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2019-2020年高中生物 課時(shí)16 酶的特性導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．說(shuō)出酶的特性。 2．學(xué)會(huì)設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 【自主梳理】 1．酶的高效性和專一性： 2．(1)酶活性的概念：酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率。 (2)影響酶活性的主要因素：__________和_________。 3．溫度、pH對(duì)酶活性的影響： 比較項(xiàng)目 酶活性大小 酶空間結(jié)構(gòu)是否遭到破壞 條件恢復(fù)后酶活性能否恢復(fù) 溫度 最適宜 最高 否 ― 過(guò)低 過(guò)高 pH 最適宜 最高 否 ― 過(guò)酸過(guò)堿 生物 最適溫度 a.動(dòng)物 I.有的可達(dá)70 C b.植物 II.35?40 C c.細(xì)菌、真菌 III.40?50 C 5．人體不同消化液中酶的最適pH(連線) 消化液 最適pH a.唾液 I.0.9?1.5 b.胃液 II.7.6 c.小腸液 III.6.2?7.4 【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1．判斷正誤：淀粉酶溶液中加入蛋白酶不會(huì)導(dǎo)致淀粉酶活性發(fā)生變化。 2．判斷正誤：一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)。 3．判斷正誤：高溫和低溫均能破壞酶的結(jié)構(gòu)從而使其失去活性。 4．判斷正誤：不同酶的最適pH相同。 5．判斷正誤：蛋白酶能夠催化脂肪的分解。 6．判斷正誤：酶的最適pH會(huì)隨著溫度的改變而改變。 知識(shí)拓展 探究案 【探究一酶的高效性和專一性】 1．在"比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解"實(shí)驗(yàn)中，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)大約是每滴肝臟研磨液中過(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍，然而加入過(guò)氧化氫酶的試管中產(chǎn)生的氣泡卻較多，這說(shuō)明酶具有什么特性？ 2．加酶洗衣粉中加入的主要是蛋白酶，探究下列不同材質(zhì)的衣物能否用加酶洗衣粉洗滌。 (1)棉、麻類衣物 判斷：_________。 理由：棉、麻類衣物的主要成分是__________，__________(填"會(huì)"或"不會(huì)")被蛋白酶分解。 (2)羊毛、兔毛、蠶絲類衣物判斷：__________。 理由：羊毛、兔毛、蠶絲類衣物的主要成分是__________，會(huì)被__________分解而使衣物受到損壞。 【典例精析】 下頁(yè)表中是某同學(xué)探究酶特性的實(shí)驗(yàn)操作步驟，請(qǐng)根據(jù)要求回答問(wèn)題。 步驟 操作方法 試管 甲 乙 1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL ― 2 注入蔗糖溶液 ― 2 mL 3 注入斐林試劑 2 mL 2 mL 4 注入新鮮的某種酶溶液 2 mL 2 mL 5 酒精燈隔水加熱 煮沸1 min 6 . 觀察現(xiàn)象 A B (1)甲、乙兩支試管內(nèi)各物質(zhì)的量要求相同的目的是_______________________________。 (2)若該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證酶作用的專一性，則步驟4 可以選用________或________兩種不同類別的酶。 (3)如果按上述步驟進(jìn)行操作，分析A、B可能出現(xiàn)的現(xiàn)象及原因。 現(xiàn)象：_______________________________。 原因：______________________________________________________。 (4)出現(xiàn)(3)中現(xiàn)象的原因是該實(shí)驗(yàn)操作步驟中存在明顯的缺陷，請(qǐng)寫(xiě)出正確的操作步驟。(用上表中數(shù)字表示，需增加的步驟用文字表達(dá))________________________________________。 【變式訓(xùn)練】 請(qǐng)用下列所給的材料用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論。 材料用具:適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉四種溶液,斐林試劑、試管、37℃恒溫水浴鍋，50?60℃水浴鍋。 (1)若“+”代表加入適量的溶液，“一”代表不加溶液，請(qǐng)用這些符號(hào)完成下表實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 溶液試管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶 溶液 唾液淀粉酶溶液 甲 + - + - 乙 - + - + 丙 丁 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①按照上表中的設(shè)計(jì),取試管、加溶液； ②混勻，37℃恒溫水浴一段時(shí)間； ③從恒溫水浴鍋取出試管，分別加入適量的________，然后混勻，再________一段時(shí)間； ④觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (3)結(jié)果預(yù)測(cè)：________________________________。 (4)結(jié)論:________________________________。 【探究二影響酶活性的因素】 3．在“探究溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行溫度設(shè)置時(shí)，能否將酶與底物混合后再在相應(yīng)溫度下保溫處理？ 4．分析“探究溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)因素是自變量，哪些因素應(yīng)該保持相同且適宜？ 5．探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。 (1)甲圖中影響酶活性的因素是_____________，乙圖中是_____________。 (2)描述甲、乙兩圖中段與BC段的含義。 (3)分析甲、乙兩圖中A點(diǎn)與C點(diǎn)的酶結(jié)構(gòu)破壞情況和活性，完成如下表格。 比較項(xiàng)目 甲圖 乙圖 A點(diǎn) 酶結(jié)構(gòu) 酶活性 C點(diǎn) 酶結(jié)構(gòu) 酶活性 6．下圖表示酶量一定、其他條件適宜時(shí)，酶促反應(yīng)速率與底物濃度的關(guān)系，分析并思考下列問(wèn)題。 (1)分析AB段表示的含義。 (2)B點(diǎn)時(shí)，酶促反應(yīng)速率不再加快，分析其影響因素。 (3)底物濃度會(huì)通過(guò)影響酶活性而影響酶促反應(yīng)速率嗎？ 【典例精析】 下圖為溫度、pH與酶活性的關(guān)系，下列敘述不正確的是 A.曲線a上的AB段表示酶的空間結(jié)構(gòu)遭到了破壞 B.人體內(nèi)胃蛋白酶的活性與曲線b相似 C.曲線b、c說(shuō)明不同的酶有不同的最適pH D.酶活性隨溫度的升高而增強(qiáng) 【變式訓(xùn)練】 (反應(yīng)物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響)下圖表示在最適溫度和最適pH條件下，反應(yīng)物濃度等與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析不正確的是 A.曲線a可表示酶量減少后的底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系 B.限制曲線b的AB段反應(yīng)速率的主要因素為反應(yīng)物濃度 C.形成曲線c的原因可能是B點(diǎn)時(shí)酶量增加或適當(dāng)升溫 D.若在適當(dāng)升高溫度條件下重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，圖中A點(diǎn)位置將下移 【隨堂自測(cè)】 1．胃液中的胃蛋白酶可將蛋白質(zhì)水解為多肽，但不能使多肽水解為氨基酸，這一事實(shí)說(shuō)明了酶的 A.高效性 B.專一性 C.多樣性 D.穩(wěn)定性 2．酶在經(jīng)0℃和100℃溫度處理后，都沒(méi)有活性，再恢復(fù)為適宜溫度時(shí)，經(jīng)0℃溫度處理的酶活性恢復(fù)，經(jīng)100℃溫度處理的酶活性未恢復(fù)，原因是 A.酶的適宜溫度與0℃的差值比與100℃的差值小 B.經(jīng)過(guò)0℃處理的酶的空間結(jié)構(gòu)未被破壞，經(jīng)過(guò)100℃處理的酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞 C.經(jīng)過(guò)0℃處理的酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞 D.經(jīng)過(guò)100℃處理的酶被氧化分解 3．下圖中，曲線反映的是某種酶的催化反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。在一定的溫度和pH條件下，M點(diǎn)之前和之后反應(yīng)速率的限制因素分別是 A.酶量和反應(yīng)物濃度 B.反應(yīng)物濃度和酶量 C.反應(yīng)物濃度和反應(yīng)物濃度 D.酶量和酶量 4．下圖表示人體內(nèi)某種酶促反應(yīng)速率受溫度和pH 影響的情況，下列解釋不正確的是 A.在A點(diǎn)，將酶的濃度增大一倍，反應(yīng)速率可能增大 B.在B點(diǎn)，將酶的濃度增大一倍，反應(yīng)速率不可能增大 C.在C點(diǎn)，將酶的濃度增大一倍，反應(yīng)速率可能增大 D.該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征 5．探究溫度對(duì)酶活性影響最合理的實(shí)驗(yàn)步驟是 ①取3支試管編號(hào)，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支試管編號(hào)，各注入lmL新鮮的淀粉酶溶液 ②將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液試管中，維持各自的溫度5 min ③向各試管中滴一滴碘液 ④將6支試管分成3組，每組各有1支盛淀粉溶液和1支盛淀粉酶溶液的試管，分別放在60℃的熱水、沸水和冰水中 ⑤觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 A.①→②→④→③→⑤ B.①→③→②→④→⑤ C.①→③→④→②→⑤ D.①→④→②→③→⑤ 6．下圖是某研究小組圍繞探究H2O2分解條件而獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。試回答下列有關(guān)問(wèn)題。 (1)圖甲、乙所代表的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)自變量依次為_(kāi)_______、________。 (2)根據(jù)圖甲可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________________。 (3)圖乙曲線BC段產(chǎn)生的最可能原因是_______________________________。 【探究歸納】 1．教材提煉： 2．【提醒】某種酶的最適pH和溫度通常是固定不變的，不會(huì)隨著外界環(huán)境的改變而發(fā)生變化。 3．探究酶的專一性的實(shí)驗(yàn)中的自變量可以是不同的底物，也可以是不同的酶；因變量是底物是否被分解。 4．區(qū)分溫度、pH、底物濃度和酶濃度影響酶促反應(yīng)速率的實(shí)質(zhì)： (1)溫度和pH：通過(guò)影響酶活性而影響酶促反應(yīng)速率。 (2)底物濃度和酶濃度：通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率，并不影響酶的活性。 5．影響酶活性和酶促反應(yīng)速率的因素： 必修1課時(shí)16 酶的特性 詳細(xì)答案 課前預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)案 【自主梳理】 1．1.無(wú)機(jī)催化劑 細(xì)胞代謝 2.一種或一類 細(xì)胞代謝 2．(2)溫度 pH 3．如下表所示： 比較項(xiàng)目 酶活性大小 酶空間結(jié)構(gòu)是否遭到破壞 條件恢復(fù)后酶活性能否恢復(fù) 最適宜 最高 否 — 溫度 過(guò)低 降低 否 能 過(guò)高 降低 是 不能 最適宜 最高 否 — pH 過(guò)酸過(guò)堿 降低 是 不能 4．a(chǎn)—Ⅱ b—Ⅲ 5．a(chǎn)—Ⅲ b—Ⅰ c—Ⅱ 【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1． 提示：淀粉酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，會(huì)被蛋白酶水解而失去活性。 2． 提示：一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 3． 提示：高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，使其失去活性，而低溫只是抑制了酶的活性，沒(méi)有破壞酶的結(jié)構(gòu)。 4． 提示：不同酶的最適pH不相同。 5． 提示：酶具有專一性，蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的分解。 6． 提示：一種酶的最適pH是固定不變的，不會(huì)隨著外界環(huán)境的改變而變化。 知識(shí)拓展 探究案 【探究一酶的高效性和專一性】 1．提示：高效性。 2．(1)能 纖維素 不會(huì) (2)不能 蛋白質(zhì) 蛋白酶 【典例精析】 (1)為排除各物質(zhì)的量不同對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，便于結(jié)果分析 (2)淀粉酶 蔗糖酶 (3)現(xiàn)象：A、B可能都不形成磚紅色沉淀 原因：①先加斐林試劑再加酶，斐林試劑可能影響酶的活性；②加人酶溶液后，隔水加熱煮沸，既可能使酶不能充分催化反應(yīng)，又可能使酶因失活而無(wú)催化作用 (4)1→2→4→適宜溫度條件下，保溫5min→3→5→6 【解析】該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的是酶的專一性，可設(shè)置同一種酶作用于不同的底物，通過(guò)底物是否被分解來(lái)驗(yàn)證，因此可選用淀粉酶或蔗糖酶；由于斐林試劑中含有NaOH，在反應(yīng)前先加斐林試劑，會(huì)對(duì)酶活性造成影響；酶與底物結(jié)合需要一定的時(shí)間，加入酶后立即加熱，可能使酶因高溫而失活，從而不能充分催化反應(yīng)。 【備注】酶具有高效性和專一性，高效性體現(xiàn)在酶能夠顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率；專一性體現(xiàn)在一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 【變式訓(xùn)練】 (1)(二支試管添加的物質(zhì)順序可變，只要能夠形成2組對(duì)照即可) 溶液 試管 蔗糖 溶液 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 + - + - 乙 - + - + 丙 + - - + 丁 - + + - (2)斐林試劑 50?65C水浴加熱 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和唾液淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀 (4)(哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和淀粉酶)酶的催化作用具有專一性 【解析】驗(yàn)證酶的專一性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)變量可以是不同的底物，也可以是不同的酴，因此設(shè)計(jì)的思路有兩種：一是利用同種底物，加入不同的兩種醉；二是利用不同的兩種底物，加入相同的酶；該實(shí)驗(yàn)中使用的蔗糖、淀粉分別在蔗糖酶、淀粉酶催化下，都能產(chǎn)生還原糖，因此可用斐林試劑來(lái)檢測(cè)是否有產(chǎn)物生成。 【備注】無(wú) 【探究二影響酶活性的因素】 3．提示：不能，應(yīng)將酶與底物分別在相應(yīng)溫度下保溫處理后，再進(jìn)行混合。否則可能在達(dá)到相應(yīng)溫度之前，酶與底物就已進(jìn)行了反應(yīng)，達(dá)不到探究實(shí)驗(yàn)的目的。 4．提示：溫度是自變量，應(yīng)控制淀粉溶液的量、淀粉酶的濃度和用量、水浴時(shí)間、混合物的pH和實(shí)驗(yàn)步驟的操作順序等條件相同且適宜。 5．(1)溫度 pH (2)①當(dāng)溫度低于最適溫度時(shí)，酶活性隨溫度升高而升高當(dāng)溫度高于最適溫度時(shí)，酶活性隨溫度升高而降低，并最終失活 ②當(dāng)pH低于最適pH時(shí)，酶活性隨pH降低而降低，并最終失活當(dāng)pH高于最適pH時(shí)，酶活性隨pH升高而降低，并最終失活 (3)未被破壞 被破壞 仍有活性只是活性較低 沒(méi)有活性被破壞 被破壞 沒(méi)有活性 沒(méi)有活性 6．(1)提示：在一定范圍內(nèi)，隨底物濃度的增加，酶促反應(yīng)速率加快。 (2)提示：主要受酶量的限制，酶全部與底物結(jié)合，已達(dá)到飽和狀態(tài)。 (3)提示：底物濃度通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率，并不影響酶活性。 【典例精析】 D 【解析】曲線"上的AB段表示高溫破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)而使酶活性降低。從10℃到40℃左右，隨著溫度升高酶活性逐漸增強(qiáng)；超過(guò)40℃，隨著溫度升高酶活性逐漸減弱。曲線b、c說(shuō)明不同酶的最適pH不同，曲線b對(duì)應(yīng)的酶的最適pH為強(qiáng)酸性，與胃蛋白酶類似。 【備注】溫度、pH、底物濃度均會(huì)影響酶促反應(yīng)速率。過(guò)酸、過(guò)堿和溫度過(guò)高都會(huì)使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失去活性，不能恢復(fù)。低溫會(huì)使酶的活性顯著降低，但不會(huì)使酶失活，恢復(fù)適宜溫度后，酶的活性可以恢復(fù)。底物濃度通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率，并不影響酶的活性。 【變式訓(xùn)練】 C 【解析】反應(yīng)速率可以用單位時(shí)間內(nèi)生成物的增加量或反應(yīng)物的減少量來(lái)表示，曲線a反應(yīng)速率最低，說(shuō)明其酶量低，限制反應(yīng)速率的是酶的濃度。曲線b的AB 段，隨著反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速率增加，表明限制反應(yīng)速率的是反應(yīng)物濃度。曲線c在B點(diǎn)后反應(yīng)速率上升，表明此時(shí)加大了酶濃度，但不可能是升高溫度， 因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是在最適溫度和pH條件下進(jìn)行的，升高溫度只會(huì)使反應(yīng)速率下降， 故C錯(cuò)誤，D正確。 【備注】無(wú) 【隨堂自測(cè)】 1．B 【解析】蛋白酶能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)水解成多肽，但不能將多肽進(jìn)一步水解，說(shuō)明酶具有專一性。 【備注】無(wú) 2．B 【解析】0℃的低溫只能抑制酶的活性，但不會(huì)使酶失活， 恢復(fù)適宜溫度后，酶活性仍能恢復(fù)；經(jīng)100℃處理后酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，酶活性不能恢復(fù)。 【備注】無(wú) 3．B 【解析】該題中酶量是定值，反應(yīng)物濃度為自變量，M點(diǎn)表示當(dāng)酶量一定時(shí)反應(yīng)速率達(dá)到最大值。M點(diǎn)前的限制因素為反應(yīng)物濃度，M點(diǎn)后的限制因素為酶量。 【備注】無(wú) 4．B 【解析】題圖可以反映溫度和pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響， 但是影響反應(yīng)速率的因素，不僅包括溫度和pH，還包括酶濃度等。在反應(yīng)底物充足的條件下，增大酶濃度，可以提高反應(yīng)速率，所以A、C兩項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。題圖顯示，該酶的最適pH為2左右，因此這種酶可能是胃蛋白酶，而不會(huì)是唾液淀粉酶，D項(xiàng)正確。 【備注】無(wú) 5．D 【解析】在探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，要先取材，分組編號(hào)，在相應(yīng)溫度下處理反應(yīng)物和酶，然后將相同溫度下處理的反應(yīng)物和酶混合，再在各自溫度下保溫一段時(shí)間后，進(jìn)行觀察，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。 【備注】無(wú) 6．(1)催化劑種類 H2O2濃度 (2)酶的催化作用具有高效性 (3)反應(yīng)受到過(guò)氧化氫酶數(shù)量(濃度)的限制 【解析】(1)圖甲表示在H2O2溶液中分別加入過(guò)氧化氫酶和Fe3+時(shí)，隨著時(shí)間的變化O2產(chǎn)生量的變化，圖乙表示隨著H2O2濃度的變化O2產(chǎn)生速率的變化，所以自變量分別是催化劑種類、H2O2濃度； (2)圖甲表示加入過(guò)氧化氫酶時(shí)O2 產(chǎn)生量更多，說(shuō)明酶具有高效性； (3)隨著H2O2濃度的增大，O2的產(chǎn)生速率加快，但是酶的量一定，所以O(shè)2的產(chǎn)生速率逐漸達(dá)到最大值。 【備注】無(wú)