第1节 第2课时　酶的特性（教师用书）-【勤径学升】2024-2025学年高中生物必修1同步练测（人教版2019）

第2课时　酶的特性 [学习目标] 1．理解酶的特性。 2．分析影响酶活性的相关实验和相关曲线图，掌握温度、pH等对酶活性的影响。 一、酶的特性 1．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。 2．专一性 （1）实验方案： （2）实验结论：一种酶只能催化一种或一类反应。 （3）意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 3．酶的作用条件较温和 （1）酶促反应对应最适温度和pH的点分别是b和e。 （2）酶的活性较低，空间结构稳定，酶的活性可恢复的点是a。 （3）空间结构遭到破坏，酶永久失活不可恢复的点是c、d、f。 二、影响酶活性的相关实验 1．酶活性 （1）含义：酶催化特定化学反应的能力。 （2）影响酶活性的主要因素：温度和pH。 2．探究影响酶活性的条件 （1）温度对酶活性的影响 实验步骤 1 1' 2 2' 3 3' 淀粉溶液 2 mL － 2 mL － 2 mL － 工业淀粉酶溶液 － 1 mL － 1 mL － 1 mL 不同温度下处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ （续表） 将同一温度下的两种物质混合后保温5 min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果（现象） 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性 （2）pH对酶活性的影响 ①实验过程：a．取8支洁净的试管，编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。 b．用盐酸或NaOH溶液调节出不同的pH（如5．5、6．0、6．5、7．0、7．5、8．0、8．5、9．0）。 c．分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。 d．用带火星的卫生香来检测氧气的生成情况。 ②结论：酶的催化作用需要适宜的pH，过高或过低都会影响酶的活性。 （3）酶活性受温度、pH影响示意图 如图是温度和pH对酶活性的影响示意图，请写出其中某点或某段表示的含义。 温度（t/℃） 酸碱度（pH） P点：最适温度；Q点：最适pH。 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 1．pH过高或过低都会改变酶的空间结构。（√） 2．在温度过高或过低时，酶均能失去活性。（×） 3．温度、pH主要通过影响酶活性来影响酶促反应速率。 （√） 4．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。 （×） 5．不同酶的最适温度可能相同。 （√） 6．每种酶只能催化一种化学反应。 （×） 知识点一　酶的特性 1．验证酶具有高效性 在比较肝脏研磨液(过氧化氢酶)和FeCl3对过氧化氢的催化效率实验中(如图)，与乙试管相比，甲试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？并分析原因。 提示：与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。在相同适宜条件下，酶降低活化能的作用更显著。 2．验证酶的专一性 实验验证：淀粉和蔗糖不是还原糖，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，它们都是还原糖。下表为比较新鲜唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析： 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 2 mL — 蔗糖溶液 － 2 mL 新鲜的唾液 1 mL 1 mL 37 ℃保温5 min 新配制的斐林试剂 2mL 2mL 水浴加热 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (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？ (2)上述实验说明了什么？ (3)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ (4)肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？ 提示：(1)1号试管中淀粉被水解，2号试管中蔗糖没有被水解。 (2)淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。 (3)不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 (4)不是。酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一类反应，也说明其具有专一性。 3．下图是分别表示酶高效性和专一性的曲线，请根据教材知识，分析回答下列问题： (1)根据图1，酶和无机催化剂相比，有什么共同点和不同点？ (2)根据图2分析，在反应物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，而加入酶B，反应速率和未加酶时相同，这说明什么？ 提示：(1)酶和无机催化剂都只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶A能催化反应物A进行的化学反应，酶B不能催化反应物A进行的化学反应，酶具有专一性。 1．酶高效性的实验设计思路 2．酶的专一性 （1）酶的专一性作用图解 ①A表示酶，B表示被催化的反应物。 ②酶和被催化的反应物分子都具有特定的结构。 ③反应前后酶的结构、数量和性质不变。 （2）酶专一性的实验设计思路 ① ② 1．下图表示酶促反应，该图能体现酶的 （　　） A．专一性 B．易受温度影响 C．高效性 D．易受酸碱度影响 解析　从图解可以看出甲是酶，甲酶只能催化乙分解为丙和丁，而对戊不起作用，说明酶的催化具有专一性。 答案　A 2．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FeCl3溶液，观察气泡的释放速率 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。 答案　B 知识点二　实验：影响酶活性的条件 　　因为多数酶是容易变性的蛋白质，所以酶的作用需要温和的条件。结合教材提供的材料用具设计相关的实验过程，请分析： 1．实验一：温度变化对工业淀粉酶（适宜温度60 ℃）催化作用的影响 实验步骤及现象 试管编号 1 2 3 加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 提供环境温度 60 ℃的水 沸水 冰块 保温 5 min 5 min 5 min 注入质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液（单独保温） 1 mL 1 mL 1 mL 继续保温 5 min 5 min 5 min 滴入碘液 1滴 1滴 1滴 实验现象 不变蓝 变蓝 变蓝 （1）1号试管不变蓝说明　　　　　　　　，2、3号试管呈蓝色说明　　　　。  （2）该实验说明：温度　　　　或者偏低都会影响酶的活性，使酶活性降低，因此酶的作用需要　　　　。  （3）能否在反应后加入新制的斐林试剂来判断试管中的淀粉是否水解？ 提示：（1）淀粉被完全水解　淀粉没有发生水解或未完全水解 （2）偏高　适宜的温度 （3）不能。实验的自变量为温度，斐林试剂的反应需要水浴加热。 2．实验二：pH变化对过氧化氢酶催化作用的影响 实验步骤及现象 试管编号 1 2 3 质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液 1 mL 1 mL 1 mL 蒸馏水 1 mL － － 体积分数为5%的氢氧化钠溶液 － 1 mL － （续表） 实验步骤及现象 试管编号 1 2 3 体积分数为5%的盐酸溶液 － － 1 mL 体积分数为3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 振荡试管 － 实验现象 有大量气泡产生 无明显气泡 无明显气泡 （1）1号试管中有大量的气泡产生，说明过氧化氢酶的活性　　　　，2、3号试管无明显气泡，说明过氧化氢酶的活性　　　　。  （2）该实验说明：酶的作用需要　　　　。  （3）该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入体积分数为3%的过氧化氢溶液，然后调节pH？ 提示：（1）很高　很低 （2）适宜的pH （3）不能。因为在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，从而影响实验结果。 3．影响酶活性的因素 （1）温度或pH对酶活性的影响 数学模型 影响酶活性的因素及判断标准 ①影响因素：　　　　  ②理由：　　　　抑制酶的活性，不破坏酶分子结构，　　　　破坏酶分子结构，导致酶　　　  ①影响因素：　　　　  ②理由：　　　　或　　　　都会导致酶分子结构被破坏，使酶活性永久性丧失  模型解读 在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显　　　　。过酸、过碱或温度过高会使酶的　　　　遭到破坏，使酶　　　　，且该过程是　　　　的。在0 ℃左右时，酶的活性　　　　，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下，酶的活性会　　　　  （2）综合影响 图中显示：不同pH条件下，酶最适温度不变，不同温度，酶　　　　，即反应溶液pH/温度的变化　　　　（填“影响”或“不影响”）酶作用的最适温度/pH。  提示：（1）温度　低温　高温　永久性失活　pH　过酸　过碱　降低　空间结构　永久失活　不可逆　很低　升高 （2）最适pH不变　不影响 1．探究温度、pH对酶活性的影响实验设计思路 2．底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 （1）图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。 （2）图乙：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 1．据表分析，下列说法错误的是(　　) 组别 ① ② ③ 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 反应温度 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 碘液 2滴 2滴 2滴 A．本实验探究的是温度对淀粉酶活性的影响 B．淀粉酶溶液的浓度是本实验的无关变量 C．可溶性淀粉溶液和淀粉酶溶液需分别在所需温度下保温后再混合 D．①③组结果为均出现蓝色，说明①③组淀粉酶均失活 解析　温度是本实验的自变量，淀粉酶活性是因变量，所以本实验探究的是温度对淀粉酶活性的影响，A正确；淀粉酶溶液的浓度是本实验的无关变量，B正确；探究温度对淀粉酶活性的影响时，应先将淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别在所需温度下保温后再混合，C正确；0 ℃条件下淀粉酶活性很低，但不失活，100 ℃条件下淀粉酶失活，D错误。 答案　D 2．用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是 （　　） A．该酶的最适催化温度不确定 B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C．由图4实验结果可知酶具有高效性 D．由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂 解析　分析题图1只能说明在这三个温度中，30 ℃比较适宜，温度梯度大，测不出最适温度，A正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1．5，由图4可知，该酶为麦芽糖酶，B正确；图4说明酶具有专一性，C错误；图3能说明Cl－是酶的激活剂，Cu2＋是酶的抑制剂，D正确。 答案　C 　　　　　　　　　　　　　素养发展　探究应用　　　　　　　　　　　　　  [情境] 酶与蜂蜜 中国是世界第一养蜂大国，蜂产品产量和出口量以及蜂群数量位居世界首位。蜂蜜中的淀粉酶活性是衡量蜂蜜品质的重要指标。科研人员以新鲜椴树蜂蜜为实验材料，经过不同加工条件处理后，在相同条件下检测蜂蜜中的淀粉酶活性（淀粉酶活性以淀粉酶值表示，即1 g蜂蜜中的淀粉酶在一定条件下可催化1%淀粉溶液的毫升数），结果如下表所示。请回答： 加工温度 淀粉酶值 加工时间 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 1 h 10．9 10．9 10．9 8．3 8．3 2 h 10．9 10．9 10．9 8．3 6．5 3 h 10．9 8．3 6．5 5．0 5．0 [探究] （1）淀粉酶的化学本质是　　　　。淀粉酶只能水解淀粉，说明酶具有　　　　。使用双缩脲试剂　　　　（填“可以”或“不可以”）准确检测蜂蜜中淀粉酶的含量，理由是　　　　。  （2）本实验探究的是　　　　　　　　对蜂蜜中淀粉酶活性的影响。  （3）国家标准规定合格的蜂蜜产品淀粉酶值应在8以上。根据上述实验结果，为加工蜂蜜和生活中蜂蜜的食用各提出一条建议。 解析　（1）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，酶是生物催化剂，不参与化学反应，只是起催化作用，所以反应前后不发生改变。酶具有高效性和专一性。高温或过酸过碱都会使酶的分子结构发生改变而失去活性。淀粉酶的化学本质是蛋白质。淀粉酶只能水解淀粉，说明酶具有专一性。使用双缩脲试剂不可以准确检测蜂蜜中淀粉酶的含量，理由是蜂蜜中除淀粉酶外还含有其他蛋白质（蜂蜜中还含有其他非酶类蛋白质）。（2）本实验探究的是加工温度和加工时间对蜂蜜中淀粉酶活性的影响。（3）合格的蜂蜜产品淀粉酶值应在8以上，加工蜂蜜的条件为：30 ℃、40 ℃条件下加工不超过3小时；50 ℃、60 ℃条件下加工不超过2小时；70 ℃条件下加工不超过1小时；另外为了保证淀粉酶值，食用时，不要用过高温度的水冲饮，不要加热食用。 答案　（1）蛋白质　专一性　不可以　蜂蜜中除淀粉酶外还含有其他蛋白质（蜂蜜中还含有其他非酶类蛋白质） （2）加工温度和加工时间 （3）加工：30 ℃、40 ℃条件下加工不超过3小时；50 ℃、60 ℃条件下加工不超过2小时；70 ℃条件下加工不超过1小时。 食用：不要用温度太高的水冲饮，不要加热食用。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 （√） （2）高温、低温都使酶活性降低，二者的作用实质不同。 （√） （3）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。 （×） （4）酶能调节机体内的代谢，增大反应速率。 （×） （5）如果是以淀粉为底物，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。 （√） （6）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。 （√） （7）探究酶的最适pH需要在酶的最适温度条件下进行。 （√） 2．酶是生物催化剂，其作用原理是降低化学反应所需的活化能。如图表示某类酶作用的模型，该模型说明 （　　） A．一种酶可以催化多种化学反应 B．反应前后酶的数量及结构不改变 C．A的基本组成单位一定是核糖核苷酸 D．酶促反应速率不受环境因素的影响 解析　每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，体现酶的专一性，A错误；反应前后酶的数量和结构并不发生变化，B正确；酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，所以酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸，C错误；酶的活性受温度、pH等环境因素的影响，D错误。 答案　B 3．将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 ℃水中热烫处理2 min，可较好地保持甜味。这是因为加热会 （　　） A．提高淀粉酶的活性 B．改变可溶性糖分子的结构 C．破坏淀粉酶的活性 D．破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性 解析　玉米中的淀粉酶在85 ℃水中会变性失活，活性不会提高，A错误；加热不会改变可溶性糖分子的结构，否则不能较好地保持甜味，B错误；加热可降低可溶性糖转化为淀粉所需酶的活性，从而使可溶性糖能较长时间存在于玉米中，C错误，D正确。 答案　D 4．如图曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系。在一定的温度和pH条件下，B点以前和以后反应速率的限制因素是 （　　） A．酶的数量和反应物浓度 B．反应物浓度和酶的数量 C．反应物浓度和反应物浓度 D．酶的数量和酶的数量 解析　曲线图中，B点之前，随着曲线的上升，酶促反应速率逐渐加快，说明B点以前限制酶促反应速率的因素是反应物浓度；而B点之后，随着曲线的上升，酶促反应速率不再加快，说明B点以后限制酶促反应速率的因素是酶的数量，B正确。 答案　B 5．已知α－淀粉酶的最适温度为60 ℃，某同学为了探究pH对α－淀粉酶活性的影响，在35 ℃和45 ℃两个温度条件下分别设置了7支试管，设置pH分别为1、3、5、7、9、11、13，该反应进行3 min后迅速在每支试管中同时加入足量的NaOH溶液，测定每支试管中的淀粉的剩余量，得到如图所示的曲线。回答下列问题： （1）与无机催化剂相比，酶　　　　的作用更显著，催化效率更高。能水解α－淀粉酶的是　　　　酶。  （2）实验过程中，反应3 min后该同学迅速加入足量的NaOH溶液，其目的是　　　　。  （3）根据实验结果分析，45 ℃条件下进行的实验对应上图中的　　　　（填“实线”或“虚线”）；α－淀粉酶能发挥催化作用的pH范围为　　　　。  （4）高温处理也会使α－淀粉酶变性失活，其原因是　　　　。  解析　（1）与无机催化剂相比，酶具有高效性，降低化学反应所需活化能的作用更显著，催化效率更高，α－淀粉酶的化学本质是蛋白质，所以蛋白酶可以使其水解。（2）实验过程中，反应3 min后该同学迅速加入足量的NaOH溶液，强碱可以使酶的空间结构发生改变，其目的是使酶失去活性，控制反应时间。（3）由于α－淀粉酶的最适宜温度是60 ℃，35 ℃、45 ℃都低于最适宜温度，45 ℃更接近最适宜温度，酶的活性更高，因此实线是45 ℃条件下测得的结果，虚线是35 ℃条件下测得的结果。由曲线可知，pH＜1或pH＞13淀粉不发生水解，即酶完全失去活性，所以α－淀粉酶能发挥催化作用的pH范围为1～13。（4）高温会使α－淀粉酶（或蛋白质分子）的空间结构发生改变，从而使α－淀粉酶变性失活。 答案　（1）降低化学反应所需活化能　蛋白 （2）使酶失去活性，控制反应时间 （3）实线　1～13 （4）高温使α－淀粉酶（或蛋白质分子）的空间结构发生改变 学科网（北京）股份有限公司 $$