人教版高中生物必修一习题5.1.2酶的特性含解析

第17课时 酶的特性

[目标导读] 1.分析相关实验，理解酶的高效性和专一性的含义。2.通过探究实验，归纳温度和pH变化对酶活性的影响，并画出有关曲线。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方法。

[重难点击] 影响酶促反应的有关曲线分析。

一 酶的高效性和专一性

酶与无机催化剂相比，有很多共同点，也有不同点，请结合下面内容探究酶的高效性和专一性。

1.酶的高效性

(1)在比较肝脏研磨液(过氧化氢酶)和氯化铁对过氧化氢的催化效率实验中(如图)，每滴肝脏研磨液中的过氧化氢酶分子数和每滴FeCl3溶液中的Fe3＋的数目之比是1∶250_000；而试管甲产生的气泡比试管乙多，说明与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。

(2)含义：酶的催化效率比无机催化剂高许多，大约是无机催化剂的107～1013倍。

(3)原理：酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，但是酶降低活化能的作用更显著，如图。

(4)意义：有利于细胞内的生化反应快速高效地进行。

2.酶的专一性

(1)淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后产生葡萄糖和果糖，它们都是还原糖。下表为比较新鲜唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验： 试管编号 1 2

可溶性淀粉

2 mL

蔗糖溶液 2 mL

新鲜的唾液 1 mL 1 mL

37 ℃保温5分钟

新制的斐林试剂 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

①1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉有(有、没有)被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有(有、没有)被水解。

②实验结论：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。

(2)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？

答案 不是。酶的专一性是指每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。

(3)由以上探究可知，一种酶只能催化一种或一类化学反应，酶的作用具有专一性。

小贴士 酶的专一性与酶的空间结构有关。每种蛋白质都有特定的空间结构，酶催化反应时，酶分子首先与底物分子结合。但酶分子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上是否对应，如下图：

归纳提炼

活学活用

1.分析下列现象：

(1)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到淀粉溶液中，会使淀粉水解，和用纯唾液的效果一样，这一现象表明酶具有___________________。 (2)果酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明酶具有________________。

答案 (1)高效性 (2)专一性

解析 酶的高效性指的是酶的用量少但是催化效率高；酶的专一性指的是一种酶只能催化一种或一类化学反应。

二 酶的作用条件较温和

由于多数酶是容易变性的蛋白质，所以酶的作用需要温和的条件。结合教材提供的材料用具设计相关的实验过程，请分析：

1.实验一：温度变化对工业淀粉酶(适宜温度60 ℃)催化作用的影响

步骤 试管编号

1

2

3

加入3%可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL

提供环境温度 60 ℃的水 沸水 冰块

保温 5 min 5 min 5 min

注入2%新鲜淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL

继续保温 5 min 5 min 5 min

滴入碘液 1滴

1滴 1滴

实验现象 无明显颜色变化 蓝色 蓝色

(1)1号试管无明显颜色变化说明淀粉被完全水解了，2、3号试管呈蓝色说明淀粉没有被完全水解。

(2)该实验说明：工业淀粉酶在60_℃时活性最高，温度偏高或者偏低，都会影响酶的活性，使酶活性降低，因此酶的作用需要适宜的温度。

(3)能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成，来判断试管中的淀粉是否水解了？

答案 不能。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。

(4)能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？

答案 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.实验二：pH变化对过氧化氢酶催化作用的影响

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

(1)1号试管中有大量的气泡产生，说明过氧化氢酶的活性很高，2、3号试管无明显气泡，说明在不适宜的pH范围内，过氧化氢酶的活性很低。

(2)该实验说明：酶的作用需要适宜的pH,_pH偏高或偏低都会使酶活性降低。

(3)该实验中，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?

答案 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。

3.温度和pH对酶促反应速率的作用曲线

(1)曲线解读

①AB(DE)段：在一定温度(pH)范围内，酶促反应速率随温度(pH)的升高而加快。

②B(E)点：酶促反应速率最快，酶活性最高，此时对应的温度(pH)称为该酶的最适温度(pH)。

③BC(EF)段：酶促反应速率随着温度(pH)的升高而下降。

(2)比较A、C、D、F四点说明：低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性；但高温、过酸、过碱会导致酶变性，使其永久失活。

归纳提炼

影响酶促反应速率的其他因素

温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应的速率，另外底物浓度、酶浓度等也会影响酶促反应的速率，如图：

(1)底物(反应物)浓度对酶促反应速率的影响(如图1)

①在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。

②当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变，这是受酶浓度或酶活性的限制。

(2)酶浓度对酶促反应速率的影响(如图2)：在底物足够、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 活学活用

2.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t1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重

问题导析 (1)在最适宜的温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。

(2)t1时酶没有失活，当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升。

(3)高温会使酶的空间结构遭到破坏，因此t2时酶的空间结构破坏更严重，t1时更适合酶的保存。

答案 B

解析 在最适宜的温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低；当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升；温度过高，还会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；0 ℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定；在适宜的温度下酶的活性可以恢复，酶适于在低温下保存，故C、D错误。

当堂检测

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.能使反应物变成更加细小的微粒，增加接触面积

C.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.提供了化学反应开始时所需的活化能

答案 C

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。

2.将1 mL 5%的新鲜唾液倒入装有10 mL糨糊的试管内，置于25 ℃的温水中水浴，下列各方法中能提高试管内反应速率的是( )

A.向试管内通气

B.适当提高实验温度 C.向试管内加入少量的麦芽糖

D.向试管内加入大量的酸或碱

答案 B

解析 过酸或过碱会使酶失活，而新鲜唾液淀粉酶的最适pH为7左右。通气、加入少量的麦芽糖不影响酶的活性。在一定温度范围内，随温度升高酶的活性增强。

3.研究表明，一分子过氧化氢酶能在1 min内使5×105个过氧化氢分子分解成氧和水，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

答案 C

解析 一分子过氧化氢酶的催化效率是Fe3＋的109倍，说明酶具有高效性；但是过氧化氢酶能水解过氧化氢，不能水解糖，说明酶具有专一性。

4.下列有关酶的实验的设计思路正确的是( )

A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响

B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性

C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性

D.利用胃蛋白酶、蛋清和 pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响

答案 C

解析 过氧化氢在加热条件下会分解，因此不能用于探究温度对酶活性影响的实验；碘液加入蔗糖溶液中，不论蔗糖是否分解都观察不到现象的变化；胃蛋白酶在强酸性条件下(pH为2～3时)活性最高，故还应配制pH为1、2的缓冲液用于实验。

5.胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物)，温度保持在37 ℃，pH保持在最适值(8.0～9.0)，生成物量与反应时间关系如下图。请回答下列问题：

(1)该酶作用的底物是________________。

(2)在140 min后，曲线变成水平，这是因为__________________________________。

(3)若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。

(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将__________________，原因是______________________________________________。

(5)下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是________。