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高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 酶是生物催化剂第2课时导学案及答案
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这是一份高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 酶是生物催化剂第2课时导学案及答案，共13页。
(1)最适的pH
酶通常在一定pH范围内才起作用，而且在某一pH下作用__最强__。由pH对酶作用影响的典型曲线可知：最适的pH范围可能很窄，也可能较宽，这取决于__不同酶的特性__。
(2)活动：探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
实验原理
肝脏中的过氧化氢酶能将H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的pH缓冲液处理过氧化氢酶和H2O2，收集O2的产生量，比较在不同pH下过氧化氢酶的催化活性。
实验步骤
①将水槽中的水加至快满为止。
②将大小相同的8片滤纸片放在__盛有新鲜肝脏匀浆的培养皿中__浸泡1 min，然后用镊子夹起滤纸片，贴靠在培养皿壁上，使__多余的匀浆流尽__。
③将3片含有酶的滤纸片小心放入反应小室的一侧内壁上，注意滤纸片不要__碰到反应小室的瓶口__。
④加入pH为5.0的缓冲液2 mL，然后再加入2 mL 3%的H2O2溶液，将小室塞紧。
⑤将量筒注满水，倒立，使筒口一直在水中。
⑥小心将反应小室平放在水槽的水里，将量筒移至反应小室口伸出的玻璃管上方，实验过程中保证量筒的位置不动。
⑦将反应小室小心旋转__180°__，使H2O2溶液接触滤纸片，同时开始计时。每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次，共进行4次，记录结果。
⑧该实验结束后，反复冲洗反应小室，再重复上述实验过程，测量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下过氧化氢在酶的催化下所释放的__气体量__。
(3)实验结论：__在一定范围内，随pH的增加，酶的活性逐渐增强，当超过一定值时，酶的活性逐渐下降__。
知识点二 温度对酶作用的影响
(1)最适的温度
酶促反应都有一个__最适__温度，在此温度以上或以下，酶活性均会下降。
(2)原因分析
这是因为温度对酶促反应的影响有两个方面：其一，温度升高，反应物分子具有的__能量增加__，反应速度加快。其二，酶是蛋白质，酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变，导致__热变性__。温度升得越高，__酶变性__的速率越快；升到一定温度，酶将__完全失去活性__。这两个作用叠加在一起，使得酶所催化的反应表现出最适温度。
(3)低温对酶活性的影响
在0～40 ℃内，一般酶的活性随温度的升高而升高。低温会使酶的活性降低，但不会破坏酶的__分子结构__，当温度适宜时，酶的催化作用可以__恢复__。所以，酶一般在__较低温度__条件下保存。
知识点三 影响酶活性的其他因素
除温度和pH外，__有机溶剂__、__重金属离子__、__酶的浓度__、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)pH过大或过小、温度过高或过低，酶均会变性失活。( × )
(2)将溶液pH由10降到1的过程中，其中的胃蛋白酶的活性将升高。( × )
(3)探究温度对酶活性的影响，不宜用H2O2作为底物。( √ )
2．回答下列关于“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的问题。
(1)本实验为什么需要使用新鲜肝脏？把新鲜肝脏做成匀浆的目的是什么？
(2)为什么必须使用新配制的过氧化氢溶液？
(3)什么情况下开始计时？
(4)整个实验过程中，除pH之外，其余的变量有哪些，为什么相同？
(5)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中，控制条件的步骤和酶量控制的步骤为什么一定不能颠倒顺序？
(6)能否用本实验装置来探究温度对酶活性的影响？试说明原因。
【答案】(1)新鲜肝脏细胞中过氧化氢酶活性较高；把新鲜肝脏做成匀浆的目的是把肝细胞中的过氧化氢酶释放出来。
(2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，造成实验现象不明显。
(3)先将缓冲液与H2O2溶液混合，再将反应小室旋转180°，使H2O2溶液接触滤纸片，此时开始计时。
(4)过氧化氢的新鲜程度、肝脏的新鲜程度、温度的高低、收集气体前量筒排气状况等为无关变量。实验设计应遵循单一变量原则，这样可以排除无关变量对实验结果造成的影响。
(5)若控制条件的步骤和酶量控制的步骤颠倒顺序，会在调节温度或pH前，酶先将底物分解，导致实验失败。
(6)不能。加热会使过氧化氢分解，故本实验装置不能作为探究温度影响酶活性的装置。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 与酶相关的曲线解读))
1．酶活性的表示方法：酶作用的强弱用酶活性表示。例如，1 g蔗糖酶在1 min内使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少。
2．pH、温度对酶活性的影响
(1)pH对酶活性的影响
①在一定条件下，酶作用最强时的pH称为该酶的最适pH。偏离该pH，不论升高还是降低pH，酶的活性都会下降，从而使酶促反应速率下降。
②过酸、过碱都会使酶变性，使酶永久失活。
(2)温度对酶活性的影响
①在一定条件下，酶促反应最快时的温度称为该酶的最适温度。在此温度以上或以下酶活性均要下降，从而导致酶促反应速率下降。
②低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会导致酶发生热变性，使其永久失活。
3．酶浓度和底物浓度对酶促反应速率的影响
(1)酶浓度
在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比，酶浓度改变没有改变酶分子的活性。
(2)底物浓度
在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。底物浓度改变没有改变酶分子的活性。
4．酶高效性的曲线
由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率更高；酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。
5．酶专一性的曲线
(1)在反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应。
(2)在反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。
【提醒】
1．反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
2．温度、pH、酶活性抑制剂(如重金属离子)是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的；酶浓度和底物浓度是通过影响底物和酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
3．酶所处温度从适温到低温再到适温，则酶活性从高到低再到高；而酶所处温度从适温到高温再到适温，则酶活性从高到失活再到失活。如胰蛋白酶从高温到适温过程中，其活性保持不变，因为蛋白质变性不可逆。
eq \a\vs4\al(典例) 下图分别表示温度、pH与酶活性的关系，下列叙述不正确的是( D )
A.曲线a表示酶与温度的关系，B点所对应的温度表示该酶的最适温度
B．曲线b可以表示人体内胃蛋白酶的活性
C．曲线c可以表示人体内胰蛋白酶的活性
D．曲线d可以表示胃蛋白酶的酶促反应从80 ℃不断降温至0 ℃的实验中测得的反应物量的变化
【解析】曲线a的横坐标是温度，可以表示酶与温度的关系，B点的反应速率最大，其对应的温度可以表示该酶的最适温度，A正确；曲线b的最适pH在2左右，可以代表人体内胃蛋白酶的活性，B正确；曲线c的最适pH在7.5左右，可以代表人体内胰蛋白酶的活性，C正确；胃蛋白酶在80 ℃时已经失活，从80 ℃降低到0 ℃酶无活性，反应物的量不会改变，D错误。
1．pH对胃蛋白酶和胰蛋白酶作用的影响如图所示。下列叙述正确的是( C )
A.两种酶的最适pH相同
B．两种酶的活性随pH不断升高而增大
C．两种酶在pH为5时均失活
D．两种酶在各自最适pH时的活性相同
【解析】分析题图可知，胃蛋白酶的最适pH为2，胰蛋白酶的最适pH为8，两种酶的最适pH不同，A项错误；在最适pH条件下，两种酶的活性最高，高于或低于最适pH，两种酶的活性都减弱，B项错误；在pH为5时，两种酶均失活，C项正确；两种酶在各自最适pH时的活性都最高，但其活性不一定相同，D项错误。
2．如图为在某温度和pH条件下，人血液中的碳酸酐酶酶促反应速率随底物浓度变化的示意图。下列有关叙述中错误的是( B )
A．底物浓度为a时，再增加底物浓度，反应速率加快
B．底物浓度为b时，再增加底物浓度，反应速率加快
C．底物浓度为a时，若改变反应温度，反应速率可能改变
D．底物浓度为b时，若改变反应pH，反应速率可能改变
【解析】a点时底物浓度是反应速率的限制因素，a点时反应速率随着底物浓度增大而增大，A正确；b点时底物浓度不再是限制因素，限制因素是酶的浓度，增加反应物的浓度，反应速率不变，B错误；底物浓度为a时，改变反应温度，会影响酶的活性，反应速率可能改变，C正确；底物浓度为b时，改变反应pH，会影响酶的活性，反应速率可能改变，D正确。
3．如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间之间的关系。下列有关叙述正确的是( D )
A．若实验条件为不同温度，则b曲线对应的温度为最适温度
B．若实验条件为不同pH，则c曲线对应的pH条件下，酶已失活
C．若实验条件为不同的酶浓度，则a曲线对应的酶浓度不一定最大
D．若a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性有抑制作用
【解析】温度能影响酶促反应速率，则a曲线对应的温度为最适温度，A错误；pH能影响酶促反应速率，则a、b、c曲线对应的酶均有活性，B错误；若实验条件为不同的酶浓度，a达到化学反应平衡点的时间最短，则a曲线对应的酶浓度最大，C错误；若a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，c条件下达到化学反应平衡点的时间最长，反应速率最慢，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性有抑制作用，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 实验中的对照和变量))
1．变量的种类
(1)自变量：实验中由实验者操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变。
(2)因变量：因自变量的不同而导致的不同的实验结果。
自变量和因变量之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。
(3)无关变量：实验中除自变量外，也能影响实验现象或实验结果的其他因素。
2．自变量和无关变量的确定和控制
根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施，在做实验时，对照组和实验组的无关变量需要相同且适宜。
3．实验设计中对照的设置
一个实验通常分为实验组和对照组(控制组)。实验组是施加实验变量处理的对象组，对照组是不施加实验变量处理的对象组，无关变量对两者的影响是相同的，两组之间的差别被认为是来自实验变量的影响。按照对照方式的不同可分为4种类型：
4．与酶相关的实验设计
(1)温度对酶活性的影响
①实验原理
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘碘化钾溶液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
②实验设计思路
(2)pH对酶活性的影响
①实验原理
a．2H2O2 eq \(――→,\s\up7(过氧化氢酶)) 2H2O＋O2。
b．pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。
②实验设计思路
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(H2O2溶液＋pH1酶液,H2O2溶液＋pH2酶液, ,H2O2溶液＋pHn酶液)) eq \(――→,\s\up7(检测)) O2的产生速率
eq \a\vs4\al(典例) 某同学对课本实验“探究pH对过氧化氢酶的影响”进行创新，设计了如下装置图，溶液分别用了pH为5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液，下列说法错误的是( B )
A.滤纸片浸过新鲜肝脏研磨液，可用土豆片代替滤纸片
B．四个装置中滤纸片上浮的速度均不相同
C．该实验不需要设置空白对照组
D．酶促反应速率可以用t3－t1来表示
【解析】土豆片中含有过氧化氢酶，因此可用土豆片代替浸过新鲜肝脏研磨液的滤纸片，A正确；过氧化氢酶最适pH为7.0左右，当溶液中pH为6.0、8.0时，对酶活性的影响基本相同，过氧化氢分解速率基本相同，装置中滤纸片上浮的速度基本相同，B错误；该实验不同pH组之间互为对照，因此不需要设置空白对照组，C正确；酶促反应速率可以用滤纸片从进入液面之时到浮出液面的时间差(即t3－t1)来表示，D正确。
1．关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是( C )
A．实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少
B．实验中用到的滴管必须先吸取二氧化锰溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小
C．过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下快
D．实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况
【解析】实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长，肝细胞内的过氧化氢酶的数量会减少，故A选项错误；用两根滴管分别吸取二氧化锰溶液和肝脏研磨液，避免对实验产生干扰，故B选项错误；过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下快，故C选项正确；实验的因变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况，自变量是温度和催化剂的种类，故D选项错误。
2．某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( D )
A.该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量
B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高
C．乙醇和铁离子对纤维素酶活化的抑制有相互促进作用
D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类
【解析】根据该实验的目的可知，该实验的自变量是乙醇浓度和有无铁离子，A错误；乙醇浓度为零时，有铁离子组酶的活性较高，说明铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能降低，B错误；从图中信息可知，随着乙醇浓度的增大，纤维素酶的活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，铁离子对纤维素酶的活性有促进作用，C错误；验证特定酶的专一性，实验的自变量是底物的种类，D正确。
3．使用pH分别为5、6、7、8的4种缓冲液来探究pH对过氧化氢酶的影响，提供如图所示实验装置一套。下列关于本实验的操作及分析正确的是( B )
A.该装置和材料也可以用来探究温度对酶活性的影响
B．反应足够长的时间，各组收集到的气体体积可能相等
C．滤纸片蘸取肝脏研磨液后应立即贴到反应小室的内壁上
D．反应小室用蒸馏水反复冲洗后直接加入新缓冲液重复实验
【解析】由于温度变化也会影响H2O2的分解，所以该装置和材料不可以用来探究温度对酶活性的影响，A错误；反应足够长的时间，相等的底物H2O2完全分解产生的O2量相等，B正确；为了防止滤纸片上有肝脏研磨液滴落进下方H2O2中，滤纸片蘸取肝脏研磨液后不能立即贴到反应小室的内壁上，C错误；反应小室用蒸馏水反复冲洗后，需要用缓冲液冲洗一次后再加入新缓冲液重复实验，D错误。
1．下图表示温度对酶活性的影响情况。下列叙述正确的是( B )
A.酶活性就是酶促反应速率，即单位时间底物消耗量或产物生成量
B．酶促反应都有一个最适温度，温度越高，酶变性的速率也越快
C．图中曲线是温度对化学反应速率的影响和对酶变性的影响综合在一起形成的
D．不同的酶在各自的最适温度下，酶活性相同
【解析】酶促反应速率受酶活性影响，但是两者不是同一个概念，A错误；酶的活性受温度影响，因此酶促反应都有一个最适温度，且温度越高，酶变性的速率也越快，B正确；图示为温度对酶活性的影响，并不能直接体现温度对化学反应速率的影响，C错误；不同的酶在各自的最适温度下，酶活性都相对最高，但是活性的大小不一定相同，D错误。
2．如图表示自然界中三种蛋白酶的活性与pH之间的关系，由图可推测( D )
A.木瓜蛋白酶不受pH影响
B．pH不同，胰蛋白酶活性不可能相同
C．pH由10降到2过程中，胃蛋白酶活性不断上升
D．pH在5左右时，三种酶都有活性
【解析】图示体现pH在4～9之间，木瓜蛋白酶不受pH影响，但在该范围外是可能受到影响的，A错误。根据胰蛋白酶受pH影响的曲线可知，在pH小于8和大于8的两个范围内，可存在若干不同pH下胰蛋白酶的活性相同的情况，B错误。pH＝10时，胃蛋白酶结构被破坏，已经失活；当pH降为2，胃蛋白酶的活性不能再恢复，C错误。根据三种酶的活性曲线可知，pH在5左右时，三种酶都有活性，只是木瓜蛋白酶活性最高，D正确。
3．如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，据图分析正确的是( D )
A.1号与2号对照，说明加热能提高酶的活性
B．1号与4号对照，可以验证酶具有高效性
C．3号和4号装置应置于90℃水浴中进行
D．若只用3号和4号进行实验，则温度为无关变量
【解析】1号和2号试管中没有加酶，只能说明加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易反应的活跃状态，A错误；1号没有催化剂，4号加过氧化氢酶作为催化剂，因此1号与4号对照，可以验证酶具有催化性，B错误；3号和4号装置应在常温条件下进行，C错误；3号与4号实验的自变量为催化剂的类型，因此温度属于无关变量，D正确。
4．某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素做了两个实验，结果如图。据图分析错误的是( B )
A.实验1、2的自变量分别为H2O2浓度、pH
B．实验1中ab段数值不变说明H2O2已消耗完
C．若实验1中过氧化氢酶加倍，曲线斜率和高度均变大
D．实验2中c、e两点对应的pH条件下，酶的空间结构可能改变
【解析】分析曲线可知：实验1、2的自变量分别为H2O2浓度、pH，A正确；实验1中ab段数值不变，是因为酶的数量有限，而不是H2O2已消耗完，B错误；若实验1中过氧化氢酶加倍，则反应速率会加快，曲线斜率和高度均变大，C正确；每种酶在一定限度的pH范围内才表现活性，过酸或过碱会使酶因空间结构遭到破坏而失活，据此分析实验2的曲线可推知：实验2中c、e两点对应的pH条件下，酶的空间结构可能改变，D正确。
5．下表是有关酶专一性的探究实验，“－”表示不加。下列叙述正确的是( B )
A.实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液，最好提前配制好备用
B．本实验的试管1、2为对照，目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖
C．若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀，则说明检验液中含麦芽糖
D．本实验的本尼迪特试剂可用碘碘化钾溶液代替
【解析】实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液，最好现配现用，避免其他因素的干扰，A错误；本实验的试管1、2为对照，目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖，B正确；若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀，则说明检验液中含还原糖，但是不能说明具体成分，C错误；因为蔗糖及蔗糖水解的产物都不能和碘碘化钾溶液发生颜色反应，所以本实验不能用碘碘化钾溶液检测，本实验中的本尼迪特试剂可用斐林试剂代替，D错误。项目
实验变量分析
酶的专一性
①自变量：不同底物或不同酶液；②因变量：底物是否被分解或有无产物生成；③无关变量：试剂量、反应温度、pH等
酶的高效性
①自变量：催化剂的种类；②因变量：底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量)；③无关变量：试剂量、反应温度、pH等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
①自变量：一系列pH梯度(至少三组)；②因变量：底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量)；③无关变量：底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等
对照类型
定义
空白对照
不做任何实验处理的对照组
相互对照
不设控制组，只在几个实验组之间相互对比
条件对照
给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照
自身对照
实验与对照在同一对象上进行
试管
1
2
3
4
5
6
本尼迪特试剂
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
1%的淀粉溶液
3 mL
－
3 mL
－
3 mL
－
2%的蔗糖溶液
－
3 mL
－
3 mL
－
3 mL
新鲜唾液
－
－
1 mL
1 mL
－
－
蔗糖酶溶液
－
－
－
－
1 mL
1 mL
实验结果
(1)最适的pH
酶通常在一定pH范围内才起作用，而且在某一pH下作用__最强__。由pH对酶作用影响的典型曲线可知：最适的pH范围可能很窄，也可能较宽，这取决于__不同酶的特性__。
(2)活动：探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响
实验原理
肝脏中的过氧化氢酶能将H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的pH缓冲液处理过氧化氢酶和H2O2，收集O2的产生量，比较在不同pH下过氧化氢酶的催化活性。
实验步骤
①将水槽中的水加至快满为止。
②将大小相同的8片滤纸片放在__盛有新鲜肝脏匀浆的培养皿中__浸泡1 min，然后用镊子夹起滤纸片，贴靠在培养皿壁上，使__多余的匀浆流尽__。
③将3片含有酶的滤纸片小心放入反应小室的一侧内壁上，注意滤纸片不要__碰到反应小室的瓶口__。
④加入pH为5.0的缓冲液2 mL，然后再加入2 mL 3%的H2O2溶液，将小室塞紧。
⑤将量筒注满水，倒立，使筒口一直在水中。
⑥小心将反应小室平放在水槽的水里，将量筒移至反应小室口伸出的玻璃管上方，实验过程中保证量筒的位置不动。
⑦将反应小室小心旋转__180°__，使H2O2溶液接触滤纸片，同时开始计时。每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次，共进行4次，记录结果。
⑧该实验结束后，反复冲洗反应小室，再重复上述实验过程，测量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下过氧化氢在酶的催化下所释放的__气体量__。
(3)实验结论：__在一定范围内，随pH的增加，酶的活性逐渐增强，当超过一定值时，酶的活性逐渐下降__。
知识点二 温度对酶作用的影响
(1)最适的温度
酶促反应都有一个__最适__温度，在此温度以上或以下，酶活性均会下降。
(2)原因分析
这是因为温度对酶促反应的影响有两个方面：其一，温度升高，反应物分子具有的__能量增加__，反应速度加快。其二，酶是蛋白质，酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变，导致__热变性__。温度升得越高，__酶变性__的速率越快；升到一定温度，酶将__完全失去活性__。这两个作用叠加在一起，使得酶所催化的反应表现出最适温度。
(3)低温对酶活性的影响
在0～40 ℃内，一般酶的活性随温度的升高而升高。低温会使酶的活性降低，但不会破坏酶的__分子结构__，当温度适宜时，酶的催化作用可以__恢复__。所以，酶一般在__较低温度__条件下保存。
知识点三 影响酶活性的其他因素
除温度和pH外，__有机溶剂__、__重金属离子__、__酶的浓度__、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)pH过大或过小、温度过高或过低，酶均会变性失活。( × )
(2)将溶液pH由10降到1的过程中，其中的胃蛋白酶的活性将升高。( × )
(3)探究温度对酶活性的影响，不宜用H2O2作为底物。( √ )
2．回答下列关于“探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响”的问题。
(1)本实验为什么需要使用新鲜肝脏？把新鲜肝脏做成匀浆的目的是什么？
(2)为什么必须使用新配制的过氧化氢溶液？
(3)什么情况下开始计时？
(4)整个实验过程中，除pH之外，其余的变量有哪些，为什么相同？
(5)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中，控制条件的步骤和酶量控制的步骤为什么一定不能颠倒顺序？
(6)能否用本实验装置来探究温度对酶活性的影响？试说明原因。
【答案】(1)新鲜肝脏细胞中过氧化氢酶活性较高；把新鲜肝脏做成匀浆的目的是把肝细胞中的过氧化氢酶释放出来。
(2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，造成实验现象不明显。
(3)先将缓冲液与H2O2溶液混合，再将反应小室旋转180°，使H2O2溶液接触滤纸片，此时开始计时。
(4)过氧化氢的新鲜程度、肝脏的新鲜程度、温度的高低、收集气体前量筒排气状况等为无关变量。实验设计应遵循单一变量原则，这样可以排除无关变量对实验结果造成的影响。
(5)若控制条件的步骤和酶量控制的步骤颠倒顺序，会在调节温度或pH前，酶先将底物分解，导致实验失败。
(6)不能。加热会使过氧化氢分解，故本实验装置不能作为探究温度影响酶活性的装置。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 与酶相关的曲线解读))
1．酶活性的表示方法：酶作用的强弱用酶活性表示。例如，1 g蔗糖酶在1 min内使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少。
2．pH、温度对酶活性的影响
(1)pH对酶活性的影响
①在一定条件下，酶作用最强时的pH称为该酶的最适pH。偏离该pH，不论升高还是降低pH，酶的活性都会下降，从而使酶促反应速率下降。
②过酸、过碱都会使酶变性，使酶永久失活。
(2)温度对酶活性的影响
①在一定条件下，酶促反应最快时的温度称为该酶的最适温度。在此温度以上或以下酶活性均要下降，从而导致酶促反应速率下降。
②低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会导致酶发生热变性，使其永久失活。
3．酶浓度和底物浓度对酶促反应速率的影响
(1)酶浓度
在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比，酶浓度改变没有改变酶分子的活性。
(2)底物浓度
在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。底物浓度改变没有改变酶分子的活性。
4．酶高效性的曲线
由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率更高；酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。
5．酶专一性的曲线
(1)在反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应。
(2)在反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。
【提醒】
1．反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
2．温度、pH、酶活性抑制剂(如重金属离子)是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的；酶浓度和底物浓度是通过影响底物和酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
3．酶所处温度从适温到低温再到适温，则酶活性从高到低再到高；而酶所处温度从适温到高温再到适温，则酶活性从高到失活再到失活。如胰蛋白酶从高温到适温过程中，其活性保持不变，因为蛋白质变性不可逆。
eq \a\vs4\al(典例) 下图分别表示温度、pH与酶活性的关系，下列叙述不正确的是( D )
A.曲线a表示酶与温度的关系，B点所对应的温度表示该酶的最适温度
B．曲线b可以表示人体内胃蛋白酶的活性
C．曲线c可以表示人体内胰蛋白酶的活性
D．曲线d可以表示胃蛋白酶的酶促反应从80 ℃不断降温至0 ℃的实验中测得的反应物量的变化
【解析】曲线a的横坐标是温度，可以表示酶与温度的关系，B点的反应速率最大，其对应的温度可以表示该酶的最适温度，A正确；曲线b的最适pH在2左右，可以代表人体内胃蛋白酶的活性，B正确；曲线c的最适pH在7.5左右，可以代表人体内胰蛋白酶的活性，C正确；胃蛋白酶在80 ℃时已经失活，从80 ℃降低到0 ℃酶无活性，反应物的量不会改变，D错误。
1．pH对胃蛋白酶和胰蛋白酶作用的影响如图所示。下列叙述正确的是( C )
A.两种酶的最适pH相同
B．两种酶的活性随pH不断升高而增大
C．两种酶在pH为5时均失活
D．两种酶在各自最适pH时的活性相同
【解析】分析题图可知，胃蛋白酶的最适pH为2，胰蛋白酶的最适pH为8，两种酶的最适pH不同，A项错误；在最适pH条件下，两种酶的活性最高，高于或低于最适pH，两种酶的活性都减弱，B项错误；在pH为5时，两种酶均失活，C项正确；两种酶在各自最适pH时的活性都最高，但其活性不一定相同，D项错误。
2．如图为在某温度和pH条件下，人血液中的碳酸酐酶酶促反应速率随底物浓度变化的示意图。下列有关叙述中错误的是( B )
A．底物浓度为a时，再增加底物浓度，反应速率加快
B．底物浓度为b时，再增加底物浓度，反应速率加快
C．底物浓度为a时，若改变反应温度，反应速率可能改变
D．底物浓度为b时，若改变反应pH，反应速率可能改变
【解析】a点时底物浓度是反应速率的限制因素，a点时反应速率随着底物浓度增大而增大，A正确；b点时底物浓度不再是限制因素，限制因素是酶的浓度，增加反应物的浓度，反应速率不变，B错误；底物浓度为a时，改变反应温度，会影响酶的活性，反应速率可能改变，C正确；底物浓度为b时，改变反应pH，会影响酶的活性，反应速率可能改变，D正确。
3．如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间之间的关系。下列有关叙述正确的是( D )
A．若实验条件为不同温度，则b曲线对应的温度为最适温度
B．若实验条件为不同pH，则c曲线对应的pH条件下，酶已失活
C．若实验条件为不同的酶浓度，则a曲线对应的酶浓度不一定最大
D．若a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性有抑制作用
【解析】温度能影响酶促反应速率，则a曲线对应的温度为最适温度，A错误；pH能影响酶促反应速率，则a、b、c曲线对应的酶均有活性，B错误；若实验条件为不同的酶浓度，a达到化学反应平衡点的时间最短，则a曲线对应的酶浓度最大，C错误；若a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，c条件下达到化学反应平衡点的时间最长，反应速率最慢，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性有抑制作用，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 实验中的对照和变量))
1．变量的种类
(1)自变量：实验中由实验者操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变。
(2)因变量：因自变量的不同而导致的不同的实验结果。
自变量和因变量之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。
(3)无关变量：实验中除自变量外，也能影响实验现象或实验结果的其他因素。
2．自变量和无关变量的确定和控制
根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施，在做实验时，对照组和实验组的无关变量需要相同且适宜。
3．实验设计中对照的设置
一个实验通常分为实验组和对照组(控制组)。实验组是施加实验变量处理的对象组，对照组是不施加实验变量处理的对象组，无关变量对两者的影响是相同的，两组之间的差别被认为是来自实验变量的影响。按照对照方式的不同可分为4种类型：
4．与酶相关的实验设计
(1)温度对酶活性的影响
①实验原理
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘碘化钾溶液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
②实验设计思路
(2)pH对酶活性的影响
①实验原理
a．2H2O2 eq \(――→,\s\up7(过氧化氢酶)) 2H2O＋O2。
b．pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。
②实验设计思路
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(H2O2溶液＋pH1酶液,H2O2溶液＋pH2酶液, ,H2O2溶液＋pHn酶液)) eq \(――→,\s\up7(检测)) O2的产生速率
eq \a\vs4\al(典例) 某同学对课本实验“探究pH对过氧化氢酶的影响”进行创新，设计了如下装置图，溶液分别用了pH为5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液，下列说法错误的是( B )
A.滤纸片浸过新鲜肝脏研磨液，可用土豆片代替滤纸片
B．四个装置中滤纸片上浮的速度均不相同
C．该实验不需要设置空白对照组
D．酶促反应速率可以用t3－t1来表示
【解析】土豆片中含有过氧化氢酶，因此可用土豆片代替浸过新鲜肝脏研磨液的滤纸片，A正确；过氧化氢酶最适pH为7.0左右，当溶液中pH为6.0、8.0时，对酶活性的影响基本相同，过氧化氢分解速率基本相同，装置中滤纸片上浮的速度基本相同，B错误；该实验不同pH组之间互为对照，因此不需要设置空白对照组，C正确；酶促反应速率可以用滤纸片从进入液面之时到浮出液面的时间差(即t3－t1)来表示，D正确。
1．关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是( C )
A．实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少
B．实验中用到的滴管必须先吸取二氧化锰溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小
C．过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下快
D．实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况
【解析】实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长，肝细胞内的过氧化氢酶的数量会减少，故A选项错误；用两根滴管分别吸取二氧化锰溶液和肝脏研磨液，避免对实验产生干扰，故B选项错误；过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下快，故C选项正确；实验的因变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况，自变量是温度和催化剂的种类，故D选项错误。
2．某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( D )
A.该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量
B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高
C．乙醇和铁离子对纤维素酶活化的抑制有相互促进作用
D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类
【解析】根据该实验的目的可知，该实验的自变量是乙醇浓度和有无铁离子，A错误；乙醇浓度为零时，有铁离子组酶的活性较高，说明铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能降低，B错误；从图中信息可知，随着乙醇浓度的增大，纤维素酶的活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，铁离子对纤维素酶的活性有促进作用，C错误；验证特定酶的专一性，实验的自变量是底物的种类，D正确。
3．使用pH分别为5、6、7、8的4种缓冲液来探究pH对过氧化氢酶的影响，提供如图所示实验装置一套。下列关于本实验的操作及分析正确的是( B )
A.该装置和材料也可以用来探究温度对酶活性的影响
B．反应足够长的时间，各组收集到的气体体积可能相等
C．滤纸片蘸取肝脏研磨液后应立即贴到反应小室的内壁上
D．反应小室用蒸馏水反复冲洗后直接加入新缓冲液重复实验
【解析】由于温度变化也会影响H2O2的分解，所以该装置和材料不可以用来探究温度对酶活性的影响，A错误；反应足够长的时间，相等的底物H2O2完全分解产生的O2量相等，B正确；为了防止滤纸片上有肝脏研磨液滴落进下方H2O2中，滤纸片蘸取肝脏研磨液后不能立即贴到反应小室的内壁上，C错误；反应小室用蒸馏水反复冲洗后，需要用缓冲液冲洗一次后再加入新缓冲液重复实验，D错误。
1．下图表示温度对酶活性的影响情况。下列叙述正确的是( B )
A.酶活性就是酶促反应速率，即单位时间底物消耗量或产物生成量
B．酶促反应都有一个最适温度，温度越高，酶变性的速率也越快
C．图中曲线是温度对化学反应速率的影响和对酶变性的影响综合在一起形成的
D．不同的酶在各自的最适温度下，酶活性相同
【解析】酶促反应速率受酶活性影响，但是两者不是同一个概念，A错误；酶的活性受温度影响，因此酶促反应都有一个最适温度，且温度越高，酶变性的速率也越快，B正确；图示为温度对酶活性的影响，并不能直接体现温度对化学反应速率的影响，C错误；不同的酶在各自的最适温度下，酶活性都相对最高，但是活性的大小不一定相同，D错误。
2．如图表示自然界中三种蛋白酶的活性与pH之间的关系，由图可推测( D )
A.木瓜蛋白酶不受pH影响
B．pH不同，胰蛋白酶活性不可能相同
C．pH由10降到2过程中，胃蛋白酶活性不断上升
D．pH在5左右时，三种酶都有活性
【解析】图示体现pH在4～9之间，木瓜蛋白酶不受pH影响，但在该范围外是可能受到影响的，A错误。根据胰蛋白酶受pH影响的曲线可知，在pH小于8和大于8的两个范围内，可存在若干不同pH下胰蛋白酶的活性相同的情况，B错误。pH＝10时，胃蛋白酶结构被破坏，已经失活；当pH降为2，胃蛋白酶的活性不能再恢复，C错误。根据三种酶的活性曲线可知，pH在5左右时，三种酶都有活性，只是木瓜蛋白酶活性最高，D正确。
3．如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，据图分析正确的是( D )
A.1号与2号对照，说明加热能提高酶的活性
B．1号与4号对照，可以验证酶具有高效性
C．3号和4号装置应置于90℃水浴中进行
D．若只用3号和4号进行实验，则温度为无关变量
【解析】1号和2号试管中没有加酶，只能说明加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易反应的活跃状态，A错误；1号没有催化剂，4号加过氧化氢酶作为催化剂，因此1号与4号对照，可以验证酶具有催化性，B错误；3号和4号装置应在常温条件下进行，C错误；3号与4号实验的自变量为催化剂的类型，因此温度属于无关变量，D正确。
4．某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素做了两个实验，结果如图。据图分析错误的是( B )
A.实验1、2的自变量分别为H2O2浓度、pH
B．实验1中ab段数值不变说明H2O2已消耗完
C．若实验1中过氧化氢酶加倍，曲线斜率和高度均变大
D．实验2中c、e两点对应的pH条件下，酶的空间结构可能改变
【解析】分析曲线可知：实验1、2的自变量分别为H2O2浓度、pH，A正确；实验1中ab段数值不变，是因为酶的数量有限，而不是H2O2已消耗完，B错误；若实验1中过氧化氢酶加倍，则反应速率会加快，曲线斜率和高度均变大，C正确；每种酶在一定限度的pH范围内才表现活性，过酸或过碱会使酶因空间结构遭到破坏而失活，据此分析实验2的曲线可推知：实验2中c、e两点对应的pH条件下，酶的空间结构可能改变，D正确。
5．下表是有关酶专一性的探究实验，“－”表示不加。下列叙述正确的是( B )
A.实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液，最好提前配制好备用
B．本实验的试管1、2为对照，目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖
C．若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀，则说明检验液中含麦芽糖
D．本实验的本尼迪特试剂可用碘碘化钾溶液代替
【解析】实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液，最好现配现用，避免其他因素的干扰，A错误；本实验的试管1、2为对照，目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖，B正确；若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀，则说明检验液中含还原糖，但是不能说明具体成分，C错误；因为蔗糖及蔗糖水解的产物都不能和碘碘化钾溶液发生颜色反应，所以本实验不能用碘碘化钾溶液检测，本实验中的本尼迪特试剂可用斐林试剂代替，D错误。项目
实验变量分析
酶的专一性
①自变量：不同底物或不同酶液；②因变量：底物是否被分解或有无产物生成；③无关变量：试剂量、反应温度、pH等
酶的高效性
①自变量：催化剂的种类；②因变量：底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量)；③无关变量：试剂量、反应温度、pH等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
①自变量：一系列pH梯度(至少三组)；②因变量：底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量)；③无关变量：底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等
对照类型
定义
空白对照
不做任何实验处理的对照组
相互对照
不设控制组，只在几个实验组之间相互对比
条件对照
给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照
自身对照
实验与对照在同一对象上进行
试管
1
2
3
4
5
6
本尼迪特试剂
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
1%的淀粉溶液
3 mL
－
3 mL
－
3 mL
－
2%的蔗糖溶液
－
3 mL
－
3 mL
－
3 mL
新鲜唾液
－
－
1 mL
1 mL
－
－
蔗糖酶溶液
－
－
－
－
1 mL
1 mL
实验结果
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