高中生物苏教版分子与细胞第4章光合作用和细胞呼吸 第四章3

第15课时影响酶促反应速率的因素[目标导读]1.结合教材P67，设计实验探究pH和温度变化对酶活性的影响。2.结合教材P68，归纳影响酶促反应速率的因素，并能分析相关曲线。[重难点击]温度和pH变化对酶活性影响的有关曲线。一pH对酶促反应速率的影响一个小组的同学利用酵母菌液中的过氧化氢酶、过氧化氢溶液、滤纸、pH试纸、温度计、烧杯等器具和材料，设计了如下实验(实验装置如图)，请结合教材P67“课题研究”分析pH对酶促反应速率的影响。1．实验过程(1)将若干同样大小的滤纸片(1cm2)浸入酵母菌溶液，取出后晾干，滤纸片上附着有过氧化氢酶。(2)在4只烧杯中盛入体积分数为2%、pH分别为5、7、9、11的过氧化氢溶液(温度相同)，再一片片地放入相同数量的滤纸片。在滤纸片上过氧化氢酶的催化下，H2O2分解为H2O和O2，氧气泡会附着在滤纸片上。随着氧气泡的增多，烧杯底部的滤纸片会上浮，直至浮出液面。(3)滤纸片接触液面后会下沉，直至烧杯底部，然后由烧杯底部上浮，直至浮出液面，及时记录整个过程所用的时间(t)。(4)以1/t为纵坐标(酶促反应速率)，pH为横坐标，绘制曲线图。2．在下面坐标系中画出实验结果的图像。答案3．下图是pH对胃蛋白酶和胰蛋白酶活性的影响曲线，请分析：(1)酶的作用需要适宜的pH：每一种酶只在一定限度的pH范围内才有活性，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。一种酶在某一pH时活性最大，此pH称为该酶的最适pH。(2)不同的酶，最适pH可能不同。(3)过酸、过碱会导致酶的空间结构破坏，使酶变性失活。特别提醒在设计该实验时，特别应注意的一点就是，对照组与各实验组除pH不同外，其他条件都要完全相同。否则，不能说明酶的活性出现差异就是pH影响的结果，这就是“单一变量原则”。至于让哪个因素成为变量，要根据实验目的而定。活学活用1．判断下列关于酶说法的正误。(1)不同的酶可能有不同的pH范围()(2)同一生物体内的酶最适pH一定相同()(3)pH越高酶的活性越高()(4)低于或高于最适pH都会使酶的活性降低甚至丧失()(5)胃蛋白酶到了小肠内不能发挥作用()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√解析(2)同一生物体内不同部位的酶的最适pH不一定相同，如胃蛋白酶最适pH是2左右，而胰蛋白酶的最适pH是8左右。(3)在一定的pH下，酶活性最大，高于或低于此pH，酶活性均降低。二温度对酶促反应速率的影响下面是某小组设计的探究温度变化对工业淀粉酶(适宜温度60℃)催化作用的影响实验，思考下列问题：

步骤试管编号123加入3%可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL提供环境温度60℃的水沸水冰块保温5min5min5min注入2%新鲜淀粉酶溶液1mL1mL1mL继续保温5min5min5min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号试管的现象说明淀粉被完全分解了，2、3号试管的现象说明淀粉没有被完全分解。2．该实验说明：温度会影响酶活性，温度偏高或偏低都会影响酶活性。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被分解了？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．该实验中能否在提供环境温度之前，注入2%新鲜淀粉酶溶液？答案不能。因为提前混合酶和底物后，二者会提前反应，影响实验的准确性。5．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。归纳提炼温度对酶促反应速率的作用曲线解读(1)在一定的温度范围内，酶促反应速率随着温度的升高而加快；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)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。(3)低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构被破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会导致酶变性，使其永久失活。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，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。三影响酶促反应速率的其他因素影响酶促反应速率的因素除了pH、温度之外，还有酶浓度、反应物浓度等，结合教材P68第三自然段，分析下列曲线，回答以下问题：1．图1探究的是酶浓度对酶促反应速率的影响在当反应物浓度大大超过酶浓度时，酶浓度与酶促反应的速率成正比例关系。2．图2探究的是反应物浓度对酶促反应速率的影响在一定的反应物浓度范围内，酶促反应速率随反应物浓度的增加而上升；当反应物浓度达到某一定值后，再增加反应物浓度，酶促反应速率也不再上升。这是受酶浓度或酶活性的限制。易混易错(1)底物浓度不能影响酶活性。(2)影响酶活性的因素，一定会影响酶促反应的速率，但影响酶促反应的速率的因素不一定影响酶的活性，这是易错点。(3)pH、温度、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂等通过影响酶的活性来影响酶促反应的速率；酶的浓度、反应物的浓度等不会影响酶活性，但可以影响酶促反应速率。活学活用3．某同学在研究化合物P对淀粉酶活性的影响时，得到如图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是()A．在一定范围内，底物浓度影响着酶促反应速率B．曲线①作为对照实验C．化合物P对该酶的活性有抑制作用D．若反应温度不断升高，则A点持续上移问题导析(1)在一定范围内，酶促反应速率随反应物浓度的增加而增加，当反应物达到某一定值后，再增加反应物浓度，反应速率不再上升。(2)欲探究化合物P对淀粉酶活性的影响，需要设置对照实验，其中“仅有酶”的为对照组，“酶＋P”的为实验组。(3)比较图中两曲线，“酶＋P”的一组的反应速率较低，得出结论：化合物P对该酶有抑制作用。(4)在一定的温度范围内，酶促反应速率随着温度的升高而加快；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。答案D解析①②两条曲线对照可以说明P对该酶的活性有抑制作用；一定范围内升高温度，酶活性可能上升，但温度过高也会使酶活性降低，甚至失活。当堂检测1．在探究影响酶活性的因素的实验中，探究不同的温度对酶活性的影响时，温度和pH值分别属于()A．自变量和因变量B．因变量和无关变量C．自变量和无关变量D．自变量和对照变量答案C解析根据实验目的，温度为自变量，pH值为无关变量，酶活性为因变量，故C正确。2．下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。试管编号①②③④⑤⑥2mL3%的淀粉溶液＋＋＋－－－2mL3%的蔗糖溶液－－－＋＋＋1mL2%的新鲜淀粉酶溶液＋＋＋＋＋＋反应温度(℃)4060804060802mL斐林试剂＋＋＋＋＋＋砖红色深浅*＋＋＋＋＋＋－－－注：“＋”表示有；“－”表示无。*：此行“＋”的多少代表颜色的深浅。根据实验结果，以下结论正确的是()A．蔗糖被水解成非还原性糖B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成葡萄糖C．淀粉酶活性60℃比40℃时高D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性答案C解析酶具有专一性，一种酶只能对一定的反应物(底物)发生催化作用，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，故A、D两项错误；有淀粉溶液的三支试管都出现了砖红色沉淀，这说明淀粉酶将淀粉水解成了还原性糖，但是这种还原性糖是麦芽糖，不是葡萄糖，故B项错误；可以看出在60℃的条件下砖红色沉淀量比40℃条件下多，说明60℃条件下的试管中还原性糖含量比40℃多，这证明淀粉酶的活性在60℃时比40℃时高，故C项正确。3.图1是某有机物中加入酶后，置于0℃到80℃温度不断变化的环境中有机物分解总量与温度的关系图。根据该图判断，如果把这些物质置于80℃至0℃的环境中处理，其关系图应为图2中的()图1图2答案B解析解题时常出现的错误是：酶在80℃时，由于温度过高而使其活性很低，随温度逐渐降低活性回升。要明确酶大多数是蛋白质，80℃时因温度过高使分子结构遭到破坏，以后不管温度多么适宜，酶也不再具有催化作用。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140min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，则酶催化反应的速率将________________，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反应温度关系的是__________________。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解析酶有专一性，一种酶只能催化一定的反应物(底物)发生反应。第(1)小题蛋白酶只能催化蛋白质水解。酶催化反应，只能改变反应速率，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。酶受温度的影响，低温影响酶活性，但不变性失活，随温度升高，反应速率加快，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。40分钟课时作业基础过关知识点一pH对酶促反应速率的影响1．唾液淀粉酶进入胃后就失去其催化作用，主要原因是()A．酸碱度不适宜B．胃蛋白酶抑制了唾液淀粉酶的作用C．胃中没有淀粉D．唾液淀粉酶被分解答案A2．下图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是()A．在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性先降低后升高B．酶的最适pH是一定的，不随温度升高而升高C．该酶的最适温度是37℃D．随着温度的升高，酶的活性逐渐降低答案B解析在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性先升高后降低，故A错；三条曲线的低峰值一样，最适pH都是8，故B正确；由图可知，反应物剩余量在35℃最少，故该酶的最适温度不是37℃，故C错；30℃至35℃随着温度的升高，酶的活性逐渐升高，超过35℃，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低，故D错。知识点二温度对酶促反应速率的影响3．分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后，酶都没有活性，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，低温不会破坏酶的分子结构，只会抑制酶的活性，若升高温度，酶活性可以恢复；高温破坏酶的分子结构，使酶活性丧失。4．为了验证温度对酶活性的影响，某同学设计了如下实验方案和步骤：取三支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向三支试管中加入3mL浆糊，再各加入2mL新鲜的α－淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙三支试管分别置于0℃、35℃、100℃下约5min，取出试管，各加入2mL斐林试剂(边加边振荡)，用热水浴检验，观察试管内物质颜色的变化。下列对实验的评价正确的是()①实验步骤不正确②温度设置不合理③不能用斐林试剂检验A．只有①正确 B．只有②正确C．①和②正确 D．①②③都正确答案D解析应该先将淀粉酶和淀粉溶液设置为相同温度后再混合，如果先加入淀粉酶，会将淀粉先分解，故①实验步骤不正确；α－淀粉酶最适温度在60℃左右，故②温度设置不合理；斐林试剂检测还原性糖需要水浴加热，因而会影响酶活性，故不能用斐林试剂检验。5．如图表示的是温度和酶的关系曲线，此曲线不能说明的是()A．在B点之前，酶的活性与温度呈正相关，之后呈负相关B．当温度达到B点时酶的活性最高C．A点时，酶的活性很低，但随着温度的升高，酶的活性可以上升D．C点时，酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性可以恢复上升答案D解析从图中可以看出，随着温度的不断升高，酶的催化作用也在上升，等达到B点时，酶的催化作用达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的催化活性迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶的催化活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其催化活性也会不断上升，而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶发生不可逆的变化。知识点三其他因素对酶促反应速率的影响6．下图纵轴为酶促反应速率，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速率关系的是()答案B解析酶是生物催化剂，具有高效性。当酶的浓度增加一倍时，酶充分与底物接触，加快反应速率；而当反应速率到达一定值时，速率不再增加。底物浓度虽然增加，但并不能使反应速率呈直线，最终使速率保持在一定水平。7.若底物足够多，其他条件相同且适宜条件下，某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系如图所示，从图中不能获得的信息是()A．酶促反应的最适温度范围B．酶因受热而失活C．酶促反应生成物量与时间的关系D．酶促反应速率和酶量的关系答案D解析酶是生物体内的催化剂，其催化作用受温度、pH的影响。从图中曲线可以看出：70℃时是一条直线，说明酶因受热而失去活性；50℃时，随着时间的增加，其曲线斜率在减小，最后为零，这说明酶逐渐变性失活；40℃时，其曲线斜率不变，生成物的量一直在等比例增加，故该酶促反应的最适温度范围是40℃～50℃。图中不能体现酶促反应速率和酶量的关系。8．影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。下图表示在最适温度下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。有关说法正确的是()A．若在B点增加酶的浓度，反应速率会减慢B．若在A点增加反应物的浓度，反应速率将加快C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快D．若在A点提高反应温度，反应速率会加快答案B解析A点限制酶促反应速率的因素是反应物浓度，所以在A点增加反应物浓度，反应速率将加快；B、C点限制酶促反应速率的因素是除反应物浓度之外的因素，如酶浓度等，所以在B点增加酶浓度，反应速率将加快；在C点增加反应物浓度，反应速率不变；此曲线设置的温度是最适温度，因此若在A点提高反应温度，反应速率会减慢，故本题选B。9．下列有关酶的实验设计思路，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研究酶的高效性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解析因加热会使过氧化氢分解，故不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性，A错误；淀粉是否被分解可用碘液来检测，但蔗糖和蔗糖的水解产物葡萄糖和果糖都不能和碘液发生颜色反应，故不能用蔗糖和碘液验证酶的专一性，B错误；酶的高效性是指酶和无机催化剂相比具有较高的催化效率，新鲜的猪肝研磨液含过氧化氢酶属于有机催化剂，氯化铁溶液中的铁离子是无机催化剂，二者都可使过氧化氢分解，故可利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性，C正确；胃蛋白酶的最适pH是，在pH为7和11的环境中变性失活，其pH值梯度设置不合理，故无法验证pH对酶活性的影响，D错误。能力提升10．如图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下叙述正确的是()A．温度降低时，e点不移，d点右移B．H2O2量增加时，e点不移，d点左移C．pH＝c时，e点为0D．pH＝a时，e点下移，d点左移答案A解析温度降低时，酶活性下降，反应变慢，生成的氧气量不变，e点不动，达到平衡的时间变长，d点右移。H2O2量增加时，生成的氧气量增多，e点上移，反应时间变长，d点右移。pH＝c时，酶失活，反应无酶催化仍能进行，e点不为0。pH＝a时酶活性下降，e点不动，d点右移。11．下表是H2O2在不同条件下的分解。据表回答：试管号处理现象(略)12mLH2O2＋2滴蒸馏水产生气泡很少22mLH2O2＋2滴FeCl3产生气泡较多32mLH2O2＋2滴肝脏研磨液产生气泡很多42mLH2O2＋2滴(煮沸)肝脏研磨液基本同152mLH2O2＋2滴肝脏研磨液＋2滴5%HCl基本同162mLH2O2＋2滴肝脏研磨液＋2滴5%NaOH基本同17基本同3(1)1号与3号试管的对照实验说明酶具有________。(2)2号与3号试管的对照实验说明酶具有__________，其中自变量是__________________。(3)要说明酶的活性受温度的影响，可以通过________和__________号试管的对照。(4)设置5号、6号、7号试管对照实验是要探究__________________。7号试管的处理为____________________________________。答案(1)催化作用(2)高效性催化剂(3)34(4)pH对酶活性的影响2mLH2O2＋2滴肝脏研磨液＋2滴蒸馏水12．下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题：(1)图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是__________________。(2)图B中，a点所对应的温度称____________________________________________。(3)图B中，a点到b点的曲线急剧下降，其原__________________________________________________________________________________________________________。(4)将酶与反应物混合后，装入甲、乙两试管并分别放入12℃和75℃水浴锅中,20min后取出转入37℃的水浴锅中保温，两试管内的反应分别为：甲______________，乙______________。(5)图C表示了__________催化反应的速率变化曲线。A．唾液淀粉酶 B．胃蛋白酶C．胰蛋白酶 D．植物淀粉酶答案(1)受反应液中的酶浓度限制(2)酶促反应的最适温度(3)温度升高，使酶活性下降(4)催化速度加快无催化反应(5)C解析(1)图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速率上升。当反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，这是因为虽然酶具有高效性，但它的催化能力也是有一定限度的，当所有的酶都发挥了最高催化效能后，反应物浓度增加，反应速率也不会再增加，这是受酶浓度的限制。(2)图B中，a点对应的酶的催化效率最高，说明它对应的温度就是酶促反应的最适温度。(3)从a点到b点，由于温度逐渐升高，酶的分子结构逐渐被破坏，从而使酶活性降低，反应速率下降。(4)由于甲试管的温度较低，所以酶的活性较低，反应速率很慢，当转入37℃的水浴锅中保温后，其反应速率会迅速增加。乙试管在75℃的高温下，酶的空间结构被破坏，酶丧失活性，即使再转入37℃的水浴锅中保温，酶的活性也不能恢复，不再催化反应。(5)图C中，酶的最适pH为弱碱性，唾液淀粉酶和植物淀粉酶的最适pH近于中性，胃蛋白酶的最适pH为强酸性，只有胰蛋白酶的最适pH为弱碱性。个性拓展13．某校学习小组要研究温度对酶活性的影响，做了以下实验：①将某种玉米