第5章 第1节 第2课时
课时跟踪 分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．RNA酶可催化RNA的水解，下列有关RNA酶的叙述，正确的是( )
A．高温下容易失活
B．含有的N元素主要在碱基中
C．热稳定性主要与磷酸二酯键有关
D．在细胞外不能发挥作用
【解析】 RNA酶的化学本质是蛋白质，高温下容易失活，A正确；蛋白质含有的N元素主要在肽键中，B错误；蛋白质中不含磷酸二酯键，C错误；酶在细胞外能发挥作用，D错误。故选A。
2．细胞代谢能够在温和的条件下快速有序地进行，离不开酶的作用。下列有关酶的叙述错误的是( )
A．酶在细胞外仍具有催化活性
B．同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中
C．酶的专一性是指一种酶只能催化一种化学反应
D．酶的高效性确保了细胞内的物质代谢和能量转换的快速进行
【解析】 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，只要条件适宜在细胞内外都具有催化活性，A正确；分化程度不同的活细胞都能进行细胞呼吸，需要呼吸酶，故同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中，B正确；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，C错误；酶比无机催化剂降低化学反应的活化能更明显，具有高效性，能够使细胞内的物质代谢和能量转换快速进行，D正确。故选C。
3．嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。根据酶的作用特点，下列使用方法最佳的是( )
A．炒肉的过程中加入
B．肉炒熟后起锅前加入
C．用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟
D．室温下与肉片混匀，放置一段时间后炒熟
【解析】 无论是炒肉的过程中加入、肉炒熟后起锅前加入，还是用沸水溶解后与肉片混匀、炒熟，由于温度过高，嫩肉粉中的酶会因高温变性失活，来不及对肌肉组织中的有机物进行分解，达不到使肉类口感鲜嫩的效果；而室温下与肉片混匀，放置一段时间后炒熟，能使酶与肌肉组织中的有机物在适宜条件下充分反应，利于有机物的分解。因此D正确，A、B、C错误。故选D。
4．乳糖不耐受是一种由于乳糖酶分泌少，不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖所引起的非感染性腹泻。下图是乳糖酶分解乳糖的示意图，它表明( )
A．乳糖酶具有专一性
B．乳糖酶催化合成反应
C．乳糖酶具有高效性
D．乳糖酶活性容易受温度影响
【解析】 据图分析可知，乳糖酶的活性部位与乳糖结合，将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，体现了酶的专一性，A正确；乳糖酶催化分解反应，B错误；乳糖酶具有高效性，但据图无法判断，C错误；乳糖酶活性容易受温度影响，但据图无法判断，D错误。故选A。
5．某同学进行了下列有关酶的实验。
甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液＋斐林试剂→有砖红色沉淀
乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液＋斐林试剂→无砖红色沉淀
丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋斐林试剂→？
下列叙述正确的是( )
A．丙组的实验结果是无砖红色沉淀
B．三组实验都可在常温下进行
C．该同学的实验可以验证酶的专一性
D．为省去水浴加热步骤，可用碘液代替斐林试剂
【解析】 丙组中，蔗糖酶可以把蔗糖水解为还原糖，还原糖在水浴加热条件下与斐林试剂反应会产生砖红色沉淀，A错误；加入斐林试剂后还应水浴加热，B错误；实验中淀粉酶能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，证明酶具有专一性，C正确；碘液只能检测淀粉是否被水解，而不能检测蔗糖是否被水解，D错误。故选C。
6．如图为不同温度条件下的酶促反应速率的变化曲线，下列叙述错误的是( )
A．影响ab段酶促反应速率的主要因素是反应物浓度
B．影响bc段酶促反应速率的因素可能是酶量
C．温度导致曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的酶促反应速率不同
D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37 ℃
【解析】 根据题图可知，图中有温度和反应物浓度两个影响酶促反应速率的因素。影响ab段酶促反应速率的主要因素是反应物浓度，影响bc段酶促反应速率的因素是除反应物浓度以外的其他因素，如酶量、酶活性等，A、B正确；曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的酶促反应速率不同是温度不同造成的，C正确；曲线Ⅰ表示的温度比另外两种温度更适宜，但不一定是该酶促反应的最适温度，D错误。故选D。
7．如图表示不同pH对某种酶催化速率的影响，下列相关叙述不正确的是( )
A．在实验范围内，该酶的最适pH在2～3之间
B．实验过程中将pH由1调至3后，该酶的催化速率显著提高
C．一定范围内，随着pH的升高，该酶的催化速率先升高后降低
D．pH过高或过低，该酶的催化速率都出现明显降低
【解析】 据图可知，在实验范围内，该酶的最适pH是2.6左右，即该酶的最适pH在2～3之间，A正确；据图可知，在pH＝1时酶已经出现一定程度的变性失活，不可逆，故实验过程中将pH由1调至3后，该酶的催化速率不会显著提高，B错误；在最适pH前，随着pH的升高，该酶的催化速率不断提高；超过最适pH，随着pH的升高，该酶的催化速率不断降低，C正确；根据曲线可知，pH过高或过低，该酶的催化速率都出现明显降低，D正确。故选B。
二、非选择题
8．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。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_B__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_加快__。
(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_不变__，原因是_60_℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加__。
(4)生物体内酶的化学本质是_蛋白质或RNA__，其特性有_高效性、专一性__(答出两点即可)。
【解析】 (1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，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，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。(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，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性、酶的作用条件较温和等特性。
选择考提升练
一、选择题
1．酶在细胞代谢中起着非常重要的作用。下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．一种酶只能催化一种化学反应
B．两种不同的酶在一定条件下可能结合发生反应
C．酶的作用条件温和使细胞代谢有条不紊的进行
D．通过增加反应体系中酶量来提高酶活性进而加快反应速率
【解析】 酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，A错误；酶是蛋白质或RNA，可被蛋白酶或RNA水解酶催化分解，故两种不同的酶在一定条件下可能结合发生反应，B正确；细胞代谢能够有条不紊的进行，原因是酶的作用具有专一性，C错误；酶的活性受温度和pH等影响，通过增加反应体系中酶量不能提高酶活性，D错误。故选B。
2．乳糖不耐受患者的肠道中不含乳糖酶，饮用的乳汁或牛乳中的乳糖经肠道细菌分解成乳酸后，会破坏肠道的碱性环境，导致患者发生轻度腹泻。下列相关叙述正确的是( )
A．乳糖酶催化和保存的最适温度是37 ℃
B．可以通过直接口服乳糖酶治疗乳糖不耐受
C．饮用经乳糖酶处理的牛奶能缓解乳糖不耐受症状
D．乳糖酶可以提供乳糖水解成半乳糖和果糖所需的活化能
【解析】 酶应在低温下保存，A错误；乳糖酶的化学本质是蛋白质，只能通过注射治疗乳糖不耐受，不能口服，B错误；乳糖酶能够分解乳糖，故饮用经乳糖酶处理的牛奶能缓解乳糖不耐受症状，C正确；酶的作用机理是降低活化能，不能提供能量，D错误。故选C。
3．某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的曲线。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．该酶催化反应的最适温度为35 ℃，最适pH为8
B．当pH为8时，影响酶促反应速率的主要因素是底物浓度
C．在一定范围内，随温度升高，该酶催化反应的最适pH不变
D．当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对酶促反应速率的影响
【解析】 分析曲线可知，在相同pH条件下，35 ℃时的酶促反应速率最高，而在相同温度条件下，pH为8时酶促反应速率最高，因此该酶促反应的最适pH是8，但最适温度不一定就是35 ℃，A错误；由图可知，当pH为8时，影响酶促反应速率的主要因素是温度，曲线中未体现底物浓度对酶促反应速率的影响，B错误；据图可知，在一定范围内，随温度升高，该酶催化反应的最适pH没有变化，C正确；当pH过低(过酸)或过高(过碱)时，酶的活性丧失，此时不同温度条件下的酶促反应速率是相同的，不能证明温度对酶促反应速率的影响，D错误。故选C。
4．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )
①取3支试管编号，各注入2 mL淀粉液：另取3支试管编号，各注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液 ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min ③向各试管滴两滴碘液，摇匀 ④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中 ⑤观察实验现象
A．①→②→④→③→⑤
B．①→③→②→④→⑤
C．①→③→④→②→⑤
D．①→④→②→③→⑤
【解析】 要探索温度对酶活性影响，就要以温度为自变量设置对照实验，即设计的实验应该是除温度不同外，其他条件都要相同；其次，还要注意实验设置时应先保温再将酶和底物混合，因此最合理的实验顺序应为①取3支试管编号，各注入2 mL淀粉液；另取3支试管编号，各注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液→④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中→②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min→③向各试管滴两滴碘液，摇匀→⑤观察实验现象，D正确。故选D。
5．为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是( )
实验编号 探究课题 选用材料与试剂
① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
② 温度对酶活性的影响 新配制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③ pH对酶活性的影响 新配制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④ pH对酶活性的影响 新配制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
A.实验① B.实验②
C．实验③ D.实验④
【解析】 过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响，实验①不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，实验③不合理；溶液的pH会影响淀粉的水解，且斐林试剂可与酸性物质反应，因此实验④不合理。故选B。
6．图示中曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是( )
A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B．酶量增加后，反应速率可用曲线a表示
C．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D．B点条件下升高温度，将呈现曲线c所示变化
【解析】 题干中提出“曲线b表示在最适温度、最适pH条件下”，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A错误；增加酶量后，反应速率会加快，反应速率不可用曲线a表示，B错误；从图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素，C正确；由题意知，曲线b表示在最适温度条件下反应物浓度与酶促反应速率的关系，如果B点条件下升高温度，酶活性会下降，不会呈现曲线c所示变化，D错误。故选C。
7．下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。下列叙述正确的是( )
A．温度降低时，乙图中的e点不变，d点右移
B．H2O2量增加时，乙图中的e点上升，d点左移
C．最适温度下，pH＝c时，乙图中e点的值为0
D．最适温度下，pH＝a时，乙图中e点下移，d点左移
【解析】 温度降低时，酶的活性降低，酶促反应速率降低，达到平衡所需的时间增加导致乙图中的d点右移，但是e点不变，A正确；H2O2量增加时，乙图中的e点上升，d点右移，B错误；pH＝c时，过碱条件破坏酶的空间结构使酶失活，不能催化H2O2水解，但H2O2在常温下也能分解，所以e点不为0，C错误；最适温度下，pH＝a时，酶的活性降低，导致乙图中d点右移，而e点不变，D错误。故选A。
二、非选择题
8．下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物的浓度、温度、pH之间的关系。请据图回答下列问题：
(1)图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是_受反应液中的酶浓度或酶活性的限制__。
(2)图B中，a点所对应的温度是酶促反应的_最适温度__。
(3)图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是_超过最适温度后，酶的空间结构改变，酶活性随着温度的升高而下降__。
(4)将装有唾液淀粉酶和淀粉的混合溶液的甲、乙两试管分别放入12 ℃和75 ℃水浴锅中，20分钟后取出，转入37 ℃的水浴锅中保温，两试管内反应分别为甲_速度加快__(填“速度加快”或“速度减慢”)，乙_无催化反应__(填“有催化反应”或“无催化反应”)。
(5)图C表示_C__催化反应的速率变化曲线。
A．唾液淀粉酶 B.胃蛋白酶
C.胰蛋白酶
【解析】 (1)图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速率迅速上升；当反应物达到一定浓度时，随反应物浓度增加，反应速率不再上升，这是受酶浓度或酶活性的影响。(2)图B中，a点温度时，酶促反应速率最快，属于酶促反应的最适温度。(3)图B中，a点为最适温度，由最适温度逐渐升高，高温使酶的空间结构改变，使酶活性下降。(4)由于酶在高温下会变性失活，并且不会恢复，而在低温下只是活性降低，升温时活性逐渐恢复，因此甲试管反应速度加快，乙无催化反应。(5)图C中，酶的最适pH约为8，可表示胰蛋白酶催化反应的速率变化曲线。
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第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第2课时 酶的特性
课标要求 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变化对酶活性的影响，并能分析有关曲线。
3．进一步尝试控制自变量，观察和检测因变量，体验对照实验和重复实验的实验方法。 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原理。
2．科学探究：体验探究环境因素影响酶活性的实验设计思路，规范实验步骤。
3．社会责任：课本中的“与社会的联系”
“酶为生活添姿彩”；通过学习酶的作用机理及特性，能够解释发烧使人食欲减退以及加酶洗衣粉使用方法等生活实际例子。
必备知识 自主梳理
?酶具有高效性
1．含义：与______________相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，说明酶具有__________。
2．意义：保证了____________的快速进行；保证了细胞内____________的稳定。
无机催化剂
高效性
细胞代谢
能量供应
?酶具有专一性
1．酶的专一性是指每一种酶只能催化______________化学反应。而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、________和________水解。
2．实例：脲酶只能催化________分解。
3．意义：保证了____________能够有条不紊地进行。
一种或一类
脂肪
淀粉
尿素
细胞代谢
?酶的作用条件较温和
1．酶活性
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的________表示。
2．酶的作用条件较温和
酶所催化的化学反应一般是在比较________的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别得到了酶活性受温度和pH影响的示意图。
速率
温和
(1)酶活性受温度影响示意图(如图甲)
在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的____________。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而________；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而________。
最适温度
加快
下降
(2)酶活性受pH影响示意图(如图乙)
在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的____________。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会________。
(3)过酸、过碱或温度过高，会使酶的____________________，使酶永久失活，在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的________________，在适宜的温度下酶的活性会________，因此，酶制剂适宜在________下保存。
最适pH
下降
空间结构遭到破坏
空间结构稳定
恢复
低温
(1)酶和无机催化剂相比具有高效性的机理是酶降低了化学反应所需的活化能。( )
(2)二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性。( )
(3)催化脂肪酶水解的酶是蛋白酶。( )
(4)酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示。( )
(5)pH影响酶活性的实验中实验材料不选择淀粉，原因是酸能促进淀粉水解。( )
×
×
√
√
√
(6)探究影响酶活性的条件实验中，至少要设置三组实验。( )
(7)市售α－淀粉酶的最适温度在50～75 ℃，而来自人体的唾液淀粉酶的最适温度在37 ℃左右。( )
(8)低温、高温、过酸、过碱条件下酶的活性都很低，且酶的空间结构都发生了不可逆的改变。( )
√
√
×
【解析】 (1)酶具有高效性的机理是与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。(2)酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，二肽酶能催化多种二肽水解，能说明酶具有专一性。(3)脂肪酶的化学本质是蛋白质，可由蛋白酶水解。(8)高温、过酸、过碱条件下酶的活性都很低，因该条件下酶的空间结构都发生了不可逆的改变。低温抑制了酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复。
合作探究 能力提升
●情境解读
实验情境：淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，它们都是还原糖。下表为比较新鲜的唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析：
任务一：分析酶的专一性
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL
蔗糖溶液 2 mL
新鲜的唾液 1 mL 1 mL
试管编号 1 2
37 ℃保温5分钟
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
●问题探究
1．1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？
提示：1号试管中淀粉被水解，2号试管中蔗糖没有被水解。
2．上述实验说明了什么？
提示：可溶性淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。
3．上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖是否被水解都不会使碘液变色。
4．肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？
提示：不是。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一类反应，也说明其具有专一性。
●典例剖析
某实验小组拟进行探究酶特性的实验，实验部分设计如表所示，甲、乙两试管为一组对照实验。下列相关分析错误的是( )
试管 1%淀粉溶液10 mL 蔗糖酶溶液1 mL 唾液淀粉酶溶液1 mL 水浴保温10 min，再用斐林试剂检测
甲 ＋ － ＋
乙 ＋ ＋ －
注：“＋”表示加入，“－”表示未加入
A．该实验是探究酶的专一性
B.该实验的自变量是酶的种类
C．底物与酶溶液加入试管前不用保温
D.只有甲试管能出现砖红色沉淀
【解析】 本实验的设计思路是同底异酶，该实验的目的是探究酶的专一性，A正确；该实验的自变量是酶的种类，B正确；底物溶液与酶溶液37 ℃水浴保温后，再加入试管混合，C错误；甲试管中加入的是淀粉和淀粉酶，能催化淀粉的水解，产生可溶性还原糖，用斐林试剂检测能出现砖红色沉淀，而乙试管中加入的是淀粉和蔗糖酶，但是蔗糖酶不能催化淀粉的水解，因此试管中没有可溶性还原糖出现，因而与斐林试剂反应不会出现砖红色沉淀，D正确。故选C。
1．酶法保鲜技术是指利用酶的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有优良品质与特性的技术。葡萄糖氧化酶可使葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢，同时在反应中消耗一个氧分子，故该酶常作为除葡萄糖剂和脱氧剂广泛应用于食品保鲜。下列有关说法错误的是( )
A．酶法保鲜技术中酶发挥作用时会降低化学反应所需的活化能
B．葡萄糖氧化酶与葡萄糖酸的特异性结合体现了酶的专一性
C．葡萄糖氧化酶可保护食品中的易氧化成分利于食品保鲜
D．用溶菌酶处理食品也属于一种酶法保鲜技术
【解析】 酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，A正确；葡萄糖氧化酶可使葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢，因此葡萄糖氧化酶与葡萄糖的特异性结合体现了酶的专一性，葡萄糖氧化酶不能与葡萄糖酸特异性结合，B错误；葡萄糖氧化酶常作为除葡萄糖剂和脱氧剂广泛应用于食品保鲜，脱氧剂减少可保护食品中的易氧化成分，因此葡萄糖氧化酶可保护食品中的易氧化成分利于食品保鲜，C正确；酶法保鲜技术是指利用酶的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有优良品质与特性的技术。溶菌酶可破坏细菌的细胞壁，用溶菌酶处理食品，可有效地防止细菌对食品的污染，起到防腐保鲜作用，因此用溶菌酶处理食品也属于一种酶法保鲜技术，D正确。故选B。
●归纳提升
1．验证酶的专一性
(1)设计思路
验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同酶不同或底物不同酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案
项目 方案一 方案二
对照组 实验组 对照组 实验组
材料 底物相同(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)
现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性
2.曲线模型
(1)数学模型
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
②加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应，即酶具有专一性。
(2)物理模型
图中A表示酶，B表示能被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。酶和被催化的底物均具有特定的结构，体现了酶的专一性。
●情境解读
数学模型：
任务二：分析酶的高效性
●问题探究
1．在不改变反应物总量的条件下，加入酶和无机催化剂后，什么没有发生改变，什么发生了改变？
提示：加入酶和无机催化剂以后，化学反应的平衡点没有改变，因此，酶不能改变最终生成物的量。但是，达到平衡点的时间发生了改变。
2．酶和无机催化剂能够缩短到达平衡点的时间的原理是什么？
提示：酶和无机催化剂能够降低化学反应的活化能，从而加快化学反应的速率，缩短到达平衡点的时间。
3．酶与无机催化剂相比，为什么到达平衡点的时间更短？这体现了酶的什么特点？
提示：酶降低化学反应活化能的效果远远大于无机催化剂，对化学反应的催化作用更强。这体现了酶的高效性。
●典例剖析
下列实验或现象能说明酶的高效性的是( )
①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀释10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于无机催化剂 ②取两支洁净的试管，分别加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支试管中加入适量的淀粉酶溶液，另一支试管中加入等量的蒸馏水，一段时间后，检测淀粉的分解情况 ③在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量过氧化氢酶和FeCl3溶液，观察气泡的释放速率
A．①②③ B.①③
C.③ D.②③
【解析】 酶相对于无机催化剂来说具有高效性。把唾液稀释后催化淀粉完全水解的速度仍快于无机催化剂，说明酶具有高效性。①可以说明酶的高效性；FeCl3无机催化剂比过氧化氢酶催化过氧化氢分解时，释放气泡的速率更慢，也可以体现高效性，③正确。故选B。
2．研究表明：一分子过氧化氢酶能在1分钟内使5×105个过氧化氢分子分解成氧气和水，相当于Fe3＋催化速率的109倍，但是对糖的水解却不起作用，这个事实说明酶分别具有( )
A．多样性，稳定性 B.高效性，多样性
C.高效性，专一性 D.高效性，稳定性
【解析】 过氧化氢酶的催化效率相当于Fe3＋催化速率的109倍，说明酶与无机催化剂相比具有高效性；过氧化氢酶可催化过氧化氢高效分解，却不能催化糖的水解，说明酶具有专一性。故选C。
●归纳提升
1．验证酶的高效性的实验设计思路
组别 反应物 催化剂 结果
对照组 X 无机催化剂 反应速率慢
实验组 X X酶 反应速率快
2.酶表现高效性的前提条件是处在适宜的条件下，当外部条件不适宜时，酶的催化能力会有所下降，甚至发生变性而完全失去催化活性。
●情境解读
实验情境：
实验1 探究温度对酶活性的影响
任务三：分析影响酶活性的条件
试管
步骤 1 1′ 2 2′ 3 3′
3%的可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
2%的淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL
试管
步骤 1 1′ 2 2′ 3 3′
不同温度下处理5 min 100 ℃ 60 ℃ 0 ℃
将同一温度下的两种物质混合后保温5 min
滴加碘液 1滴 1滴 1滴
结果(现象) 变蓝 不变蓝 变蓝
结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性
实验2 探究pH对酶活性的影响
步骤 试管编号
1 2 3
20%肝脏研磨液 1 mL 1 mL 1 mL
蒸馏水 1 mL
5%氢氧化钠溶液 1 mL
5%盐酸溶液 1 mL
3%过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
振荡试管
结果 有大量气泡产生 无明显气泡 无明显气泡
●问题探究
1．实验1中淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？
提示：保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。
2．实验1中能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？
提示：不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在不同温度下分解速率不同，影响对实验结果的分析。
3．实验1中能否用斐林试剂来检测产物的产生情况？
提示：不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。
4．实验2的结果说明了酶的活性和pH有什么关系？
提示：酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。
5．实验2中能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%过氧化氢溶液，然后再调节pH
提示：不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到实验结果。
6．实验2能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？
提示：不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
●典例剖析
下面是研究人员以复合酶制剂为材料进行研究的结果，相关叙述错误的是( )
温度/℃ 20 30 40 45 50 60
不加酶去污力/% 15 18 20 21 21.5 22
加酶去污力/% 30 40 48 50 48 37
A.当温度高于60 ℃时，加入的复合酶制剂会失去催化活性
B．本研究的主要目的是探究温度对复合酶制剂去污力的影响
C．实验结果表明，加复合酶制剂后的洗涤温度以40～50 ℃为宜
D．实验所用污布上污染物种类、污染程度等均会影响实验结果
【解析】 据表格数据只能看出在20～60 ℃时，加入的复合酶制剂的活性先增加后减少，且40～50 ℃时复合酶制剂的活性最高，60 ℃复合酶制剂的活性下降，无法看出60 ℃以上复合酶制剂的催化活性的高低，A错误；据表格内容可知，本题的自变量是不同的温度，因变量是加酶去污力与不加酶去污力的大小，因此本研究的主要目的是探究温度对复合酶制剂去污力的影响，B正确；据表格实验数据可知，40～50 ℃时，加复合酶制剂的去污力最强，洗涤衣物时应控制温度在该范围最适宜，C正确；实验中的无关变量包括污布上污染物种类、污染程度等，这些无关变量均会影响实验结果，D正确。故选A。
3．为探究狗的胃液消化作用，某兴趣小组进行了如表所示的相关实验，根据实验结果能够得出的结论是( )
组别 鸡脯肉 胃液 胃蛋白酶液 盐酸 碱溶液 实验现象
① ＋ ＋ － ＋ － 肉块变小
② ＋ ＋ － － ＋ 肉块不变
③ ＋ ＋ － － － 肉块变小
④ ＋ － ＋ ＋ － 肉块变小
⑤ ＋ － ＋ － ＋ 肉块不变
⑥ ＋ － ＋ － － 肉块不变
注：表中“＋”表示有，“－”表示无，其他条件适宜
A．胃液在有盐酸的条件下才具有分解肉块的作用
B.胃蛋白酶在酸性条件下才具有催化作用
C．碱性条件下胃蛋白酶降低活化能的能力增强
D.胃蛋白酶的催化具有高效性和专一性
【解析】 据表中数据分析，实验③中胃液在没有盐酸的条件下也能够将肉块分解，A错误；根据实验④、⑥可知，胃蛋白酶在酸性条件下才具有催化作用，B正确；根据实验⑤的现象肉块不变可知，碱性条件下胃蛋白酶不能降低化学反应的活化能或降低活化能的能力减弱，C错误；本实验没有与无机催化剂对比，不能得出胃蛋白酶的催化具有高效性，本实验没有设置用同一种酶去催化不同的底物，不能得出胃蛋白酶的催化具有专一性，D错误。故选B。
●归纳提升
1．探究影响酶活性的实验“四部曲”
(1)分组编号：将实验器具分组编号并装入相应的等量试剂。
(2)控制变量：控制影响酶活性的条件(如温度、pH等)，即首先将底物、酶液分别处理到预设的条件下。
(3)进行反应：让酶液与底物混合，仍在预设的条件(如温度、pH等)下反应，无关变量保持相同。
(4)结果检测：检测实验的因变量，观察并记录实验结果，推出结论。
2．酶特性实验探究中的“三宜”“四不宜”
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂检测时需要水浴加热，而该实验中需要严格控制温度。
(3)在探究pH(或温度)对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(或pH)，排除温度(或pH)的干扰，且将酶溶液的pH(或温度)调至实验要求的pH(或温度)后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH(或温度)前，让反应物与酶接触。
(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，无法确认是不是因为酶活性变化而影响的反应速率。
3．影响反应速率的其他条件
(1)酶浓度对酶促反应速率的影响
甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率呈正相关。
(2)反应物浓度对酶促反应速率的影响
乙图说明：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。此时限制酶促反应速率的因素可能是酶的数量。
课堂达标 巩固训练
1．某生物兴趣小组通过实验发现，胃蛋白酶能将食物中的蛋白质分解成简单的营养成分，而对淀粉却不起作用。这种现象说明酶具有( )
A．高效性 B.专一性
C．多样性 D.稳定性
【解析】 酶的专一性是指一种特定的酶只能催化一种特定的底物，胃蛋白酶能将食物中的蛋白质分解成简单的营养成分，而对淀粉却不起作用。这种现象说明酶具有专一性。故选B。
2．在探究酶活性的最适温度试验中，下列说法不正确的是( )
A．在若干烧杯中分别加入不同温度的水，用温度计加以测量，并调节
B．过酸、过碱或过高温度，会使酶变性失活；低温，则不会
C．本实验需要设置对照实验，不同温度梯度之间可形成相互对照
D．将刚制备的苹果泥和果胶酶混合后，迅速放在不同温度的烧杯中恒温水浴
【解析】 在探究酶活性的最适温度试验中，温度属于自变量，设置一系列的温度梯度，就可以探究出最适温度，A正确；过酸、过碱或过高温度，会使酶变性失活，低温会降低酶的活性，但不会失活，B正确；本实验需要设置对照实验，温度是自变量，不同温度梯度之间可形成相互对照，C正确；将刚制备的苹果泥和果胶酶预先放置在不同温度的烧杯中恒温水浴处理，然后再将相同温度下的苹果泥和果胶泥混合，D错误。故选D。
3．在淀粉－琼脂块上的5个圆点位置，分别用不同的方法处理，如图所示。将该实验装置放入37 ℃恒温箱中，保温处理24 h后，用碘液冲洗淀粉－琼脂块，其结果记录于下表。请你仔细分析后回答下面的问题。
淀粉圆点 实验处理方法 碘液处理后的颜色反应
A 新鲜唾液与盐酸混合 ？
B 经过煮沸的新鲜唾液 蓝黑色
C 只有新鲜唾液 红棕色
D 接种面包霉 红棕色
E 只有2%蔗糖酶溶液 蓝黑色
(1)圆点A应该呈现的颜色是_________，理由是_______________ ________________________。
(2)圆点C与圆点E对照，实验的自变量是___________，能说明酶具有_________特性。
蓝黑色
pH过低使淀粉酶失活，淀粉不会被水解
酶的种类
专一性
(3)圆点D的颜色变化与圆点C一致，你的解释是________________ _____________________________________________。
(4)唾液淀粉酶的化学本质是_________，酶能加快化学反应速率的原因是___________________________。
(5)某同学研究最适温度下反应物浓度对唾液淀粉酶催化的化学反应速率的影响。在未达到最大反应速率前，随着___________的增加，反应速率呈上升趋势，当达到一定值后，反应速率却不再升高，原因可能是_______________。一般情况下，其余条件不变，若温度再升高20 ℃重复实验，反应速率最可能将_______(填“升高”“降低”或“不变”)。
C中的淀粉酶能将淀粉水解，面包霉能够分泌淀粉酶，将淀粉水解
蛋白质
酶能降低化学反应的活化能
底物浓度
酶的数量有限
降低
【解析】 (1)圆点A唾液和盐酸混合，pH过低，导致唾液淀粉酶失活，淀粉不会被水解，故加碘液呈现蓝黑色。(2)分析题意，圆点C和圆点E的自变量是酶的种类，圆点C和圆点E对比说明淀粉酶能将淀粉水解，蔗糖酶不能将淀粉水解，可见酶具有专一性。(3)圆点C只有唾液，唾液含有唾液淀粉酶，能分解淀粉，圆点D只有面包霉，它的颜色变化与圆点C一致，说明面包霉能够分泌淀粉酶，将淀粉水解，都变成红棕色。(4)唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质；酶能加快化学反应速率的原因是酶能降低化学反应的活化能。(5)在未达到最大反应速率前，随着底物浓度的增加，反应速率呈上升趋势；当达到一定值后，反应速率却不再升高，原因可能是酶的数量有限；酶作用的发挥需要适宜条件，在最适温度下若升高温度20 ℃重复实验，酶活性降低，反应速率降低。
课时小结
