2017-2018学年高中生物第章酶技术-酶活力的测定同步备课教学案.docx

第6课时酶活力的测定学习导航1.阅读教材P33、P35内容，了解酶活力和酶反应速度的关系。2.结合教材P3233内容，检测果胶酶的活力。3.结合教材P34内容，探究果胶酶作用的最佳条件。重难点击1.解释果胶酶活力测定原理及方法。2.探究果胶酶作用的最佳条件。一、检测果胶酶的活力不同条件下，酶的活性是不同的，要定量地比较酶活力的差别就要进行酶活力的测定。结合教材实验，完成下面的探究内容。1.酶活力单位及其测定方法(1)酶活力单位是指在一定条件下，1 min内能转化1 mol底物的酶量。测定过程中温度保持在25 ，其他条件如pH和底物浓度等均应采用最适条件。(2)测定方法一是测定完成一定量反应所需的时间，所需时间越短，说明酶活力越高；反之，酶活力越低。二是测定在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度，酶催化的反应速度越大，说明酶活力越高；反之，酶活力越低。2.果胶酶活力的测定(1)实验原理果胶酶可将果胶水解生成半乳糖醛酸，产物可用次碘酸钠法进行定量测定，从而计算出果胶酶的活力。(2)方法步骤步骤操作提示保温两个锥形瓶，1号瓶内加入果胶、果胶酶；2号瓶内加入等量的果胶和蒸馏水，均用冰乙酸将pH调至3.5，放在恒温水浴锅中50 保温2 h保温的目的是使酶对底物很好地发挥作用，温度和pH都应是最适宜的加碘氧化从1、2号瓶中分别取5 mL反应液加入两个碘量瓶中，加热煮沸，冷却后分别加入1 mL 1mol/L的碳酸钠溶液和5 mL0.1 mol/L的碘液，混匀这一步的目的是在碱性条件下(碳酸钠提供碱性条件)，碘可以和果胶酶的水解产物半乳糖醛酸作用，生成糖酸盐滴定分别加入2 mL1 mol/L的硫酸，用0.05 mol/L硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色，再加入质量分数为0.5%的淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失为止，记录所用硫代硫酸钠的体积，分别用A和B表示滴定时加入硫酸的目的是使酶促反应终止，然后用硫代硫酸钠滴定剩余的碘，根据化学反应中的定量关系即可求出半乳糖醛酸的量计算酶活力(单位)(BA)M12205B表示空白滴定所消耗的硫代硫酸钠毫升数；A表示样品滴定消耗的硫代硫酸钠毫升数； M表示硫代硫酸钠的摩尔浓度；1表示1 mol硫代硫酸钠相当于1 mol 半乳糖醛酸；2表示作用时间；20表示反应液总体积；5表示检测时所取反应液的毫升数1.影响酶促反应速度的外界因素有哪些？它们是否都影响酶活力？请举例说明。答案(1)影响酶促反应速度的外界因素有温度、pH、酶抑制剂、酶的用量、底物浓度等。(2)不一定。例如，温度、pH和酶抑制剂能通过改变酶的结构而影响酶活力，但酶的用量和底物浓度只影响反应速度，并不影响酶活力。2.甲、乙两图是温度、pH对酶活力的影响的数学模型。(1)甲、乙两图中B点代表的含义分别是什么？答案甲、乙两图B点所对应的温度和pH分别是酶的最适温度和最适pH。(2)甲、乙两图中A点对应的值对酶活力的影响相同吗？答案不相同。甲图A点对应的酶活力较低，乙图A点对应的酶已失活。(3)甲、乙两图中C点对应的值对酶活力的影响相同吗？答案相同。两图C点所对应酶均已失活。归纳总结(1)为了得到一种高纯度、高活力的酶制剂，往往要经过一系列复杂的分离纯化过程，而各个过程中采取的手段可能很温和，也可能很激烈，这些手段都或多或少地影响到酶的活性。为了掌握了解每一个过程中的酶活力的损失程度以及所采取的手段是否合适，以决定是否进行下一步操作，就必须在完成了每一步操作后都要对酶活力进行测定。(2)果胶酶可以将果胶水解成半乳糖醛酸，而半乳糖醛酸具有还原性糖醛基，可用次碘酸钠法定量测量，其原理如下：碘在碱性溶液中可以生成具有强氧化性的次碘酸盐，次碘酸盐能与醛糖反应，从而使醛糖氧化成糖酸盐。RCHOI23NaOHRCOONa2NaI2H2O醛糖糖酸盐利用过量的碘在碱性条件下氧化醛糖形成糖酸盐，然后用硫代硫酸钠滴定剩余的碘，即可求出半乳糖醛酸的量，以此来表示果胶酶的活性。1.下列关于酶活力与酶促反应速率的叙述中，错误的是()A.酶活力是指酶催化某一化学反应的能力B.酶活力大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示C.酶催化的反应速度越大，酶的活力越高D.酶催化的反应速度越大，酶的活力越低答案D解析酶活力又叫酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力，酶活力大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示，酶催化的反应速度越大，酶的活力越高；反之，酶的活力越低。2.果胶酶的反应速度可用哪一项来表示()A.单位时间内果胶的减少量B.单位体积内半乳糖醛酸的增加量C.单位时间内半乳糖醛酸的增加量D.单位时间内、单位体积中果胶的减少量或半乳糖醛酸的增加量答案D技巧提炼1.酶促反应速率：是用酶做催化剂分解底物的快慢程度。2.酶活力：是在一定条件(温度、pH)下酶分解底物的能力高低，可以用酶促反应速率的大小来判断酶活性的大小。二、探究果胶酶作用的最佳条件酶的活性受多种因素的影响，实际应用中为了最大限度地利用酶，就要先确定酶的最佳作用条件，结合下列实验体会探究酶最佳作用条件的方法。1.探究温度对果胶酶活性的影响(1)果胶酶的最适温度为4550 。设置温度梯度时，要以这个范围为中心设置，上图实验中的温度梯度为5 。(2)该实验的自变量是温度，根据单一变量原则，应确保各实验组相同的变量有果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等。(3)果胶酶的活性是通过相同反应时间内产生的果汁的体积来体现的。2.探究pH对果胶酶活性的影响(1)果胶酶的最适pH范围为6.0左右。因此设置pH时要以此为中心设置pH梯度，如：可设置系列：4、5、6、7、8五组。(2)本实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥(假定pH的改变对苹果泥成分无影响)，试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6、7、8。方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调到4、5、6、7、8，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。请问哪一种方法更为科学： ，并说明理由： 。答案方法二。方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始达到实验预设的pH(或“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”)3.探究果胶酶浓度的影响(1)此探究实验是建立在温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，温度和pH都应保持相同并适宜。(2)实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可，但必须保证反应液的用量相同，否则影响实验结果的准确性。1.实验方案(1)当探究温度(或pH)对果胶酶活力的影响时，自变量是什么？无关变量有哪些？答案温度(或pH)是自变量。果泥量、果胶酶的用量、水浴时间和pH(或温度)等属于无关变量。(2)在探究温度或pH对酶活力的影响时，如何设置对照实验？答案不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间可以作为对照，这种对照称为相互对照。2.实验操作在苹果泥和果胶酶混合之前，为什么要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中用同一恒温处理？答案使酶与反应物混合前就分别达到预设的温度，避免混合时改变温度进而导致实验误差。3.结果分析(1)为什么可以根据滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活力的高低？答案果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此可以根据滤出的苹果汁的体积判断果胶酶的活力。(2)除果汁的体积外，根据哪个因变量也能判断果胶酶活力的高低？该因变量与果胶酶活力有何对应关系？答案果汁的澄清度。果汁越澄清，表明果胶酶的活力越高。4.绘制曲线(1)请绘制温度和pH对果胶酶活力的影响曲线图。答案(2)请绘制不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下)。答案归纳总结(1)酶相关实验的变量控制(1)探究温度对酶活力的影响：可以选用10 作为梯度差，设置的具体温度为10 、20 、30 、40 、50 和60 等，也可以尝试以5 作为梯度差。(2)探究pH对酶活力的影响：只需将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液的pH可以用体积分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸溶液进行调节。(3)探究酶的用量：该实验是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的，此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持不变。(2)极端条件对酶活性的影响区别影响因素酶的活性酶的结构活性恢复情况低温降低未破坏可恢复高温降低或失活破坏不可恢复过酸失活破坏不可恢复过碱失活破坏不可恢复3.探究温度对果胶酶活力的影响、pH对酶活力的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为()A.温度、酶活性、酶用量B.苹果泥用量、pH、果汁量C.反应时间、酶活性、酶用量D.温度、pH、酶用量答案D解析实验变量又称自变量，指实验中由实验者所操纵的因素和条件，例：探究温度对酶活力的影响时，需要设置不同的温度梯度作为对照，所以温度就是实验变量；同理，探究pH对酶活力影响的自变量为pH，研究果胶酶的用量实验，实验变量为酶用量。4.下表是某同学探究温度对果胶酶活力影响的实验结果。该结果不能说明()温度/ 102030405060果汁量/mL234565A.温度影响果胶酶的活性B.40 与60 时酶活力相等C.50 是该酶的最适温度D.若温度从10 升高到40 ，酶的活性将逐渐增强答案C解析温度影响酶活力，上表不能说明50 就是该酶的最适温度，只能说明果胶酶的最适温度在4060 之间。在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度对酶活力的影响曲线图是钟罩形的，故40 与60 时酶的催化效率相同。一题多变(1)请根据本题中表格的实验结果及必修1中的相关知识，描述温度对酶活力的影响。答案在一定范围内，随着温度的升高，酶活力逐渐升高；当达到最适温度时，酶活力最高；超过最适温度后，随着温度的升高，酶活力逐渐降低。(2)本题中的实验及其结果无法确定果胶酶的最适温度，如何通过实验进一步探究？答案可以在4060 再设置多组实验，将相邻两组的温差缩小，然后通过比较果汁量确定比较适合的温度，再以同样的思路进一步探究，可以探究出酶的最适温度。 1.如图表示酶活力与温度的关系。下列叙述正确的是()A.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活力下降B.当反应温度由t1调到最适温度时，酶活力上升C.酶活力在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存D.酶活力在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重答案B解析在最适宜的温度下，酶活力最高。温度偏高或偏低，酶活力都会明显降低。当反应温度由t1调到最适温度时，酶活力上升。温度过高，还会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，0 左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复，酶适于在低温下保存。故A、C、D错误。2.下列与酶活力有关的说法，不正确的是()A.酶活力是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响B.酶活力是指酶催化一定化学反应的能力C.酶活力受温度、pH等因素的影响D.酶活力高低与反应物浓度无关答案A解析酶活力是指酶催化一定化学反应的能力，其高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。酶的催化作用受外界条件影响，温度、pH等对酶的催化作用都有较大影响，反应物浓度与酶活力高低无关。3.下图为某同学根据实验作出的、四种常见酶的催化效率曲线图，不正确的是()A. B.C. D.答案D解析酶反应条件温和，有最适温度，在一定温度范围内，随温度升高酶的活性升高，直至最适温度达到最大值，超过最适温度后，随温度的升高而降低。4.下列是有关酶的应用问题，请分析回答下面的问题：工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验。将果胶酶与苹果泥分装于不同试管中，在10 水浴中恒温处理10 min(如图A)。将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10 水浴中恒温处理10 min(如图B)。将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：温度/ 1020304050607080果汁量/mL813152515121110根据上述实验，请分析回答下面的问题：(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是 。(2)实验结果表明，当温度在 附近时，果汁量最多，此时果胶酶活力 。(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活力的高低？ 。(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应时间的关系如图。在35 min后曲线变成水平是因为 。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。答案(1)半乳糖醛酸(2)40 最高(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力(4)底物消耗完毕如图(虚线所示)解析从实验数据分析可知，在40 附近时，果汁量最多，说明此时的果胶酶催化活性最高。因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点，会更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。课时作业基础过关1.检测果胶酶的活力实验操作中，需要加热煮沸的步骤是()A.保温 B.加碘氧化C.滴定 D.都不需要答案B解析加碘氧化时需要加热煮沸2 min。2.下列选项符合下面坐标曲线图含义的是()A.随pH从5升高到7，酶活力逐渐降低B.随pH从5升高到7，酶的最适温度不变C.温度从0到a变化过程中，酶活力逐渐降低D.该酶的最适pH为7答案B解析在化学反应中，单位时间内，反应物剩余量越少，说明反应速度越快，酶活力越高。由坐标曲线图可知，在适宜温度下(a点温度)，图中所示pH中，pH为6时酶活力最高，故A、D错；pH为5、6和7时，在a点温度下，酶活力均最高，说明酶的最适温度没变，都是a点，故B正确；温度从0到a变化过程中，反应物剩余量逐渐减少，说明催化效率在逐渐加快，酶活力在逐渐增强，C错误。3.下列说法不正确的是()A.在探究果胶酶用量的实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的B.植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶C.通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低D.人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题答案C解析果胶酶活性越高，果汁的出汁量越高，故可通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低。4.在“探究温度对酶活力的影响”实验中，下列说法不正确的是()A.可准备一组烧杯，分别盛入不同温度的水B.将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理C.不同温度梯度之间可相互对照D.温度过高时，果胶酶会变性失活答案B解析探究温度对果胶酶活力影响的实验中，应先将装有苹果泥和果胶酶的试管在不同梯度的恒温水浴中分别保温。5.在“探究pH对酶活力的影响”实验中，不正确的是()A.自变量是不同的pH梯度B.控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等C.可通过测定滤出的果汁体积来判断果胶酶的最适pHD.pH过高时，果胶酶活性变小，但不失活答案D解析过酸、过碱或温度过高，都会使酶变性，永久性失活。6.在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法不正确的是()A.实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液B.底物浓度一定时，随酶用量的增大滤出的果汁增多C.本实验应控制在适宜温度和pH条件下D.反应液的pH必须相同答案B解析本实验中的实验变量是酶用量，温度和pH属于无关变量，因此要控制好，即每个实验组实验前后都应控制相同且适宜的温度和pH。实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以配制一种浓度的果胶酶溶液，使用不同的体积即可。在其他条件不变的情况下，在一定范围内，随着酶用量的增多，酶促反应速度加快，滤出的果汁也增多，当酶用量达到一定量，底物成为限制因素时，再增加酶的用量，酶促反应速度不再增大，滤出的果汁也不再增多。此外，影响果汁产量的因素，除了酶用量、底物浓度外，还有温度、pH、酶促反应时间等。7.下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究有关的叙述中，正确的是()A.探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等C.探究温度对果胶酶活性影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量答案D解析探究果胶酶用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶；探究温度对果胶酶活性影响的实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。8.如图表示某研究小组在探究果胶酶的用量的实验结果。下列有关说法不正确的是()A.在AB段限制反应速率的主要因素是酶的用量B.在BC段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度等C.在AC段增加反应物浓度，可以明显加快反应速率D.在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是B点对应的值答案C解析由曲线图可以看出，在AB段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率加快，说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量；此时增加反应物浓度，反应速率不会明显加快。在BC段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率不再加快，此时反应物浓度成为限制反应速率的因素之一，增加反应物浓度，反应速率会加快。能力提升9.如图曲线表示的是温度和果胶酶活力之间的关系，此曲线不能说明的是()A.在B点之前，果胶酶活力和温度成正相关；之后，成负相关B.当温度到达B点时，果胶酶活力最高，酶的催化作用最高C.A点时，果胶酶活力很低，但随着温度升高，果胶酶活力可以上升D.C点时，果胶酶活力也很低，当温度降低时，酶活力可以恢复上升答案D解析从图中可以看出，随着温度的不断升高，果胶酶活力在上升，等达到B点时，酶活力达到最高；随后随着温度的继续上升，酶活力迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶活力都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点是高温条件，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。10.某同学在探究果胶酶的最适温度时，将得到的实验数据转换成曲线图如下。关于该曲线图，以下说法错误的是()A.该同学的实验数据中有错误B.该同学设置的温度梯度不合理C.从该曲线中判断不出果胶酶的最适温度D.从曲线中可判断出果胶酶的最适温度一定为40 答案D解析该曲线图至少有两个峰值，与酶只有一个最适温度不吻合，A项正确；该同学的温度设置较多地集中于低温阶段，忽略了对高温阶段实验组的设置，B项正确；结合图示可知，过滤到的果汁量的变化趋势仍然在升高，无法确定最适温度，C项正确；40 是所设置的温度中最接近于最适温度的，但不一定是最适温度，D项错误。11.在设计生物实验时，往往要科学地设计对照实验，以获得较为科学的结论，通常的对照可以分为自身对照、空白对照、相互对照、条件对照等。在探究温度和pH对果胶酶活力的影响时，是否设置了对照实验，是什么对照实验()A.不需要对照实验 B.有对照，空白对照C.有对照，相互对照 D.有对照，自身对照答案C解析在探究温度或pH对果胶酶活力的影响实验中，分别设计了一系列温度梯度或pH梯度的反应液对酶活力进行研究，其他条件相同，在各种实验中，只有一个变量(温度或pH)，因此在一系列温度或pH梯度实验中，各种条件的实验相互之间可以形成对照，探究不同条件(温度或pH)对酶活力的影响。12.果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，在温度和pH保持在最适宜的条件下，生成物量与反应时间的关系如下图，请回答下列问题：(1)该酶作用的底物是 ，生成产物是 。(2)在35 min后，曲线变为水平，这是因为 。(3)若果胶酶浓度和其他条件不变，反应液pH由1逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将 ，原因是 。答案(1)果胶半乳糖醛酸(2)底物将消耗完毕(3)不变pH为1时，酶已经失去活性解析(1)果胶酶可以将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。(2)随反应时间的延长，底物将消耗完毕，所以生成物量不再增加。(3)果胶酶是蛋白质，过酸、过碱、高温都会破坏蛋白质的空间结构，使酶永久失活，所以pH为1时，酶已经失去活性。13.如图是研究人员对黑曲霉A1果胶酶性质的研究结果，据图分析温度、pH和Ca2浓度等与酶活力的关系。(1)从上图可以看出，对酶活力影响最小的是 。(2)这三个图的共同点说明 。(3)若探究温度对黑曲霉A1果胶酶活力的影响，则在该实验中，实验组和对照组的pH及Ca2浓度是否需要进行调节？ 。若需要调节，则pH及Ca2浓度分别调节到 和 。其原因是 。答案(1)Ca2浓度(2)在最适条件下，酶的活力最高(3)需要41遵循单一变量原则，无关变量相同且适宜解析(1)图中曲线变动趋势表明，Ca2对酶活力影响最小。(2)三种曲线变动趋势均显示在最适条件下酶活力最高。(3)欲探究温度对酶活性的影响，应遵循单一变量原则，将pH、Ca2等设为无关变量，且保