PAGE17-第2課時酶的特性[學習目標]1.理解酶的高效性和專一性的含義。2.歸納溫度和pH變更對酶活性的影響，并能分析有關曲線。3.進一步嘗試限制自變量，視察和檢測因變量，體驗比照試驗和重復試驗的試驗方法。學問點一酶的高效性和專一性學問梳理1.酶的高效性(1)含義：酶的催化效率比無機催化劑高很多，大約是無機催化劑的eq\o(□,\s\up3(01))107～1013倍。(2)意義：可以使生命活動更加高效地進行。2．酶的專一性(1)含義：每一種酶只能催化eq\o(□,\s\up3(01))一種或一類化學反應。例：過氧化氫酶只能催化eq\o(□,\s\up3(02))過氧化氫分解。二肽酶能催化全部二肽水解。(2)意義：使細胞代謝有條不紊地進行。3．酶的作用條件eq\o(□,\s\up3(01))較溫柔：酶所催化的化學反應一般是在比較溫柔的條件下進行的。很多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿的條件下催化反應。_延長拓展__1．酶高效性試驗分析試驗組：底物＋eq\o(□,\s\up3(01))生物催化劑(酶)→底物分解速率(或產物形成的速率)比照組：底物＋eq\o(□,\s\up3(02))無機催化劑→底物分解速率(或產物形成的速率)2．酶專一性的試驗分析(1)試驗思路(2)實例：試驗驗證淀粉酶具有專一性a．試驗原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖。還原糖能夠與斐林試劑發生氧化還原反應，生成eq\o(□,\s\up3(05))磚紅色的氧化亞銅沉淀。b．試驗步驟及結果問題1：設置2號的目的是什么？eq\o(□,\s\up3(08))與1號進行比照，說明淀粉酶不能水解蔗糖。問題2：為什么不加碘液？eq\o(□,\s\up3(09))蔗糖無論是否水解都不會和碘液反應。問題3：驗證酶具有專一性試驗，是否還存在另一種設計思路？eq\o(□,\s\up3(10))自變量為酶的種類。c．結論：淀粉酶只能把淀粉水解成還原糖，不能水解蔗糖。驗證了酶的專一性。d．啟示：設計試驗時，首先要確定自變量、因變量；其次試驗過程中時刻謹記：每次必設比照，步步需等量。3．酶的高效性和專一性相關曲線的解讀典題分析題型一酶的高效性和專一性分析[例1]為了證明酶的作用具有專一性，某同學設計了如下5組試驗，分別選擇肯定的試劑進行檢測，合理的試驗方案是()組別①②③④⑤酶蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶反應物蛋白質淀粉蛋白質淀粉麥芽糖A．①和③對比，用雙縮脲試劑檢測B．②和④對比，用碘液檢測C．④和⑤對比，用斐林試劑檢測D．③和④對比，用斐林試劑檢測解題分析蛋白酶和淀粉酶的化學本質是蛋白質，①和③對比，加入雙縮脲試劑都會變紫色，A錯誤；②和④對比，自變量是酶的種類，可用碘液檢測，B正確；淀粉酶水解淀粉后產生葡萄糖，葡萄糖和麥芽糖都屬于還原性糖，用斐林試劑檢測，都會出現磚紅色沉淀，C錯誤；斐林試劑不能檢測蛋白質是否水解，D錯誤。答案B[例2]我國科學家研制出了能勝利檢測SARS病毒的酶聯免疫試劑，專用于“非典”的快速診斷。此試劑具有精確、靈敏、快速、便利和經濟等優點，一個測試板可同時檢測96個樣品，1小時左右獲得檢測結果。它應用的是()A．酶的高效性和專一性原理 B．酶的專一性原理C．酶的識別原理 D．酶的高效性解題分析該測試板特地用于“非典”的快速診斷，說明酶具有專一性；一個測試板可同時檢測96個樣品，1小時左右獲得檢測結果，說明酶具有高效性。答案A學問點二探究影響酶活性的因素學問梳理1.酶活性(1)概念：酶對化學反應的eq\o(□,\s\up3(01))催化效率。(2)主要影響因素：eq\o(□,\s\up3(02))溫度和eq\o(□,\s\up3(03))酸堿度。2．探究溫度對酶活性的影響(1)提出問題：溫度對酶的活性會產生怎樣的影響？(2)作出假設：最適溫度下酶的活性最高。(3)設計試驗①材料：質量分數為2%的新配制的淀粉酶溶液、質量分數為3%的可溶性淀粉溶液、熱水、37℃的水、冰塊、碘液、試管、燒杯、滴管、酒精燈等。②試驗設計思路(包括自變量、如何限制自變量、因變量、如何檢測因變量、怎樣對無關變量進行限制、比照試驗)③預期結果：eq\o(□,\s\up3(03))熱水和冰塊里的淀粉酶沒有分解淀粉，發生藍色反應，37_℃的水里的淀粉酶分解淀粉，無明顯顏色反應。(4)實施方案(以唾液淀粉酶的催化作用為例)(5)試驗結果：熱水和冰塊的兩組試驗結果：eq\o(□,\s\up3(04))呈現藍色，37℃的水組試驗結果：eq\o(□,\s\up3(05))無明顯顏色反應。(6)試驗結論：eq\o(□,\s\up3(06))唾液淀粉酶在37_℃時活性最高，溫度偏高或偏低都會影響酶的活性，使酶活性降低，因此酶的作用須要相宜的溫度。留意事項1探究溫度對酶活性的影響時，肯定要讓底物和酶在所需的溫度下各自保溫一段時間，再進行混合，并且按肯定的溫度梯度多設幾個試驗組。2若選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度，檢測的試劑不行用斐林試劑代替碘液。因為斐林試劑需在水浴加熱條件下才會發生特定的顏色反應，而該試驗中需嚴格限制溫度。3探究溫度對酶活性的影響時，不相宜用H2O2作底物，因為H2O2遇熱會分解。3．探究pH對酶活性的影響(1)提出問題：eq\o(□,\s\up3(01))pH對酶的活性會產生怎樣的影響？(2)作出假設：最適pH下酶的活性最高。(3)設計試驗①材料：簇新的質量分數為20%的肝臟研磨液、質量分數為3%的過氧化氫、質量分數為5%的氫氧化鈉溶液、質量分數為5%的鹽酸、蒸餾水、試管、滴管等。②試驗設計思路(包括自變量、如何限制自變量、因變量、如何檢測因變量、怎樣對無關變量進行限制、比照試驗)③預期結果：eq\o(□,\s\up3(05))氫氧化鈉和鹽酸兩組無明顯氣泡產生，蒸餾水組有大量氣泡產生。(4)實施方案(5)試驗結果：氫氧化鈉和鹽酸兩組試驗結果：eq\o(□,\s\up3(06))無明顯氣泡產生，蒸餾水組試驗結果：eq\o(□,\s\up3(07))有大量氣泡產生。(6)試驗結論：eq\o(□,\s\up3(08))酶的作用須要相宜的pH，pH偏高或偏低都會使酶活性降低。留意事項1探究pH對酶活性的影響試驗時，必需先將酶置于不同環境條件下加蒸餾水、加NaOH溶液、加鹽酸，然后再加入反應物。否則反應物會在未調整好pH的狀況下就在酶的作用下發生反應，影響試驗精確性。2探究pH對酶活性的影響時，不能用斐林試劑作指示劑，因為鹽酸會和斐林試劑中的CuOH2發生中和反應，使斐林試劑失去作用。3探究pH對酶活性的影響時，不宜采納淀粉酶催化淀粉的反應，因為用作鑒定試劑的碘液會和NaOH發生化學反應，使碘與淀粉生成藍色絡合物的機會大大削減，而且在酸性條件下淀粉也會水解，從而影響試驗的視察效果。(實踐應用)很多加酶洗衣粉標有“請勿用60℃以上的熱水，以免洗衣粉失效”。你能說出其中的理論依據嗎？運用所學學問介紹加酶洗衣粉的運用方法。提示：溫度過高會影響酶的活性，甚至會因高溫變性而失活。加酶洗衣粉在溫水條件下運用，效果更好。典題分析題型二與酶活性有關的試驗設計[例3]如表所示為某愛好小組探究溫度對酶活性影響的試驗步驟和探究過氧化氫酶作用的最適pH的試驗結果。已知試驗一中淀粉酶的最適溫度為60℃，據此回答下列問題：(1)pH在試驗一中屬于________變量，而在試驗二中屬于________變量。(2)試驗一的①②③步驟為錯誤操作，正確的操作應當是____________________________________。試驗一的第⑤步最好選用________(試劑)比較淀粉的________________。(3)如將試驗一的簇新淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為簇新肝臟研磨液和H2O2溶液，你認為是否科學？________。為什么？____________________________。(4)分析試驗二的結果，可得到的結論是：_________________________；欲在該預試驗的基礎上進一步探究該過氧化氫酶的最適pH，可在pH為________之間設置梯度。解題分析(1)試驗一探究的是溫度對酶活性的影響，因此自變量是溫度，因變量是酶活性，pH屬于無關變量；而試驗二是探究過氧化氫酶作用的最適pH，自變量是pH。(2)探究溫度對酶活性影響的試驗中，應當先使酶和底物分別達到預設溫度，然后再將底物和酶混合進行反應，否則會影響試驗結果的精確性。淀粉遇碘液變藍，因此試驗一的第⑤步最好選用碘液比較淀粉的剩余量。(3)溫度會干脆影響H2O2的分解，因此試驗一的簇新淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能換為簇新肝臟研磨液和H2O2溶液。(4)由試驗二的結果可知，該過氧化氫酶作用的最適pH約為7，pH降低或上升酶活性均降低。欲在該預試驗的基礎上進一步探究該過氧化氫酶的最適pH，可在pH為6～8之間設置梯度。答案(1)無關自(2)使簇新淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分別達到預設溫度后再混合碘液剩余量(3)不科學因為溫度會干脆影響H2O2的分解(4)該過氧化氫酶的最適pH約為7，pH降低或上升酶活性均降低6～8學問點三影響酶促反應的因素學問梳理1.溫度(1)在AB段酶促反應速率隨溫度的上升而eq\o(□,\s\up3(01))加快，酶活性eq\o(□,\s\up3(02))增加；BC段酶促反應速率隨著溫度的上升而eq\o(□,\s\up3(03))下降，酶活性eq\o(□,\s\up3(04))下降。(2)B點酶活性最大時的溫度稱為該酶的eq\o(□,\s\up3(05))最適溫度。(3)低溫(如A點)影響酶的活性，但不會使eq\o(□,\s\up3(06))酶的空間結構受到破壞，溫度上升后，酶eq\o(□,\s\up3(07))仍能復原活性。但高溫(如C點)會導致eq\o(□,\s\up3(08))酶變性，使其eq\o(□,\s\up3(09))永久失去活性。(4)動物體內的酶最適溫度在eq\o(□,\s\up3(10))35～40_℃之間；植物體內的酶最適溫度在eq\o(□,\s\up3(11))40～50_℃之間；細菌和真菌體內的酶最適溫度差別eq\o(□,\s\up3(12))較大。(5)酶制劑適于在eq\o(□,\s\up3(13))低溫(0～4_℃)下保存。2．pH(1)E點酶活性最大時的pH值稱為該酶的eq\o(□,\s\up3(01))最適pH。偏離該pH，不論上升還是降低，酶促反應速率都會eq\o(□,\s\up3(02))下降，酶活性下降。(2)過酸(如D點)、過堿(如F點)都會使eq\o(□,\s\up3(03))酶的空間結構遭到破壞，使酶eq\o(□,\s\up3(04))永久失活。(3)動物體內的酶最適pH大多在eq\o(□,\s\up3(05))6.5～8.0之間，但胃蛋白酶比較特別(最適pH在eq\o(□,\s\up3(06))1.5)；植物體內的酶最適pH大多在eq\o(□,\s\up3(07))4.5～6.5之間。3．反應物(即底物)濃度(1)前提條件：eq\o(□,\s\up3(01))酶的數量肯定。(2)在底物濃度較低時，反應速率隨底物濃度的增加而eq\o(□,\s\up3(02))加快，反應速率與底物濃度近乎成eq\o(□,\s\up3(03))正比。(3)當底物濃度達到肯定值時，反應速率就達到了一個最大值，此時即使再增加底物濃度，反應速率也幾乎不再變更，這是受eq\o(□,\s\up3(04))酶濃度或酶活性的限制。4．酶濃度(1)前提條件：eq\o(□,\s\up3(01))底物足夠，其他條件固定。(2)曲線分析：酶促反應速率與酶濃度成eq\o(□,\s\up3(02))正比。歸納總結影響酶促反應速率的因素及其作用實質eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(溫度,pH,抑制劑或激活劑))\o(→,\s\up17(影響))酶活性,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(酶濃度,底物濃度))\o(→,\s\up17(影響))\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(酶與底物的,接觸面積))))eq\o(→,\s\up17(影響))酶促反應速率1.影響酶活性的最相宜條件是固定的嗎？提示：酶催化反應時，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，在最適值條件下，催化效率最高。2．在最適的pH或溫度下反應肯定能進行嗎？提示：不肯定。例如在最適pH條件下，將溫度調至100℃，那么即使在最適pH時，多數酶也會丟失活性，反應不能進行。3．(實踐應用)持續發燒不退有時會危及人的生命，你知道其中的緣由嗎？提示：酶的影響因素發生很小的變更時，酶活性就會發生很大的變更。人體中酶的最適溫度一般為37℃，當人體體溫高于或低于這個溫度時，機體中酶活性就會大大降低，細胞內的各種生物化學反應就不能正常進行了。4．(實踐應用)有機溶劑與重金屬離子影響酶活性的主要緣由是有機溶劑與重金屬離子與酶蛋白上的某些化學基團結合，使酶的活性完全丟失，“當人誤食了含有重金屬的食物或農藥后，有一種應急措施，就是抓緊給病人喝大量牛奶或者豆漿，你知道這是為什么嗎”。提示：當人誤食了含重金屬的食物或農藥后，大量飲用牛奶或豆漿，牛奶和豆漿中含有大量的蛋白質，這些蛋白質可以和重金屬或有機物結合，從而削減了這些有毒物質與人體中正常的酶接觸的機會，愛護了這些酶的活性。當然，這只是應急措施，還要去醫院洗胃并進一步治療。典題分析題型三與酶有關的曲線分析[例4]如圖表示人體內某種消化酶在體外最適溫度條件下，反應物濃度對酶催化反應速率的影響，據圖分析，下列說法正確的是()A．假如在A點時，溫度再提高5℃，則反應速率上升B．在其他條件不變的狀況下，在B點時，往反應物中加入少量同樣的酶，反應速率不變C．在A點時，限制反應速率的因素是反應物濃度D．在C點時，限制反應速率的因素是反應物濃度和酶的濃度解題分析本試驗是在最適溫度條件下進行的，若再提高溫度，酶活性會下降，則反應速率降低，A錯誤；曲線BC段隨著反應物濃度的增加，催化速率基本不變，說明此時限制催化速率的因素最有可能是酶的數量，所以在B點時，往反應物中加入少量同樣的酶，反應速率會加快，B、D錯誤；曲線AB段，隨著反應物濃度的增加，反應速率加快，可知該段影響酶促反應速率的因素主要是反應物濃度，C正確。答案C[例5]某同學探討溫度和pH對某酶促反應速率的影響，得到如圖所示的曲線。下列分析正確的是()A．該酶催化反應的最適溫度為35℃左右，最適pH為8左右B．當pH為8時，影響酶促反應速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C．隨pH上升，該酶催化反應的最適溫度也隨之變更D．當pH為任一固定值時，試驗結果都可以證明溫度對酶促反應速率的影響解題分析由圖可知，溫度約為35℃時，酶促反應速率相對較快，溫度高于35℃(如圖37℃)或低于35℃(如圖33℃和30℃)，酶促反應速率均下降，所以該酶的最適溫度為35℃左右，由圖可知，pH為8時，酶促反應速率相對于pH大于8或小于8時快，所以該酶最適pH為8左右，A正確；當pH為8時，不同溫度下酶促反應速率不同，此時溫度為影響酶促反應速率的主要因素，B錯誤；在肯定范圍內，隨pH的上升或降低，該酶促反應的最適溫度均為35℃左右，C錯誤；當pH過高或過低時，酶變性失活，不同溫度下的反應速率可能相同，此時溫度已不再是酶促反應速率的影響因素，D錯誤。答案A技法提升酶促反應曲線分析策略(1)一看橫縱坐標。橫坐標是自變量，縱坐標是因變量。曲線表示縱坐標隨橫坐標的變更而變更。(2)二看曲線變更。分析同一條曲線升、降或平的變更。(3)三看特別點。特別點：即曲線的起點、終點、頂點、轉折點、交叉點等五點，理解特別點的意義。(4)四看坐標系中有幾條曲線。當有多條曲線時，應從兩個方面分析：①當橫坐標相同時，對應的縱坐標之間的關系；②當縱坐標相同時，對應的橫坐標之間的關系。課堂小結一、學問結構二、重要術語1．高效性2.專一性3.底物三、重要概念1．細胞中由酶催化的種類繁多的反應能有條不紊地進行，一方面是由于一系列的反應是由不同的酶來催化的，而且不同的酶往往有不同的作用部位；另一方面，不同的代謝途徑被安排在不同的細胞結構中完成。2．酶的催化作用具有高效性、專一性的特點，并且簡單受溫度、pH等環境因素的影響。當堂檢測——查漏補缺鞏固提升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．溫柔性C．高效性和專一性 D．專一性答案D解析蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而不能催化淀粉水解，說明酶具有專一性，D正確。2．如圖表示的是某種酶作用模型。下列有關敘述中，錯誤的是()A．該模型可以說明酶的專一性B．a表示酶，該模型可說明酶的多樣性C．a催化d分解為e、fD．該模型顯示，酶在反應前后性質不變答案B解析反應中a與d結合，反應前后a沒有發生變更，則a表示的是酶，d分解為e、f，C、D正確；在底物b、c、d同時存在時，a只催化d的反應，說明白酶的專一性，A正確；圖中只有一種酶，不能表示酶的多樣性，B錯誤。3.如圖表示酶的活性受溫度影響的曲線，有關分析錯誤的是()A．圖中A和C點酶的結構相同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答案A解析低溫能抑制酶的活性，但不會使酶的結構發生變更，高溫能變更酶的空間結構甚至使其變性失活，故A、C點酶的結構不同，A錯誤；B點是曲線的最高點，表示該酶的最大活性，B正確；D點位于橫坐標上，表示該酶的最適溫度，C正確；由題圖可知，A、C點對應的溫度不同，但酶的活性相同，催化效率相同，D正確。4．下圖1表示的是pH對植物和人體內的淀粉酶活性的影響；圖2表示在不同條件下的酶促反應速率變更曲線。下列與圖示有關的敘述正確的是()A．從圖1中可知pH＝7時植物體內淀粉酶的活性最高B．從圖1中可知若使人淀粉酶的pH由2升到7，則該酶活性漸漸上升C．圖2中影響AB、BC段反應速率的主要因素不同D．圖2中曲線顯示，該酶促反應的最適溫度為37℃答案C解析圖1中顯示pH＝7時人體內淀粉酶的活性最高，A錯誤；過酸、過堿都會使酶失活，pH為2時人體內淀粉酶已經失活，即便上升pH，也不會使酶復原活性，B錯誤；由圖2曲線中可以看出37℃時酶促反應速率較25℃時快，但不能確定37℃就是該酶促反應的最適溫度，D錯誤。5．下列關于酶的敘述，正確的是()A．發燒時，食欲減退是因為唾液淀粉酶失去了活性B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發揮作用C．用果膠酶澄清果汁時，溫度越低澄清速度越快D．洗衣時，加少許白醋能增加加酶洗衣粉中酶的活性答案B解析發燒時食欲減退是因為體溫上升抑制了消化酶的活性，但還沒引起唾液淀粉酶失去活性，A錯誤；口服的多酶片中胰蛋白酶往往在內層，可到達小腸中發揮作用，B正確；低溫會使果