新教材高中生物第三章第二节第2课时酶的催化功能受多种条件的影响和综合学案浙科版必修第一册(含答案)

新教材高中生物学案浙科版必修第一册：第2课时酶的催化功能受多种条件的影响和综合pH对过氧化氢酶的影响(1)最适的pH酶通常在一定pH范围内才起作用，而且在某一pH下作用__最强__。

由pH对酶作用影响的典型曲线可知：最适的pH范围可能很窄，也可能较宽，这取决于__不同酶的特性__。

(2)活动：探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响实验原理肝脏中的过氧化氢酶能将H2O2催化分解成H2O和O2。

用不同的pH缓冲液处理过氧化氢酶和H2O2，收集O2的产生量，比较在不同pH下过氧化氢酶的催化活性。

实验步骤①将水槽中的水加至快满为止。

②将大小相同的8片滤纸片放在__盛有新鲜肝脏匀浆的培养皿中__浸泡1 min，然后用镊子夹起滤纸片，贴靠在培养皿壁上，使__多余的匀浆流尽__。

③将3片含有酶的滤纸片小心放入反应小室的一侧内壁上，注意滤纸片不要__碰到反应小室的瓶口__。

④加入pH为5.0的缓冲液2 mL，然后再加入2 mL 3%的H2O2溶液，将小室塞紧。

⑤将量筒注满水，倒立，使筒口一直在水中。

⑥小心将反应小室平放在水槽的水里，将量筒移至反应小室口伸出的玻璃管上方，实验过程中保证量筒的位置不动。

⑦将反应小室小心旋转__180°__，使H2O2溶液接触滤纸片，同时开始计时。

每隔30 s 读取量筒中水平面的刻度1次，共进行4次，记录结果。

⑧该实验结束后，反复冲洗反应小室，再重复上述实验过程，测量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下过氧化氢在酶的催化下所释放的__气体量__。

(3)实验结论：__在一定范围内，随pH的增加，酶的活性逐渐增强，当超过一定值时，酶的活性逐渐下降__。

温度对酶作用的影响(1)最适的温度酶促反应都有一个__最适__温度，在此温度以上或以下，酶活性均会下降。

(2)原因分析这是因为温度对酶促反应的影响有两个方面：其一，温度升高，反应物分子具有的__能量增加__，反应速度加快。

其二，酶是蛋白质，酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变，导致__热变性__。

温度升得越高，__酶变性__的速率越快；升到一定温度，酶将__完全失去活性__。

这两个作用叠加在一起，使得酶所催化的反应表现出最适温度。

(3)低温对酶活性的影响在0～40 ℃内，一般酶的活性随温度的升高而升高。

低温会使酶的活性降低，但不会破坏酶的__分子结构__，当温度适宜时，酶的催化作用可以__恢复__。

所以，酶一般在__较低温度__条件下保存。

影响酶活性的其他因素除温度和pH外，__有机溶剂__、__重金属离子__、__酶的浓度__、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)pH过大或过小、温度过高或过低，酶均会变性失活。

( ×)(2)将溶液pH由10降到1的过程中，其中的胃蛋白酶的活性将升高。

( ×)(3)探究温度对酶活性的影响，不宜用H2O2作为底物。

( √)2．回答下列关于“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的问题。

(1)本实验为什么需要使用新鲜肝脏？把新鲜肝脏做成匀浆的目的是什么？(2)为什么必须使用新配制的过氧化氢溶液？(3)什么情况下开始计时？(4)整个实验过程中，除pH之外，其余的变量有哪些，为什么相同？(5)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中，控制条件的步骤和酶量控制的步骤为什么一定不能颠倒顺序？(6)能否用本实验装置来探究温度对酶活性的影响？试说明原因。

【答案】(1)新鲜肝脏细胞中过氧化氢酶活性较高；把新鲜肝脏做成匀浆的目的是把肝细胞中的过氧化氢酶释放出来。

(2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，造成实验现象不明显。

(3)先将缓冲液与H2O2溶液混合，再将反应小室旋转180°，使H2O2溶液接触滤纸片，此时开始计时。

(4)过氧化氢的新鲜程度、肝脏的新鲜程度、温度的高低、收集气体前量筒排气状况等为无关变量。

实验设计应遵循单一变量原则，这样可以排除无关变量对实验结果造成的影响。

(5)若控制条件的步骤和酶量控制的步骤颠倒顺序，会在调节温度或pH前，酶先将底物分解，导致实验失败。

(6)不能。

加热会使过氧化氢分解，故本实验装置不能作为探究温度影响酶活性的装置。

与酶相关的曲线解读1．酶活性的表示方法：酶作用的强弱用酶活性表示。

例如，1 g蔗糖酶在1 min内使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少。

2．pH、温度对酶活性的影响(1)pH对酶活性的影响①在一定条件下，酶作用最强时的pH称为该酶的最适pH。

偏离该pH，不论升高还是降低pH，酶的活性都会下降，从而使酶促反应速率下降。

②过酸、过碱都会使酶变性，使酶永久失活。

(2)温度对酶活性的影响①在一定条件下，酶促反应最快时的温度称为该酶的最适温度。

在此温度以上或以下酶活性均要下降，从而导致酶促反应速率下降。

②低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。

但高温会导致酶发生热变性，使其永久失活。

3．酶浓度和底物浓度对酶促反应速率的影响(1)酶浓度在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比，酶浓度改变没有改变酶分子的活性。

(2)底物浓度在其他条件适宜、酶量一定的条件下，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，受酶量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

底物浓度改变没有改变酶分子的活性。

4．酶高效性的曲线由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率更高；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。

因此，酶不能改变最终生成物的量。

5．酶专一性的曲线(1)在反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应。

(2)在反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。

【提醒】1．反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。

2．温度、pH、酶活性抑制剂(如重金属离子)是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的；酶浓度和底物浓度是通过影响底物和酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。

3．酶所处温度从适温到低温再到适温，则酶活性从高到低再到高；而酶所处温度从适温到高温再到适温，则酶活性从高到失活再到失活。

如胰蛋白酶从高温到适温过程中，其活性保持不变，因为蛋白质变性不可逆。

典例下图分别表示温度、pH与酶活性的关系，下列叙述不正确的是( D )A.曲线a表示酶与温度的关系，B点所对应的温度表示该酶的最适温度B．曲线b可以表示人体内胃蛋白酶的活性C．曲线c可以表示人体内胰蛋白酶的活性D．曲线d可以表示胃蛋白酶的酶促反应从80 ℃不断降温至0 ℃的实验中测得的反应物量的变化【解析】曲线a的横坐标是温度，可以表示酶与温度的关系，B点的反应速率最大，其对应的温度可以表示该酶的最适温度，A正确；曲线b的最适pH在2左右，可以代表人体内胃蛋白酶的活性，B正确；曲线c的最适pH在7.5左右，可以代表人体内胰蛋白酶的活性，C正确；胃蛋白酶在80 ℃时已经失活，从80 ℃降低到0 ℃酶无活性，反应物的量不会改变，D错误。

1．pH对胃蛋白酶和胰蛋白酶作用的影响如图所示。

下列叙述正确的是( C )A.两种酶的最适pH相同B．两种酶的活性随pH不断升高而增大C．两种酶在pH为5时均失活D．两种酶在各自最适pH时的活性相同【解析】分析题图可知，胃蛋白酶的最适pH为2，胰蛋白酶的最适pH为8，两种酶的最适pH不同，A项错误；在最适pH条件下，两种酶的活性最高，高于或低于最适pH，两种酶的活性都减弱，B项错误；在pH为5时，两种酶均失活，C项正确；两种酶在各自最适pH时的活性都最高，但其活性不一定相同，D项错误。

2．如图为在某温度和pH条件下，人血液中的碳酸酐酶酶促反应速率随底物浓度变化的示意图。

下列有关叙述中错误的是( B )A．底物浓度为a时，再增加底物浓度，反应速率加快B．底物浓度为b时，再增加底物浓度，反应速率加快C．底物浓度为a时，若改变反应温度，反应速率可能改变D．底物浓度为b时，若改变反应pH，反应速率可能改变【解析】a点时底物浓度是反应速率的限制因素，a点时反应速率随着底物浓度增大而增大，A正确；b点时底物浓度不再是限制因素，限制因素是酶的浓度，增加反应物的浓度，反应速率不变，B错误；底物浓度为a时，改变反应温度，会影响酶的活性，反应速率可能改变，C正确；底物浓度为b时，改变反应pH，会影响酶的活性，反应速率可能改变，D正确。

3．如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间之间的关系。

下列有关叙述正确的是( D )A．若实验条件为不同温度，则b曲线对应的温度为最适温度B．若实验条件为不同pH，则c曲线对应的pH条件下，酶已失活C．若实验条件为不同的酶浓度，则a曲线对应的酶浓度不一定最大D．若a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性有抑制作用【解析】温度能影响酶促反应速率，则a曲线对应的温度为最适温度，A错误；pH能影响酶促反应速率，则a、b、c曲线对应的酶均有活性，B错误；若实验条件为不同的酶浓度，a达到化学反应平衡点的时间最短，则a曲线对应的酶浓度最大，C错误；若a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，c条件下达到化学反应平衡点的时间最长，反应速率最慢，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性有抑制作用，D正确。

实验中的对照和变量1．变量的种类(1)自变量：实验中由实验者操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变。

(2)因变量：因自变量的不同而导致的不同的实验结果。

自变量和因变量之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。

(3)无关变量：实验中除自变量外，也能影响实验现象或实验结果的其他因素。

2．自变量和无关变量的确定和控制根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施，在做实验时，对照组和实验组的无关变量需要相同且适宜。

3．实验设计中对照的设置一个实验通常分为实验组和对照组(控制组)。

实验组是施加实验变量处理的对象组，对照组是不施加实验变量处理的对象组，无关变量对两者的影响是相同的，两组之间的差别被认为是来自实验变量的影响。

按照对照方式的不同可分为4种类型：4．与酶相关的实验设计(1)温度对酶活性的影响①实验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘­碘化钾溶液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。

②实验设计思路(2)pH 对酶活性的影响①实验原理a ．2H 2O 2――→过氧化氢酶 2H 2O ＋O 2。

b ．pH 影响酶的活性，从而影响O 2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O 2生成量的多少。