第3章 第1节 第2课时 影响酶促反应速率的环境因素(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（苏教版2019）

第2课时 影响酶促反应速率的环境因素 学习目标 1.阐明影响酶促反应速率的因素。 2.实验探究pH和温度变化对酶活性的影响。 CONTENTS 目录 1 2 4 知识点(一)　酶活性及影响因素 知识点(二)　关于酶的实验设计及相关曲线分析 课时跟踪检测 3 课堂小结与随堂训练 NO.1 知识点(一)　酶活性及影响因素 教材知识梳理 1．酶活性 含义 指酶催化生化反应的_____ 衡量指标 酶催化生化反应的______ 影响因素 ①反应体系中的酶浓度和_________等； ②多种环境因素，如__________等 能力 速率 底物浓度 温度、pH 2．实验探究pH对酶活性的影响 (1)实验操作 ①将若干同样大小(如1 cm2)的滤纸片浸入酵母菌液，取出后晾干，滤纸片上附着_____________。 过氧化氢酶 ②在四只烧杯中盛入体积分数为2%，pH分别为5、7、9、11的H2O2溶液(温度相同)，将滤纸片分别放入烧杯中。滤纸片接触液面后会下沉，直至烧杯底部。实验装置示意图如下： ③及时记录滤纸片从液面下沉到浮出液面所用的时间(t)。以____为纵坐标(代表酶促反应速率)、____为横坐标，绘制曲线图。 (2)实验结果的曲线图 1/t pH 3．pH对酶活性的影响 (1)酶活性受到环境中pH的影响，酶的适宜pH一般在_____之间。 (2)酶活性最大时的pH称为酶的_____pH。 (3)在过酸或过碱条件下，酶活性一般会明显______，甚至会____________。 6～8 最适 降低 变性失活 4．温度对酶活性的影响 (1)在一定的温度范围内，酶活性随着温度的升高而_____，超过一定温度后，酶活性反而_____。 (2)在一定条件下，酶活性最高时的温度称为酶的__________。 (3)不同生物体内酶的最适温度有所不同。如：动物体内酶的最适温度一般为_________ ℃，植物体内酶的最适温度一般为45～50 ℃。 上升 下降 最适温度 35～40 (4)适当升高温度，能加快生化反应速率，但温度过高会使酶__________，从而降低生化反应速率。适当降低温度，可以______酶活性，降低生化反应速率，但一般不会使酶失活。 变性失活 抑制 核心要点点拨 ②实验步骤 步骤 实验操作 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 一 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 二 注入不同pH的溶液 pH＝5 pH＝6 pH＝7 pH＝8 pH＝9 三 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴 四 观察现象 无气泡产生 少量气泡产生 有大量气泡产生 少量气泡产生 无气泡 产生 ③实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶活性。 (2)探究温度对酶活性的影响 ①实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇稀碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶活性。 ②实验步骤、现象及结论 取6支试管，分别编号为A与A′、B与B′、C与C′，并分别进行以下操作。 步骤 A号 A′号 B号 B′号 C号 C′号 3%的可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL — 2%的淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL 不同温度下处理5 min 100 ℃(或0 ℃) 60 ℃ 0 ℃(或100 ℃) 将同一温度下的两种物质混合后在相应温度下保温5 min 滴加稀碘液 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 续表 2．探究影响酶活性的因素实验中的注意事项 (1)在探究酶的最适温度的实验中，材料不能用H2O2溶液，因为H2O2本身的分解受温度影响，温度越高，分解速率越快。 (2)在探究酶的最适温度或pH的实验中，不能把酶与反应物混合后再控制相应的条件。应先将酶、反应物分别置于对应的温度或pH条件下，然后再混合。 (3)教材在探究pH对酶活性的影响实验中，计时不是记录滤纸片从烧杯底部到浮出液面所用的时间，而是记录从液面下沉到浮出液面所用的时间，原因是滤纸片接触H2O2溶液即开始催化H2O2水解。 经典考题探究 [典例]　(2024·海门高级中学期末)下表是某兴趣小组探究环境因素对酶活性影响的实验(实验一)步骤；下图是探究α-淀粉酶的最适pH的实验(实验二)结果。已知α-淀粉酶作用的最适温度60 ℃。据此回答下列问题： 实验步骤 甲组 乙组 丙组 ①新鲜α-淀粉酶溶液/mL 1 1 1 ②可溶性淀粉溶液/mL 5 5 5 ③控制温度/℃ 0 60 90 ④将新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合，混合后在相应温度下保温5 min ⑤测定单位时间内淀粉的剩余量 (1)实验一中的自变量是________，其在实验二中是________变量。 (2)实验一中的对照组为________组。 (3)实验一的第⑤步一般选用________检测，通过颜色变化来比较单位时间内淀粉的剩余量。 (4)如将实验一的新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？__________(填“科学”或“不科学”)，为什么？______________________________________。 (5)实验二中各组的温度应控制在________，在该预实验的基础上要进一步探究该酶的最适pH，可在pH为__________之间设置pH梯度。根据pH对酶活性影响规律判断，预期pH＝1与pH＝3相比，1 h后淀粉剩余量应更________(填“多”或“少”)，而如图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行________(填“对照”“对比”或“重复”)实验，得到与此图无显著差异的结果。 (6)查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解；当pH＝1时，α-淀粉酶已完全失活。分析实验二的结果可知，在适宜条件下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著，判断依据是________________________________________________。 [解析]　(1)实验一中，甲、乙、丙三组不同的处理因素为温度，因此自变量是温度，因变量是酶活性；实验二探究的是pH对酶活性的影响，自变量为pH，温度则为无关变量。(2)根据题干信息，已知α-淀粉酶作用的最适温度为60 ℃，因此实验一中的对照组为乙组。(3)淀粉遇稀碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用稀碘液测定单位时间内淀粉的剩余量，淀粉的剩余量越多，蓝色相对越深，说明酶活性越低。 (4)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。(5)实验二中温度属于无关变量，根据“α-淀粉酶作用的最适温度为60 ℃”可知，实验二中各组的温度应控制在60 ℃。由实验二的结果可知，在pH为5～7的范围内，随pH的升高该酶活性升高，在pH为7～9的范围内，随pH的升高该酶活性降低，故在该预实验的基础上要进一步探究该酶的最适pH，可在pH为5～9之间设置更小的梯度进行研究。根据pH对酶活性影响的规律可知，在pH＝1时，α-淀粉酶活性丧失，在pH＝3时，酶活性降低，据此可预期实验结果应为pH＝1与pH＝3相比，1 h后淀粉剩余量更多。如题图所示的实验结果与预期不符，活动小组进行重复实验，然后得到与此图无显著差异的结果。 (6)实验二结果中，1 h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量显著小于pH为1(此时酶失活)条件下淀粉的剩余量，据此可推测在适宜条件下，与盐酸相比，α-淀粉酶降低反应活化能的作用更显著。 [答案]　(1)温度　无关　(2)乙　(3)稀碘液　(4)不科学　因为温度会直接影响H2O2的分解　(5)60 ℃　5～9　多　重复　(6)实验二结果中，1 h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量显著小于pH为1(此时酶失活)条件下淀粉的剩余量 (一)澄清概念 1．判断下列叙述的正误 (1)酶活性是指酶催化生化反应的能力，酶催化作用的效率可以通过酶催化生化反应的速率来衡量( ) (2)酶具有专一性、高效性，且酶活性受温度和pH的影响( ) (3)探究酶的最适pH，需要在酶的最适温度条件下进行( ) 层级训练评价 √ √ √ (4)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( ) (5)高温、低温都使酶活性降低，二者的作用实质相同( ) (6)过酸、过碱条件下酶活性一般会明显降低，甚至会变性失活( ) × × √ (二)落实知能 2．(2024·扬州中学月考)在探究影响酶活性的条件的实验中，若要探究不同温度对酶活性的影响，温度和pH分别属于(　 ) A．自变量和因变量 B．因变量和无关变量 C．自变量和无关变量 D．自变量和对照变量 √ 解析：探究不同温度对酶活性的影响，温度属于自变量，pH属于无关变量，故选C。 3．下列有关酶的实验的叙述，正确的是(　 ) A．探究pH对酶活性的影响时，可用淀粉作为底物 B．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，可用稀碘液检测实验结果 C．可用过氧化氢酶催化H2O2的分解探究温度对酶活性的影响 D．探究淀粉酶的最适温度的实验，应先用设定的温度分别处理底物和酶液后，再混合 √ 解析：酸会导致淀粉的水解，淀粉不适合作为探究 pH 影响酶活性的反应底物， A错误； 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，使用稀碘液无法检测蔗糖是否被分解，应使用斐林试剂检测实验结果，B 错误；在不同温度下H2O2本身就存在分解速率的差异，故不能用H2O2来探究温度对酶活性的影响， C错误；探究淀粉酶的最适温度的实验时，应先用设定的温度分别处理底物和酶液后再混合， D 正确。 4．某小组为研究温度对酶A活性的影响进行了相关实验，处理相同时间后所得结果如图所示。下列相关分析错误的是(　 ) A．该实验中，温度为自变量 B．20 ℃时反应速率慢的原因是酶的空间结构被破坏 C．该实验不能选择过氧化氢为底物 D．若增设70 ℃组，其底物剩余量可能高于60 ℃组 √ 解析：本实验是研究温度对酶A活性的影响，自变量为温度，A正确；20 ℃时反应速率慢的原因是酶的活性降低，但空间结构没有被破坏，B错误；由于不同温度下过氧化氢自身分解速率不同，会影响实验结果，因此该实验不能选择过氧化氢为底物，C正确；分析题图可知，该酶的最适温度可能在50 ℃～60 ℃之间，也可能大于60 ℃，若该酶的最适温度与70 ℃相比更接近60 ℃时，70 ℃的酶活性相对较低，因此若增设70 ℃组，其底物剩余量可能高于60 ℃组，D正确。 5．乳糖酶可催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖。为研究某因素对酶促反应速率的影响，研究小组利用乳糖酶和乳糖进行实验，结果如下表。 组别 ① ② ③ ④ ⑤ 乳糖浓度 10% 10% 10% 10% 10% 乳糖酶浓度 0% 1% 2% 4% 8% 相对反应速率 0 25 50 100 200 下列关于该实验的叙述，正确的是(　 ) A．实验目的是验证乳糖酶具有专一性 B．组③反应速率大于组②，是因为组③温度更适宜 C．组④反应速率低于组⑤，是因为组④部分酶失活 D．实验结果表明反应速率与乳糖酶浓度有关 √ 解析：实验目的是研究乳糖酶浓度对酶促反应速率的影响，A错误；组③反应速率大于组②，是因为组③乳糖酶浓度更高，B错误；组④反应速率低于组⑤，是因为组④乳糖酶浓度更低，C错误；实验结果表明反应速率与乳糖酶浓度有关，D正确。 NO.2 知识点(二)　关于酶的实验设计及相关曲线分析 核心要点点拨 一、关于酶的实验设计 1．酶高效性的实验设计思路 设计思路 实验组 底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物生成的速率) 对照组 底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物生成的速率) 说明：实验组是接受实验变量处理的对象组。对照组也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。实验组和对照组不是固定不变的，具体哪个作为实验组，哪个作为对照组，要根据实验目的进行分析判断 续表 2．酶专一性的实验设计思路 3．梯度法探究酶的最适温度或最适pH (1)实验设计思路 (2)实验设计方案 ①探究酶的最适温度 ②探究酶的最适Ph 说明：①其他条件相同且适宜；②相邻组间差值越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。 二、酶的相关曲线分析 1．酶催化作用高效性的曲线 加入酶、无机催化剂和不加催化剂时，化学反应达到平衡点时所需时间不同。 (1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。 2．酶催化作用专一性曲线 分别向蔗糖溶液和麦芽糖溶液中加入麦芽糖酶，底物剩余量不同。 (1)加入麦芽糖酶，蔗糖剩余量不变，而麦芽糖剩余量减少。 (2)麦芽糖酶不能催化蔗糖水解，可以催化麦芽糖水解。 3．底物浓度和酶浓度影响酶促反应速率的曲线 (1)底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度呈正比，即随底物浓度的增加而增加。 (2)当底物浓度达到一定值后，受酶数量限制，再增加底物浓度，酶促反应速率不再增加。 (3)在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正比。 4．影响酶活性因素的相关曲线 (1)温度和pH分别对酶活性的影响 在一定的温度(pH)范围内，随着温度(pH)升高酶的活性增大；在最适温度(pH)时，酶的活性最大；超过最适温度(pH)后，随温度(pH)的升高，酶的活性逐渐减小。 (2)温度和pH共同作用对酶活性的影响 ①反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。 ②反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。 经典案例探究 [典例]　分析温度对酶促反应速率的影响(如图1)和pH对酶促反应速率的影响(如图2)，回答相关问题。 (1)分析图1和图2，描述温度和pH是如何影响酶活性的？ 提示：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 (2)为什么酶制剂适宜在低温下保存？ 提示：温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在低温下，酶活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 (3)胃蛋白酶进入小肠还能不能发挥催化作用，为什么？ 提示：不能，因为胃蛋白酶的最适pH约为2，小肠内的pH为7.8左右，胃蛋白酶进入小肠会失活。 (一)落实知能 1．为探究影响酶活性的因素，验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是(　 ) 层级训练评价 方案 催化剂 底物 pH 温度 ① 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温 ② 淀粉酶、蔗糖酶 淀粉 适宜 适宜 ③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度 ④ 过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温 A．方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类 B．方案②的目的是验证酶的专一性，可用斐林试剂检测 C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测 D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多 √ 解析：在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；根据酶的专一性，蛋白酶可以将蛋白质分解，但蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，所以不能用双缩脲试剂检测，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶失活，因此单位时间内加氯化铁溶液的一组气泡较多，D错误。 2．科研人员研究了养殖温度对点篮子幼鱼消化酶活性的影响，部分结果如图所示。下列说法错误的是(　 ) A．胰蛋白酶作用的机理是降低蛋白质水解的活化能 B．胰蛋白酶的活性可用单位时间内蛋白质的消耗量或产物的生成量表示 C．由图可看出，点篮子幼鱼的最适养殖温度是19 ℃ D．19 ℃时胰蛋白酶活性较高可能与低温下点篮子鱼摄食率低、需要更高的消化吸收效率有关 √ 解析：酶的作用机理是降低化学反应的活化能，因此胰蛋白酶作用的机理是降低蛋白质水解的活化能，A正确；酶的活性可用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量表示，该酶是胰蛋白酶，底物是蛋白质，它的活性可用单位时间内蛋白质的消耗量或产物的生成量表示，B正确；在图示4个温度中，19 ℃时胰蛋白酶活性最高，但最适养殖温度不能仅依据胰蛋白酶的活性来确定，还应综合考虑其他因素，因此该温度不一定就是最适养殖温度，C错误；19 ℃条件下，胰蛋白酶的活性较高，推测这是由于低温下点篮子鱼的摄食率降低，此时需要鱼体内有更高的消化吸收效率，以保证有足够的有机物进行氧化分解释放热能来抵御寒冷，D正确。 3．[多选]下图1表示pH对α-淀粉酶活性的影响，图2表示在最适温度及pH为b时α-淀粉酶催化淀粉水解产生麦芽糖的积累量随时间的变化，下列叙述错误的是(　 ) A．若将pH调整为a，则d点左移，e点下移 B．若将pH先调整为c，再调整回b，则d、e点不移动 C．若适当升高温度，则d点右移，e点不移动 D．若增加α-淀粉酶的量，则d点不移动，e点上移 √ √ √ 解析：图2中pH条件为最适pH，因此若将pH调整为a，酶活性下降，酶促反应速率减慢，则d点右移，酶只起催化作用，不改变化学反应的平衡点，故e点不变，A错误；若将pH先调整为c，则酶活性丧失，因此再调整回b，酶没有催化作用，短时间内不会有麦芽糖的生成，d点右移，B错误；图2表示在最适温度下，当温度升高时，酶的活性下降，酶促反应速率减慢，但化学反应的平衡点不变，所以e点不变，d点右移，C正确；若增加α-淀粉酶的量，反应速率加快，则d点左移，e点不动，D错误。 (二)迁移应用 4．下列两图分别表示唾液淀粉酶浓度一定时，反应速率和反应物的浓度、温度之间的关系。请据图回答下列问题： (1)图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是______________________________________________________。 (2)图B中，a点所对应的温度是酶促反应的______________。 (3)图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是_______________。 (4)将装有唾液淀粉酶和淀粉的混合溶液的甲、乙两试管分别放入12 ℃ 和75 ℃ 水浴锅中，20分钟后取出，转入37 ℃ 的水浴锅中保温，两试管内反应分别为甲______________(填“速度加快”或“速度减慢”)，乙______________(填“有催化反应”或“无催化反应”)。 解析：(1)影响酶促反应速率的因素有反应物的浓度、酶的数量、温度和pH等。图A中，自变量为反应物浓度，因变量为反应速率，温度和pH等属于无关变量，无关变量应该相同且适宜，因此反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升的原因是受反应液中的酶浓度的限制。(2)图B中，a点所对应的温度下，反应速率最快，为该酶促反应的最适温度。 (3)b点时温度超过最适温度，超过最适温度后，酶的空间结构改变，酶活性下降，反应速率降低，故a点到b点曲线急剧下降。(4)甲试管从12 ℃转入37 ℃的水浴锅中保温，酶的活性增加，故其试管内反应速率加快；乙试管从75 ℃转入37 ℃的水浴锅中保温，由于75 ℃时酶已经变性失活，故其试管内无催化反应。 答案：(1)受反应液中的酶浓度的限制　(2)最适温度　(3)超过最适温度后，酶的空间结构改变，酶活性随着温度的升高而下降　(4)速度加快　 无催化反应 (三)科学探究 5．聚乳酸(PLA)因其优良的理化性能和生物可降解性被认为是传统塑料的替代材料。某细菌产生的蛋白酶K对PLA有降解作用，为探究溶液起始pH对蛋白酶K催化效率的影响，设计了如下实验，请补充实验思路，并进行分析讨论。 材料用具：厚度及大小相同的PLA薄膜若干、蛋白酶K(最适温度为50 ℃)、不同pH的缓冲液、试管、恒温振动培养箱、天平等 说明：PLA薄膜降解率＝(m1－m2)/m1×100%；m1：降解前PLA薄膜的质量(g)；m2：降解后PLA薄膜的质量(g) (1)实验思路 ①配置蛋白酶K浓度为0.2 g/mL，pH分别为5、6、7、8、9、10的酶液。 ②用天平称取6份____________________________，每份记为m1，分别放入6支试管中，并向试管中分别加入______________。 ③置于恒温振动培养箱中，转速为140转/分，50 ℃保温12 h。 ④12 h后取出样品，分别干燥、______________并记为m2，计算每组PLA薄膜降解率。 (2)实验数据如下表所示，回答相关问题 pH 5 6 7 8 9 10 降解率 15% 10% 10% 18% 80% 60% ①本实验的自变量是________________，将各试管置于50 ℃恒温培养的目的是______________________________________。 ②由实验数据可以看出，起始pH在________范围内，PLA降解率较低，说明蛋白酶K在起始pH相对较低条件下降解活性________。 解析：(1)分析题意，本实验的目的是探究溶液起始pH对蛋白酶K催化效率的影响，实验的自变量是溶液的起始pH，因变量是蛋白酶K的催化效率，PLA薄膜降解率作为因变量的检测指标。实验设计应遵循对照与单一变量原则，具体的实验思路为①配置蛋白酶K浓度为0.2 g/mL，pH分别为5、6、7、8、9、10的酶液。②用天平称取6份适量且等量的厚度及大小相同的PLA薄膜，每份记为m1，分别放入6支试管中，并向试管中分别加入等量上述酶液。③置于恒温振动培养箱中，转速为140转/分，50 ℃保温12 h。④12 h后取出样品，分别干燥、用天平称重并记为m2，计算每组PLA薄膜降解率。 (2)①本实验的自变量是溶液起始pH，温度属于无关变量，实验过程中无关变量要相同且适宜，因此各试管置于50 ℃恒温培养的目的是排除温度变化对酶活性的影响。②由实验数据可以看出，起始pH在5～8范围内，PLA降解率较低，说明蛋白酶K在起始pH相对较低条件下降解活性低。 答案：(1)②适量且等量的厚度及大小相同的PLA薄膜　等量上述酶液　④(用天平)称重　(2)①酶液起始pH　排除温度变化对实验结果的影响　②5～8　低 NO.3 课堂小结与随堂训练 一、知识体系构建 二、关键语句必背 1．酶的活性不仅与反应体系中酶浓度、底物浓度等有密切关系，还受多种环境因素如温度、pH等的影响。 2．过酸、过碱或温度过高，都会使酶因空间结构破坏而失活。 3．在一定的低温下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。 三、素养好题训练 1．将牛奶和姜汁混合，待牛奶凝固便成为一种富有地方特色的甜品——姜撞奶。某同学用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固。在不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁，观察结果如表： 温度/℃ 20 40 60 80 100 结果 15 min后 仍未凝固 14 min内 完全凝固 1 min内 完全凝固 1 min内 完全凝固 15 min后 仍未凝固 根据以上结果，下列表述不正确的是(　 ) A．20 ℃和100 ℃时未凝固，是因为酶被分解成氨基酸 B．新鲜姜汁可能含有某种能将液态的牛奶转化成固态的物质 C．将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能够提高实验的准确度 D．60 ℃和80 ℃不一定是酶的最适温度，需设置更多、更小的温度梯度测得最适温度 √ 解析：在20 ℃时，15 min后牛奶仍未凝固，是因为低温条件下酶活性低；100 ℃时，15 min后牛奶仍未凝固，是因为高温使酶失活，A错误。结合题干信息“用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固”，而在不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁，在某些温度条件下牛奶发生了凝固，可证明新鲜姜汁含有一种酶，该酶能将液态的牛奶转化成固态的物质，B正确；将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能够提高实验的准确度，C正确；60 ℃和80 ℃不一定是酶的最适温度，缩小温度范围，增加温度梯度才可得到最适温度，D正确。 2．(2023·河北高考)[多选]漆树的分泌物中降解酚类化合物能力较强的有漆酶。研究人员为测定漆酶的最适温度，在适宜条件下进行了相关实验，结果如图。下列叙述正确的是(　 ) A．漆酶的基本组成单位是氨基酸，该酶的合成与光面内质网有关 B．根据上述实验结果可知，保存漆酶的适宜温度范围为50 ℃～70 ℃ C．实验过程中应先分别将底物和漆酶在各组对应的温度下保温一段时间再混合 D．在0 ℃左右时，漆酶的活性很低，但空间结构稳定，在适宜的温度下酶活性较高 √ √ 解析：漆酶的化学本质是蛋白质，其在核糖体上合成，需要粗面内质网进行加工，光面内质网上不含核糖体，A错误；酶一般在低温下保存，B错误；探究酶的最适温度时，需将酶及底物在各组对应温度下保温后再混合，C正确；低温时酶的活性受抑制，但空间结构稳定，适当升高温度，酶的活性会升高，D正确。 3．超氧化物歧化酶(SOD)能平衡机体代谢过程中产生的过多自由基，减轻自由基对机体的危害。为了研究pH和金属离子对SOD活性的影响，科研人员进行了如下实验。实验1：分别将SOD液置于如图1所示的pH梯度下充分混匀后静置2 h。实验2：向酶液中分别加入CuSO4、ZnSO4、FeSO4和MnSO4溶液，并使酶液置于如图2所示的金属离子浓度梯度下，充分混匀后静置1 h，测定两组SOD活性，结果如下图。下列有关分析错误的是(　 ) A．实验的自变量为pH和金属离子浓度，因变量为SOD活性 B．pH过高或过低都会抑制SOD活性 C．pH为5.0时SOD活性达到最大 D．Fe2＋相对其他三种离子对SOD有明显的抑制作用，当浓度大于0.5 mmol/L时酶全部失活 √ 解析：实验自变量为pH、金属离子浓度还有金属离子的种类，A错误；根据图1可知，pH为5时，SOD活性最高，而pH过高或过低都会抑制SOD活性，B、C正确；根据图2可知，Fe2＋组随着离子浓度增加，SOD活性降低最快，且浓度为0.5 mmol/L时酶活性为0，因此Fe2＋相对其他三种离子对SOD有明显的抑制作用，当浓度大于0.5 mmol时酶全部失活，D正确。 4．淀粉水解不同阶段与稀碘液有不同的颜色反应，根据水解程度不同，分别使稀碘液显示出蓝色、紫色、棕红色、浅黄色(稀碘液的颜色)。某小组研究铜离子、钠离子、硫酸根离子和氯离子对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下表： 试管甲 试管乙 试管丙 试管丁 0.1%淀粉溶液3 mL 0.1%淀粉溶液3 mL 0.1%淀粉溶液3 mL 0.1%淀粉溶液3 mL 1%硫酸铜1 mL 1%氯化钠1 mL 1%硫酸钠1 mL 蒸馏水1 mL 唾液淀粉酶1 mL 唾液淀粉酶1 mL 唾液淀粉酶1 mL 唾液淀粉酶1 mL 37 ℃，10 min 稀碘液1滴 稀碘液1滴 稀碘液1滴 稀碘液1滴 深棕红色 浅黄色 棕红色 棕红色 下列叙述正确的是(　 ) A．铜离子和硫酸根离子对唾液淀粉酶有抑制作用 B．氯离子对唾液淀粉酶有促进作用 C．钠离子对唾液淀粉酶有促进作用 D．钠离子对唾液淀粉酶有抑制作用 √ 解析：对比试管丙和试管丁的结果可知，两试管颜色相同，说明其中淀粉水解的量基本无差别，根据该实验结果可以说明钠离子和硫酸根离子对唾液淀粉酶的活性基本无影响，C、D错误；对比试管甲和试管丁的颜色变化可知，试管甲中淀粉分解量较少，由以上分析可知硫酸根离子对酶活性基本无影响，则铜离子能抑制淀粉酶的活性，A错误；对比试管乙和试管丁的结果可知，试管乙中加入稀碘液表现为本身的颜色，说明淀粉全部分解，而钠离子对唾液淀粉酶的活性基本无影响，说明氯离子会使唾液淀粉酶的活性增强，B正确。 5．[多选]酶在生产实践中得到广泛应用，下图是研究人员对酸性脲酶最适pH和热稳定性研究结果。相关叙述正确的是(　 ) A．酶催化活性受pH、温度影响，与这些条件可能破坏酶分子内肽键有关 B．在探究该酶催化最适pH的实验中，实验温度属于无关变量 C．在探究该酶热稳定性的实验中，反应液pH最好控制在4.5左右 D．图乙结果表明该酶在25 ℃时有较好的稳定性 √ √ √ 解析：pH、温度破坏酶的空间结构，不会破坏酶分子内肽键，A错误；探究该酶催化最适pH的实验中，实验温度属于无关变量，应设置为最适温度，B正确；pH为4.5左右是酸性脲酶的最适pH，在探究该酶热稳定性的实验中，反应液pH最好控制在4.5左右，C正确；25 ℃时随着时间的推移，酶活性变化较小，因此，该酶在25 ℃时有较好的稳定性，D正确。 课时跟踪检测 NO.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A级——基础综合练 1．为了测定某种酶的最适温度，兴趣小组以温度为自变量设置了多个实验组，其他条件各组均保持一致。实验结果显示各组反应速率没有明显差异，无法确定酶的最适温度。关于实验的设置分析不合理的是(　 ) A．反应时间设置太长　 B．各组pH设置太小 C．温度范围设置太广 D．底物浓度设置太低 √ 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 解析：反应速率可用单位时间内底物的减少量或产物的生成量表示，若反应时间设置太长，各组均完全反应，则可能得出各组反应速率没有明显差异，A合理；若各组pH设置太小，可能导致该种酶失活，反应无法进行，则可能得出各组反应速率没有明显差异，B合理；若温度范围设置太广，各组酶活性差异较大，故反应速率会有明显差异，C不合理；若底物浓度设置太低，很短时间内反应完全，则可能得出各组反应速率没有明显差异，D合理。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2．下列关于酶特性实验设计的叙述，正确的是(　 ) A．验证酶的专一性时，用蔗糖和淀粉作为底物分别与淀粉酶反应，反应后可用稀碘液检测其专一性 B．验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度 C．探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组 D．探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：若用淀粉和蔗糖来验证淀粉酶的专一性，淀粉酶可以催化淀粉水解为葡萄糖，加稀碘液后不变蓝，蔗糖无论水解与否都不与稀碘液发生颜色反应，A错误；验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类(酶和无机催化剂)，B错误；探究酶催化作用的最适pH时，要设置一系列的pH梯度，可能还要进行预实验，不能只设置过酸、过碱、中性三组，C错误；探究温度对酶活性影响时，温度属于该实验的自变量，D正确。 3．(2024·盐城月考)某种人工养殖动物的消化道中存在多种蛋白酶，某实验室在18 ℃时测定了其中两种蛋白酶在不同pH条件下的活性，统计结果如图所示。下列叙述错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．本实验的自变量是pH和蛋白酶的种类 B．若要测定蛋白酶A的最适温度，则要在中性pH条件下进行 C．pH过高或过低，两种蛋白酶的空间结构都可能会遭到破坏 D．若要保存两种蛋白酶用于研究，可在低温和最适pH条件下保存 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 解析：由题图可知，本实验的自变量是pH和蛋白酶的种类，A正确；若要测定蛋白酶A的最适温度，则应在pH为2左右的酸性条件下进行，B错误；高温、 pH过高和过低都会使酶变性失活，所以pH过高或过低，两种蛋白酶的空间结构都可能会遭到破坏，C正确；蛋白酶的保存要在低温和最适的pH条件下，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 4.某种鸟类的正常体温是41 ℃左右，将其肝脏 在适宜条件下研碎，制得酶液。在反应器中，加 入3%的过氧化氢溶液2 mL，酶液1 mL，保温并 测定其产生的气体量。如图表示25 ℃、40 ℃、55 ℃时的气体产生量与反应时间的关系(注：55 ℃为高温)，①②③依次代表的温度是(　 ) A．40 ℃、25 ℃、55 ℃ B．25 ℃、40 ℃、55 ℃ C．40 ℃、55 ℃、25 ℃ 　 D．55 ℃、25 ℃、40 ℃ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：因为某种鸟类的正常体温是41 ℃左右，①曲线单位时间内产生气体最多，最先达到反应平衡，所以可判断最接近适宜的温度，为40 ℃；低温抑制酶的活性，②曲线代表过氧化氢分解速率介于①③之间，则②曲线代表的温度是25 ℃；55 ℃为高温，酶可能已经失去活性，因此过氧化氢分解速度最慢，故③曲线代表的温度为55 ℃。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5．(2024·扬州测试)菠萝含有蛋白酶，食用时会对口腔和消化道的黏膜产生损害。为了研究盐水浸泡能否破坏蛋白酶，同学们在室温下进行如下实验： 分组 甲 乙 丙 NaCl浓度 0.1 mol/L 0.5 mol/L 1.0 mol/L 菠萝用量 100 g 100 g 100 g 处理时间 30 min 30 min 30 min 蛋白质含量       蛋白酶活力       注：蛋白质含量和蛋白酶活力测定方法不作要求。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 下列叙述错误的是(　 ) A．产生损害的原因可能是菠萝中的蛋白酶水解了黏膜细胞上的蛋白质 B．实验的可变因素是盐水浓度，因变量是蛋白质含量和蛋白酶活力 C．若同学们分别在夏天和冬天进行此实验，实验结果可能不同 D．甲组到丙组的蛋白酶活力逐渐降低，说明甲组的蛋白酶没有被破坏 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：菠萝含有蛋白酶，食用时会对口腔和消化道的黏膜产生损害，产生损害的原因可能是菠萝中的蛋白酶水解了黏膜细胞上的蛋白质，A正确；本题的实验目的是探究用盐水浸泡能否破坏菠萝蛋白酶，实验的自变量是盐水浓度，因变量是蛋白质含量和蛋白酶活力，B正确；酶的活性受到温度的影响，若同学们分别在夏天和冬天进行此实验，实验结果可能不同，C正确；甲组到丙组的蛋白酶活力逐渐降低，不能说明甲组的蛋白酶没有被破坏，甲组的蛋白酶破坏程度可能较乙组、丙组低，D错误。 6．胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶活性进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的作用机制，科研人员进行了相关实验，结果如图所示。下列说法不正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．胰脂肪酶通过降低化学反应的活化能催化食物中的脂质水解为甘油和脂肪酸 B．图2所示结果中，实验的自变量是不同pH和是否加入板栗壳黄酮 C．板栗壳黄酮可能通过与胰脂肪酶结合改变酶的空间结构调节酶的活性 D．板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用效率最高时的pH约为7.4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：脂质包括脂肪、磷脂和固醇类等，酶具有专一性，胰脂肪酶只能催化脂肪水解为甘油和脂肪酸，A错误；图2所示结果中，实验的自变量是不同pH和是否加入板栗壳黄酮，B正确；据图1分析，板栗壳黄酮对胰脂肪酶的活性具有抑制作用，结合图2曲线分析，板栗壳黄酮的作用机理应为使酶活性降低，改变酶的空间结构可降低酶活性，C正确；据图2可知，板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用效率最高时的pH约为7.4，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 7．[多选]乳糖酶能催化乳糖水解。有两项与此相关的实验，除自变量外，其他实验条件均设置为最适条件。实验结果如下。下列有关叙述不正确的是(　 ) 实验一(乳糖 浓度为10%) 酶浓度 0% 1% 2% 4% 5% 相对反应速率 0 25 50 100 200 实验二(酶浓 度为2%) 乳糖浓度 0% 5% 10% 20% 30% 相对反应速率 0 25 50 65 65 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A.实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率可能继续加大 B．在实验一的2%酶浓度下增加乳糖浓度，相对反应速率将增加 C．实验二若适当提高反应温度，相对反应速率将增大 D．实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率不再变化 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：在乳糖浓度为10%时，当酶浓度达到5%时，相对反应速率不一定达到最大值，所以实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率可能继续加大，A正确；在实验一的2%酶浓度下，限制反应速率的因素是酶浓度，故增加乳糖浓度相对反应速率不会增加，B错误；除自变量外，其他实验条件均设置为最适条件，因此实验二若提高反应温度，相对反应速率将减小，C错误；在酶浓度为2%时，乳糖浓度为20%与30%的情况下，相对反应速率相等，所以在实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率将不再加大，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8．(2024·南京期末)[多选]从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为探究该酶的最适温度进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60 ℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列分析正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．由图甲可知，该种微生物适合在较高的环境温度中生存 B．增加图甲各温度的实验组数，可使得到的最适温度范围更精准 C．图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高 D．图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性升高 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：由图甲可知，温度较高时，酶活性较高，说明该种微生物适合在较高的温度环境中生存，A正确；图甲各温度的实验组中，随温度升高，酶的活性一直在增强，没有出现下降的趋势，故不能得到酶活性的最适温度范围，需要再增加温度范围，减小温度梯度，才可使得到的最适温度范围更精准，B错误；由于不能确定该酶的最适温度，故图乙实验中若升高温度，酶的活性不一定升高，C正确；酶活性受温度和pH等的影响，与底物的量无关，故图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9．(12分)α-淀粉酶是一类淀粉水解酶，广泛存在于动物、植物及微生物细胞中。回答下列问题： (1)若利用α-淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证“酶的专一性”，可选用__________(填“稀碘液”“斐林试剂”或“稀碘液或斐林试剂”)进行检测。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)不同生物合成的α-淀粉酶的最适pH不同，为探究pH对不同生物α-淀粉酶活性的影响，某同学进行了相关实验，其结果如下图所示： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 ①根据图示，在pH为6.8左右的环境中，________________酶的活性较高。 ②验证pH对淀粉酶活性影响的实验中，酶的相对活性的大小可以用________________________________________来表示。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)研究发现，一定浓度的NaCl溶液会使酶的溶解度降低，发生盐析现象，从而使酶促反应速率降低。某实验小组探究了不同浓度的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的影响，获得的实验结果如下表所示。请回答下列相关问题： NaCl溶液浓度/(mol·L－1) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 酶促反应速率相对值 5.0 5.7 6.2 6.5 6.0 5.4 4.3 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 ①分析表格可知， 0.30 mol· L－1的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应具有________(填“促进”或“抑制”)作用；若加水稀释到0.15 mol· L－1，则淀粉酶催化淀粉水解的反应速率会上升，原因是____________________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 ②请在该实验的基础上，设计实验进一步探究NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的最适浓度，简要写出实验思路：__________________________________________________________ 。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：(1)根据题干可知，在验证酶的专一性时可采用不同种底物和同一种酶的方法，因蔗糖和蔗糖的水解产物均不与稀碘液发生颜色反应，故该实验只能选择斐林试剂对产物进行检测。(2)①据图可知，在pH为6.8左右时，人类唾液α-淀粉酶的活性比芽孢杆菌α-淀粉酶和麦芽α-淀粉酶高。②酶的相对活性的大小常用酶促反应速率的大小来表示，即用单位时间内底物的消耗量(或单位时间内产物的生成量)来表示。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)①分析表格可知，0.30 mol·L－1的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应速率低于NaCl溶液浓度为0的对照组，故0.30 mol·L－1的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应具有抑制作用；若加水稀释到0.15 mol· L－1，则淀粉酶催化淀粉水解的反应速率会上升，原因是较高浓度的NaCl溶液使酶促反应速率降低是盐析的结果，而盐析并没有使淀粉酶的空间结构发生改变，故加水稀释后盐析作用消除，酶促反应速率上升。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 ②分析表格可知，NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的最适浓度在0.10 ～0.20 mol·L－1之间，进一步探究NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的最适浓度，其实验思路见答案。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 答案：(1)斐林试剂　(2)①人类唾液α-淀粉　②单位时间内底物的消耗量(或单位时间内产物的生成量)　(3)①抑制　较高浓度的NaCl溶液使酶促反应速率降低是盐析的结果，而盐析并没有使淀粉酶的空间结构发生改变，故加水稀释后盐析作用消除，酶促反应速率上升　②在NaCl溶液浓度为0.10～0.20 mol· L－1的范围内，设置更小浓度梯度的NaCl溶液，测定不同浓度下淀粉酶催化淀粉水解的反应速率 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 B级——应用创新练 10.温度会影响酶促反应速率，其作用机理如图。其中曲线a表示底物分子具有的能量，曲线b表示温度对酶空间结构的影响，曲线c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．随着温度的升高，底物分子具有的活化能增多 B．处于曲线c中1、2两点时，酶分子的活性相同 C．酶适于低温保存的原因是底物分子具有的能量较低 D．酶促反应速率是底物分子具有的能量与酶空间结构共同作用的结果 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：曲线a表示底物分子具有的能量，由图可知，随着温度的升高，底物分子具有的能量增加，活化能是指在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需要的能量，A错误；曲线c中1、2两点的酶促反应速率相等，但酶分子活性不同，B错误；酶适于低温保存，原因是低温只是抑制酶活性，不会使酶变性失活，而非底物分子的能量低，C错误；由图可知，底物分子的能量与酶空间结构都会影响酶促反应速率，即酶促反应速率是底物分子具有的能量与酶空间结构共同作用的结果，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11．[多选]已知酶的竞争性抑制剂可以和底物竞争与酶结合的位点，非竞争性抑制剂可以改变酶的空间结构。图2中的曲线a为无抑制剂时的反应速率，下列叙述正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．图1中，影响曲线乙和曲线丙的因素分别是pH和温度 B．图1曲线甲中，b点时增加底物浓度不会对反应速率产生影响 C．图1曲线甲中，在a点之前加入酶的竞争性抑制剂，会使曲线甲变为图2中的曲线b D．可以利用图1曲线乙中的d点和曲线丙中的g点对应的条件，对酶进行保存 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：高温、过酸、过碱都会使酶因空间结构发生改变而永久失活，据此可知，在图1中，影响曲线乙的因素是温度，影响曲线丙的因素是pH，A错误。图1的曲线甲可以表示底物浓度对酶促反应速率的影响，在b点时限制酶促反应速率的因素是底物浓度以外的其他因素，所以在b点时增加底物浓度不会对反应速率产生影响，B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性；竞争性抑制剂可以和底物竞争与酶结合的位点，从而降低酶对底物的催化效应，因此图2中的曲线b表示竞争性抑制剂存在时的作用效果，曲线c表示非竞争性抑制剂对反应速率影响的作用效果。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 图1的曲线甲中，在a点之前限制反应速率的因素是底物浓度，加入酶的竞争性抑制剂后，会导致与酶分子结合的底物分子的数量减少，酶促反应速率下降，会使曲线甲变为图2中的曲线b，C正确。对酶进行保存时应在低温和最适pH条件下，则可以利用图1曲线乙中的d点和曲线丙中的h点对应的条件，对酶进行保存，D错误。 本课结束 1．探究pH、温度对酶活性的影响 (1)探究pH对酶活性的影响 ①实验原理：2H2O22H2O＋O2。 思路一 实验组 底物A＋相应酶液A底物被分解 对照组 底物B＋相同酶液A底物没被分解 思路二 实验组 底物A＋相应酶液A底物被分解 对照组 底物A＋酶液B底物没被分解 $$