(1)最適的pH
酶通常在一定pH范圍內(nèi)才起作用，而且在某一pH下作用__最強__。由pH對酶作用影響的典型曲線可知：最適的pH范圍可能很窄，也可能較寬，這取決于__不同酶的特性__。
(2)活動：探究影響酶催化功能的因素——pH對過氧化氫酶的影響
實驗原理
肝臟中的過氧化氫酶能將H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的pH緩沖液處理過氧化氫酶和H2O2，收集O2的產(chǎn)生量，比較在不同pH下過氧化氫酶的催化活性。
實驗步驟
①將水槽中的水加至快滿為止。
②將大小相同的8片濾紙片放在__盛有新鮮肝臟勻漿的培養(yǎng)皿中__浸泡1 min，然后用鑷子夾起濾紙片，貼靠在培養(yǎng)皿壁上，使__多余的勻漿流盡__。
③將3片含有酶的濾紙片小心放入反應小室的一側(cè)內(nèi)壁上，注意濾紙片不要__碰到反應小室的瓶口__。
④加入pH為5.0的緩沖液2 mL，然后再加入2 mL 3%的H2O2溶液，將小室塞緊。
⑤將量筒注滿水，倒立，使筒口一直在水中。
⑥小心將反應小室平放在水槽的水里，將量筒移至反應小室口伸出的玻璃管上方，實驗過程中保證量筒的位置不動。
⑦將反應小室小心旋轉(zhuǎn)__180°__，使H2O2溶液接觸濾紙片，同時開始計時。每隔30 s讀取量筒中水平面的刻度1次，共進行4次，記錄結果。
⑧該實驗結束后，反復沖洗反應小室，再重復上述實驗過程，測量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下過氧化氫在酶的催化下所釋放的__氣體量__。
(3)實驗結論：__在一定范圍內(nèi)，隨pH的增加，酶的活性逐漸增強，當超過一定值時，酶的活性逐漸下降__。
知識點二 溫度對酶作用的影響
(1)最適的溫度
酶促反應都有一個__最適__溫度，在此溫度以上或以下，酶活性均會下降。
(2)原因分析
這是因為溫度對酶促反應的影響有兩個方面：其一，溫度升高，反應物分子具有的__能量增加__，反應速度加快。其二，酶是蛋白質(zhì)，酶分子本身會隨溫度的升高而發(fā)生空間結構改變，導致__熱變性__。溫度升得越高，__酶變性__的速率越快；升到一定溫度，酶將__完全失去活性__。這兩個作用疊加在一起，使得酶所催化的反應表現(xiàn)出最適溫度。
(3)低溫對酶活性的影響
在0～40 ℃內(nèi)，一般酶的活性隨溫度的升高而升高。低溫會使酶的活性降低，但不會破壞酶的__分子結構__，當溫度適宜時，酶的催化作用可以__恢復__。所以，酶一般在__較低溫度__條件下保存。
知識點三 影響酶活性的其他因素
除溫度和pH外，__有機溶劑__、__重金屬離子__、__酶的濃度__、酶的激活劑和抑制劑等都會影響酶的活性。
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)pH過大或過小、溫度過高或過低，酶均會變性失活。( × )
(2)將溶液pH由10降到1的過程中，其中的胃蛋白酶的活性將升高。( × )
(3)探究溫度對酶活性的影響，不宜用H2O2作為底物。( √ )
2．回答下列關于“探究影響酶催化功能的因素——pH對過氧化氫酶的影響”的問題。
(1)本實驗為什么需要使用新鮮肝臟？把新鮮肝臟做成勻漿的目的是什么？
(2)為什么必須使用新配制的過氧化氫溶液？
(3)什么情況下開始計時？
(4)整個實驗過程中，除pH之外，其余的變量有哪些，為什么相同？
(5)在探究溫度或pH對酶活性影響的實驗中，控制條件的步驟和酶量控制的步驟為什么一定不能顛倒順序？
(6)能否用本實驗裝置來探究溫度對酶活性的影響？試說明原因。
【答案】(1)新鮮肝臟細胞中過氧化氫酶活性較高；把新鮮肝臟做成勻漿的目的是把肝細胞中的過氧化氫酶釋放出來。
(2)過氧化氫放置時間過久，會分解成氧氣和水，造成實驗現(xiàn)象不明顯。
(3)先將緩沖液與H2O2溶液混合，再將反應小室旋轉(zhuǎn)180°，使H2O2溶液接觸濾紙片，此時開始計時。
(4)過氧化氫的新鮮程度、肝臟的新鮮程度、溫度的高低、收集氣體前量筒排氣狀況等為無關變量。實驗設計應遵循單一變量原則，這樣可以排除無關變量對實驗結果造成的影響。
(5)若控制條件的步驟和酶量控制的步驟顛倒順序，會在調(diào)節(jié)溫度或pH前，酶先將底物分解，導致實驗失敗。
(6)不能。加熱會使過氧化氫分解，故本實驗裝置不能作為探究溫度影響酶活性的裝置。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 與酶相關的曲線解讀))
1．酶活性的表示方法：酶作用的強弱用酶活性表示。例如，1 g蔗糖酶在1 min內(nèi)使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少。
2．pH、溫度對酶活性的影響
(1)pH對酶活性的影響
①在一定條件下，酶作用最強時的pH稱為該酶的最適pH。偏離該pH，不論升高還是降低pH，酶的活性都會下降，從而使酶促反應速率下降。
②過酸、過堿都會使酶變性，使酶永久失活。
(2)溫度對酶活性的影響
①在一定條件下，酶促反應最快時的溫度稱為該酶的最適溫度。在此溫度以上或以下酶活性均要下降，從而導致酶促反應速率下降。
②低溫影響酶的活性，但不會使酶的空間結構遭到破壞，溫度升高后，酶仍能恢復活性。但高溫會導致酶發(fā)生熱變性，使其永久失活。
3．酶濃度和底物濃度對酶促反應速率的影響
(1)酶濃度
在底物充足、其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度成正比，酶濃度改變沒有改變酶分子的活性。
(2)底物濃度
在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當?shù)孜镞_到一定濃度后，受酶量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。底物濃度改變沒有改變酶分子的活性。
4．酶高效性的曲線
由曲線可知：酶比無機催化劑的催化效率更高；酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。因此，酶不能改變最終生成物的量。
5．酶專一性的曲線
(1)在反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時的變化是明顯加快，說明酶A能催化該反應。
(2)在反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不能催化該反應。
【提醒】
1．反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
2．溫度、pH、酶活性抑制劑(如重金屬離子)是通過影響酶的活性而影響酶促反應速率的；酶濃度和底物濃度是通過影響底物和酶的接觸來影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。
3．酶所處溫度從適溫到低溫再到適溫，則酶活性從高到低再到高；而酶所處溫度從適溫到高溫再到適溫，則酶活性從高到失活再到失活。如胰蛋白酶從高溫到適溫過程中，其活性保持不變，因為蛋白質(zhì)變性不可逆。
eq \a\vs4\al(典例) 下圖分別表示溫度、pH與酶活性的關系，下列敘述不正確的是( D )
A.曲線a表示酶與溫度的關系，B點所對應的溫度表示該酶的最適溫度
B．曲線b可以表示人體內(nèi)胃蛋白酶的活性
C．曲線c可以表示人體內(nèi)胰蛋白酶的活性
D．曲線d可以表示胃蛋白酶的酶促反應從80 ℃不斷降溫至0 ℃的實驗中測得的反應物量的變化
【解析】曲線a的橫坐標是溫度，可以表示酶與溫度的關系，B點的反應速率最大，其對應的溫度可以表示該酶的最適溫度，A正確；曲線b的最適pH在2左右，可以代表人體內(nèi)胃蛋白酶的活性，B正確；曲線c的最適pH在7.5左右，可以代表人體內(nèi)胰蛋白酶的活性，C正確；胃蛋白酶在80 ℃時已經(jīng)失活，從80 ℃降低到0 ℃酶無活性，反應物的量不會改變，D錯誤。
1．pH對胃蛋白酶和胰蛋白酶作用的影響如圖所示。下列敘述正確的是( C )
A.兩種酶的最適pH相同
B．兩種酶的活性隨pH不斷升高而增大
C．兩種酶在pH為5時均失活
D．兩種酶在各自最適pH時的活性相同
【解析】分析題圖可知，胃蛋白酶的最適pH為2，胰蛋白酶的最適pH為8，兩種酶的最適pH不同，A項錯誤；在最適pH條件下，兩種酶的活性最高，高于或低于最適pH，兩種酶的活性都減弱，B項錯誤；在pH為5時，兩種酶均失活，C項正確；兩種酶在各自最適pH時的活性都最高，但其活性不一定相同，D項錯誤。
2．如圖為在某溫度和pH條件下，人血液中的碳酸酐酶酶促反應速率隨底物濃度變化的示意圖。下列有關敘述中錯誤的是( B )
A．底物濃度為a時，再增加底物濃度，反應速率加快
B．底物濃度為b時，再增加底物濃度，反應速率加快
C．底物濃度為a時，若改變反應溫度，反應速率可能改變
D．底物濃度為b時，若改變反應pH，反應速率可能改變
【解析】a點時底物濃度是反應速率的限制因素，a點時反應速率隨著底物濃度增大而增大，A正確；b點時底物濃度不再是限制因素，限制因素是酶的濃度，增加反應物的濃度，反應速率不變，B錯誤；底物濃度為a時，改變反應溫度，會影響酶的活性，反應速率可能改變，C正確；底物濃度為b時，改變反應pH，會影響酶的活性，反應速率可能改變，D正確。
3．如圖表示淀粉酶在不同實驗條件下催化淀粉水解反應時，淀粉的剩余量和反應時間之間的關系。下列有關敘述正確的是( D )
A．若實驗條件為不同溫度，則b曲線對應的溫度為最適溫度
B．若實驗條件為不同pH，則c曲線對應的pH條件下，酶已失活
C．若實驗條件為不同的酶濃度，則a曲線對應的酶濃度不一定最大
D．若a、b、c分別表示加入K＋、蒸餾水、Mg2＋，則c曲線表明Mg2＋對淀粉酶的活性有抑制作用
【解析】溫度能影響酶促反應速率，則a曲線對應的溫度為最適溫度，A錯誤；pH能影響酶促反應速率，則a、b、c曲線對應的酶均有活性，B錯誤；若實驗條件為不同的酶濃度，a達到化學反應平衡點的時間最短，則a曲線對應的酶濃度最大，C錯誤；若a、b、c分別表示加入K＋、蒸餾水、Mg2＋，c條件下達到化學反應平衡點的時間最長，反應速率最慢，則c曲線表明Mg2＋對淀粉酶的活性有抑制作用，D正確。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 實驗中的對照和變量))
1．變量的種類
(1)自變量：實驗中由實驗者操縱的因素，該因素的改變將引起實驗結果的相應改變。
(2)因變量：因自變量的不同而導致的不同的實驗結果。
自變量和因變量之間是因果關系，自變量是原因，因變量是結果。
(3)無關變量：實驗中除自變量外，也能影響實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y果的其他因素。
2．自變量和無關變量的確定和控制
根據(jù)實驗目的，確定實驗變量，進而確定控制的措施，在做實驗時，對照組和實驗組的無關變量需要相同且適宜。
3．實驗設計中對照的設置
一個實驗通常分為實驗組和對照組(控制組)。實驗組是施加實驗變量處理的對象組，對照組是不施加實驗變量處理的對象組，無關變量對兩者的影響是相同的，兩組之間的差別被認為是來自實驗變量的影響。按照對照方式的不同可分為4種類型：
4．與酶相關的實驗設計
(1)溫度對酶活性的影響
①實驗原理
溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘-碘化鉀溶液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。
②實驗設計思路
(2)pH對酶活性的影響
①實驗原理
a．2H2O2 eq \(――→,\s\up7(過氧化氫酶)) 2H2O＋O2。
b．pH影響酶的活性，從而影響O2的生成量，可用點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗O2生成量的多少。
②實驗設計思路
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(檢測)) O2的產(chǎn)生速率
eq \a\vs4\al(典例) 某同學對課本實驗“探究pH對過氧化氫酶的影響”進行創(chuàng)新，設計了如下裝置圖，溶液分別用了pH為5.0、6.0、7.0、8.0的緩沖液，下列說法錯誤的是( B )
A.濾紙片浸過新鮮肝臟研磨液，可用土豆片代替濾紙片
B．四個裝置中濾紙片上浮的速度均不相同
C．該實驗不需要設置空白對照組
D．酶促反應速率可以用t3－t1來表示
【解析】土豆片中含有過氧化氫酶，因此可用土豆片代替浸過新鮮肝臟研磨液的濾紙片，A正確；過氧化氫酶最適pH為7.0左右，當溶液中pH為6.0、8.0時，對酶活性的影響基本相同，過氧化氫分解速率基本相同，裝置中濾紙片上浮的速度基本相同，B錯誤；該實驗不同pH組之間互為對照，因此不需要設置空白對照組，C正確；酶促反應速率可以用濾紙片從進入液面之時到浮出液面的時間差(即t3－t1)來表示，D正確。
1．關于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗，下列敘述正確的是( C )
A．實驗中所用肝臟必須是新鮮的，若放置時間過長肝細胞內(nèi)的過氧化氫會減少
B．實驗中用到的滴管必須先吸取二氧化錳溶液再吸取肝臟研磨液，這樣對實驗結果影響較小
C．過氧化氫在溫度高的環(huán)境中分解速度比常溫下快
D．實驗的自變量是試管中產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少和衛(wèi)生香的復燃情況
【解析】實驗中所用肝臟必須是新鮮的，若放置時間過長，肝細胞內(nèi)的過氧化氫酶的數(shù)量會減少，故A選項錯誤；用兩根滴管分別吸取二氧化錳溶液和肝臟研磨液，避免對實驗產(chǎn)生干擾，故B選項錯誤；過氧化氫在溫度高的環(huán)境中分解速度比常溫下快，故C選項正確；實驗的因變量是試管中產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少和衛(wèi)生香的復燃情況，自變量是溫度和催化劑的種類，故D選項錯誤。
2．某興趣小組探究乙醇的濃度和鐵離子對纖維素酶活性的影響時進行了相關實驗，結果如圖所示。下列相關敘述正確的是( D )
A.該實驗的自變量是乙醇濃度，有無鐵離子是無關變量
B．鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時的活化能升高
C．乙醇和鐵離子對纖維素酶活化的抑制有相互促進作用
D．若要驗證該酶的專一性，則實驗的自變量是底物種類
【解析】根據(jù)該實驗的目的可知，該實驗的自變量是乙醇濃度和有無鐵離子，A錯誤；乙醇濃度為零時，有鐵離子組酶的活性較高，說明鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時的活化能降低，B錯誤；從圖中信息可知，隨著乙醇濃度的增大，纖維素酶的活性逐漸降低，可見乙醇對纖維素酶的活性有抑制作用，鐵離子對纖維素酶的活性有促進作用，C錯誤；驗證特定酶的專一性，實驗的自變量是底物的種類，D正確。
3．使用pH分別為5、6、7、8的4種緩沖液來探究pH對過氧化氫酶的影響，提供如圖所示實驗裝置一套。下列關于本實驗的操作及分析正確的是( B )
A.該裝置和材料也可以用來探究溫度對酶活性的影響
B．反應足夠長的時間，各組收集到的氣體體積可能相等
C．濾紙片蘸取肝臟研磨液后應立即貼到反應小室的內(nèi)壁上
D．反應小室用蒸餾水反復沖洗后直接加入新緩沖液重復實驗
【解析】由于溫度變化也會影響H2O2的分解，所以該裝置和材料不可以用來探究溫度對酶活性的影響，A錯誤；反應足夠長的時間，相等的底物H2O2完全分解產(chǎn)生的O2量相等，B正確；為了防止濾紙片上有肝臟研磨液滴落進下方H2O2中，濾紙片蘸取肝臟研磨液后不能立即貼到反應小室的內(nèi)壁上，C錯誤；反應小室用蒸餾水反復沖洗后，需要用緩沖液沖洗一次后再加入新緩沖液重復實驗，D錯誤。
1．下圖表示溫度對酶活性的影響情況。下列敘述正確的是( B )
A.酶活性就是酶促反應速率，即單位時間底物消耗量或產(chǎn)物生成量
B．酶促反應都有一個最適溫度，溫度越高，酶變性的速率也越快
C．圖中曲線是溫度對化學反應速率的影響和對酶變性的影響綜合在一起形成的
D．不同的酶在各自的最適溫度下，酶活性相同
【解析】酶促反應速率受酶活性影響，但是兩者不是同一個概念，A錯誤；酶的活性受溫度影響，因此酶促反應都有一個最適溫度，且溫度越高，酶變性的速率也越快，B正確；圖示為溫度對酶活性的影響，并不能直接體現(xiàn)溫度對化學反應速率的影響，C錯誤；不同的酶在各自的最適溫度下，酶活性都相對最高，但是活性的大小不一定相同，D錯誤。
2．如圖表示自然界中三種蛋白酶的活性與pH之間的關系，由圖可推測( D )
A.木瓜蛋白酶不受pH影響
B．pH不同，胰蛋白酶活性不可能相同
C．pH由10降到2過程中，胃蛋白酶活性不斷上升
D．pH在5左右時，三種酶都有活性
【解析】圖示體現(xiàn)pH在4～9之間，木瓜蛋白酶不受pH影響，但在該范圍外是可能受到影響的，A錯誤。根據(jù)胰蛋白酶受pH影響的曲線可知，在pH小于8和大于8的兩個范圍內(nèi)，可存在若干不同pH下胰蛋白酶的活性相同的情況，B錯誤。pH＝10時，胃蛋白酶結構被破壞，已經(jīng)失活；當pH降為2，胃蛋白酶的活性不能再恢復，C錯誤。根據(jù)三種酶的活性曲線可知，pH在5左右時，三種酶都有活性，只是木瓜蛋白酶活性最高，D正確。
3．如圖是“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，據(jù)圖分析正確的是( D )
A.1號與2號對照，說明加熱能提高酶的活性
B．1號與4號對照，可以驗證酶具有高效性
C．3號和4號裝置應置于90℃水浴中進行
D．若只用3號和4號進行實驗，則溫度為無關變量
【解析】1號和2號試管中沒有加酶，只能說明加熱能使過氧化氫分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成容易反應的活躍狀態(tài)，A錯誤；1號沒有催化劑，4號加過氧化氫酶作為催化劑，因此1號與4號對照，可以驗證酶具有催化性，B錯誤；3號和4號裝置應在常溫條件下進行，C錯誤；3號與4號實驗的自變量為催化劑的類型，因此溫度屬于無關變量，D正確。
4．某研究小組為探究影響過氧化氫分解的因素做了兩個實驗，結果如圖。據(jù)圖分析錯誤的是( B )
A.實驗1、2的自變量分別為H2O2濃度、pH
B．實驗1中ab段數(shù)值不變說明H2O2已消耗完
C．若實驗1中過氧化氫酶加倍，曲線斜率和高度均變大
D．實驗2中c、e兩點對應的pH條件下，酶的空間結構可能改變
【解析】分析曲線可知：實驗1、2的自變量分別為H2O2濃度、pH，A正確；實驗1中ab段數(shù)值不變，是因為酶的數(shù)量有限，而不是H2O2已消耗完，B錯誤；若實驗1中過氧化氫酶加倍，則反應速率會加快，曲線斜率和高度均變大，C正確；每種酶在一定限度的pH范圍內(nèi)才表現(xiàn)活性，過酸或過堿會使酶因空間結構遭到破壞而失活，據(jù)此分析實驗2的曲線可推知：實驗2中c、e兩點對應的pH條件下，酶的空間結構可能改變，D正確。
5．下表是有關酶專一性的探究實驗，“－”表示不加。下列敘述正確的是( B )
A.實驗用的蔗糖溶液和淀粉溶液，最好提前配制好備用
B．本實驗的試管1、2為對照，目的是檢驗蔗糖、淀粉的純度和證明其為非還原糖
C．若3號試管與本尼迪特試劑加熱出現(xiàn)紅黃色沉淀，則說明檢驗液中含麥芽糖
D．本實驗的本尼迪特試劑可用碘-碘化鉀溶液代替
【解析】實驗用的蔗糖溶液和淀粉溶液，最好現(xiàn)配現(xiàn)用，避免其他因素的干擾，A錯誤；本實驗的試管1、2為對照，目的是檢驗蔗糖、淀粉的純度和證明其為非還原糖，B正確；若3號試管與本尼迪特試劑加熱出現(xiàn)紅黃色沉淀，則說明檢驗液中含還原糖，但是不能說明具體成分，C錯誤；因為蔗糖及蔗糖水解的產(chǎn)物都不能和碘-碘化鉀溶液發(fā)生顏色反應，所以本實驗不能用碘-碘化鉀溶液檢測，本實驗中的本尼迪特試劑可用斐林試劑代替，D錯誤。項目
實驗變量分析
酶的專一性
①自變量：不同底物或不同酶液；②因變量：底物是否被分解或有無產(chǎn)物生成；③無關變量：試劑量、反應溫度、pH等
酶的高效性
①自變量：催化劑的種類；②因變量：底物的分解速度或剩余量(產(chǎn)物的生成速度或產(chǎn)生量)；③無關變量：試劑量、反應溫度、pH等
探究pH對過氧化氫酶活性的影響
①自變量：一系列pH梯度(至少三組)；②因變量：底物的分解速度或剩余量(產(chǎn)物的生成速度或產(chǎn)生量)；③無關變量：底物濃度、試劑量、酶濃度、溫度等
對照類型
定義
空白對照
不做任何實驗處理的對照組
相互對照
不設控制組，只在幾個實驗組之間相互對比
條件對照
給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設需要的，但更能充分說明實驗變量的對照
自身對照
實驗與對照在同一對象上進行
試管
1
2
3
4
5
6
本尼迪特試劑
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
新鮮唾液
－
－
1 mL
1 mL
－
－
蔗糖酶溶液
－
－
－
－
1 mL
1 mL
實驗結果

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