2022-2023學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第2課時酶的特性課堂互動探究案新人教版必修1

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！第2課時酶的特性課程標(biāo)準(zhǔn)1.簡述酶的特性。2．說明酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響。素養(yǎng)達成設(shè)疑激趣你吃過多酶片嗎？多酶片為什么能助消化？多酶片通常為腸溶衣與糖衣的雙層包衣片，內(nèi)層為胰酶，外層為胃蛋白酶，為什么要進行這樣的設(shè)計包裹呢？夯基提能·分層突破——互動·探究·智涂探究點一酶的高效性和專一性1.淀粉和蔗糖不是還原糖，但淀粉水解后會生成麥芽糖，蔗糖水解后會產(chǎn)生葡萄糖和果糖，它們都是還原糖。下表為比較新鮮的唾液(唾液淀粉酶)對淀粉和蔗糖的催化作用實驗，請分析：試管編號12可溶性淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL新鮮的唾液1mL1mL37℃保溫5分鐘新配制的斐林試劑2mL2mL水浴加熱實驗現(xiàn)象有磚紅色沉淀沒有磚紅色沉淀(1)1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明什么？(2)上述實驗說明了什么？(3)上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？(4)肽酶能催化多種多肽水解為氨基酸，是否說明肽酶沒有專一性？2．如圖可以解釋酶具有專一性及其原理，據(jù)圖分析各字母代表什么意義？[名師提醒1](1)為了實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，實驗前應(yīng)先檢查淀粉溶液、蔗糖溶液中是否有還原性雜質(zhì)，簡便可行的方法是實驗前用斐林試劑檢測待測溶液，若產(chǎn)生磚紅色沉淀，說明待測溶液中含有還原性雜質(zhì)，不能用于此實驗。(2)用淀粉、蔗糖和淀粉酶來探究酶的專一性時，無論蔗糖是否發(fā)生水解，都不與碘液發(fā)生顏色反應(yīng)，因此不能用碘液代替斐林試劑。[名師提醒2]酶催化效率高低的檢測指標(biāo)(1)單位時間內(nèi)生成物的生成量。(2)單位時間內(nèi)反應(yīng)物的減少量。(3)達到平衡點所用時間的長短等。1.驗證酶的高效性(1)設(shè)計思路驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物反應(yīng)速率進行比較，得出結(jié)論。(2)設(shè)計方案項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶溶液等量的無機催化劑現(xiàn)象反應(yīng)速率很快；或反應(yīng)用時短反應(yīng)速率緩慢；或反應(yīng)用時長結(jié)論酶具有高效性(3)表示曲線：2．驗證酶的專一性(1)設(shè)計思路驗證酶專一性的方法也是“對比法”，常見的有兩種方案：底物相同酶不同或底物不同酶相同，最后通過觀察酶促反應(yīng)能否進行得出結(jié)論。(2)設(shè)計方案項目方案一方案二對照組實驗組對照組實驗組材料底物相同(等量)與酶相對應(yīng)的底物另外一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性(3)曲線模型：①加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對此反應(yīng)無催化作用。②加入酶A的反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快，說明酶A可催化該反應(yīng)，即酶具有專一性。1．(合格考)研究表明：一分子過氧化氫酶能在1分鐘內(nèi)使5×105個過氧化氫分子分解成氧和水，相當(dāng)于Fe3＋催化速率的109倍，但是對糖的水解卻不起作用，這個事實說明酶分別具有()A．多樣性，穩(wěn)定性B．高效性，多樣性C.高效性，專一性D．高效性，穩(wěn)定性2．(合格考)紡織工業(yè)上的褪漿工序常用兩種方法：化學(xué)法：需用NaOH7克/升～9克/升在70℃～80℃條件下作用12小時，褪漿率僅為50%～60%；加酶法：用少量細(xì)菌淀粉酶在適宜溫度時只需5分鐘，褪漿率達100%，這一事實說明()A.酶具有多樣性B．酶具有高效性C.酶具有專一性D．酶具有溶解性3．(等級考)如圖表示一個酶促反應(yīng)，它所能反映酶的一個特性和a、b、c最可能的物質(zhì)依次是()A.高效性蛋白酶蛋白質(zhì)多肽B.專一性麥芽糖酶麥芽糖葡萄糖C.專一性淀粉酶淀粉麥芽糖D.高效性脂肪酶脂肪甘油和脂肪酸4．(等級考)(不定項)在一塊含有淀粉的瓊脂塊的四個固定位置，分別用不同方法處理，如圖所示，將上述實驗裝置放入37℃恒溫箱中，保溫處理24小時后，用碘液沖浸該瓊脂塊。關(guān)于該實驗的描述正確的是()A.該實驗中只有1組和2組變藍色，原因都是酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞B.3組變藍色，4組不變藍，說明酶具有專一性C.2組煮沸的唾液若冷卻后使用，實驗結(jié)果也會變藍色D.1組和4組的自變量是酸處理和高溫處理探究點二酶的作用條件較溫和1.探究溫度對酶活性的影響試管步驟11′22′33′3%的可溶性淀粉溶液2mL—2mL—2mL—2%的淀粉酶溶液—1mL—1mL—1mL不同溫度下處理5min100℃(或0℃)60℃0℃(或100℃)將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果(現(xiàn)象)變藍不變藍變藍結(jié)論酶的催化作用需在適宜的溫度下進行，溫度過高或過低都會影響酶的活性(1)同一溫度下的淀粉和淀粉酶為什么要預(yù)熱到同一溫度再混合？(2)能否用過氧化氫溶液來探究溫度對酶活性的影響？(3)在探究溫度對淀粉酶活性的影響的實驗中能否用斐林試劑來檢測？2．探究pH變化對過氧化氫酶催化作用影響的實驗步驟試管編號12320%肝臟研磨液1mL1mL1mL蒸餾水1mL5%氫氧化鈉溶液1mL5%鹽酸溶液1mL3%過氧化氫溶液2mL2mL2mL振蕩試管結(jié)果有大量氣泡產(chǎn)生無明顯氣泡無明顯氣泡(1)該實驗結(jié)果說明了酶的活性和pH有什么關(guān)系？(2)該實驗中，能否在加入肝臟研磨液后，直接加入3%過氧化氫溶液，然后再調(diào)節(jié)pH?(3)本實驗?zāi)芊襁x用淀粉酶和淀粉作為實驗材料？為什么？[易錯提醒]1．在探究溫度影響酶活性的實驗中①不宜選用過氧化氫溶液，原因是過氧化氫的分解本身受溫度影響，溫度越高，過氧化氫分解越快。②選取淀粉和淀粉酶，一般用碘液檢測實驗結(jié)果，不宜選用斐林試劑檢驗，原因是使用斐林試劑需要加熱，實驗步驟較為煩瑣，且可能影響實驗的自變量。2．在探究pH影響酶活性的實驗中，不宜選用淀粉溶液，原因是酸性溶液會使淀粉水解。[歸納拓展]對酶活性最適值的理解(1)酶催化反應(yīng)時，酶不同，其最適pH不同，最適溫度不同，但特定的酶最適值為定值。(2)并非在最適的pH或溫度下反應(yīng)就一定能進行；若將溫度調(diào)至100℃，那么，即使在最適pH條件下，多數(shù)酶都會喪失其活性，酶促反應(yīng)無法進行。[解題技法]“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線一、溫度和pH對酶活性的影響分析1．實驗課題及變量分析課題名稱用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響實驗材料淀粉溶液、唾液淀粉酶肝臟研磨液、過氧化氫溶液自變量溫度pH自變量的設(shè)置方法分別用37℃的水、沸水、冰水處理分別用蒸餾水、HCl溶液、NaOH溶液處理因變量酶活性酶活性因變量的觀察指標(biāo)加碘液后溶液顏色的變化氧氣產(chǎn)生的速率無關(guān)變量pH相同且適宜等溫度相同且適宜等2.方法步驟3．實驗結(jié)論溫度和pH都會影響酶的活性，酶活性的發(fā)揮需要較溫和的條件；溫度過高或過低、pH過大或過小都會影響酶的活性；過氧化氫酶在中性條件下活性最大。[特別提醒](1)實驗中所用酶的來源不同，則最適溫度也不同：若淀粉酶為市售的α-淀粉酶，其最適溫度為50℃～75℃；若淀粉酶來自人體組織細(xì)胞，則最適溫度為37℃左右。(2)實驗中操作步驟要規(guī)范：在探究溫度對酶活性影響的實驗中，操作過程中第一步與第二步不能顛倒；在探究pH對酶活性影響的實驗中，操作步驟第二步與第三步也不能顛倒順序，否則在調(diào)節(jié)溫度或pH的過程中，酶會將淀粉或過氧化氫分解，導(dǎo)致實驗失敗。4．曲線分析在一定溫度(或pH)范圍內(nèi)，隨溫度(或pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制了酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)其活性。二、影響酶促反應(yīng)速率的因素1．酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響甲圖說明：在底物充足，其他條件適宜的情況下，酶濃度與酶促反應(yīng)速率呈正相關(guān)。2．反應(yīng)物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響通過乙圖示可看出：在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)隨底物濃度的增加反應(yīng)速率增加，當(dāng)?shù)孜餄舛瘸^一定范圍后反應(yīng)速率不再改變。3.溫度、pH、抑制劑或激活劑對酶促反應(yīng)速率的影響(1)溫度、pH、抑制劑或激活劑通過影響酶活性進而影響酶促反應(yīng)速率。(2)溫度過高、過酸、過堿都會使酶分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，酶活性永久性失活，不可再恢復(fù)。(3)低溫僅抑制酶的活性，在適宜溫度范圍內(nèi)升高溫度，酶的活性仍可恢復(fù)。(4)不同的酶最適溫度(或pH)不同。4．影響酶促反應(yīng)速率的因素及其作用實質(zhì)1．(合格考)下列與酶相關(guān)的實驗的敘述正確的是()A.pH和溫度過高或過低都能使酶變性失活B.探究酶專一性的實驗，對照組不需要加酶C.溫度影響酶活性的實驗，不宜選擇過氧化氫酶作為研究對象D.與無機催化劑相比，酶提高反應(yīng)活化能的作用更顯著2．(合格考)如圖曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下，反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析正確的是()A.增大pH，重復(fù)該實驗，A、B點位置都不變B.酶量減少后，圖示反應(yīng)速率可用曲線a表示C.反應(yīng)物濃度是限制B點以后反應(yīng)速率的主要因素D.B點后，升高溫度，曲線將呈現(xiàn)c所示變化3．(等級考)為了探究溫度、pH對酶活性的影響，下列實驗設(shè)計最合理的是()選項探究課題選用材料與試劑A溫度對酶活性的影響過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液B溫度對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH對酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑4.(等級考)(不定項)如圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是()A.當(dāng)溫度為t2時，該反應(yīng)的活化能最高B.當(dāng)反應(yīng)物濃度提高時，t2對應(yīng)的數(shù)值可能會增加C.溫度在t1時比在t2時更適合酶的保存D.酶的空間結(jié)構(gòu)在t1時比t3時破壞更嚴(yán)重強化落實·學(xué)業(yè)達標(biāo)——歸納·提升·素養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)主干落實1.酶的特性是高效性、專一性和作用條件較溫和。2．酶具有高效性的原因是：與無機催化劑相比，酶降低反應(yīng)活化能的作用更顯著。3．過酸、過堿或溫度過高，都會使酶因空間結(jié)構(gòu)被破壞而失活。4．在一定的低溫下，酶的活性低，但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并未失活，在適宜溫度下酶的活性可升高。高效課堂·實踐運用——鞏固·達標(biāo)·反饋1.蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖，而對淀粉的水解不起作用，這說明酶具有()A．高效性B．溫和性C．高效性和專一性D．專一性2．蔗糖酶能將一分子蔗糖水解為一分子果糖和一分子葡萄糖。如圖表示蔗糖酶在最適溫度下催化底物水解的模型，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．該模型能解釋酶具有專一性B．模型中乙表示蔗糖酶，為甲的水解提供反應(yīng)的活化能C．模型中乙的化學(xué)結(jié)構(gòu)在化學(xué)反應(yīng)的前后不會發(fā)生改變D．若溫度適當(dāng)升高或降低5℃，酶的催化速率都將下降3．若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測定酶活力的實驗中，下列操作順序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量4．如圖表示酶的活性受溫度影響的曲線，有關(guān)分析錯誤的是()A．圖中A和C點酶的結(jié)構(gòu)相同B.B點表示酶的最大活性C．D點表示該酶的最適溫度D．同一種酶在不同溫度下可以具有相同的催化效率5．魚被宰殺后，魚肉中的腺苷三磷酸(ATP)經(jīng)過降解生成對魚肉鮮味貢獻最大的物質(zhì)——肌苷酸(IMP)，但是在酸性磷酸酶(ACP)作用下該物質(zhì)會進一步降解，導(dǎo)致魚肉鮮味下降、風(fēng)味變差。為了研究魚類的保鮮方法，研究者從常見淡水魚(草魚、魚和鱔魚)的肌肉中分離純化得到ACP，并對該酶活性進行了系列研究。相關(guān)實驗結(jié)果如下，分析回答問題：ACP在不同濃度金屬離子中的相對活性金屬離子濃度(mmol/L)相對活性(%)草魚魚鱔魚Na＋30100.83101.4796.03Zn2＋1112.38116.06158.13Ca2＋565.2l96.1888.18(1)魚肉保鮮的思路：在IMP降解前能有效________ACP的活性。據(jù)圖a可知，草魚ACP活性的最適pH為________左右。(2)反應(yīng)溫度超過60℃與pH低于3.8，對鱔魚肌肉ACP活性的影響機理________(選填“相同”或“不同”)，其中pH低于3.8會破壞ACP的________。(3)由表可知，對ACP活力有激活作用的金屬離子是________，可以通過在魚肉中添加微量的________來抑制魚肉鮮度的下降。疑難解答·名師指津——釋疑·解惑·教材練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1．D2.B3.D二、拓展應(yīng)用1．這個模型中A代表某類酶，B代表反應(yīng)底物，C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。這個模型的含義是酶A與底物B專一性結(jié)合，催化化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，生成產(chǎn)物C和D。這個模型揭示了酶的專一性。2．(1)A點：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。B點：反應(yīng)速率在此時達到最高。C點：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。(2)如果A點時溫度升高10℃，曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應(yīng)速率都會變慢(如圖甲所示)。(3)原曲線表明，B點是酶的數(shù)量限制了反應(yīng)速率，這時加入少量的酶，會使反應(yīng)速率加快(如圖乙所示)。第2課時酶的特性夯基提能·分層突破探究點一【師問導(dǎo)學(xué)】1．(1)1號試管中淀粉被水解，2號試管中蔗糖沒有被水解。(2)淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有專一性。(3)不能。因為碘液只能檢測淀粉是否被水解，蔗糖是否被水解都不會使碘液變色。(4)不是。酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，肽酶催化的是一類反應(yīng)，也說明其具有專一性。2．圖中A表示酶，B表示被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì)，C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。【隨堂檢測】1．解析：答案：C2．解析：由題意可知，少量淀粉酶比NaOH褪漿所用時間短得多，褪漿率高得多，說明酶具有高效性。答案：B3．解析：由圖示可知，圖中a在反應(yīng)前后不變化，則可推斷是酶分子，b是反應(yīng)物，c是產(chǎn)物；反應(yīng)物與酶分子上的特有結(jié)構(gòu)相吻合，說明酶具有專一性。圖示中產(chǎn)物是由兩個小分子組成的物質(zhì)，而b是由多個小分子單位組成的大分子，由此可推斷b可能是淀粉，c是麥芽糖，a則是淀粉酶。答案：C4．解析：該實驗中1組、2組、3組實驗均變藍色，1組與2組變藍的原因是酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，不能分解淀粉，3組變藍的原因是酶具有專一性，蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能使淀粉水解，淀粉滴碘液后變藍，A錯誤；第3組與第4組底物都是淀粉，第3組用的是蔗糖酶，第4組用的是淀粉酶，通過實驗結(jié)果可說明酶具有專一性，B正確；第2組唾液被煮沸后，其中的唾液淀粉酶已失活，再冷卻后酶的活性不會恢復(fù)，淀粉仍不會被分解，滴加碘液后會變藍，C正確；1組和4組的自變量是唾液是否經(jīng)過酸處理，D錯誤。答案：BC探究點二【師問導(dǎo)學(xué)】1．(1)保證反應(yīng)一開始就達到預(yù)設(shè)溫度，不會因為混合而改變溫度。(2)不宜。探究溫度對酶活性的影響時，自變量是溫度，而過氧化氫在高溫時會分解，影響對實驗結(jié)果的分析。(3)不宜。因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴(yán)格控制不同溫度。2．(1)酶的作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會使酶活性降低。(2)不能。因為酶的作用具有高效性，在調(diào)節(jié)pH之前，試管中已經(jīng)發(fā)生了劇烈反應(yīng)，會影響到實驗結(jié)果。(3)不能。因為淀粉酶催化的底物淀粉在酸性條件下也會發(fā)生水解反應(yīng)。【隨堂檢測】1．解析：pH過高或過低，以及溫度過高都能使酶變性失活，低溫會使酶活性下降，但不會使酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，A錯誤；探究酶專一性的實驗，對照組也需要加酶，B錯誤；溫度影響酶活性的實驗，不宜選擇過氧化氫酶作為研究對象，因為過氧化氫分解過程本身就受到溫度的影響，C正確；與無機催化劑相比，酶降低反應(yīng)活化能的作用更顯著，D錯誤。答案：C2．解析：增大pH，酶的活性降低，反應(yīng)速率下降，重復(fù)該實驗，A、B點下移，A錯誤；酶量減少，反應(yīng)速率下降，圖示反應(yīng)速率可用曲線a表示，B正確；B點以后反應(yīng)速率不隨反應(yīng)物濃度的增加而升高，說明限制B點以后反應(yīng)速率的主要因素不是反應(yīng)物濃度，C錯誤；B點后，升高溫度，酶的活性降低，反應(yīng)速率減小，D錯誤。答案：B3．解析：過氧化氫受熱易分解，不宜用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響；淀粉遇碘液會發(fā)生顏色變化，而淀粉酶能將淀粉分解，使顏色變淺甚至消失，故可以用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液來探究溫度對酶活性的影響；蔗糖酶不能催化淀粉水解；斐林試劑呈堿性，能與酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，不適合用于探究pH對酶活性的影響，另外酸能催化淀粉的水解，也不適合用淀粉溶液和淀粉酶探究pH對酶活性的影響。答案：B4．解析：由圖可知，當(dāng)溫度為t2時，酶活性最強，酶降低的活化能最多，此時反應(yīng)需要的活化能最低，A錯誤；當(dāng)反應(yīng)物濃度提高時，酶促反應(yīng)速率可能會加快，t2對應(yīng)的數(shù)值可