2024年新教材高中生物第五章细胞的能量供应和利用第1节第2课时酶的特性学案新人教版必修1VIP

PAGE1-第2课时酶的特性学习目标核心素养1.理解酶的高效性和专一性的含义。2．归纳温度和pH变更对酶活性的影响，并能分析有关曲线。3．进一步尝试限制自变量，视察和检测因变量，体验比照试验和重复试验的试验方法。1.科学思维：通过建立温度、pH等对酶活性的影响的数学模型，理解温度、pH等对酶活性的影响规律和实质。2．科学探究：体验探究环境因素影响酶活性的试验设计思路，规范试验步骤。3．社会责任：通过学习酶的作用机理及特性，能够说明发烧使人食欲减退以及加酶洗衣粉运用方法等生产生活实际例子。学问点一酶的高效性和专一性1．酶的高效性(1)含义：酶的催化效率比无机催化剂高很多，大约是无机催化剂的eq\o(□,\s\up4(1))107～1013倍。(2)意义：可以使生命活动更加高效地进行。2．酶的专一性(1)无机催化剂催化的化学反应范围比较eq\o(□,\s\up4(2))广。例如，酸既能催化eq\o(□,\s\up4(3))蛋白质水解，也能催化eq\o(□,\s\up4(4))脂肪水解，还能催化eq\o(□,\s\up4(5))淀粉水解。(2)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用①试验原理：淀粉和蔗糖都是eq\o(□,\s\up4(6))非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与eq\o(□,\s\up4(7))斐林试剂发生氧化还原反应，生成eq\o(□,\s\up4(8))砖红色的氧化亚铜沉淀。②目的要求：探究淀粉酶是否只能催化eq\o(□,\s\up4(9))特定的化学反应。③设计思路：④试验步骤(思路一)：a.取eq\o(□,\s\up4(12))两支干净的试管，编上号，然后依据下列要求操作b．轻轻振荡两支试管，使试管内的液体混合匀称，然后将试管的下半部浸到eq\o(□,\s\up4(13))60_℃左右的热水中，保温5min。c．取出两支试管，各加入2mLeq\o(□,\s\up4(14))斐林试剂，振荡混匀。d．将两支试管的下半部放进盛有eq\o(□,\s\up4(15))热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min。e．视察两支试管内的溶液颜色变更。⑤试验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了eq\o(□,\s\up4(16))还原糖，淀粉eq\o(□,\s\up4(17))有水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖eq\o(□,\s\up4(18))没有水解。⑥试验结论：淀粉酶只催化eq\o(□,\s\up4(19))淀粉水解，不能催化eq\o(□,\s\up4(20))蔗糖水解，酶具有eq\o(□,\s\up4(21))专一性。(3)酶专一性含义：每一种酶只能催化eq\o(□,\s\up4(22))一种或一类化学反应。例：过氧化氢酶只能催化eq\o(□,\s\up4(23))过氧化氢分解。二肽酶能催化全部二肽水解。(4)酶专一性意义：使细胞代谢有条不紊地进行。eq\a\vs4\al(问题思索)依据前面所说酶的学问，如何设计试验证明酶的高效性，尝试写出试验自变量、因变量以及试验思路？提示：①自变量：催化剂种类。②因变量：底物分解速率。③试验思路试验组：底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物形成的速率)比照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物形成的速率)eq\a\vs4\al(问题思索)本试验能否运用碘液来进行颜色鉴定？提示：不能。因蔗糖无论是否水解都不会与碘液产生特定颜色。eq\a\vs4\al(问题思索)本试验过程是否有不合理之处？写出缘由。提示：有，加入斐林试剂后，本试验用的是沸水浴加热，应当为温水浴加热。题型一酶的高效性和专一性曲线分析[例1]下图1表示未加酶，加入无机催化剂，加入酶的反应曲线与时间的关系，图2表示加入酶A、酶B、未加酶反应速率的变更曲线，说法错误的是()A．图1中①表示加入酶，②表示未加酶，③表示加入无机催化剂B．图1三条曲线对比说明酶具有催化作用和高效性C．图1可以得出酶只变更反应速率，并没有变更生成物的量D．图2中两条曲线比较表明酶具有专一性解题分析图1表示未加酶、加入无机催化剂、加入酶的反应曲线与时间的关系，由题图知在曲线①、②、③中，曲线①最先达到平衡点，其次是曲线②，曲线③最终达到平衡点，可知曲线①、②、③依次代表的是加入酶、加入无机催化剂、未加入酶的曲线。答案A题型二酶的高效性和专一性试验分析[例2]下列有关探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的试验，说法错误的是()A．设置2号试管的作用是比照B．此试验可以用碘液检测C．5和4不能调换依次且第5步斐林试剂应使温水浴加热D．验证酶的专一性，还可以是底物相同酶不同解题分析由于蔗糖是否发生水解都不会与碘液发生颜色反应，因此该试验不能用碘液代替斐林试剂。答案B学问点二影响酶活性的条件1．酶活性(1)定义：酶催化eq\o(□,\s\up4(1))特定化学反应的实力。(2)表示方法：可用肯定条件下酶所催化某一化学反应的eq\o(□,\s\up4(2))速率表示。2．探究温度对酶活性的影响(1)提出问题：eq\o(□,\s\up4(3))温度对酶的活性会产生怎样的影响？(2)作出假设：最适温度下酶的活性eq\o(□,\s\up4(4))最高。(3)设计试验①试验设计思路(包括自变量、如何限制自变量、因变量、如何检测因变量、怎样对无关变量进行限制、比照试验)②预期结果：eq\o(□,\s\up4(10))热水和冰块里的淀粉酶没有分解淀粉，发生蓝色反应，37_℃的水里的淀粉酶分解淀粉，无明显颜色反应。③材料：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、缓冲液、热水、37℃的水、冰块、碘液、试管、烧杯、滴管、酒精灯等。(4)进行试验(以唾液淀粉酶的催化作用为例)(5)试验结果：热水和冰块的两组试验结果：eq\o(□,\s\up4(11))呈现蓝色，37℃的水组试验结果：eq\o(□,\s\up4(12))无明显颜色反应。(6)试验结论：eq\o(□,\s\up4(13))酶的作用须要相宜的温度，温度偏高或偏低都会影响酶的活性，使酶活性降低。3．探究pH对酶活性的影响(1)提出问题：eq\o(□,\s\up4(14))pH对酶的活性会产生怎样的影响？(2)作出假设：最适pH下酶的活性最高。(3)设计试验①材料：质量分数为20%的簇新肝脏研磨液、质量分数为3%的过氧化氢、0.01mol/L的氢氧化钠溶液、0.01mol/L的盐酸、蒸馏水、试管、滴管等。②试验设计思路(包括自变量、如何限制自变量、因变量、如何检测因变量、怎样对无关变量进行限制、比照试验)③预期结果：eq\o(□,\s\up4(22))氢氧化钠和盐酸两组无明显气泡产生，蒸馏水组有大量气泡产生。(4)进行试验(5)试验结果：氢氧化钠和盐酸两组试验结果：eq\o(□,\s\up4(23))无明显气泡产生，蒸馏水组试验结果：eq\o(□,\s\up4(24))有大量气泡产生。(6)试验结论：eq\o(□,\s\up4(25))酶的作用须要相宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。4．通过以上试验可以看出，溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂比，酶所催化的化学反应一般是在eq\o(□,\s\up4(26))比较温柔的条件下进行的。eq\a\vs4\al(问题思索)能否在反应后加入新配制的斐林试剂视察是否有砖红色沉淀生成来推断试管中的淀粉是否水解了？提示：不能。因为这个试验要严格限制温度，而斐林试剂运用时须要水浴加热。eq\a\vs4\al(问题思索)能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个试验？提示：不能。过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率差异，会干扰试验结果。eq\a\vs4\al(延长拓展)探究温度对酶活性的影响时，肯定要让底物和酶在所需的温度下各自保温一段时间，再进行混合，并且按肯定的温度梯度多设几个试验组。eq\a\vs4\al(问题思索)能否运用斐林试剂作为探究pH对酶活性影响的指示剂？提示：探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。eq\a\vs4\al(问题思索)能否用淀粉酶催化淀粉的反应来做探究pH对酶活性的影响。提示：探究pH对酶活性的影响时，不宜采纳淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大削减，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响试验的视察效果。eq\a\vs4\al(延长拓展)探究pH对酶活性的影响试验时，必需先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH溶液、加盐酸)，然后再加入反应物。否则反应物会在未调整好pH的状况下就在酶的作用下发生反应，影响试验精确性。题型三与酶活性有关的试验设计[例3]如表所示为某爱好小组探究温度对酶活性影响的试验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的试验结果。已知试验一中淀粉酶的最适温度为60℃，据此回答下列问题：(1)pH在试验一中属于________变量，而在试验二中属于________变量。(2)试验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应当是____________________________________。试验一的第⑤步最好选用________(试剂)比较淀粉的________________。(3)如将试验一的簇新淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为簇新肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________。为什么？____________________________。(4)分析试验二的结果，可得到的结论是：__________________________________________________________________________________________________________；欲在该预试验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度。解题分析(1)试验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而试验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的试验中，应当先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响试验结果的精确性。斐林试剂检验还原糖的试验须要水浴加热，可能会影响试验结果。淀粉遇碘液变蓝，因此试验一的第⑤步最好选用碘液比较淀粉的剩余量。(3)温度会干脆影响H2O2的分解，因此试验一的簇新淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为簇新肝脏研磨液和H2O2溶液。(4)由试验二的结果可知，该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或上升酶活性均降低。欲在该预试验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。答案(1)无关自(2)使簇新淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合碘液剩余量(3)不科学因为温度会干脆影响H2O2的分解(4)该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或上升酶活性均降低6～8学问点三酶的作用条件较温柔1．温度对酶活性的影响(1)曲线分析①在eq\o(□,\s\up4(1))最适温度条件下，酶的活性最高(如B点)。温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。②低温(如A点)影响酶的活性，但不会使eq\o(□,\s\up4(2))酶的空间结构遭到破坏，温度上升后，酶eq\o(□,\s\up4(3))仍能复原活性。但高温(如C点)会导致eq\o(□,\s\up4(4))酶的空间结构遭到破坏，使其eq\o(□,\s\up4(5))永久失去活性。③酶制剂适于在eq\o(□,\s\up4(6))低温下保存。(2)各类生物的最适温度动物体内的酶最适温度在eq\o(□,\s\up4(7))35～40_℃之间；植物体内的酶最适温度在eq\o(□,\s\up4(8))40～50_℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别eq\o(□,\s\up4(9))较大，有的酶最适温度可高达eq\o(□,\s\up4(10))70_℃。2．pH对酶活性的影响(1)曲线分析①在eq\o(□,\s\up4(11))最适pH条件下，酶活性最高(如E点)。pH偏高和偏低，酶活性都会明显eq\o(□,\s\up4(12))下降。②过酸(如D点)、过碱(如F点)都会使eq\o(□,\s\up4(13))酶的空间结构遭到破坏，使酶eq\o(□,\s\up4(14))永久失活。(2)各类生物的最适pH动物体内的酶最适pH大多在eq\o(□,\s\up4(15))6.5～8.0之间，但胃蛋白酶比较特别(最适pH在eq\o(□,\s\up4(16))1.5)；植物体内的酶最适pH大多在eq\o(□,\s\up4(17))4.5～6.5之间。3．细胞中的各类化学反应之所以有序进行，除了与酶的特性有关还与酶在细胞中的eq\o(□,\s\up4(18))分布有关。易漏边角(课本P84)与社会的联系20世纪60年头以前，医院里用的葡萄糖是用eq\o(□,\s\up4(19))盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程须要在245kPa的高压和140～150℃的高温下进行，并且须要耐酸的设备。60年头以后改用eq\o(□,\s\up4(20))酶法生产。eq\a\vs4\al(问题思索)(实践应用)持续发烧不退有时会危及人的生命，你知道其中的缘由吗？提示：酶的影响因素发生很小的变更时，酶活性就会发生很大的变更。人体中酶的最适温度一般为37℃，当人体体温高于或低于这个温度时，机体中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应就不能正常进行了。eq\a\vs4\al(问题思索)影响酶活性的最相宜条件是固定的吗？提示：酶催化反应时，酶不同，其最适pH不同，最适温度不同，但特定的酶最适值为定值。eq\a\vs4\al(问题思索)在最适的pH或温度下反应肯定能进行吗？提示：不肯定。例如在最适pH条件下，将温度调至100℃，那么即使在最适pH时，多数酶也会丢失活性，反应不能进行。eq\a\vs4\al(问题思索)影响酶促反应速率的因素有哪些？它们是怎样影响酶促反应速率的？提示：题型四与酶有关的曲线分析[例4]如图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，据图分析，下列说法正确的是()A．假如在A点时，温度再提高5℃，则反应速率上升B．在其他条件不变的状况下，在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率不变C．在A点时，限制反应速率的因素是反应物浓度D．在C点时，限制反应速率的因素是反应物浓度和酶的浓度解题分析本试验是在最适温度条件下进行的，若再提高温度，酶活性会下降，则反应速率降低，A错误；曲线BC段随着反应物浓度的增加，反应速率基本不变，说明此时限制反应速率的因素最有可能是酶的数量，所以B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率会加快，B、D错误；曲线AB段，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，可知该段影响酶促反应速率的因素主要是反应物浓度，C正确。答案C[例5]如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严峻解题分析由题图可知，在最适温度之前，随温度上升，酶活性渐渐增加，但在最适温度之后，随温度上升，酶活性渐渐降低甚至失活。t2温度时，酶活性较低，反应温度由t2调到最适温度时，酶的活性上升，A错误；t1温度时，酶活性较低，当调到最适温度时酶活性会上升，B正确；t2时部分酶因温度高会变性，而t1时酶活性低，但不会变性，所以t1时更适合酶的保存，C错误；t1时酶活性低，但其空间结构没有被破坏，而t2时酶的空间结构可能被破坏，所以t2时酶的空间结构破坏更严峻，D错误。答案B技法提升酶促反应曲线分析策略(1)一看横纵坐标。横坐标是自变量，纵坐标是因变量。曲线表示纵坐标随横坐标的变更而变更。(2)二看曲线变更。分析同一条曲线升、降或平的变更。(3)三看特别点。特别点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特别点的意义。(4)四看坐标系中有几条曲线。当有多条曲线时，应从两个方面分析：①当横坐标相同时，对应的纵坐标之间的关系；②当纵坐标相同时，对应的横坐标之间的关系。1．蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖，而对淀粉的水解不起作用，这说明酶具有()A．高效性 B．温柔性C．高效性和专一性 D．专一性答案D2．如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列说法正确的是()A．该示意图说明酶具有高效性B．图示过程能够保证酶保持较高的催化活性C．一分子蔗糖可以水解为2分子葡萄糖D．蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶—底物复合物答案D解析此图表明酶具有专一性，蔗糖酶只能催化分解蔗糖，而不能催化分解麦芽糖，其缘由是酶与底物不能结合。蔗糖是由葡萄糖和果糖脱水缩合形成的二糖。3．如图表示酶的活性受温度影响的曲线，有关分析错误的是()A．图中A和C点酶的结构相同B．B点表示酶的最大活性C．D点表示该酶的最适温度D．同一种酶在不同温度下可以具有相同的催化效率答案A解析低温能抑制酶的活性，但不会使酶的结