师：同学们，上节课我们学习了酶，课后大家有没有留意酶在生活中的应用呢？比如加酶洗衣粉、加酶牙膏，消化不良时可能会服用多酶片，治疗咽喉炎时会服用溶菌酶含片等等，可见酶在生活中的应用十分广泛。现在，通过上节课对酶的作用和本质的学习，我们来复习巩固一下，给酶下一个定义。从酶的来源看，它是由活细胞产生的；从酶的作用看，它具有生物催化作用，能够降低反应的活化能，可在体内外都发挥作用；从酶的化学本质上看，它是一类有机物，这类有机物绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶作为具有催化作用的有机物，它会具有怎样的特性呢？它是否在任何条件下都能发挥作用呢？这就是今天我们要来学习的内容——酶的特性。

　　我们知道，活细胞的代谢时时刻刻都在发生。酶作为催化剂，如果催化效率很低，化学反应就会缓慢进行，这样显然不能及时满足细胞代谢对物质和能量的需求。上节课我们比较了过氧化氢酶和氯化铁中的三价铁离子对过氧化氢的催化效率，虽然每滴氯化铁溶液中三价铁离子数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍，但从气泡生成情况和点燃的卫生香的复燃状况来看，与无机催化剂相比，酶具有高效性。研究表明，酶的催化效率是无机催化剂的10?到1013倍。

　　无机催化剂能催化的化学反应范围较广，例如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉的水解。那么酶能像无机催化剂一样催化多种化学反应吗？也就是说酶是否具有专一性呢？酶当然具有专一性，目前已发现的酶有8000多种，它们分别催化不同的化学反应，细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性分不开。比如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。像二肽酶，它能够催化水解多种不同氨基酸形成的二肽。也就是说每种酶只能催化一种或一类化学反应，这就是酶的专一性。

　　为了帮助大家理解，我们来看一张酶促反应过程的示意图。我们发现酶在结构上存在特殊的活性部位，只有相应的底物能够与之在空间结构上进行专一性结合，从而发生催化反应，这很好地解释了酶具有专一性。

　　为了验证酶的专一性，有位同学设计了一个实验方案，但并不完善。接下来请同学们根据右侧的材料用具，选择合适的来完善这位同学的实验方案。根据酶专一性的定义，在方案的第一步和第二步中可以发现，该实验应考虑用同种淀粉酶催化不同的底物水解，即实验的自变量应该是底物种类的不同。既然1号试管已经加了淀粉溶液，那么2号试管显然不能加淀粉，我们可以选择加蔗糖溶液。要遵循单一变量原则，无关变量都应设置相同且适宜，所以在第二步中，2号试管同样加1毫升的淀粉酶。然后两支试管经过震荡摇匀，在适宜的温度下保温5分钟，使其充分反应。

　　再来看因变量的设计，可能有同学会想到这里有用到淀粉，能不能用碘液来检验淀粉是否被分解呢？1号试管可以，但2号试管不行，因为不论蔗糖能不能被淀粉酶分解，都不会有淀粉产生，碘液也不会发生任何颜色变化，所以没法用碘液来检验。我们可以考虑用斐林试剂在沸水浴的条件下来检验还原糖的生成。这是因为淀粉和蔗糖本身并非还原糖，但如果能被酶催化水解后，产物会有还原糖产生，所以我们可以通过斐林试剂在沸水浴下观察砖红色沉淀是否生成，来判断底物是否被酶分解。

　　现在来看最后的实验现象，1号试管出现了砖红色沉淀，2号试管不出现砖红色沉淀。通过这样的实验现象对比，我们能够充分得出结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，从而进一步验证酶具有专一性。

　　酶具有高效性和专一性，那么酶的催化反应能力是否有大小区别呢？我们先来看两个概念，酶催化特定化学反应的能力称之为酶活性，而酶活性可以用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的速率，也就是酶促反应的速率来表示。之前我们说过，有些无机催化剂能在高温、高压、强酸、强碱下发生催化反应，那么酶是否也可以呢？温度、pH等条件对酶活性是否有影响呢？

　　这里有一张加酶洗衣粉的部分说明书，在成分栏里有加0.2%的蛋白酶，用法里提到用温水30 - 40摄氏度效果最佳，切勿用60摄氏度以上的热水。再看初中学习过的人体消化酶所处的不同pH环境，口腔中的唾液淀粉酶所处的pH大概在6.2 - 7.4之间，胃蛋白酶在胃液中，胃液是强酸性环境，其所处pH大概在0.9 - 1.5之间，小肠内的酶pH大概在7.6左右。这两个示例说明温度或pH对酶活性是有影响的，那么到底这个影响是怎样的呢？让我们一起动手探究一下。

　　先来看探究温度对酶活性的影响，老师自拍了一个简易实验操作视频，使用3%的过氧化氢溶液分别滴加在新鲜土豆片、冷冻土豆片和煮沸土豆片上，很快效果十分明显，新鲜土豆片上很快出现大量白色气泡，而冷冻土豆片和煮沸土豆片上却没什么现象变化。这个结果看似能说明问题，但上节课我们学习了探究实验要准确设置变量，比如现在这个实验中，作为自变量的温度设置，老师设置得是否严谨呢？选择过氧化氢作为酶分解的底物又是否合适呢？可能有同学已经发现问题了，现在让我们看一个更科学严谨的实验。

　　取6支试管，编号1 - 6号，向1、3、5号试管分别加入2毫升淀粉溶液，向2、4、6号试管分别加入1毫升淀粉酶溶液。将1、2号试管放入冰水中，3、4号试管放入60摄氏度的水浴中，5、6号试管放入沸水中保温5分钟。然后将2号试管中的酶倒入1号试管，4号试管中的酶倒入3号试管，6号试管中的酶倒入5号试管，混匀后放回原温度保温2分钟。取出5号试管，用凉水冲凉，再取出1号和3号试管，分别向这3支试管加入2滴碘液并混匀。

　　刚才这个实验是探究温度对淀粉酶催化淀粉水解的影响，设置的自变量是三组不同的温度，1、2号试管对应冰浴，3、4号试管对应60度水浴，5、6号试管对应沸水浴，通过滴加碘液后观察颜色变化作为因变量，说明底物淀粉的分解情况，进而得出结果。我们看到，除了3号和4号对应的60摄氏度时，碘液不变蓝，说明淀粉被彻底分解完了，而在冰浴和沸水浴下碘液都变蓝，说明还有淀粉没有被分解，所以这个实验能够说明酶的活性受温度影响。

　　这个实验比刚才老师设置的简易实验好在哪里呢？也就是该实验设计必须注意以下几个注意事项：第一，不能选用过氧化氢酶和过氧化氢作为实验材料，因为过氧化氢在常温下就能分解，加热条件下分解还会加快，会影响实验结果，即过氧化氢产生的气泡可能未必都是因过氧化氢酶催化产生，也可能是过氧化氢自身分解产生，从而干扰实验结果。第二，底物和酶溶液应先分别在预设的温度下保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度，这就是一开始设置6支试管的原因。像老师简易视频中，冷冻土豆片设置的应该是冷冻温度，但拿到外面实验时，起始温度已经改变，会对最终实验结果产生干扰。第三，不能用斐林试剂来检验淀粉是否被分解，因为斐林试剂在鉴定时需要水浴加热，会改变酶预设的反应温度，从而影响实验结果。比如实验中冰浴那一组，本来酶活性很低，淀粉几乎不被分解，但斐林试剂检验时使用水浴加热，会使温度升高，酶活性可能改变，导致淀粉分解，影响实验结果。