1、第第 13 课时课时 生物催化剂生物催化剂酶酶(二二) 目标导读 1.通过教材 P6465探究，归纳 pH 和温度变化对酶活性的影响。2.学会分析酶的 相关曲线。 重难点击 1.温度和 pH 变化对酶活性的影响。2.酶的相关曲线分析。 一、酶的催化容易受到外界环境的影响 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，特别是 pH 和温度， 请阅读教材 P6465内容，并结合下面的探究实验来进行分析。 1探究不同 pH 对过氧化氢酶活性的影响 (1)实验原理 过氧化氢分解反应式：2H2O2 过氧化氢酶 2H2OO2。 pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可通过比较氧气泡大小和数
2、量的不同，判断出 不同条件下酶的活性。 (2)实验材料 新鲜肝脏提取液(含过氧化氢酶)， 3%过氧化氢溶液， 缓冲液(pH 5.0、 pH 6.0、 pH 7.0、 pH 8.0、 pH 9.0)等。 (3)方法步骤 步骤 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3 1 注入等量 3%的 H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 注入不同 pH 的溶液 1 mL 5%的 HCl 1 mL 5%的 NaOH 1 mL 蒸馏水 3 注入等量过氧化氢酶溶液 2 滴 2 滴 2 滴 4 观察现象 无气泡产生 无气泡产生 有大量气泡产生 3 号试管中有大量的气泡产生，说明过氧化氢酶的活性很高，1、
3、2 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。 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。 (4)实验结论：pH 能影响酶的活性。 2探究温度对唾液淀粉酶活性的影响 (1)实验原理 唾液淀粉酶能催化淀粉分解成麦芽糖，在 37 左右时，催化作用最强。 淀粉遇到碘液呈蓝色，麦芽糖遇到碘液不变蓝色，可以用蓝色的有无或者深浅来检验淀粉 的多少。 (2)实验设计 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 37 的温水 沸水 冰水 保温 5 min 5 min 5 min 注入 2%新鲜唾液
4、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 观察实验现象 (3)实验结果和结论 1 号试管无明显颜色变化，说明淀粉被完全分解了，2、3 号试管呈蓝色，说明淀粉没有被 完全分解。 该实验说明：唾液淀粉酶在 37 时活性很高，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。 (4)讨论 有同学设计了下面的实验，与上面的实验相比，有什么好处？ 答案 保证反应从一开始就是预设的温度，避免了不同温度溶液混合时对反应温度的影响。 如果把2号和3号试管放到37 的温水中保温， 发现2号试管内颜色不会变
5、化， 仍是蓝色； 3 号试管蓝色会变浅，试推测其原因。 答案 高温条件下酶活性丧失；低温下酶活性受抑制，但仍具有活性，恢复到适宜温度仍能 发挥催化作用分解淀粉。 能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？ 答案 不行，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。 3通过上述实验分析可知，在体外应用酶进行催化的过程中，应该随时注意环境温度和 pH 的变化情况，并及时调节，使酶在最适条件下发挥出最高的效率。 4酶在医学方面的应用主要体现在以下两个方面：一方面，可以利用酶直接医治一些恶疾顽 症，或者用酶催化生产出其他化学方法难以合成的药物；另一方面，可以通过检测体内某种 组织中特定酶
6、催化作用的变化来诊断疾病。 归纳提炼 1对大多数化学本质是蛋白质的酶来说，过高的温度和过高或者过低的 pH，都会破坏酶的 分子结构，使酶失去催化作用；低温也能使酶的催化效率明显降低，但是酶的分子结构没有 被破坏，在适宜温度下还可以恢复。 2酶的活性除了受温度和酸碱度的影响外，有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等 都会影响酶的活性。 活学活用 1将 1 mL 5%的新鲜唾液倒入装有 10 mL 糨糊的试管内，置于 25 的温水中水浴加热，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向试管内加入少量麦芽糖 D向试管内加入大量的酸或碱 答案 B 解析 过
7、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。 二、有关酶的曲线分析 曲线图是分析生物学原理常用的一种形式，具有直观明了的特点，试分析下列与酶有关 的曲线图。 1酶和无机催化剂的比较曲线 (1)酶和无机催化剂的共同点是： 都能改变化学反应的速率； 都不改变化学反应的平衡点。 (2)酶和无机催化剂的不同点是：酶的催化效率更高。 2温度和 pH 变化对酶活性的影响曲线 (1)曲线解读 AB(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。 B(E)点： 酶促反应速率最快，
8、 酶活性最高， 此时对应的温度(pH)称为该酶的最适温度(pH)。 BC(EF)段：酶促反应速率随着温度(pH)的升高而下降。 (2)比较 A、B、C、D 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。 3依赖于酶的催化反应叫酶促反应，影响酶促反应的因素除了酶的活性外，还有酶的浓度和 底物的浓度 (1)底物(反应物)浓度对酶促反应速率的影响(如图 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。 当底物浓度达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反
9、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。 归纳提炼 坐标曲线题可以考查多个知识点，涉及到生物学的各个方面。坐标曲线题具有情景新、重能 力、区分度高的特点。分析坐标曲线图时，一般要做到三点：识标、明点、析线。 (1)识标：要看清楚横轴、纵轴代表什么变量。 (2)明点：注意曲线的关键点，如：曲线的起点、终点；曲线的交点(曲线与横轴的交点、 与纵轴的交点、两条曲线相交的交点)；曲线的顶点、转折点、最低点等。 (3)析线：分析整条线或者线段的变化趋势，如：上升(直线上升，逐渐上升)；
10、下降(直线 下降，逐渐下降)；保持稳定；先上升后下降，先下降后上升等。 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
11、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，甚至使 酶永久失活，故 A 错误；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。 1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活( ) (2)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( ) (3)探究酶的最适 pH，需要在酶的最适温度条件下进行( ) 答案 (1) (
12、2) (3) 2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。 3将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。
13、这是因为加热会( ) A提高淀粉酶活性 D改变可溶性糖分子结构 C防止玉米粒发芽 D破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶 答案 D 解析 玉米放入沸水中，使可溶性糖转化为淀粉的酶受热失活，不能催化可溶性糖转化为淀 粉的反应。 4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，生成物 的量与反应时间关系如下图。请据图回答下列问题： (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
14、酶催化反应的速度 将 ，原因是 。 (5)下面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 。 答案 (1)蛋白质 (2)底物量一定，底物已被耗尽 (3)如图所示 (4)不变 在 pH2 时酶已经失活 (5)C 解析 酶具有专一性，一种酶只能催化某一种或某一类化合物的反应。第(1)小题蛋白酶只能 催化蛋白质水解。酶催化反应，只能改变反应速度，不能改变反应结果，故第(3)小题画坐标 曲线时，反应速度加快，时间缩短，最终生成物量不变。受 pH 影响，酶在强酸或强碱环境 中会因结构改变而变性失活。受温度的影响，低温影响酶活性，但不会变性失活，随温度升 高，反应速度加快，超过最适温度，随温度升高而下降，但第(5)小题侧重于考查胰蛋白酶的 最适温度为 37 。 另外第(2)小题考查化学反应的常识， 随着反应时间推移， 反应底物耗尽， 生成物量不再增加。
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