探究影响酶活性的因素实验设计1(第2、3课时)

1、 酶的专一性酶的专一性每一种酶只能催化每一种酶只能催化一种一种化合物或一类化合物化合物或一类化合物的的化学反应化学反应酶的催化效率是无机催酶的催化效率是无机催化剂的化剂的10107 7 10 101313 倍倍三三. .酶的特性：酶的特性：酶的高效性酶的高效性酶的催化作用酶的催化作用需要适宜的条件需要适宜的条件2）需要适宜）需要适宜pH值值1）需要适宜的温度）需要适宜的温度酶的活性受温度影响的示意图酶的活性受温度影响的示意图酶的活性受酶的活性受pH影响的示意图影响的示意图酶的名称酶的名称最适最适PHPH胃蛋白酶胃蛋白酶1.51.5唾液淀粉酶唾液淀粉酶 7 7胰蛋白酶胰蛋白酶8 8过酸过碱和高温

2、过酸过碱和高温-酶被杀死，酶被杀死，低温低温-酶暂时失活酶暂时失活知识拓展知识拓展1.影响酶促反应的速度：影响酶促反应的速度： 除温度和除温度和PH外，还有酶浓度和底物的浓度外，还有酶浓度和底物的浓度2.影响酶活性的因素：影响酶活性的因素：温度和温度和PH 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 探究实验的一般程序:提出问题：温度影响酶的活性吗？作出假设：温度影响酶活性设计实验：设计实验步骤，预期实验结果进行实验：分析结果得出结论：表达和交流：步骤；步骤；1.分组编号分组编号2.分组处理（注意控制变量）分组处理（注意控制变量）3.放在相同条件下进行（常用词：等放在相同条件下进行（常用词：等量，相同并适宜的条件

3、，同时等）。量，相同并适宜的条件，同时等）。4.观察指标（要具体，可操作）观察指标（要具体，可操作）设计原则：设计原则：对照和单一变量原则。科学性原则，对照和单一变量原则。科学性原则，可重复原则可重复原则预测结果：预测结果：1.验证酶专一性的实验 (1)思路(2)变量分析:实验中自变量是不同底物或不同酶液,因变量是底物是否被分解。(3)实例探究胃蛋白酶对蛋白块和淀粉块的分解作用。探究胃蛋白酶和唾液淀粉酶对蛋白块的分解作用。2.探究酶活性的适宜条件探究：影响酶活性的条件,实验材料：实验材料： 2淀粉酶溶液、20肝脏研磨液、3可溶性淀粉溶液、体积分数为30的过氧化氢溶液、5 HCl、5 NaOH、

4、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂,实验用具：实验用具： 试管、量筒、小烧杯、大烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三角架、石棉网、温度计、PH试纸、火柴建议：建议：用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究氢酶探究PH对酶活性的影响对酶活性的影响？试管试管123淀粉溶液淀粉溶液2mL2mL2mL温度温度60温水温水0 100 淀粉酶溶液淀粉酶溶液2mL2mL2mL碘液碘液2滴滴2滴滴2滴滴结果现象结果现象不变蓝不变蓝变蓝变蓝变蓝变蓝一、探究温度对淀粉酶活性的影响（参考案例）一、探究温度对淀粉酶活性的影响（参考案例）1.实验步骤：实验步骤：1.取取6支试管

5、分别编号为：支试管分别编号为：A、A、B、B、C、C。2.在在A、B、C中分别加入中分别加入2ML淀粉溶液。在淀粉溶液。在A、B、C中分别加入中分别加入2ML淀粉酶溶液。淀粉酶溶液。然后将然后将A、A放在放在60水浴中，水浴中， B、B放在放在0 冰水中，冰水中， C、C放在放在100 水浴中。保持温度水浴中。保持温度5分钟。分钟。3.然后同时将三个酶溶液倒入相应水浴中的淀粉然后同时将三个酶溶液倒入相应水浴中的淀粉溶液中摇匀，保持相应的水浴温度。溶液中摇匀，保持相应的水浴温度。4.一段时间后，在一段时间后，在A、B、C中分别加入中分别加入2滴碘液，滴碘液，观察试管中的颜色变化。观察试管中的颜色

6、变化。为什么要这样处理？为什么要这样处理？二、实验：探究二、实验：探究pH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响序号序号项项 目目试管试管1231注入注入过氧化氢过氧化氢溶液溶液2mL2mL2mL2注入蒸馏水注入蒸馏水1mL/3注入氢氧化钠溶液注入氢氧化钠溶液/1mL/注入盐酸注入盐酸/1mL5注入新鲜的肝脏研磨液注入新鲜的肝脏研磨液1mL1mL1mL6结果现象结果现象2.实验步骤：实验步骤：1.取取3支试管分别支试管分别编号编号为：为：A、B、C。分别加入。分别加入1ML过氧化氢酶溶液。过氧化氢酶溶液。2. A中加入中加入1ML清水清水。 B、C中分别加入中分别加入等量氢等量氢氧化钠氧

7、化钠溶液和溶液和盐酸溶液盐酸溶液。摇匀。摇匀。3.在三支试管中分别同时加入在三支试管中分别同时加入2ML过氧化氢溶液。过氧化氢溶液。4.一段时间后，一段时间后，观察观察试管中是否有气泡冒出（或试管中是否有气泡冒出（或卫生香的复燃情况）。卫生香的复燃情况）。1.表示酶高效性的曲线(图1)(1)酶只能催化已经存在的化学反应。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不能改变化学反应的平衡点。(3)催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。2.表示酶专一性的曲线(图2)(1)在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A催化A反应物的反应。(2)在A反应物中加入酶B,反

8、应速率和未加酶时相同,说明酶B不催化A反应物的反应。与酶有关的曲线分析与酶有关的曲线分析3.影响酶活性的曲线(图3、图4)(1)在一定温度(pH)范围内,随着温度(pH)的升高,酶的催化作用逐渐增强;在最适温度(pH)时,酶的活性最大,超过最适温度(pH),酶的催化作用就逐渐减弱(如图3、图4)。(2)过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶的结构未被破坏,温度升高时酶的活性可恢复(如图3)。4.底物(反应物)浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响(1)底物(反应物)浓度对酶促反应的影响(图5)在底物浓度较低时,反应速率随底物浓度增加而加快,反应速率与底物浓度近乎成正比。当底物浓度达

9、到一定限度时,反应速率就达到一个最大值,此时即使再增加底物浓度,反应速率几乎不再改变。(2)酶浓度对酶促反应的影响(图6)在底物足够、其他条件固定的条件下,反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时,酶促反应速率与酶浓度成正比。【典例研习】 胃蛋白酶是存在于人体胃中的一种消化酶。胃蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物),温度保持37 ,pH保持在最适值,生成物量与反应时间关系如图,请回答下列问题:(1)该酶作用的底物是 。 (2)在140分钟后,曲线变成水平,这是因为 。 (3)若增加胃蛋白酶浓度,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)若胃蛋白酶浓度和其他

10、条件不变,pH由1.5逐渐升高到10,则酶催化反应的速度将,原因是 。 胃蛋白酶最适胃蛋白酶最适pH为为1.5, 在在pH=10时酶会失活时酶会失活底物量一定底物量一定,底物已被消耗尽底物已被消耗尽蛋白质蛋白质下降下降变式训练2-1 如图表示在不同条件下,酶促反应速率的变化曲线,下列说法中不正确的是( )A.酶促反应的速率可用底物消失所需的时间(或产物生成的速率)来表示B.和相比较,酶促反应速率不同,这是因为它们的酶浓度和温度不同C.AB段影响酶促反应速率的主要限制因素是底物浓度D.若想探究不同温度对酶活性的影响,至少应设计3种不同的温度B思悟升华【情景】 如图甲表示温度对淀粉酶活性的影响,乙

11、是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后麦芽糖的积累量随温度变化的情况。下列说法不正确的是( )A.T0表示淀粉酶催化该反应的最适温度B.图甲中,Ta、Tb时的淀粉酶催化效率都很低C.图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度的升高,麦芽糖的积累量不再上升,酶的活性已达到最高D.图乙中A点对应的温度为图甲中的T0C【思悟】1.Ta、Tb时的淀粉酶催化效率都很低的原因分别是 和 。温度低导致酶活性低温度低导致酶活性低高温使酶失活高温使酶失活2 2.影响图乙曲线到达最高值时间长短的因素是 。温度和温度和pHpH【典例研习1】 如图是验证酶的催化特性的几组对照实验,15号试管内装有等量的H2O2溶液。14号试管控

12、制温度与投入物品如图所示,请回答:(1)若投入物品后,立即用带有火星的卫生香去试探14号试管口,号试管口会出现猛烈燃烧现象。(2)若1号、2号、3号、4号都是为了验证酶的某特性而设置的对照,号没有设置的必要。(3)若要证明酶的活性受酸碱度的影响,而再增设5号试管,请补充:5号试管内应加入 。你设置的5号试管与号试管可作为一组对照实验,从而证明酶的活性受酸碱度的影响。241克新鲜猪肝研磨物、盐酸克新鲜猪肝研磨物、盐酸(或或NaOH)2(1)该酶作用的底物是 。 (2)在140分钟后,曲线变成水平,这是因为 。 (3)若增加胃蛋白酶浓度,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

13、胃蛋白酶浓度和其他条件不变,pH由1.5逐渐升高到10,则酶催化反应的速度将,原因是 。 解析解析:该题综合考查酶的特性。根据酶的专一性该题综合考查酶的特性。根据酶的专一性, ,胃蛋白酶的作用底物胃蛋白酶的作用底物是蛋白质是蛋白质; ;纵坐标是生成物的量纵坐标是生成物的量, ,在在140140分钟后分钟后, ,曲线变成水平说明反应曲线变成水平说明反应不再进行不再进行, ,题干信息题干信息“温度保持温度保持37 ,pH37 ,pH保持在最适值保持在最适值”, ,说明影响酶说明影响酶反应的不是温度和反应的不是温度和pH,pH,那么那么140140分钟后分钟后, ,生成物量不再增加的原因生成物量不再

14、增加的原因, ,只能只能考虑一定量的底物被消耗完了。增加酶浓度只能加快反应到达平衡的考虑一定量的底物被消耗完了。增加酶浓度只能加快反应到达平衡的时间时间, ,不能使生成物的量增加。胃蛋白酶的最适不能使生成物的量增加。胃蛋白酶的最适pHpH呈酸性呈酸性, ,若胃蛋白酶若胃蛋白酶浓度和其他条件不变浓度和其他条件不变,pH,pH由由1.51.5逐渐升高到逐渐升高到10,10,其活性会逐渐下降直至其活性会逐渐下降直至失活。失活。解析解析:酶促反应的速率可用底物消失所需的时间酶促反应的速率可用底物消失所需的时间( (或产物或产物生成的速率生成的速率) )来表示来表示,A,A正确正确;和和相比较相比较,

15、,酶促反应速酶促反应速率不同是因为它们的温度不同率不同是因为它们的温度不同,B,B错误错误;AB;AB段影响酶促反段影响酶促反应速率的主要限制因素是底物浓度应速率的主要限制因素是底物浓度,C,C正确正确; ;若想探究不若想探究不同温度对酶活性的影响同温度对酶活性的影响, ,至少应设计适宜温度、过高及至少应设计适宜温度、过高及过低过低3 3种不同的温度种不同的温度,D,D正确。正确。【命题意图和教学思路】背景设置意图背景设置意图该情景以两个曲线图为模型考查温度对酶活性影响该情景以两个曲线图为模型考查温度对酶活性影响, ,意在让学意在让学生真正理解曲线变化的含义并能解决实际问题。生真正理解曲线变化

16、的含义并能解决实际问题。背景材料分析背景材料分析甲图中甲图中T Ta a、T Tb b时淀粉酶的活性都接近零点时淀粉酶的活性都接近零点, ,故淀粉酶催化效率故淀粉酶催化效率都很低。都很低。T T0 0表示淀粉酶催化该反应的最适温度表示淀粉酶催化该反应的最适温度; ;图乙中图乙中T Tb b至至T Tc c的曲线表明随温的曲线表明随温度的升高度的升高, ,麦芽糖的积累量不再上升麦芽糖的积累量不再上升, ,表示麦芽糖已经不再生成表示麦芽糖已经不再生成, ,所以应该是化所以应该是化学反应不再进行学反应不再进行, ,此时酶的活性很弱或基本没有活性。图乙中曲线在此时酶的活性很弱或基本没有活性。图乙中曲线

17、在A A点所在点所在切线的斜率最大说明麦芽糖的积累量增加最快切线的斜率最大说明麦芽糖的积累量增加最快, ,即酶活性最高即酶活性最高, ,因此对应图甲因此对应图甲的的T T0 0。解析解析: :2 2号试管中为新鲜猪肝研磨物号试管中为新鲜猪肝研磨物, ,酶活性最强酶活性最强, ,反应生成的氧反应生成的氧气最多气最多, ,会出现猛烈的燃烧。会出现猛烈的燃烧。1 1、2 2、3 3号是催化剂的种类对实验号是催化剂的种类对实验的影响的影响, ,即验证酶的高效性即验证酶的高效性, ,那么那么4 4号没有必要设置。如果要证号没有必要设置。如果要证明酶的活性受酸碱度的影响明酶的活性受酸碱度的影响, ,那么保

18、证酶正常那么保证酶正常, ,变量是酸碱度变量是酸碱度, ,即在即在5 5号试管加入新鲜的猪肝研磨物号试管加入新鲜的猪肝研磨物, ,改变其所处环境的改变其所处环境的pH,pH,将将5 5号作为实验组号作为实验组,2,2号为对照组。号为对照组。答案答案: :(1)2(1)2(2)4(2)4(3)(3)1 1克新鲜猪肝研磨物、盐酸克新鲜猪肝研磨物、盐酸( (或或NaOH)NaOH)2 2酶的特性：酶的特性：1具有高效性具有高效性2具有专一性具有专一性3作用条件较温和作用条件较温和（1）要有合适的温度）要有合适的温度（2）要有合适的）要有合适的pH总结：总结：比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3 3的催化效率的催化效率淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响 解析解析: :2 2号试管中为新鲜猪肝研磨物号试管中为新鲜猪肝研磨物, ,酶活性最强酶活性最强, ,反应生成的氧反应生成的氧气最多气最多, ,会出现猛烈的燃烧。会出现猛烈的燃烧。1 1、2 2、3 3号是催化剂的种类对