2021学年第2节 细胞的能量“通货”──ATP学案

5.1 降低化学反应活化能的酶（2）导学案

【学习目标】

1．分析相关实验，理解酶的高效性和专一性的含义。(重点)

2．通过探究实验，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方法。(难点)

【自主预习】

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)，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。

甲　　　　　　乙

(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)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：

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。

【互动探究】

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

(1)1号试管无明显变化说明淀粉被水解了，2、3号试管呈蓝色说明淀粉没有被水解。

(2)该实验说明：唾液淀粉酶在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。

2．实验二：pH变化对过氧化氢酶催化作用的影响

(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。

【课堂练习】

1．纺织工业上的褪浆工序常用两种方法：化学法，用NaOH溶液7～9克/升，在70～80℃条件下作用12小时，褪浆率仅为50%～60%；加酶法：用少量细菌淀粉酶，在适宜温度时只需5分钟，褪浆率达100%，这一事实说明(　　)

A．酶具有多样性　 B．酶具有高效性

C．酶具有专一性 D．酶具有溶解性

答案：B

2．将1 mL 5%的新鲜唾液倒入装有10 mL淀粉溶液的试管内，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

3．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t2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

答案：B

4．下表是为了研究酶作用的特性，以20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验方法及结果，通过分析实验结果，不能得出的结论是(　　)

A．酶的催化效率具有高效性

B．酶的催化条件具有温和性

C．酶的催化对象具有专一性

D．高温会使酶失去活性

答案：C

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，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______。

答案：(1)蛋白质　(2)底物量一定，底物已被耗尽　(3)见下图

(4)不变　在pH＝2时酶已经失活　(5)C