高中生物必修1：5.1.2 酶的特性和影响酶活性的因素学案

第2课时酶的特性和影响酶活性的因素学习目标引导核心素养对接关键术语1.探究影响酶活性的因素。

2.分析影响酶促反应的因素。

3.分析酶的高效性和专一性。

1.科学思维——建立模型：通过建立温度、pH对酶活性的影响等数学模型，理解影响的规律和实质。

2.科学探究——实验思路及设计：合理设计探究温度、pH对酶活性影响的实验步骤，规范实施实验，探究影响的规律。

高效性专一性酶的活性影响因素|预知概念|一、酶的特性(连线)答案①—b②—c③—a二、酶促反应1.概念由酶催化的化学反应。

2.酶活性在酶促反应中，酶的催化效率。

三、影响酶活性的因素1.温度酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的最适温度，低于或高于这一温度都会使反应速率降低。

2.pH酶表现出最高反应速率时的pH称为酶的最适pH。

pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的。

3.酶失活的原因(1)外因：高温、过酸、过碱；(2)内因：空间结构被破坏。

|过程评价|1.酶具有专一性、高效性，且受温度和pH的影响( √ )2.蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性( √ )3.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ )4.由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性( × )5.高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活( × )6.探究酶的最适温度，需要设置多组实验，相邻两组实验具有一定的温差( √ )|联想·质疑|★科学解释：一把钥匙开一把锁，描述了酶具有专一性。

★科学解释：高温会破坏酶的空间结构，使酶永久丧失催化功能。

酶具有专一性的原因是什么？提示酶的活性部位必须与底物分子的空间结构相匹配，才能催化该反应。

科学探究1酶的高效性和专一性1.下图分别表示酶高效性和专一性的曲线，请分析(1)根据图1，酶和无机催化剂相比，有什么共同点和不同点？提示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)根据图2分析：在A反应物中加入酶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？提示酶A能催化反应物A反应，酶B不能催化反应物A反应，酶的作用具有专一性。

2.酶的专一性特点模式图蔗糖酶的作用过程示意图(1)蔗糖酶只能水解蔗糖的原因是什么？提示原因是蔗糖酶的活性部位只能与蔗糖分子的空间结构相匹配。

(2)酶能否增加产物的产生量？提示不能，酶只能加快反应速率，不能改变化学反应平衡点。

3.为了验证酶的专一性，某同学设计了下表，请补充完整【探究应用】1.为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是()A.①和③对比，用双缩脲试剂检测B.②和④对比，用碘液检测C.④和⑤对比，用斐林试剂检测D.③和④对比，用斐林试剂检测解析蛋白酶和淀粉酶的化学本质是蛋白质，①和③对比，加入双缩脲试剂都会变紫色，A错误；②和④对比，自变量是酶的种类，可用碘液检测，B正确；淀粉酶水解淀粉后产生葡萄糖，葡萄糖和麦芽糖都属于还原性糖，用斐林试剂检测，都会出现砖红色沉淀，C错误；斐林试剂不能检测蛋白质是否水解，D错误。

答案 B2.我国科学家研制出了能成功检测SARS病毒的酶联免疫试剂，专用于“非典”的快速诊断。

此试剂具有准确、灵敏、快速、方便和经济等优点，一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果。

它应用的是()A.酶的高效性和专一性原理B.酶的专一性原理C.酶的识别原理D.酶的高效性解析 该测试板专门用于“非典”的快速诊断，说明酶具有专一性；一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果，说明酶具有高效性。

答案A1.探究酶的高效性的实验设计思路实验组：底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物形成的速率) 对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物形成的速率) 2.探究酶专一性的实验设计思路 (1)变量分析⎩⎪⎨⎪⎧自变量⎩⎪⎨⎪⎧①不同底物②不同酶因变量：底物是否被分解(2)设计思路⎩⎪⎨⎪⎧①不同的底物→⎩⎪⎨⎪⎧底物＋同一种酶另一底物＋同一种酶②不同的酶→⎩⎪⎨⎪⎧同一种底物＋一种酶同一种底物＋另一种酶科学探究2 探究温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响：某同学设计了探究温度对酶活性的影响实验，有0 ℃、60 ℃、100 ℃三组，下图只显示了部分装置，请回答问题：(1)该实验的自变量是什么？实验需要不需要保持酶的最适pH 条件？pH 在该实验中属于什么变量？提示 该实验的自变量是温度。

该实验需要在酶的最适pH 条件下进行，pH 在该实验中属于无关变量。

(2)该实验为什么要将底物和酶溶液的温度控制到预设的温度后再混合？提示使每一组实验严格在预设的温度下进行，如果先将底物和酶混合后再控制温度，每一组实验的温度是变化的，降低了实验的说服力。

(3)预期结果和结论：①结果预测：0 ℃：________，60 ℃：________，100 ℃：________②实验结论：_______________________________________________________________________________________________________________。

提示①变蓝无明显变化变蓝②酶的催化需要适宜的温度，高于或低于最适温度酶的活性都会降低，甚至失活【探究应用】1.在探究影响酶活性的条件的实验中，在探究不同的温度对酶活性的影响时，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该实验的目的是探究不同的温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶的活性，pH、底物浓度、酶浓度等都属于无关变量。

答案 C2.现有三支试管甲、乙、丙，先向各试管内均加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。

下列叙述错误的是()A.甲和乙试管对照，说明酶具有专一性B.甲和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响C.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀D.甲和乙实验中，酶的不同种类为自变量解析甲试管和乙试管对照，自变量是酶的种类，说明酶具有专一性；试管甲和丙比较，自变量是温度，说明酶的活性受温度的影响；实验结果是甲试管出现砖红色沉淀。

答案 C研究温度和pH影响酶活性实验的4个注意点(1)在探究影响酶活性的条件时，酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。

(2)当研究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量，在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。

(3)在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，不能先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理，原因是酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。

(4)不能用H2O2为原料探究温度对过氧化氢酶催化活性的影响，原因是温度升高时H2O2会分解，这样实验的变量不唯一。

科学探究3分析影响酶促反应的因素1.温度和pH对酶活性的影响甲、乙两图分别是温度和pH对酶活性影响的数学模型，分析比较甲、乙两图。

(1)分析两曲线的起点。

甲图起点酶活性不为0的原因是_______________________________________________________________________________________________________；乙图起点酶活性为0的原因是_________________________________________________________________________________________________。

(2)分析甲图曲线不同区段随温度的变化酶活性是如何变化的。

A～B段：______________；B～C段：______________。

(3)乙图曲线中，若酶起始条件的pH为1.5，则将pH调至其最适pH下，该酶活性如何变化？_____________________________________________________。

提示(1)低温仅仅降低酶的活性但不会使酶失活pH过低(或强酸)会使酶失活(2)逐渐提高逐渐降低(3)不发生改变，因为在pH为1.5时酶已经失活。

2.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)甲图中在其他条件适宜、酶浓度一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的改变怎样变化？(2)分析甲图曲线不同区段限制酶促反应速率的因素。

A～B段限制因素：________；B点以后稳定阶段限制因素：________。

(3)乙图中在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率随酶浓度如何变化？提示(1)一定范围内，随着底物浓度的增大酶促反应速率逐渐加快，当达到一定底物浓度时，反应速率不再增加。

(2)底物浓度酶浓度(酶数量)(3)反应速率随酶浓度的增加而增加。

温度和pH影响酶活性的特点1.温度影响酶的活性：（1）低温时酶的活性会降低，但酶的空间结构不会被破坏，在适宜温度下酶的活性可以恢复，故酶一般在2～4 ℃下保存。

（2）高温、过酸、过碱均会使酶的空间结构发生不可逆的破坏，但没有破坏肽键。

2.不同酶的最适温度可能不同：一般来说，动物体内酶的最适温度在35～40 ℃。

植物体内酶的最适温度在40～50 ℃。

3.不同酶的最适pH可能不同：动物体内酶的最适pH大多在6.5～8.0，但胃蛋白酶的最适pH为1.5。

4.影响酶促反应速率的因素及其作用实质：【探究应用】1.某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的图像。

下列分析正确的是（）A.该酶催化反应的最适温度为35 ℃左右，最适pH为8B.当pH为8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度C.随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高D.当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响解析突破口：结合温度和pH对酶活性的影响对图像进行分析。

具体分析如下：答案 A2.将1 mL 5%人的胃液溶液倒入装有10 mL蛋白质胶体的试管内，置于25 ℃的温水中水浴，研究其对蛋白质的消化情况。

下列各方法中能提高酶活性的是（）A.把实验温度提高到37 ℃B.在试管内再加入1 mL 5%胃液溶液C.将pH由2调节为7D.在试管内再加入1 mL唾液解析由于人体温度接近37 ℃，因此该温度条件下人体内的酶活性较高，将温度由25 ℃提高到37 ℃，胃蛋白酶的活性会升高，A正确；在试管内再加入1毫升5%的胃液溶液，胃蛋白酶的活性不会升高，B错误；胃蛋白酶的最适宜pH是2左右，如果将pH由2调节为7，酶的活性会急剧下降，C错误；在试管内加入1毫升唾液，溶液pH会升高，胃蛋白酶活性降低，D错误。