（新教材）高中生物学修一 同步课件 5.1降低化学反应活化能的酶

(共69张PPT)
高中生物学-RJ 必修 第一册
1. 通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。
2. 通过阅读分析“关于酶本质的探索”资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，伟大的科学家也会有认识上的局限性。
3. 进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。
第 1 节 降低化学反应活化能的酶
学习目标
重点
酶的作用、本质和特性。
难点
1.酶降低化学反应活化能的原理。
2.控制变量的科学方法。
重点难点
一　细胞代谢
细胞代谢的主要场所是[1] 　　　，其实质是各种[2] 　　 　　的总称，意义是细胞[3] 　 　　的基础。
二　关于酶本质的探究
发现发酵与活的酵母细胞有关的科学家是[4] 　　　　　，认为引起发酵的是酵母细胞死亡并裂解后释放的某些物质的科学家是[5] 　　　　　，发现酵母细胞中的某些物质能在酵母细胞破碎后继续起催化作用的科学家是[6] 　　　　　，发现酶是蛋白质的科学家是[7] 　　　　　。
课前预习
细胞质
化学反应
生命活动
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
酶的特性
酶的本质：具有[8] 　　　的有机物，其中绝大多数是[9] 　 　　，少数是[10] 　　　。
酶的作用原理是[11] 　　　　　　　　　　　　，从而使细胞代谢能在[12] 　　　　的条件下快速进行。
酶的作用特性有[13] 　　　　，即酶的催化效率比[14] 　　 　　高得多；[15] 　　　　，能催化一种或[16] 　　　　化学反应；作用条件比较[17] 　　　　，在最适宜的[18] 　　　　　条件下，酶的活性最高，过酸、过碱或温度过高，会使酶的[19] 　　 　　遭到破坏，使酶的[20] 　　　　，不再恢复活性。
酶与无机催化剂一样，都能缩短反应达到平衡的时间，但不改变反应的[21] 　　 　 　。
催化
蛋白质
RNA
降低化学反应的活化能
温和
高效性
无机催化剂
专一性
一类
温和
温度和pH
空间结构
活性丧失
方向和平衡点
判断题
1. 脲酶能在丙酮中结晶析出，溶于水后分解尿素 （　　）
2. 低温下，酶的活性丧失 （　　）
3. 酶是活细胞产生的，在细胞内外都能起作用 （　　）
4. 酶的催化作用完成后，就失去活性 （　　）
深度思考
思考1 　怎样理解酶催化一类化学反应？
思考2 　唾液淀粉酶进入胃后，其活性是否丧失？为什么？
√
×
√
×
提示：丧失。唾液淀粉酶适宜的pH 是6.8 左右，胃液的pH 是2 左右，因此唾液淀粉酶进入胃中失去活性，并被胃蛋白酶水解。
提示：酶催化一类化学反应也体现了酶的专一性。如蛋白酶分解所有的蛋白质，属于分解一类化学物质。
内容精解
一 酶的作用和本质
酶的本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
酶的作用原理
酶在细胞代谢中的作用
酶具有催化作用，使细胞代谢能在温和的条件下快速进行。
酶能降低化学反应的活化能
1. 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。
2. 酶的作用机理
酶在生化反应中起着催化剂的作用，其作用机理是降低化学反应的活化能（如图），使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。
（1）底物S 处于常态，在反应的瞬间，底物中有一部分分子具有比常态更高的能量即处于活化态，这时就能形成新物质，即处于活化态的分子越多，反应速率就越快。
（2）在酶催化反应过程中，只需较少的能量就可以使底物进入活化态，与非催化反应过程相比，处于活化态的分子数量大大增加，从而加快了反应速率。
【特别提示】
（1）酶、无机催化剂可以降低反应的活化能，而不是提供活化能，用加热的方法是提供化学能。
（2）酶与无机催化剂一样，都能改变化学反应的速率， 但本身不被消耗；都能缩短反应达到平衡的时间，但不改变反应的方向和平衡点。
（3）虽然酶是活细胞产生的有机物，但是它可以在细胞外发挥作用，如消化道内的唾液淀粉酶等消化酶。
例 1难度★★☆ 典型★★☆
为使反应物 A 反应生成产物 P，采取了酶催化（最适温度和 pH）和无机催化剂催化两种方法，其能量变化过程用图甲中两条曲线表示；图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不合理的是（　　）
A. 距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因
B. 适当升高温度，有酶催化时的曲线Ⅱ对应的距离 a 将减小
C. 图乙中②可代表蔗糖，那么③④可代表果糖和葡萄糖
D. 图乙所示过程可以说明酶具有专一性
【解析】
题图甲中曲线Ⅰ表示无机催化剂催化的反应的能量变化过程，曲线Ⅱ表示酶催化的反应的能量变化过程，所以距离 b 代表酶降低的反应活化能比无机催化剂降低的反应活化能多的部分，那么距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因，A 项正确；题图催化过程已在最适温度下进行，适当升高温度，酶的活性降低，有酶催化时的曲线Ⅱ中对应的距离 a 将增大，B 项错误；图乙是酶的专一性模型，②可代表蔗糖，在蔗糖酶催化作用下，可得到果糖和葡萄糖，用③④代表，C、D 项正确。
【答案】B
例 2 难度★★☆ 典型★★☆
图中①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E 表示酶降低的活化能，正确的图解是（　　）
【解析】
酶的作用是降低化学反应的活化能，从而使化学反应能够高效快速地进行，但反应过程仍然需要能量，只是有酶时所需能量少，没有酶时所需能量多。
【答案】C
1. （★）酶具有很高的催化效率，其原因是 （　）
A. 酶能降低化学反应对温度等条件的要求
B. 酶能使反应物变成更加细小的微粒，增加接触面积
C. 酶降低了分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
D. 酶提供了化学反应开始时所需的活化能
【解析】
酶的作用是降低分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
【答案】C
【即时练】
· 酶的作用机理
2.（★ ★）下图为反应物 A 生成产物 P 的化学反应在无酶和有酶催化条件下的能量变化过程。假设酶所处的环境条件最适，下列对于图中曲线的分析，正确的是 （ 　）
A. ad 段表示无酶催化时该反应的活化能
B. 若将有酶催化的反应温度升高 10 ℃，则 ab 段会缩短
C. 若把酶改成无机催化剂，则图中 b 点位置会下移
D. bc 段表示酶为反应物提供的活化能
【解析】ac 段表示在无催化剂条件下，使物质 A 生成物质P 反应发生所需要的活化能，A 项错误。由于该酶所处的环境条件为最适条件，故将有酶催化的反应温度升高 10 ℃后，酶活性会下降，导致降低化学反应活化能的程度下降，b点上移，ab 段会缩短，B 项正确。由于酶比无机催化剂降低化学反应的活化能更显著，所以若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则 b 点在纵轴上将向上移动，C 项错误。bc 段表示在有酶催化的条件下，使物质 A 生成物质 P 反应发生所需要的活化能，D 项错误。
【答案】C
3.（★ ★ ★ ）下图表示 H2O2 在H2O2 酶和无酶催化条件下分解过程中的能量变化。假设酶所处的环境为最适条件，下列对于图中曲线的分析，正确的是 （　 ）
A. ①表示 H2O2在 H2O2酶催化条件下分解
B. 若将有酶催化的反应温度降低 10 ℃，则 E 会增大
C. 图中 E 表示 H2O2酶使活化能降低的数值
D. 图示可说明酶的催化作用具有高效性
【解析】ac 段表示在无催化剂条件下，使物质 A 生成物质P 反应发生所需要的活化能，A 项错误。由于该酶所处的环境条件为最适条件，故将有酶催化的反应温度升高 10 ℃后，酶活性会下降，导致降低化学反应活化能的程度下降，b点上移，ab 段会缩短，B 项正确。由于酶比无机催化剂降低化学反应的活化能更显著，所以若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则 b 点在纵轴上将向上移动，C 项错误。bc 段表示在有酶催化的条件下，使物质 A 生成物质 P 反应发生所需要的活化能，D 项错误。
【答案】C
4.（★ ★下列有关生物体内酶的叙述，正确的是 （　　）
A. 酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸
B. 酶活性的变化与酶所处的环境的改变无关
C. 酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丧失
D. 唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度均是 37 ℃
【解析】
酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A 项错误；酶活性的变化与其所处的作用条件有关，B 项错误；酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丧失，C 项正确；唾液淀粉酶应低温保存，D 项错误。
【答案】C
· 酶的本质
5.（★ ★）下列关于酶的叙述，正确的是 （　）
①酶是活细胞产生的　②酶都有催化功能　③酶的化学本质是蛋白质，蛋白质都是酶　④酶能够降低化学反应所需的活化能，具有专一性、高效性　⑤酶促反应与外界条件无关　⑥淀粉酶能促进淀粉水解　⑦酶只有在生物体内才起催化作用
A. ①②③　　B. ①②④⑤ C. ①②④⑥ D. ①③⑥
【解析】
酶绝大多数是蛋白质，少数是 RNA，有些蛋白质不是酶，③错误；酶促反应需要适宜的条件，与外界条件有关，⑤错误；酶可以在生物体外和体内发挥作用，⑦错误。
【答案】C
6.（★ ）20世纪 80 年代科学家发现了一种RNaseP 酶，是由 20% 的蛋白质和 80% 的 RNA 组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高 Mg2+ 的浓度，他们发现留下来的 RNA 仍然具有与这种酶相同的活性，这一结果表明 （　）
A. 酶的化学本质是蛋白质
B. 酶是由蛋白质和 RNA 组成的
C. RNA 也具有生物催化作用
D. 绝大多数酶的化学本质是蛋白质
【解析】
由 20% 的蛋白质和 80% 的 RNA 组成的RNaseP酶，将其中的蛋白质除去，并提高Mg2+ 浓度，留下来的 RNA仍然具有与这种酶相同的活性，这一结果表明 RNA 也具有生物催化作用。
【答案】C
二 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验原理
水浴加热、FeCl3 溶液中的Fe3+ 以及肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可促进H2O2 分解为H2O 和O2。
实验设计
实验结论
常温常压下，Fe3+ 和过氧化氢酶都能催化H2O2 的分解，但过氧化氢酶的催化效率更高，酶具有高效性的特点。
实验中的相关变量
【特别提示】
试管中冒出的气泡的快慢不是因变量。H2O2 的分解速率是因变量，但不能直接观察到这一变量，通过检测产生气泡的多少可推测出H2O2 分解速率的快慢。
对照实验
概念：除了要探究的因素外，其余因素都保持不变的实验。
原则：除了要探究的变量外，其他变量都应当始终保持相同且适宜。
【特别提示】 　
实验设计要遵循单一变量原则和等量对照原则。单一变量即实验中只有一个自变量。等量对照是指在其他无关变量相同且适宜的情况下，设置对照组和实验组作比较。上述实验中可形成多组对照实验，如试管1 与试管4 作对照，可说明酶具有催化作用，试管3 与试管4 作对照，可说明酶的催化效率更高。
例 难度★★★ 典型★★★
在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，各组的处理如下表所示。对该实验的有关分析，不正确的是（　　）
A. 上表所示实验处理研究了温度和催化剂两个自变量
B. 试管2 中没有加入任何试剂，应为空白对照组
C. 试管4 和试管1 形成对照，可说明酶具有催化作用
D. 若研究酶的高效性，选用的实验组合是试管3 和试管4
【解析】
根据表格中的信息可知，试管1 和试管2 的变量为温度，试管3 和试管4 的变量为催化剂的种类，两者均为自变量，其他因素如底物浓度、pH 等为无关变量，A 项正确。
试管2 中虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1 不同，因此也是实验组，B 项错误。
试管1 和试管4 的不同点为是否添加了酶，由此可以说明酶具有催化作用，C 项正确。
试管3 和试管4 的不同点为加入的是酶还是无机催化剂，由此可以说明酶具有高效性，D 项正确。
【答案】B
1. （★ ★）下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析合理的是（　）
A. 本实验的因变量是不同的催化剂
B. 1 号与 3 号、1 号与 4 号可分别构成对照实验
C. 本实验的无关变量有温度和酶的用量等
D. 分析 1 号、2 号试管的实验结果可知，加热能降低反应的活化能
【即时练】
【解析】由题意可知，本实验的因变量是过氧化氢分解产生气体速率，A 项错误。分析题图可知，1 号与 3 号、1 号与4 号可分别构成对照实验，B 项正确。分析题图可知，本实验的温度是自变量，不是无关变量，C 项错误。加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易反应的活跃状态，不能降低反应的活化能，D 项错误。
【答案】B
2. （★ ★）下图中的新鲜土豆片与 H2O2溶液接触后，产生的现象及推测错误的是 （　）
A. 为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
B. 一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
C. 若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速度会加快
D. 若有大量气体产生，可推测新鲜土豆片中含有H2O2 酶
【解析】
分析题图可知，温度是本实验的无关变量，为保证实验的严谨性，无关变量应保持一致且适宜，需要控制温度等无关变量，A 项正确。酶在反应前后不发生改变，可以重复使用，一段时间后气体量不再增加是因为 H2O2的数量有限， H2O2 全部被分解，B 项错误。增加新鲜土豆片的数量， H2O2酶的数量增加，在一定范围内催化作用增强，产生气体的速度加快，C 项正确。 H2O2分解时产生氧气，图中装置若有大量气体产生，可推测新鲜土豆片中含有 H2O2酶，D 项正确。
【答案】B
三 酶的特性
高效性
与无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率，如图所示：
1. a 与b 曲线比较，说明酶的高效性。
2. a 与c 曲线比较，说明酶具有催化作用。
3. 酶只能缩短达到化学反应平衡所需的时间，不能改变反应的平衡点（即底物量一定的条件下，不会改变产物的最终生成量）。
专一性
每一种酶只能催化一种或一类化学反应，需用同一种酶催化不同的底物或同种底物用多种酶催化来验证。如图所示。
1. A 是酶，B、C、D 是底物。
2. 酶A 只能和底物B 结合，将底物B 分解为E 和F，体现了酶的专一性。
3. 酶和底物就像“锁和钥匙”一样，酶专一性识别底物后才能发挥作用。
4. 反应前后，酶的结构和性质不变。
作用条件较温和
酶所催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。酶的催化作用需要适宜的温度和pH，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子的空间结构遭到破坏，从而引起酶活性的改变。如图所示。
1. 低温时酶的空间结构没有被破坏，酶活性降低但不会失活，一定范围内，随着温度升高，酶的活性会提高。高温时酶的空间结构被破坏，酶的活性丧失，且不可恢复。
2. 强酸、强碱条件下，酶的空间结构被破坏，酶的活性丧失， 且不可恢复。
【特别提示】
（1）怎样描述温度对酶活性的影响？
提示：在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高；当超过最适温度时，随温度的升高，酶的活性逐渐降低。
（2）怎样描述pH 对酶活性的影响？
在最适pH 时，酶的活性最高，高于或低于最适pH 时， 酶的活性逐渐降低。
例 1 难度★★☆ 典型★★☆
下图是淀粉酶催化淀粉水解的相关曲线。下列叙
述正确的是 （　　）
A. 若增大反应物浓度，则曲线可由 c → b
B. 若该图为在不同酶浓度条件下的水解曲线，则增大酶浓度，曲线可由b → a
C. 若该图为在不同 pH 条件下的水解曲线，则 a 对应的 pH 一定高于 b
D. 若该图为在不同温度条件下的水解曲线，则 c 对应的反应温度低于 a
【解析】增大反应物浓度会使生成物的量增加，不符合图示曲线变化特点，A 项错误；随着酶浓度增大，反应速率加快，但生成物的量不变，曲线可由 b → a，B 项正确；酶发挥催化作用具有最适 pH，不是 pH 越高酶的活性越强，所以a 对应的 pH 不一定高于 b，C 项错误；酶发挥催化作用具有最适温度，不是温度越高酶的活性越强，因此 c 对应的反应温度不一定低于 a，D 项错误。
【答案】B
例 2难度★★☆ 典型★★☆
下列有关酶的叙述，正确的是（　　）
①酶是由具有分泌功能的细胞产生的　②酶对底物有严格的选择性　③酶是活细胞产生的　④酶在发挥作用后立即被分解　⑤有的酶不是蛋白质　⑥酶的活性与温度呈正相关　⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑧酶只起催化作用
A. ①②⑤⑥ B. ①④⑤⑧
C. ②③⑤⑧ D. ①③⑤⑦
【解析】
凡是活细胞一般都能产生酶，并不只是由具有分泌功能的细胞产生的；酶对底物有严格的选择性；酶在发挥作用后不会立即被分解，而是会被反复利用；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA ；酶只起催化作用；酶的活性与温度有关，但有最适值，在最适值前随温度的升高，其活性逐渐升高，超过最适值后则降低，而不呈正相关。
【答案】C
1. 图甲表示人和植物的淀粉酶在不同 pH 条件下的活性，图乙表示 1、2、3 三种酶的活性受温度影响的情况。下列说法正确的是 （　　）
A. 若环境由中性变成酸性，人的淀粉酶的活性逐渐升高
B. 植物和人的淀粉酶活性相同时，pH 也可以相同
C. 1、2 酶活性相同时，温度对酶的影响相同
D. 3 酶的最适温度一定大于 40 ℃
【解析】
分析图可知，人的淀粉酶在 pH 略微偏碱性的环境中活性最高，若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐降低，A 项错误；植物和人的淀粉酶活性相同时，pH 也可以相同，如图中两条曲线的交点，B 项正确；1、2 酶活性相同时，温度对酶的影响可能相同，也可能不同，C 项错误；3 酶的最适温度可能等于或大于 40 ℃，D 项错误。
【答案】B
【即时练】
2.（★★）下图曲线反映了温度或 pH 对 A、B、C 三种酶活性的影响。下列相关叙述正确的是 （　　）
A. 图乙是用一套装置，一次性加入反应物和酶后，逐渐升高 pH 测得反应速率绘制的
B. 图甲中 a 点和 c 点，酶 A 的活性相同，是因为二者酶的结构稳定性相同
C. 图乙中 d 点，酶 B 和酶 C 的空间结构都有一定的破坏
D. 人体中，酶 C 的作用场所可能在胃中
【解析】
过酸或过碱都会破坏酶的空间结构，使酶失去活性，再逐渐升高或降低 pH，酶的活性都无法恢复，A 项错误。低温会降低酶的活性，但酶的空间结构不变，高温会破坏酶的空间结构，使酶失去活性。因此，图甲中 a 点和 c 点，酶 A的结构稳定性不同，B 项错误。d 点对应的 pH 对于酶 B 而言是过碱，对于酶 C 而言是过酸，故图乙中 d 点，酶 B 和酶C 的空间结构都有一定的破坏，C 项正确。据图可知，酶 C的最适 pH 在 9 左右，可能是胰蛋白酶。胰蛋白酶在小肠中起催化作用，D 项错误。
【答案】B
3.（★★）右图表示胃蛋白酶活性与温度、pH 之间的关系。以下叙述正确的是 （　）
A. 随着 pH 的升高，酶的活性逐渐升高
B. 据图推断胃蛋白酶的最适温度在 37 ℃左右
C. 随着温度的升高，酶的活性逐渐升高
D. 该胃蛋白酶的最适 pH 在 3 左右
【解析】
由题图可知，在图中所给的 pH 范围内，随着 pH的升高，酶的活性先升高后降低，A 项错误。据图可推断胃蛋白酶的最适温度在 37 ℃左右，B 项正确。在最适温度之前，酶活性随温度升高逐渐升高，在最适温度之后，酶活性随温度升高逐渐降低，C 项错误。由题图可知，在温度相同，pH 分别为 2.0、2.5、3.0 的条件下，胃蛋白酶的催化反应速率不同，其中在 pH 为 2.5 时酶的催化反应速率最高，而 pH 在2.0 和 3.0 时酶的催化反应速率均低于 pH 在 2.5 时，说明胃蛋白酶的最适 pH 在 2.5 左右，D 项错误。
【答案】B
4.（★★★用某种酶进行下列三组实验，有关实验的结果如下图所示。下列说法正确的是 （　 ）
A.通过实验可以证明该种酶活性最大时的条件是 30 ℃、
pH=7
B. 三组实验能够证明酶具有专一性、温和性
C. 本实验研究的酶有麦芽糖酶和蔗糖酶
D. pH=5 或温度为 20 ℃条件下酶活性下降的原因相同
【解析】
图 1 只能说明在 20 ℃、30 ℃、40 ℃三个温度中，30 ℃时酶活性最大，但由于温度梯度较大，故不能说明该种酶活性最大时的温度是 30 ℃，A 项错误。图 1 和图 2 说明酶的活性受温度和 pH 的影响，且反应条件比较温和，图 3说明酶具有专一性，B 项正确。由图 3 可知，该酶能使麦芽糖水解，但不能使蔗糖水解，该酶应该是麦芽糖酶，C 项错误。在 pH=5 的情况下，酶活性下降的原因是过酸使部分酶的空间结构被破坏，温度为 20 ℃的情况下酶活性下降的原因是低温抑制了酶的活性，但是酶的空间结构并没有被破坏，D 项错误。
【答案】B
四 探究：影响酶活性的条件
课题 1 　探究温度对酶活性的影响
实验原理
温度影响酶（如淀粉酶）的活性，进而影响化学反应的速度（如淀粉水解）。淀粉遇碘变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
实验步骤、现象及结论
取6 支试管，分别编号为1 与1′、2 与2′、3 与3′，并分别进行以下操作。
【特别提示】
（1）本实验不宜使用斐林试剂检验有无葡萄糖的生成，因为斐林试剂与还原糖的反应需要加热条件，而本实验必须严格控制温度。
（2）实验中一定要将盛有淀粉酶和淀粉溶液的两支试管分别保温后再混合。若先混合再放到相应的温度环境中，混合后在达到相应温度之前会发生反应，影响实验结果。
（3）本实验不适合用H2O2 作为底物，因为H2O2 遇热会加速分解，无法确认实验现象的出现是不是温度对酶活性影响的结果。
课题 2 ：探究 pH 对酶活性的影响
实验原理
实验步骤
实验结论
不同pH 条件下，过氧化氢酶的活性不同。
特别注意
1. 实验步骤中第二、三步一定不能颠倒，否则会导致实验失败。
2. 本实验中也可将过氧化氢酶溶液和H2O2 溶液分别调至同一pH 再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。
3. 本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉的水解反应，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下会发生水解。
以上两个实验的变量分析
【知识拓展】
（1）每种酶都有自己的最适温度和最适pH，超过或低于最适温度或最适pH，酶的活性都会降低。
（2）过酸、过碱和高温都会降低酶的活性，甚至使酶失活。低温只会降低酶的活性，但不破坏酶的结构，因此可低温保存酶制剂。
例 1 难度★★★ 典型★★☆
下列关于酶实验的叙述，正确的是 （　　）
A. 过氧化氢在高温和酶的催化下分解都加快，其原理都是降低了反应所需要的活化能
B. 在探究温度对酶活性的影响时，选择淀粉和淀粉酶作为实验材料，或者选择过氧化氢和过氧化氢酶作为实验材料，检测效果均可
C. 若反应物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性，则检测试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液
D. 若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，操作合理的顺序应为加入反应物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
【解析】
高温为分子活化提供了能量，活化的分子增多，增加了反应速率，但活化能并未降低，酶可以降低化学反应的活化能，A 项错误；由于过氧化氢不稳定，随着温度升高，其分解速率加快，不宜作为探究温度对酶活性影响实验的材料，B 项错误；由于蔗糖及其分解产物葡萄糖和果糖遇碘液均不能产生颜色变化，所以不宜选择碘液来作为检测试剂，C 项正确；在实验时要排除 pH 等无关变量对酶活性的影响，应在酶和反应物混合之前加入缓冲液，故实验过程可以是加入缓冲液→加入反应物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量，D 项错误。
【答案】C
例 2 难度★★★ 典型★★☆
下列是有关某种淀粉酶的实验，其处理方式及结果如下表及下图所示。根据结果判断，下列叙述正确的是（　　）
A. 此种淀粉酶在作用40 min 后便会失去活性
B. 在60 ℃的环境中此种淀粉酶已失去活性
C. 此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比偏碱性环境中的高
D. 物质甲对试管Ⅲ中淀粉酶活性的促进作用大于试管Ⅱ
【解析】
由图中试管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相应处理及其淀粉含量的变化情况可知：试管Ⅱ与试管Ⅰ仅有温度不同，那么试管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是温度过高导致酶变性失活；试管Ⅱ （pH=8）、试管Ⅲ（pH=7）内的淀粉含量都减少了，但是试管Ⅱ 的淀粉减少得更快，说明此淀粉酶在偏碱性环境中的催化效率比在中性环境中的高。
【答案】B
【即时练】
1. 下图中曲线能正确表示人体消化酶作用规律的是（　　）
A. Ⅰ和Ⅱ B. Ⅱ和Ⅲ
C. Ⅰ和Ⅳ D. Ⅱ和Ⅳ
【答案】D
2. 科学家在某温泉喷水口中发现一种耐热细菌，其生活环境最适温度为80 ℃、最适pH 为7.0。从这种细菌体内提取到一种细菌蛋白酶，现将这种细菌蛋白酶、胃蛋白酶、唾液淀粉酶、乳清蛋白、淀粉和适量水混合后，装入一容器内，调整pH 至7.0，保存于80 ℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内最终剩余的物质是（ 　　）
A. 细菌蛋白酶、多肽、淀粉、水
B. 胃蛋白酶、唾液淀粉酶、多肽、麦芽糖、水
C. 细菌蛋白酶、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
D. 细菌蛋白酶、胃蛋白酶、麦芽糖、水
【答案】A
3. 做唾液淀粉酶催化淀粉实验时，用口含一小口清水，然后将含过的清水加入淀粉溶液中，也会使淀粉分解，和用纯唾液的效果一样，这一现象表明（　　）
A. 酶的专一性
B. 酶的高效性
C. 酶的多样性
D. 酶受温度和pH 的影响
【解析】
由题意可知，唾液用量极少与用量较多的催化效率一样，说明酶具有高效性。
【答案】B
4.（★★★）为验证 pH 对过氧化氢酶活性的影响，某学生设计了下表中的实验方法步骤。在同学们提出的下列评价中，不合理的是 （　　）
A. 本实验探究的是温度对 α- 淀粉酶活性的影响
B. α- 淀粉酶溶液的浓度是本实验中的无关变量
C. 淀粉溶液和 α- 淀粉酶溶液需分别保温后再混合
D. ①③组结果均出现蓝色，说明 α- 淀粉酶彻底失活
【解析】
该实验中仅做了酸和碱两种条件下的操作，缺少 pH 为 6.8 的对照组，A 项正确。本实验中，pH 为自变量，温度为无关变量，所以都置于 37 ℃水浴中可排除温度对酶活性的影响，B 项正确。检验实验结果的方法在实验步骤中未列出，C 项正确。验证 pH 对过氧化氢酶活性的影响，应该先调节过氧化氢酶的 pH，再加入过氧化氢溶液，所以该实验操作步骤设计不合理，D 项错误。
【答案】D 　
5.（★★）下列是探究酶的特性的实验设计，合理的是 （ ）　
A. 实验①②④　 B. 实验①③④ C. 实验②③ D. 实验②④
【解析】
用淀粉酶溶液、淀粉溶液、蔗糖溶液探究酶的专一性，实验不可以用碘液检验，因为实验组和对照组实验现象相同，不能说明淀粉酶对蔗糖是否起作用，所以该实验应该用斐林试剂进行检测，①错误；探究温度对酶活性的影响可用新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，最后用碘液检淀粉是否有剩余，②正确；H2O2 溶液、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液可用于探究酶的高效性，③正确；探究 pH 对酶活性的影响实验中不能用可溶性淀粉溶液，因为酸性条件下可溶性淀粉溶液会被酸水解，④错误。故符合题意的有②③，C项正确。
【答案】C
6. 某兴趣小组的同学以植物体内某种淀粉酶为实验材料探究温度对酶活性的影响，实验结果如下图。回答下列问题。
（1）该实验的因变量是　　　　　　　　　　　。
（2）据图分析在 100 ℃条件下该淀粉酶因　　　　　　　　被破坏而永久失活。0 ℃时酶的活性很低，在适宜温度下　　　　（填“能”或“不能”）催化淀粉分解。
（3）图中温度为 20 ℃时酶活性　　　　　（填“小于”“等于”或“大于”）温度为 40 ℃时的酶活性，与预期结果不符。兴趣小组的同学又进行重复实验，预测实验结果是　　　　　　　　。
（4）欲确定该酶的最适温度，实验思路是　　　　　　　　　。
【答案】
（1）该淀粉酶的活性　
（2）空间结构　能　
（3）大于20 min 后温度为 20 ℃时的实验组的淀粉剩余量多于温度为 40 ℃时的实验组　
（4）在温度为 40 ～ 80 ℃范围内，降低温度梯度重复上述实验
深度拓展
一 对酶的多角度辨析
项目 错误说法 正确理解
产生场所 只有具有分泌功能的细胞才能产生 活细胞（不考虑哺乳动物成熟的红细胞等）都能产生
化学本质 蛋白质 有机物（绝大多数酶为蛋白质，少数酶为RNA）
作用场所 只在细胞内起催化作用 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
温度影响 低温和高温均会使酶变性失活 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活
作用 酶具有调节、催化等多种作用 酶只具有催化作用
来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成
二 与酶有关的曲线解读方法
酶高效性的曲线（如图甲）
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
酶只能缩短达到化学反应平衡点所需的时间，不会改变化学反应的平衡点。
酶只能催化已存在的化学反应，且不改变反应的方向。
酶专一性的曲线（如图乙）
在底物A 中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A 能够催化底物A 参加的反应。
在底物A 中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B 不催化底物A 参加的反应。
影响酶活性的曲线（如图）
在一定条件下，酶活性最高时的温度（或pH）称为该酶的最适温度（或pH）。
在一定温度（或pH）范围内，随着温度（或pH）的升高，酶的活性增强；当超过最适温度（或pH）后，酶活性会随温度（或pH）的升高而减弱，甚至失活。
酶和底物的浓度与反应速率的关系曲线
反应速率与酶浓度的关系：在底物充足，其他条件均适宜的情况下，反应速率与酶浓度成正比（如图甲）。
反应速率与底物浓度的关系：在酶量一定的条件下，在一定范围内，反应速率会随着底物浓度的增加而增大，但当底物浓度达到一定值后，由于受酶数量或酶活性的限制，反应速率不再增大（如图乙）。
反应时间对酶促反应速率的影响（如图 ）
甲、乙两图中的时间t0、t1 和t2 是一致的。
随着反应的进行，底物因被消耗而减少，产物因被生成而增多。
例 难度★★★ 典型★★★
下图中图甲表示某底物剩余量随pH 及温度的变化情况，图乙表示在最适温度和pH 下，淀粉酶分解淀粉产生的产物量随时间的变化曲线。下列叙述正确的是（　　）
A. 图甲可以说明在一定范围内随着pH 的升高，酶的活性先降低后升高
B. 图乙中虚线表示增加酶浓度后，其他条件不变时，产物量与反应时间关系的变化情况，若该反应过程中pH 下降， 则b 点下移，a 点左移
C. 图乙中若该反应过程中温度适当降低，则b 点不移动，a 点右移
D. 图甲可以说明随着温度的升高，酶的活性逐渐降低；图乙中a 点后曲线变成水平，表明底物已被消耗尽
【解析】
图甲可以说明在一定范围内随着pH 的升高，酶的活性先升高后降低，A 项错误；图乙中若pH 或温度下降，则酶的活性降低，图乙中的b 点不移动，a 点右移，B 项错误、C 项正确；由图甲可知，温度从30 ℃升高到35 ℃后，酶的活性升高，D 项错误。
【答案】C
走向高考
一 影响酶活性的因素
例 1 难度★★☆ 典型★★★
为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A 组（20 ℃）、B 组（40 ℃）和C 组（60 ℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图所示。回答下列问题：
（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是 　　组。
（2）在时间t1 之前，如果A 组温度提高10 ℃，那么A 组酶催化反应的速度会 　　　　。
（3）如果在时间t2 时，向C 组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C 组产物总量 　　　， 原因是　　　　　　　　　 。
（4）生物体内酶的化学本质是 　　　　，其特性有 　　　　　　　　　　　　　（答出两点即可）。
【解析】
（1）曲线图显示：在反应刚开始的一段时间内，温度条件为40 ℃时产物浓度增加最快，最先到达平衡点，说明在此温度条件下酶活性最高，而B 组控制的温度是40 ℃。
（2）A 组控制的温度是20 ℃。在时间t1 之前，若A 组温度提高10 ℃，由（1）可知该酶活性增强，则A 组酶催化反应的速度会加快。
（3）对比分析图示中的3 条曲线可推知，在时间t2 时，C 组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以在时间t2 时，向C 组反应体系中增加2 倍量的底物，其他条件保持不变，在t3 时， C 组产物的总量不变。
（4）绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。
【答案】（1）B 　（2）加快　（3）不变　60 ℃条件下，t2 时酶已失活，即使增加底物，产物总量也不会增加　（4）蛋白质或RNA 　高效性和专一性（其他合理答案也可）
二 酶的化学本质
例 2 难度★★☆ 典型★★★
下列关于生物体中酶的叙述，正确的是（　　）
A. 在细胞中，核外没有参与DNA 合成的酶
B. 由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C. 从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D. 唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
【解析】
DNA 的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此三者中都有参与DNA 合成的酶，A 项错误。
只要给予适宜的温度、pH 等条件，活细胞产生的酶在生物体外仍有催化活性，B 项错误。
盐析使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响其活性， 而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此可用盐析的方法从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶，C 项正确。
唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，低温环境下，酶的空间结构稳定，酶及酶制剂适合在低温条件下保存，D 项错误。
【答案】C
例 3 难度★★☆ 典型★★★
将 A、B 两种物质混合，T 1 时加入酶 C。下图为最适温度下 A、B 浓度的变化曲线。下列叙述错误
的是 （　　）
A. 酶 C 降低了 A 生成 B 这一反应的活化能
B. 该体系中酶促反应速率先快后慢
C. T 2 后 B 增加缓慢是酶活性降低导致的
D. 若适当降低反应温度，则 T 2 值增大
【解析】
T 1 时加入酶 C 后，A 的浓度逐渐降低，B 的浓度逐渐升高，说明酶 C 催化物质 A 生成了物质 B。由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶 C 降低了 A 生成 B 这一反应的活化能，A 项正确。由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢（减慢的原因是反应物减少），B 项正确。T 2 后产物 B 增加缓慢是反应物 A 减少导致的，C 项错误。图示反应是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T 2 值增大，D 项正确。
【答案】C
【戮力同心 共赴前程】
生如蝼蚁当立鸿鹄之志
命如纸薄应有不屈之心
谢谢
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