变量，过氧化氢分解速率是无关变量 B.若探究温度对酶活性的影响，可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应 C.若探究温度对淀粉酶活性的影响，应将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调节温度 D.若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测 30 [解析] 若探究 对过氧化氢酶活性的影响，则 是自变量，过氧化氢分解速率是因变量，A项错误；若探究温度对酶活性的影响，不可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，B项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，应先将淀粉溶液与淀粉酶溶液在各自所需的温度下保温一段时间后再混合，C项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度，D项正确。 31 视角2 探究影响酶活性的条件实验拓展应用 3. 某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验研究，下列分析正确的是( ) C A.若不同滤纸片上分别附有等量过氧化氢酶、 ，则该装置可用于探究酶的专一性 B.该装置可用于探究温度对过氧化氢酶活性的影响 C.酶促反应速率的大小可用滤纸片进入烧杯液面到 浮出烧杯液面的时间 来表示 D.该装置不能用于探究 对酶活性的影响 32 [解析] 不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、 可用于探究酶的高效性，A项错误；探究温度对酶活性的影响，自变量是温度，高温条件下会加快过氧化氢分解，对实验结果产生干扰，所以该装置不可用于探究温度对过氧化氢酶活性的影响，B项错误；酶促反应在酶与底物接触时开始，其速率可用滤纸片从进入烧杯液面到浮出液面的时间（即 来表示，C项正确；探究 对酶活性影响的实验中的自变量是 ，若将装置中的过氧化氢溶液设置成不同 ，则该装置能用于探究 对酶活性的影响，D项错误。 33 视角3 探究影响酶活性的条件曲线分析 4. [2023江苏校联考模拟预测]在洗涤剂中添加碱性纤维素酶可大大提高对衣物的洗涤 效果。研究人员从某芽孢杆菌菌株中分离纯化出一种碱性纤维素酶，探究其催化作用 的最适 和温度，结果如图。相关叙述错误的是( ) D A.该纤维素酶的催化机理是降低反应所需的活化能 B.该纤维素酶催化反应的最适温度可能在 左右 C.在不同温度条件下，该纤维素酶的最适 有差异 D.相同 时，不同温度下的纤维素酶的活性不同 34 [解析] 酶的作用机理是能够降低化学反应的活化能，故碱性纤维素酶的催化机理是降低反应所需的活化能，A项正确；当温度为 左右时，碱性纤维素酶的活性最高，因此，该纤维素酶催化反应的最适温度可能在 左右，B项正确；由图可知，在不同温度下，该酶的最适 有差异，如温度在 时，最适 为8左右，温度在 时，最适 为7左右，C项正确；相同 时，不同温度下的纤维素酶的活性可能相同，如当 为8时， 和 纤维素酶的活性相同，D项错误。 35 5. 如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率 的影响，据图分析，下列说法正确的是( ) C A.如果在 点时，温度再提高 ，则反应速率上升 B.在其他条件不变的情况下，在 点时，往反应物中加入少 量同样的酶，反应速率不变 C.在 点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度 D.在 点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度和酶的浓度 [解析] 在 点时，随着反应物浓度的增加，反应速率也增加，表明此时限制反应速率 的因素是反应物的浓度。 36 【题后归纳】 影响酶促反应速率的因素及其作用实质 ______________________________________________________________________________________________________ 37 03 素养升级∙情境命题强突破 38 影响酶活性的因素 命题情境 酶的活性除了受到温度、 等影响外，还受到激活剂和抑制剂的影响。许多酶只 有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶 的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当 的激活剂激活后才具有活性。能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂， 它可以降低酶促反应速率。 39 高考例证 [2021湖北高考]使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。 实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。 40 （1） 实验设计思路 取___支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量的 ________________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中 的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液， 再测定各自的酶活性。 2 甲物质溶液、乙物质溶液 [解析] 分析题意可知，实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量的甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和无关变量一致原则）；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。 41 （2） 实验预期结果与结论 若出现结果①：__________________________________________。 结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②：______________________________。 结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③：_____________________________________________________________ _______________。 结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④：_____________________________________________________________ _______________。 结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后，两组的酶活性均不变 加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变 加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高 42 [解析] 据题意可知，甲物质和乙物质对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有甲物质和乙物质的作用，透析后无甲物质和乙物质的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。 43 新题速递 1. 用某种酶进行实验的结果如图所示，下 列叙述错误的是( ) A A.由图4实验结果可知酶具有高效性 B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C.由图3实验结果可知 是酶的激活剂 D.该酶的最适催化温度不确定 44 [解析] 由图4实验结果可知，酶具有专一性，A项错误；由图2曲线可知，该酶的最适 为7，而胃蛋白酶的最适 为 ，说明该酶一定不是胃蛋白酶，由图4曲线可知该酶可能是麦芽糖酶，B项正确；由图3实验结果可知 可提高该酶的催化效率，而 使该酶的催化效率降低，据此可知 可作为该酶的激活剂，C项正确；由图1可知在 、 、 这三个温度条件下， 时酶促反应速率最大，说明该酶的最适催化温度为 左右，但不能确定该酶的最适温度一定为 ，D项正确。 45 2. 已知施加药物A能使蔗糖酶的活性丧失；施加药物B后蔗糖酶活性不变，但蔗糖和蔗 糖酶结合的机会减少。如下图为蔗糖酶在不同处理条件下（温度、 均适宜）产物浓 度与时间的关系，其中乙组使用少量药物B处理。据图分析，下列叙述合理的是( ) B A.甲组先使用药物B处理，在 时可能适当提高了温度 B.丙组先使用药物B处理，在 时可能使用药物A处理 C.在 时间之后甲组蔗糖酶的活性高于乙组和丙组 D.在 时间之后丙组中蔗糖酶可能失活 46 [解析] 图中曲线表示的是在最适温度下的反应曲线，提高温度，酶的活性会下降，A项不合理；丙组 后产物浓度不再增加，说明反应受到抑制，所以丙组先使用药物B处理，在 时可能使用药物A处理，B项合理；在 时间之后甲组蔗糖酶的活性等于乙组（乙组产物浓度低于甲组是因为蔗糖和蔗糖酶结合的机会减少，但其活性不变），高于丙组，C项不合理；在 时间之后丙组中产物浓度不变，说明 时间之后，可能是药物A处理导致蔗糖酶失活，D项不合理。 47 网络构建 经典图示 _____________________________________________________________________________________ 温度、 对酶促反应速率的影响 48 $$