人教版高中生物必修一学案：第5章细胞的能量供应和利用第1节第2课时

第2课时酶的特性
一、酶的特性
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）含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解。脲酶除了催化尿素分解外，对其他化学反应不起作用。
（2）意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。
3.酶的作用条件较温和
酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只能使酶活性降低，不会使酶失活。
（1）酶的作用需要适宜的温度
在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快；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下降。
（2）酶的作用需要适宜的PH
在一定条件下，酶活性最大时的PH值称为该酶的最适PH。偏离该PH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会下降。
（1）酶具有专一性、高效性，且受温度和PH的影响（）
（2）蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性（）
（3）由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性（）
（4）高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活（）
答案（1）√（2）√（3）×（4）×
1.许多加酶洗衣粉标有“请勿用60℃以上的热水，以免洗衣粉失效”。你能说出其中的理论依据吗？运用所学知识介绍加酶洗衣粉的使用方法。
提示温度过高会影响酶的活性，甚至会因高温变性而失活。加酶洗衣粉在温水条件下使用，效果更好。
2.尝试写出探究“酶的高效性”的实验思路。
提示取等量的FECL3溶液和过氧化氢酶溶液分别加入等量的H2O2溶液中，观测二者气泡产生情况。加入过氧化氢酶溶液的实验组比加入FECL3溶液的对照组产生的气泡多，说明酶具有高效性。
二、探究影响酶活性的条件
1.酶活性的含义：酶对化学反应的催化效率。
2.探究酶活性的适宜条件
思路：
实例：
课题名称
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响
实验材料
淀粉溶液、唾液淀粉酶
肝脏研磨液、过氧化氢溶液
自变量
温度
PH
自变量的设置方法
分别用37℃的水、沸水、冰水处理
分别用蒸馏水、HCL溶液、NAOH溶液处理
因变量
酶活性
酶活性
因变量的观察指标
加碘液后溶液颜色变化的速率
氧气产生的速率
无关变量
PH相同且适宜等
温度相同且适宜等
（1）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（）
（2）探究酶的最适PH，需要在酶的最适温度条件下进行（）
（3）在做温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的（）
答案（1）√（2）√（3）×
1.能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做温度对酶活性影响的实验？
提示不能。过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率的差异，会干扰实验结果。
2.“探究温度对酶活性影响的实验”中为什么不用斐林试剂来检测淀粉是否水解？
提示因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要水浴加热。
1.下图表示一个酶促反应，它所能反映的酶的一个特性和A、B、C最可能的物质依次是（）
A.高效性蛋白酶蛋白质多肽
B.专一性淀粉酶淀粉麦芽糖
C.专一性麦芽糖酶麦芽糖葡萄糖
D.高效性脂肪酶脂肪甘油和脂肪酸
答案B
解析图示酶促反应表明，A在反应前后形态结构未改变，是酶分子，B是底物，C是产物。A与B特异性结合后，在A的作用下，大分子B分解为含2个结构单元的小分子，说明酶具有专一性；对照四个选项，淀粉是多糖，麦芽糖是二糖，符合图示现象，B项正确。
2.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.①②③B.①③C.③D.②③
答案B
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。
3.（2019·株洲高一检测）如图是温度影响某种酶活性的曲线图，据图分析正确的是（）
A.A点时酶的结构被破坏
B.B点时酶的活性最高
C.随温度升高酶活性增强
D.C点时酶对生化反应有抑制作用
答案B
解析A点时温度较低，酶活性很小，但酶的空间结构完好，A错误；B点时酶活性最高，B正确；AB段，随着温度的升高，酶活性不断增强，而BC段，随着温度的升高，酶活性逐渐减弱，C错误；C点时，该酶仍具有活性，则该酶对生化反应有促进作用，D错误。
4.下列有关“探究影响酶活性的条件”实验的叙述，正确的是（）
A.若探究PH对过氧化氢酶活性的影响，则PH是自变量，过氧化氢分解速率是无关变量
B.若探究温度对酶活性的影响，可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应
C.若探究温度对淀粉酶活性的影响，应将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调温度
D.若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测
答案D
解析若探究PH对过氧化氢酶活性的影响，则PH是自变量，过氧化氢分解速率是因变量，A项错误；若探究温度对酶活性的影响，不可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，B项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，应先将淀粉溶液与淀粉酶溶液在各自所需的温度下保温一段时间再混合，C项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度，D项正确。
5.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＿＿＿＿＿＿＿＿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）。
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，反应产物总量也不会增加（4）蛋白质或RNA高效性和专一性
解析（1）分析题图可知，40℃条件下产物浓度达到最大值所需时间比20℃条件下短，且40℃条件下产物浓度最大值大于60℃条件下，故在三个温度条件下，该酶活性最高的是B组。（2）由题图信息可知，在20～40℃范围内的酶活性均大于20℃时的酶活性，故在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）图示信息显示：在T2时，60℃条件下的酶已失活，故此时增加底物，产物总量不会增加。（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；酶的特性包括高效性、专一性、作用条件较温和。
题组一酶的特性
1.（2018·湖北武汉二中期末）如图是在不同条件下，化学反应的速率曲线，其中1、2和3代表的反应条件是（）
A.无机催化剂酶未加催化剂 B.酶无机催化剂未加催化剂
C.未加催化剂酶无机催化剂 D.酶未加催化剂无机催化剂
答案B
解析酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，从而使反应速率加快，更快到达平衡点，其中酶的催化效果更显著，故B正确。
2.“果酒放久了易产生沉淀”，加入少量蛋白酶可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明（）
A.酶的化学成分是蛋白质 B.酶的催化作用具有专一性
C.酶的催化作用受环境影响 D.酒中的这种沉淀是氨基酸
答案B
解析由题意可知，加入少量蛋白酶可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，说明酒中的沉淀主要是蛋白质且酶的催化作用具有专一性。
3.分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后，酶的活性被抑制或失去活性，但（）
A.经过0℃处理的酶的活性能够恢复
B.经过100℃处理的酶的活性能够恢复
C.经过0℃处理的酶的空间结构遭到破坏
D.经过100℃处理的酶被水解成了氨基酸
答案A
解析高温和低温对酶活性的影响不同，低温不会破坏酶的空间结构，只会抑制酶的活性，若升高温度，酶活性可以恢复；高温破坏酶的空间结构，使酶活性永久丧失。
4.小张进行“酶活性的影响因素”实验，结果如图所示，下列分析正确的是（）
A.随温度升高，酶活性不断上升
B.随PH下降，酶活性不断升高
C.最适温度为T，最适PH为X
D.酶活性受温度影响，但不受PH影响
答案C
解析在一定范围内，随着温度（PH）的升高，酶的活性升高，但当温度（PH）超过最适温度（PH）后，酶的活性又逐渐降低，A、B项错误；在温度为T时，酶活性最高，所以最适温度为T，当PH为X时，酶活性最高，所以最适PH为X，C项正确；温度和PH都影响酶活性，D项错误。
5.（2018·江西南昌一中月考）下列有关酶的叙述，不正确的是（）
A.过酸、过碱、温度过高或温度过低都会使酶永久失活
B.在一定范围内，底物浓度能够影响酶促反应速率
C.在化学反应前后，酶自身的化学性质不发生变化
D.过氧化氢酶溶液的温度由80℃变为20℃的过程中，酶活性不变
答案A
解析高温、过酸、过碱都会破坏酶的空间结构，使酶失活，但是低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性，A错误；底物浓度能影响酶促反应速率，在一定范围内，随着底物浓度的升高，酶促反应速率逐渐加快，B正确；酶是生物催化剂，在化学反应前后自身性质不发生改变，C正确；温度为80℃时，过氧化氢酶已经失活，当温度变为20℃时，酶活性不变，D正确。
题组二影响酶活性的因素及实验探究
6.（2019·河南郑州一中模拟）下列有关酶的特性及相关实验的叙述正确的是（）
A.PH过高或过低以及温度过高或过低都能使酶变性失活
B.在研究温度影响淀粉酶活性实验中，可以用斐林试剂检测实验结果
C.在研究温度影响酶活性实验中，不适宜选择过氧化氢酶作为研究对象
D.与无机催化剂相比，酶提高反应活化能的作用更明显，因而酶催化效率更高
答案C
解析高温、过酸或过碱会使酶的空间结构发生变化而失活，但是低温可以降低酶的活性，酶的空间结构不变，不会失活，A错误；斐林试剂使用时需要水浴加热，不能用来探究温度对淀粉酶活性的影响，B错误；过氧化氢在高温条件下也会分解，在研究温度影响酶活性实验中，不适宜选择过氧化氢酶作为研究对象，C正确；与无机催化剂相比，酶降低化学反应所需活化能的作用更明显，因而酶催化效率更高，D错误。
7.（2019·山西运城一中高一上月考）下面是验证酶的催化特性的几组实验，对实验的处理如表所示，下列相关叙述不正确的是（）
试管号
试管内容物
条件
检测
1
2ML浆糊＋2ML纯唾液
37℃处理10MIN
3滴碘液
2
2ML浆糊＋2ML清水
37℃处理10MIN
3滴碘液
3
2ML浆糊＋2ML稀释10倍的唾液
37℃处理10MIN
3滴碘液
4
2ML浆糊＋2ML纯唾液
95℃处理10MIN
3滴碘液
5
2ML浆糊＋2ML纯唾液＋2滴浓HCL
37℃处理10MIN
3滴碘液
A.通过上述实验中的1和2号试管比较，能够说明酶具有催化作用
B.通过上述实验中的1和3号试管比较，能够说明酶具有专一性
C.通过上述实验中的1和4号试管比较，能够说明酶的活性受温度影响
D.通过上述实验中的1和5号试管比较，能够说明酶的活性受PH影响
答案B
解析实验中的1和2号试管比较，1号试管淀粉被分解，加碘液后蓝色较浅，能够说明酶具有催化作用，A正确；实验中的1和3号试管比较，能够说明酶的浓度可影响酶促反应速率，不能说明酶具有专一性，B错误；实验中的1和4号试管比较，能够说明温度会影响酶促反应速率；实验中的1和5号试管比较，能够说明PH可影响酶促反应速率，C、D正确。
8.（2018·福建福州一中高一上月考）下列与酶相关实验的叙述中，正确的是（）
A.探究酶的高效性时，自变量可以是酶的种类
B.探究淀粉酶的专一性时，自变量只能是酶的种类
C.探究PH对酶活性的影响时，自变量不止一种
D.探究温度对酶活性的影响时，因变量不止一种
答案D
解析探究酶的高效性时，自变量是催化剂的种类，A错误；探究淀粉酶的专一性时，自变量也可以是底物种类，B错误；探究PH对酶活性的影响时，自变量是PH，C错误；探究温度对酶活性的影响时，因变量可以是产物的生成速率或底物的消耗速率，D正确。
9.（2018·西安月考）下图中能正确表示人体胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是（）
答案C
解析人体胰蛋白酶的最适温度为37℃左右，因此在0～30℃，随温度的上升，酶活性不断升高，C项正确。
10.（2018·菏泽高三一模）某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是（）
A.降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B.在30℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C.对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D.若将温度改为PH，则所得实验结果曲线与图示结果相同
答案C
11.探究温度对酶活性的影响，最合理的实验步骤是（）
①取3支试管编号，各注入2ML可溶性淀粉溶液；另取3支试管编号，各注入1ML新鲜的淀粉酶溶液②将淀粉酶溶液注入相同温度下的可溶性淀粉溶液试管中，维持各自的温度5MIN③向各试管滴两滴碘液，摇匀④将6支试管分成三组，每组各有一份可溶性淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60℃的温水、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
答案D
解析探究温度对酶活性影响的实验，要先分别将淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液处理到所需温度，再混合，最后滴加碘液并观察实验现象。
12.（2018·宁夏银川一中月考）啤酒生产时，麦芽中多酚氧化酶（PPO）的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽的过程中需降低其活性。如图为不同PH和温度对PPO活性影响的曲线。下列叙述不正确的是（）
A.PPO能催化多酚类物质的生化反应
B.相同温度下，PH为7.8时的酶促反应速率比PH为8.4时慢
C.在制备麦芽的过程中应将反应条件控制在温度80℃、PH8.4
D.高于90℃时，PPO可能发生热变性，从而失活
答案C
解析PPO能催化多酚类物质的生化反应，A正确；由题图可知，PPO的最适PH为8.4，故相同温度下，PH为7.8时的酶促反应速率比PH为8.4时慢，B正确；麦芽中PPO的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽过程中需降低其活性，而题图中显示在温度80℃、PH8.4的条件下该酶活性最强，C错误；高于90℃时，PPO可能发生热变性，从而失活，D正确。
13.如图表示胰蛋白酶（最适温度为37℃）在不同条件下催化某种物质反应速率的变化曲线，请据图回答：
（1）该酶作用的底物是＿＿＿＿＿＿＿＿，酶与无机催化剂相比，具有＿＿＿＿＿＿＿＿性。
（2）图中AB段和BC段影响酶促反应速率的主要限制因素分别是＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速率慢，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）温度过高使酶的活性降低，同时会使酶的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿遭到破坏，使酶永久＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案（1）蛋白质高效（2）底物浓度酶浓度（3）温度较低，酶活性较弱（4）空间结构失活
解析（1）由于酶具有专一性，该酶（胰蛋白酶）作用的底物是蛋白质；与无机催化剂相比，酶具有高效性。（2）从曲线图可看出，AB段酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，由此可知，此段的限制因素是底物浓度；BC段酶促反应速率不随底物浓度增加而变化，且此时温度为37℃，为最适温度，由此可知，此段的限制因素应是酶浓度。（3）Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速率慢，这是因为温度较低，酶活性下降。（4）温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，从而使酶永久失活。
14.（2018·云南云天化中学高二月考）为探究影响酶活性的因素，某同学设计了一个实验方案，见下表：
试管
底物和试剂
实验条件
1
1CM3瘦肉块＋4ML蒸馏水
37℃水浴；PH＝1.5
2
1CM3瘦肉块＋4ML胃蛋白酶
37℃水浴；PH＝8
3
1CM3瘦肉块＋4ML胃蛋白酶
①；PH＝1.5
4
1CM3瘦肉块＋4ML胃蛋白酶
0℃水浴；PH＝1.5
（1）请完成实验设计：①应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，请为该组实验拟定一个课题名称：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）本实验的因变量可以通过观察＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来确定。
（4）在2、3号试管所研究的问题中，温度属于＿＿＿＿＿＿＿＿变量。
（5）在2、3号试管所研究的问题中，＿＿＿＿＿＿＿＿号为对照组。
答案（1）37℃水浴（2）温度探究温度对胃蛋白酶活性的影响（3）相同时间内瘦肉块的变化（或记录瘦肉块消失所用的时间）（4）无关（5）3
解析（1）本实验的目的是探究温度、PH对酶活性的影响，实验设计时应遵循对照原则和单一变量原则，所以3号试管的实验条件为37℃水浴，PH＝1.5。
（2）实验过程中的自变量是指人为改变的变量，因变量是指随着自变量的变化而变化的变量，无关变量是指对实验结果能造成影响的一些可变因素，必须严格控制。分析题表可知，3、4号试管中的自变量为温度，该对照实验应为探究温度对胃蛋白酶活性的影响。
（3）随着实验中温度或PH的变化，相同时间内瘦肉块的变化（或瘦肉块消失所用的时间）为因变量。
（4）2、3号试管可作为研究PH对胃蛋白酶活性的影响的一组对照，其中温度为无关变量。
（5）胃蛋白酶的最适PH为1.5左右，2号试管中PH为8，进行了实验处理，为实验组，而3号试管的PH为1.5，没有处理，属于对照组。