第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 第2课时 酶的特性-2024-2025学年高一生物必修一（人教版）教学课件

第2课时酶的特性1.说明酶的特性。2.分析温度和pH对酶活性的影响。3.阐述影响酶活性的因素。「学习目标」预习案·自主学习一、酶的高效性和专一性1.高效性(1)含义:酶的催化效率是

的107～1013倍。(2)意义:使细胞代谢快速地进行。2.专一性(1)含义:每一种酶只能催化

化学反应。(2)意义:使

能够有条不紊地进行。无机催化剂一种或一类细胞代谢二、酶的作用条件较温和1.酶活性(1)含义:酶催化特定化学反应的能力。酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。(2)影响酶活性的主要因素:

。酶所催化的化学反应一般是在比较

下进行的。温度和pH温和的条件2.温度和pH对酶活性的影响(1)温度和pH对酶活性的影响示意图。①P点:

温度;Q点:最适

。②偏离P点或Q点,酶的活性

。最适pH降低(2)高温、过酸、过碱导致酶失活,原因是

,不可恢复;低温时,酶的活性很低,但酶的

,在适宜的温度下酶的活性会升高。因此,酶制剂适宜在

下保存。酶的空间结构遭到破坏空间结构稳定低温[正误判断](1)在测定唾液淀粉酶活性时,将溶液pH由3升高到6的过程中,该酶的活性将不断上升。(

)提示:溶液pH为3时,唾液淀粉酶已失活,pH升高到6的过程中酶活性不变。(2)探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在室温下混合后置于不同温度下保温。(

)提示:探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液置于不同温度下保温,然后在相同的温度下两者混合。××(3)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时,检测试剂可用碘液也可用斐林试剂。(

)提示:检测试剂不能用斐林试剂,因为斐林试剂在使用时需加热,会改变自变量。(4)高温和低温均能破坏酶的空间结构使其失去活性。(

)提示:低温不会破坏酶的空间结构。(5)酶的最适pH不会随温度改变而改变。(

)(6)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。(

)提示:细菌细胞壁成分是肽聚糖,不能被纤维素酶降解。××√×(7)反应物的浓度越大,酶的活性越高。(

)提示:反应物与酶活性没有关系。(8)洗衣时,使用开水能增强加酶洗衣粉中酶的活性。(

)提示:开水会使酶失活。××探究案·互动探究探究一探究酶的高效性和专一性「问题情境」1.如图表示酶高效性的曲线,请根据教材知识,分析回答下列问题。(1)酶的高效性体现在哪个方面?提示:与无机催化剂相比,酶的催化效率更高,达到化学平衡所需要的时间更短。2.下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验,请分析回答下列问题。试管编号12可溶性淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL50～65℃温水浴加热约2min实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀(2)1号试管有砖红色沉淀生成,2号试管没有出现砖红色沉淀,说明了什么?你能从该实验得到什么结论?提示:1号试管有砖红色沉淀生成,说明产生了还原糖,淀粉被水解;2号试管没有出现砖红色沉淀,说明蔗糖没有被水解。结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶的作用具有专一性。(3)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂?提示:不能,因为碘液只能检测淀粉的有无,而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。(4)该实验的自变量和因变量分别是什么?提示:自变量是底物的种类;因变量是底物是否被淀粉酶水解。(5)本实验的设计思路是什么?你还有其他设计思路吗?提示:本实验的设计思路为同一种酶能否催化不同底物水解。另一种设计思路为不同种类的酶能否催化同一种底物水解。归纳总结1.验证酶高效性的实验设计思路2.验证酶专一性的两种实验设计思路1.研究表明,一分子过氧化氢酶能在1min内使5×105个过氧化氢分解成水和氧气,但是对糖的水解却不起作用。这个事实说明酶具有(

)A.多样性

B.专一性C.高效性

D.稳定性「即时应用」√解析:过氧化氢酶能使过氧化氢分子分解成水和氧气,但对糖的水解却不起作用,说明酶的催化作用具有专一性。2.为探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,某学习小组设计并完成了以下实验。第一步:取甲和乙两支试管,向甲试管中加入2mL可溶性淀粉溶液,乙试管中加入2mL蔗糖溶液。第二步:向甲、乙试管中各加入新鲜淀粉酶溶液2mL,摇匀后置于60℃水浴锅中保温5min。第三步:向甲、乙试管中各加入斐林试剂2mL,摇匀后50～65℃水浴加热2min。第四步:观察记录甲、乙试管的颜色变化。请回答下列问题。(1)向甲、乙两试管加入的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的体积相等的原因是

。

解析:(1)实验目的是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,自变量是底物的种类,而淀粉和蔗糖的体积属于无关变量,需相同且适宜,遵循实验的单一变量原则。遵循单一变量原则(可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的体积属于无关变量,需相同且适宜)(2)该实验

(填“能”或“不能”)用碘液进行检测,原因是

。

解析:(2)该实验不能用碘液进行检测,原因是碘液不能检测蔗糖和蔗糖的水解产物,不能判断淀粉酶是否能催化蔗糖水解。不能碘液不能检测蔗糖和蔗糖的水解产物,不能判断蔗糖是否水解(3)实验结果是甲、乙两试管的颜色分别是

,该实验证明了

。

解析:(3)甲试管加入了淀粉和淀粉酶,会产生还原糖,加入斐林试剂,经过水浴加热后,会产生砖红色沉淀,乙试管中淀粉酶不能水解蔗糖,没有还原糖,所以不会有砖红色沉淀产生,试管溶液呈蓝色;该实验说明一种酶只能催化一种或一类化学反应,即酶具有专一性。砖红色、蓝色酶具有专一性探究二酶的作用条件较温和「问题情境」1.探究温度对酶活性影响的实验方案步骤项目试管1试管2试管31加入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2放置在不同温度环境中0℃100℃60℃3加入新配制的相应温度下保温的淀粉酶溶液1mL1mL1mL4反应时间5min5min5min5滴入碘液2滴2滴2滴6观察结果变蓝变蓝不变蓝(1)该实验的自变量是什么?实验是否要保持酶的最适pH条件?pH在该实验中属于什么变量?提示:该实验的自变量是温度。该实验需要在酶的最适pH条件下进行。pH在该实验中属于无关变量。(2)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响?提示:不能。探究温度对酶活性的影响时,自变量是温度,而过氧化氢会随温度升高而分解加快,从而影响实验结果。(3)在“探究温度对淀粉酶活性的影响”的实验中能否用斐林试剂来检测?提示:不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成,而该实验需严格控制不同温度。(4)同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合?提示:严格控制实验的自变量,以免底物与酶接触时未达到预设温度而影响实验结果,增强实验的说服力。(5)该实验的结论是

。温度偏高或者偏低都会影响酶的活性,使酶活性降低2.探究pH对酶活性影响的实验方案步骤试管1试管2试管31.注入新鲜的肝脏研磨液2滴2滴2滴2.注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液3.注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4.观察现象有大量气泡产生无明显气泡产生无明显气泡产生(6)该实验中,能否将步骤2、3调换?为什么?提示:不能。若调换步骤2、3,在调节pH之前,试管中已经发生了反应,会影响实验结果。(7)该实验不宜选用淀粉酶催化淀粉的水解做实验,为什么?提示:因为淀粉酶催化的底物——淀粉在酸性条件下也会发生水解反应,无法排除无关变量的干扰。(8)该实验的结论是什么?提示:酶的作用需要适宜的pH。归纳总结1.探究温度、pH对酶活性的影响的实验设计思路(1)在探究pH对酶活性影响时,“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触,“不宜”在未达到预设pH前就让反应物与酶接触。(2)在探究温度对酶活性的影响时,“宜”保证酶的最适pH(排除pH干扰),且将酶和底物分别保温(实验要求的温度)后,再混合继续保温,“不宜”在未分别保温前就让反应物与酶接触。2.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响图甲中OP段酶促反应速率的限制因素是底物浓度,而P点之后的限制因素可能为酶浓度或酶活性;图乙对反应底物的要求是底物足量。3.抑制剂对酶活性的影响模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点,从而降低酶对底物的催化效应;模型B中的抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合,能改变酶的构型,使酶不能与底物结合,从而使酶失去催化活性。3.某小组为研究温度对酶活性的影响,在t1、t2、t3温度下,分别用淀粉酶水解淀粉,保温相同时间后测定生成物的量分别为a、b、c,且b>a>c,温度各升高相同幅度,重复上述实验,测定生成物的量分别为a′、b′、c′,且a′>a、b′>b、c>c′。下列相关分析正确的是(

)A.该实验中的自变量为酶的活性,因变量为温度B.该淀粉酶的最适温度在t1～t2C.当温度在t2～t3时,随温度升高酶的活性降低D.温度为t3时,部分酶的空间结构可能发生改变「即时应用」√解析:本实验研究温度对酶活性的影响,自变量为温度,因变量为酶活性。t1、t2、t3温度下相同时间后测定生成物的量分别为a、b、c,且b>a>c,说明t2在三个温度中最接近最适温度;升高相同温度后,a′>a、b′>b,说明升高温度后相比t1、t2时酶活性上升了,说明t1、t2温度均低于最适温度,且t2更接近最适温度;而c>c′,说明升高温度后t3时酶活性反倒降低了,则t3温度应高于最适温度,故最适温度在t2～t3。升高温度后b′>b,证明在t2时升高温度,酶活性上升;升高温度后,c>c′,说明升高温度后t3酶活性反倒降低了,据此推测,温度为t3时,部分酶的空间结构可能发生改变,导致酶活性下降。4.在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将(

)A.不断上升

B.没有变化C.先升后降

D.先降后升√解析:胃蛋白酶的最适pH约为1.5,当处在pH为10的溶液中,由于碱性过强而失去活性。因此,将溶液pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶不再具有活性,所以活性不发生变化。长句应答检验蛋白质是否被蛋白酶完全水解

(填“能”或“不能”)用双缩脲试剂,原因是

。不能蛋白酶也是蛋白质,也可以与双缩脲试剂反应呈紫色课堂小结思维导图金句必备1.酶的特性包括高效性、专一性和作用条件较温和。2.酶具有高效性的原因:与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著。3.过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。4.在低温条件下,酶的活性低,但酶的空间结构稳定,并未失活,在适宜温度下酶的活性会升高,故常选择低温保存酶。随堂检测1.温度会影响酶的活性,下列叙述正确的是(

)A.低温条件下,酶活性较低的原因是其空间结构被破坏B.高温和低温都会降低酶的活性,且都不可恢复C.最适温度条件下酶活性最高,此时酶为反应提供的活化能最多D.酶制剂适宜在低温条件下保存√12341234解析:低温不会破坏酶的空间结构,但酶的活性受抑制;低温会降低酶活性,但不会改变酶的结构,随温度升高酶的活性可恢复;酶的作用机理是降低化学反应的活化能,酶不能为化学反应提供能量;低温和最适pH条件适合长期保存酶,故酶制剂适宜在低温条件下保存。2.下列有关酶的探究实验的叙述,正确的是(

)2341选项探究内容实验方案A酶的高效性用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解,待H2O2完全分解后,检测产生的气体总量B酶的专一性用淀粉酶催化淀粉水解,检测是否有大量还原糖生成C温度对酶活性影响用α-淀粉酶分别在100℃、60℃和0℃下催化淀粉水解,充分反应后,用碘液检测淀粉水解程度DpH对酶活性的影响用淀粉酶在不同pH条件下催化淀粉水解,用斐林试剂检测√解析:用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解,在相同时间内检测产生的气体量;验证酶的专一性,实验需要鉴定淀粉和蔗糖是否被淀粉酶分解,用斐林试剂进行检测;探究温度对酶活性的影响,自变量为温度,可以设置低于最适温度、最适温度和高于最适温度至少三种温度下,检测底物水解的情况,可用碘液检测;探究pH对酶活性的影响,底物不能用淀粉,因为淀粉在酸性条件下水解。23413.如图表示最适温度、pH=7条件下,向2mL的H2O2溶液中加入两滴肝脏研磨液,H2O2分解产生O2的量的随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一条件,下列叙述正确的是(

)A.适当提高或降低温度,a值和b值均不变B.H2O2量增加为4mL时,a值增大,b值减小C.将肝脏研磨液煮沸后使用,a值减小,b值减小D.以适量FeCl3溶液替代肝脏研磨液,a值不变,b值增大√34123412解析:题目中使用的是最适温度,故无论降低还是提高温度,均会导致酶活性下降,使H2O2完全分解所需要的时间延长,但最终生成O2的总量不变,即a值不变,但b值变大;H2O2量增加为4mL时,反应结束生成的O2总量增加,平衡点a值会变大,达到平衡点的时间会延长,b值也变大;若将肝脏研磨液煮沸,则会导致酶变性失活,但H2O2自身会分解,因此a值不变,b值会变大;与无机催化剂相比,酶具有高效性,因此以适量FeCl3溶液替代肝脏研磨液,反应速率会变小,但平衡点不变,故a值不变,b值增大。4.甲、乙两图是温度或pH对酶活性的影响的数学模型。1234解析:(1)酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,少数酶是RNA,大多数酶的本质是蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体。1234(1)生物体内,大多数酶的本质是

,其合成场所在