探究影響酶活性的因素實驗設計1(第2、3課時)

1、 酶的專一性酶的專一性每一種酶只能催化每一種酶只能催化一種一種化合物或一類化合物化合物或一類化合物的的化學反應化學反應酶的催化效率是無機催酶的催化效率是無機催化劑的化劑的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適宜的條件需要適宜的條件2）需要適宜）需要適宜pH值值1）需要適宜的溫度）需要適宜的溫度酶的活性受溫度影響的示意圖酶的活性受溫度影響的示意圖酶的活性受酶的活性受pH影響的示意圖影響的示意圖酶的名稱酶的名稱最適最適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過酸過堿和高溫

2、過酸過堿和高溫-酶被殺死，酶被殺死，低溫低溫-酶暫時失活酶暫時失活知識拓展知識拓展1.影響酶促反應的速度：影響酶促反應的速度： 除溫度和除溫度和PH外，還有酶濃度和底物的濃度外，還有酶濃度和底物的濃度2.影響酶活性的因素：影響酶活性的因素：溫度和溫度和PH 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 探究實驗的一般程序:提出問題：溫度影響酶的活性嗎？作出假設：溫度影響酶活性設計實驗：設計實驗步驟，預期實驗結(jié)果進行實驗：分析結(jié)果得出結(jié)論：表達和交流：步驟；步驟；1.分組編號分組編號2.分組處理（注意控制變量）分組處理（注意控制變量）3.放在相同條件下進行（常用詞：等放在相同條件下進行（常用詞：等量，相同并適宜的條件

3、，同時等）。量，相同并適宜的條件，同時等）。4.觀察指標（要具體，可操作）觀察指標（要具體，可操作）設計原則：設計原則：對照和單一變量原則?？茖W性原則，對照和單一變量原則?？茖W性原則，可重復原則可重復原則預測結(jié)果：預測結(jié)果：1.驗證酶專一性的實驗 (1)思路(2)變量分析:實驗中自變量是不同底物或不同酶液,因變量是底物是否被分解。(3)實例探究胃蛋白酶對蛋白塊和淀粉塊的分解作用。探究胃蛋白酶和唾液淀粉酶對蛋白塊的分解作用。2.探究酶活性的適宜條件探究：影響酶活性的條件,實驗材料：實驗材料： 2淀粉酶溶液、20肝臟研磨液、3可溶性淀粉溶液、體積分數(shù)為30的過氧化氫溶液、5 HCl、5 NaOH、

4、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑,實驗用具：實驗用具： 試管、量筒、小燒杯、大燒杯、滴管、試管夾、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、溫度計、PH試紙、火柴建議：建議：用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究氫酶探究PH對酶活性的影響對酶活性的影響？試管試管123淀粉溶液淀粉溶液2mL2mL2mL溫度溫度60溫水溫水0 100 淀粉酶溶液淀粉酶溶液2mL2mL2mL碘液碘液2滴滴2滴滴2滴滴結(jié)果現(xiàn)象結(jié)果現(xiàn)象不變藍不變藍變藍變藍變藍變藍一、探究溫度對淀粉酶活性的影響（參考案例）一、探究溫度對淀粉酶活性的影響（參考案例）1.實驗步驟：實驗步驟：1.取取6支試管

5、分別編號為：支試管分別編號為：A、A、B、B、C、C。2.在在A、B、C中分別加入中分別加入2ML淀粉溶液。在淀粉溶液。在A、B、C中分別加入中分別加入2ML淀粉酶溶液。淀粉酶溶液。然后將然后將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。保持溫度水浴中。保持溫度5分鐘。分鐘。3.然后同時將三個酶溶液倒入相應水浴中的淀粉然后同時將三個酶溶液倒入相應水浴中的淀粉溶液中搖勻，保持相應的水浴溫度。溶液中搖勻，保持相應的水浴溫度。4.一段時間后，在一段時間后，在A、B、C中分別加入中分別加入2滴碘液，滴碘液，觀察試管中的顏色變化。觀察試管中的顏色

6、變化。為什么要這樣處理？為什么要這樣處理？二、實驗：探究二、實驗：探究pH對過氧化氫酶活性的影響對過氧化氫酶活性的影響序號序號項項 目目試管試管1231注入注入過氧化氫過氧化氫溶液溶液2mL2mL2mL2注入蒸餾水注入蒸餾水1mL/3注入氫氧化鈉溶液注入氫氧化鈉溶液/1mL/注入鹽酸注入鹽酸/1mL5注入新鮮的肝臟研磨液注入新鮮的肝臟研磨液1mL1mL1mL6結(jié)果現(xiàn)象結(jié)果現(xiàn)象2.實驗步驟：實驗步驟：1.取取3支試管分別支試管分別編號編號為：為：A、B、C。分別加入。分別加入1ML過氧化氫酶溶液。過氧化氫酶溶液。2. A中加入中加入1ML清水清水。 B、C中分別加入中分別加入等量氫等量氫氧化鈉氧

7、化鈉溶液和溶液和鹽酸溶液鹽酸溶液。搖勻。搖勻。3.在三支試管中分別同時加入在三支試管中分別同時加入2ML過氧化氫溶液。過氧化氫溶液。4.一段時間后，一段時間后，觀察觀察試管中是否有氣泡冒出（或試管中是否有氣泡冒出（或衛(wèi)生香的復燃情況）。衛(wèi)生香的復燃情況）。1.表示酶高效性的曲線(圖1)(1)酶只能催化已經(jīng)存在的化學反應。(2)酶只能縮短達到化學平衡所需的時間,不能改變化學反應的平衡點。(3)催化劑可加快化學反應速率,與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。2.表示酶專一性的曲線(圖2)(1)在A反應物中加入酶A,反應速率較未加酶時明顯加快,說明酶A催化A反應物的反應。(2)在A反應物中加入酶B,反

8、應速率和未加酶時相同,說明酶B不催化A反應物的反應。與酶有關的曲線分析與酶有關的曲線分析3.影響酶活性的曲線(圖3、圖4)(1)在一定溫度(pH)范圍內(nèi),隨著溫度(pH)的升高,酶的催化作用逐漸增強;在最適溫度(pH)時,酶的活性最大,超過最適溫度(pH),酶的催化作用就逐漸減弱(如圖3、圖4)。(2)過酸、過堿、高溫都會使酶失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶的結(jié)構未被破壞,溫度升高時酶的活性可恢復(如圖3)。4.底物(反應物)濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響(1)底物(反應物)濃度對酶促反應的影響(圖5)在底物濃度較低時,反應速率隨底物濃度增加而加快,反應速率與底物濃度近乎成正比。當?shù)孜餄舛冗_

9、到一定限度時,反應速率就達到一個最大值,此時即使再增加底物濃度,反應速率幾乎不再改變。(2)酶濃度對酶促反應的影響(圖6)在底物足夠、其他條件固定的條件下,反應系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時,酶促反應速率與酶濃度成正比?！镜淅辛暋?胃蛋白酶是存在于人體胃中的一種消化酶。胃蛋白酶作用于一定量的某種物質(zhì)(底物),溫度保持37 ,pH保持在最適值,生成物量與反應時間關系如圖,請回答下列問題:(1)該酶作用的底物是 。 (2)在140分鐘后,曲線變成水平,這是因為 。 (3)若增加胃蛋白酶濃度,其他條件不變,請在原圖上畫出生成物量變化的示意曲線。(4)若胃蛋白酶濃度和其他

10、條件不變,pH由1.5逐漸升高到10,則酶催化反應的速度將,原因是 。 胃蛋白酶最適胃蛋白酶最適pH為為1.5, 在在pH=10時酶會失活時酶會失活底物量一定底物量一定,底物已被消耗盡底物已被消耗盡蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)下降下降變式訓練2-1 如圖表示在不同條件下,酶促反應速率的變化曲線,下列說法中不正確的是( )A.酶促反應的速率可用底物消失所需的時間(或產(chǎn)物生成的速率)來表示B.和相比較,酶促反應速率不同,這是因為它們的酶濃度和溫度不同C.AB段影響酶促反應速率的主要限制因素是底物濃度D.若想探究不同溫度對酶活性的影響,至少應設計3種不同的溫度B思悟升華【情景】 如圖甲表示溫度對淀粉酶活性的影響,乙

11、是將一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后麥芽糖的積累量隨溫度變化的情況。下列說法不正確的是( )A.T0表示淀粉酶催化該反應的最適溫度B.圖甲中,Ta、Tb時的淀粉酶催化效率都很低C.圖乙中Tb至Tc的曲線表明隨溫度的升高,麥芽糖的積累量不再上升,酶的活性已達到最高D.圖乙中A點對應的溫度為圖甲中的T0C【思悟】1.Ta、Tb時的淀粉酶催化效率都很低的原因分別是 和 。溫度低導致酶活性低溫度低導致酶活性低高溫使酶失活高溫使酶失活2 2.影響圖乙曲線到達最高值時間長短的因素是 。溫度和溫度和pHpH【典例研習1】 如圖是驗證酶的催化特性的幾組對照實驗,15號試管內(nèi)裝有等量的H2O2溶液。14號試管控

12、制溫度與投入物品如圖所示,請回答:(1)若投入物品后,立即用帶有火星的衛(wèi)生香去試探14號試管口,號試管口會出現(xiàn)猛烈燃燒現(xiàn)象。(2)若1號、2號、3號、4號都是為了驗證酶的某特性而設置的對照,號沒有設置的必要。(3)若要證明酶的活性受酸堿度的影響,而再增設5號試管,請補充:5號試管內(nèi)應加入 。你設置的5號試管與號試管可作為一組對照實驗,從而證明酶的活性受酸堿度的影響。241克新鮮豬肝研磨物、鹽酸克新鮮豬肝研磨物、鹽酸(或或NaOH)2(1)該酶作用的底物是 。 (2)在140分鐘后,曲線變成水平,這是因為 。 (3)若增加胃蛋白酶濃度,其他條件不變,請在原圖上畫出生成物量變化的示意曲線。(4)若

13、胃蛋白酶濃度和其他條件不變,pH由1.5逐漸升高到10,則酶催化反應的速度將,原因是 。 解析解析:該題綜合考查酶的特性。根據(jù)酶的專一性該題綜合考查酶的特性。根據(jù)酶的專一性, ,胃蛋白酶的作用底物胃蛋白酶的作用底物是蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì); ;縱坐標是生成物的量縱坐標是生成物的量, ,在在140140分鐘后分鐘后, ,曲線變成水平說明反應曲線變成水平說明反應不再進行不再進行, ,題干信息題干信息“溫度保持溫度保持37 ,pH37 ,pH保持在最適值保持在最適值”, ,說明影響酶說明影響酶反應的不是溫度和反應的不是溫度和pH,pH,那么那么140140分鐘后分鐘后, ,生成物量不再增加的原因生成物量不再

14、增加的原因, ,只能只能考慮一定量的底物被消耗完了。增加酶濃度只能加快反應到達平衡的考慮一定量的底物被消耗完了。增加酶濃度只能加快反應到達平衡的時間時間, ,不能使生成物的量增加。胃蛋白酶的最適不能使生成物的量增加。胃蛋白酶的最適pHpH呈酸性呈酸性, ,若胃蛋白酶若胃蛋白酶濃度和其他條件不變濃度和其他條件不變,pH,pH由由1.51.5逐漸升高到逐漸升高到10,10,其活性會逐漸下降直至其活性會逐漸下降直至失活。失活。解析解析:酶促反應的速率可用底物消失所需的時間酶促反應的速率可用底物消失所需的時間( (或產(chǎn)物或產(chǎn)物生成的速率生成的速率) )來表示來表示,A,A正確正確;和和相比較相比較,

15、,酶促反應速酶促反應速率不同是因為它們的溫度不同率不同是因為它們的溫度不同,B,B錯誤錯誤;AB;AB段影響酶促反段影響酶促反應速率的主要限制因素是底物濃度應速率的主要限制因素是底物濃度,C,C正確正確; ;若想探究不若想探究不同溫度對酶活性的影響同溫度對酶活性的影響, ,至少應設計適宜溫度、過高及至少應設計適宜溫度、過高及過低過低3 3種不同的溫度種不同的溫度,D,D正確。正確?！久}意圖和教學思路】背景設置意圖背景設置意圖該情景以兩個曲線圖為模型考查溫度對酶活性影響該情景以兩個曲線圖為模型考查溫度對酶活性影響, ,意在讓學意在讓學生真正理解曲線變化的含義并能解決實際問題。生真正理解曲線變化

16、的含義并能解決實際問題。背景材料分析背景材料分析甲圖中甲圖中T Ta a、T Tb b時淀粉酶的活性都接近零點時淀粉酶的活性都接近零點, ,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表示淀粉酶催化該反應的最適溫度表示淀粉酶催化該反應的最適溫度; ;圖乙中圖乙中T Tb b至至T Tc c的曲線表明隨溫的曲線表明隨溫度的升高度的升高, ,麥芽糖的積累量不再上升麥芽糖的積累量不再上升, ,表示麥芽糖已經(jīng)不再生成表示麥芽糖已經(jīng)不再生成, ,所以應該是化所以應該是化學反應不再進行學反應不再進行, ,此時酶的活性很弱或基本沒有活性。圖乙中曲線在此時酶的活性很弱或基本沒有活性。圖乙中曲線

17、在A A點所在點所在切線的斜率最大說明麥芽糖的積累量增加最快切線的斜率最大說明麥芽糖的積累量增加最快, ,即酶活性最高即酶活性最高, ,因此對應圖甲因此對應圖甲的的T T0 0。解析解析: :2 2號試管中為新鮮豬肝研磨物號試管中為新鮮豬肝研磨物, ,酶活性最強酶活性最強, ,反應生成的氧反應生成的氧氣最多氣最多, ,會出現(xiàn)猛烈的燃燒。會出現(xiàn)猛烈的燃燒。1 1、2 2、3 3號是催化劑的種類對實驗號是催化劑的種類對實驗的影響的影響, ,即驗證酶的高效性即驗證酶的高效性, ,那么那么4 4號沒有必要設置。如果要證號沒有必要設置。如果要證明酶的活性受酸堿度的影響明酶的活性受酸堿度的影響, ,那么保

18、證酶正常那么保證酶正常, ,變量是酸堿度變量是酸堿度, ,即在即在5 5號試管加入新鮮的豬肝研磨物號試管加入新鮮的豬肝研磨物, ,改變其所處環(huán)境的改變其所處環(huán)境的pH,pH,將將5 5號作為實驗組號作為實驗組,2,2號為對照組。號為對照組。答案答案: :(1)2(1)2(2)4(2)4(3)(3)1 1克新鮮豬肝研磨物、鹽酸克新鮮豬肝研磨物、鹽酸( (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具有專一性具有專一性3作用條件較溫和作用條件較溫和（1）要有合適的溫度）要有合適的溫度（2）要有合適的）要有合適的pH總結(jié)：總結(jié)：比較過氧化氫酶和比較過氧化氫酶和FeFe3 3的催化效率的催化效率淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用 溫度對淀粉酶活性的影響溫度對淀粉酶活性的影響pHpH對過氧化氫酶活性的影響對過氧化氫酶活性的影響 解析解析: :2 2號試管中為新鮮豬肝研磨物號試管中為新鮮豬肝研磨物, ,酶活性最強酶活性最強, ,反應生成的氧反應生成的氧氣最多氣最多, ,會出現(xiàn)猛烈的燃燒。會出現(xiàn)猛烈的燃燒。1 1、2 2、3 3號是催化劑的種類對