降低化學反應活化能的酶課件-高一上學期生物人教版必修1

第2課時酶的特性學有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1.闡明酶的高效性、專一性和作用條件較溫和2.通過相關的實驗和探究，嘗試控制自變量、觀察和檢測因變量，設置對照組和重復組1.酶具有高效性、專一性和作用條件的溫和性2.酶具有高效性的原因：與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著3.過酸、過堿或溫度過高都會使酶因空間結構遭到破壞而永久失活4.在一定的低溫下，酶的活性被抑制，但空間結構穩(wěn)定，在適宜溫度下其活性可恢復一、酶的特性1．酶具有高效性(1)含義：酶的催化效率是無機催化劑的_________倍。(2)意義：使細胞代謝_____進行。2．酶具有專一性(1)含義：每一種酶只能催化_____________化學反應。(2)意義：使細胞代謝能夠_________地進行。107～1013快速有條不紊一種或一類3．酶的作用條件較溫和(1)酶活性：酶催化特定_________的能力稱為酶活性?？捎迷谝欢l件下酶所催化某一化學反應的_____表示。(2)酶所催化的化學反應一般是在________的條件下進行的。過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的_________遭到破壞，使酶永久_____。低溫只能使酶的活性____，但酶的空間結構穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會_____?；瘜W反應速率比較溫和空間結構失活降低升高(3)曲線分析①P點：_____溫度；Q點：_____pH。②偏離P點或Q點：酶的活性_____。③過酸、過堿或溫度過高：酶_____。最適最適降低失活二、細胞代謝有序進行的原因1．原因：細胞中的各類化學反應之所以能有序進行，還與

在細胞中的分布有關。2．實例：植物葉肉細胞中，與光合作用有關的酶分布在葉綠體內，與呼吸作用有關的酶分布在___________________內，這樣，光合作用與呼吸作用在細胞內不同的區(qū)室同時進行，就可以互不干擾了。細胞質基質和線粒體酶【教材微點發(fā)掘】1．閱讀教材第84頁，說出酶制劑適于在低溫(0～4℃)下保存的原因：

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：在0℃左右時，酶的活性很低，但酶的空間結構穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高2．閱讀教材第85頁《科學·技術·社會》，結合下列材料，完成有關問題。多酶片是一種復方制劑，它主要是由胰酶、胃蛋白酶復合而成的一種藥物，其說明書的部分內容如下。[性狀]本品為腸溶衣與糖衣的雙層包衣片，內層為胰酶，外層為胃蛋白酶。[適應癥]用于消化不良、食欲缺乏。[用法用量]口服。一次2～3片，一日3次。[注意事項]本品在酸性條件下易破壞，故服用時切勿嚼碎。(1)酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，具有__________________等特性。由于胰酶和胃蛋白酶_______________________________，故可以加工成多酶片保存，方便患者使用。服用多酶片時不能嚼碎的原因是____________________。(2)多酶片被腸溶衣與糖衣雙層包被，外層包被應為__________(填“腸溶衣”或“糖衣”)。糖衣以糖漿為主要包衣材料，有一定的防潮、隔絕空氣、掩蓋藥物不良氣味等作用；腸溶衣為一層特殊包裹物質，能很好保護胰酶不會在胃部被破壞的原因是__________________________________________。答案：(1)高效性、專一性、作用條件溫和在常溫下分子結構比較穩(wěn)定胰酶會在胃部的酸性環(huán)境中變性失活，且會被胃蛋白酶催化水解(2)糖衣胃液不能水解破壞腸溶衣新知探究(一)酶的高效性和專一性【探究·深化】[問題驅動]

1．驗證酶的高效性

在比較肝臟研磨液(過氧化氫酶)和FeCl3對過氧化氫的催化效率實驗中(如圖)，試管甲產生的氣泡比試管乙多，說明

。與無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性2．驗證酶的專一性(1)實驗驗證：淀粉和蔗糖不是還原糖，但淀粉水解后會生成麥芽糖，蔗糖水解后會產生葡萄糖和果糖，麥芽糖、葡萄糖、果糖都是還原糖。下表為比較新鮮唾液(唾液淀粉酶)對淀粉和蔗糖的催化作用實驗，請分析：操作步驟試管1試管2可溶性淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL續(xù)表①1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明什么？提示：1號試管中淀粉被水解，2號試管中蔗糖沒有被水解。②上述實驗說明了什么？提示：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有專一性。2支試管內的液體混合均勻后，60℃保溫5min新配制的斐林試劑2mL2mL煮沸1min觀察溶液顏色的變化③上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？提示：不能。只要存在淀粉，就會使碘液變藍，蔗糖分子是否被水解都不會使碘液變色。④肽酶能催化多種多肽水解為氨基酸，是否說明肽酶沒有專一性？提示：不是。酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學反應，肽酶催化的是一類反應，也說明其具有專一性。(2)原理分析如圖可以解釋酶具有專一性及其原理，據圖分析各字母代表什么意義？

提示：圖中A表示酶，B表示被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示不能被A催化的物質。[重難點撥]

1．驗證酶的高效性(1)設計思路驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物的反應速率進行比較，得出結論。項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應的酶溶液等量的無機催化劑現(xiàn)象反應速率很快；或反應用時短反應速率緩慢；或反應用時長結論酶具有高效性(2)設計方案2．驗證酶的專一性(1)設計思路驗證酶專一性的方法也是“對比法”，常見的有兩種方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。項目方案一方案二對照組實驗組對照組實驗組材料底物相同(等量)與酶相對應的底物另外一種底物試劑與底物相對應的酶另外一酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應不發(fā)生應發(fā)生反應不發(fā)生反應結論酶具有專一性(2)設計方案【典題·例析】[典例1]下列實驗或現(xiàn)象能說明酶的高效性的是

(

)①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀釋10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于無機催化劑②取兩支潔凈的試管，分別加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支試管中加適量的淀粉酶溶液，另一支試管中加入等量的蒸餾水，一段時間后，檢測淀粉的分解情況③在兩支盛有適量過氧化氫溶液的試管中，分別加入等量過氧化氫酶和FeCl3

溶液，觀察氣泡的釋放速率A．①②③

B．①③C．③

D．②③[解析]酶的高效性指的是酶與無機催化劑相比，其催化效率更高。符合的有①③，故選B。[答案]

B[典例2]

(2021·北京海淀區(qū)高一檢測)在三支試管中均加入等量的體積分數(shù)為5%的過氧化氫溶液，再分別加入適量的質量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液、鮮雞肝研磨液、蒸餾水，一段時間內測得底物含量變化如下圖。下列表述正確的是

(

)①曲線b表示FeCl3的催化作用，a與b的對照反映了無機催化劑的專一性②曲線c表示鮮雞肝研磨液中過氧化氫酶的催化作用，a與c對照反映了酶的作用③曲線c與b的對照可以說明酶的作用效果比無機催化劑好④曲線a不下降的原因可能是溫度過高A．①② B．②③C．①②④ D．②③④[解析]分析題圖可知，曲線a為加入蒸餾水底物含量的變化，曲線b表示FeCl3的催化作用，兩者對照不能反映無機催化劑的專一性，①錯誤；曲線c表示鮮雞肝研磨液中過氧化氫酶的催化作用，過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解，a與c對照反映了酶的作用，②正確；曲線c與b的對照可以說明與無機催化劑相比，酶具有高效性，③正確；本實驗中溫度為無關變量，三支試管應相同且適宜，因此曲線a不下降的原因不是溫度過高，④錯誤。故選B。[答案]

B【應用·體驗】1．(2021·天津南開區(qū)期末)乳糖不耐受是一種由于乳糖酶分泌少、不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖所引起的非感染性腹瀉。如圖是乳糖酶分解乳糖的示意圖，它表明

(

)A．乳糖酶具有特異性B．乳糖酶催化合成反應C．乳糖酶具有高效性D．乳糖酶活性容易受溫度影響解析：據圖分析可知，乳糖酶的活性中心與乳糖結合，將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，體現(xiàn)了酶的特異性(專一性)；乳糖酶催化分解反應；乳糖酶具有高效性，但據圖無法判斷；乳糖酶活性容易受溫度影響，但據圖無法判斷。故選A。答案：A2．下表是某同學為驗證酶的專一性而設計的實驗方案，a～d代表試管，①～⑦代表實驗步驟。對該實驗方案的有關評價，錯誤的是

(

)

abcD①淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL唾液淀粉酶溶液2mL唾液淀粉酶溶液

2mL②50～65℃溫水中水浴加熱10min③將c倒入a，將d倒入b④50～65℃溫水中水浴加熱10min⑤加入現(xiàn)配的斐林試劑溶液2mL⑥37℃恒溫水?、哂^察并記錄顏色變化A．唾液淀粉酶的用量屬于自變量B．②和④會影響酶的活性C．②④和⑥的溫度設置錯誤D．⑥的設置應為50～65℃水浴2min解析：由題干信息可知，驗證酶專一性的方式是用同一種酶催化不同物質的反應，因此唾液淀粉酶的用量屬于無關變量，在不同實驗組應完全相同，A錯誤；②和④的溫度超過了唾液淀粉酶的最適溫度，會影響酶的活性，B正確；②④的溫度應設置為37℃恒溫水浴，⑥應設置為50～65℃溫水中水浴加熱2min。C、D正確。答案：A新知探究(二)溫度和pH對酶活性的影響【探究·深化】[問題驅動]

1．探究溫度對酶活性的影響步驟試管編號11′22′33′3%的可溶性淀粉溶液2mL—2mL—2mL—2%的淀粉酶溶液—1mL—1mL—1mL不同溫處理5min100℃(或0℃)60℃0℃(或100℃)將同一溫度下的兩種物質混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結果(現(xiàn)象)變藍不變藍變藍結論酶的催化作用需在適宜的溫度下進行，溫度過高或過低都會影響酶的活性

續(xù)表(1)同一溫度下的淀粉和淀粉酶為什么要預熱到同一溫度再混合？提示：保證反應一開始就達到預設溫度，不會因為混合而改變溫度。(2)能否用過氧化氫溶液來探究溫度對酶活性的影響？提示：不能。探究溫度對酶活性的影響時，自變量是溫度，而過氧化氫在高溫時會分解，影響對實驗結果的分析。(3)在探究溫度對淀粉酶活性的影響的實驗中能否用斐林試劑來檢測？提示：不能。因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴格控制不同溫度。2．探究pH對酶活性的影響步驟試管編號12320%的肝臟研磨液1mL1mL1mL蒸餾水1mL——0.01mol/L的氫氧化鈉溶液—1mL—續(xù)表0.01mol/L的鹽酸溶液——1mL3%的過氧化氫溶液2mL2mL2mL振蕩試管結果有大量氣泡產生無明顯氣泡無明顯氣泡(1)該實驗結果說明了酶的活性和pH有什么關系？提示：酶發(fā)揮催化作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會使酶活性降低。(2)該實驗中，能否在加入肝臟研磨液后，直接加入3%的過氧化氫溶液，然后再調節(jié)pH?提示：不能。因為酶的作用具有高效性，在調節(jié)pH之前，試管中已經發(fā)生了劇烈反應，會影響實驗結果。(3)本實驗能否選用淀粉酶和淀粉作為實驗材料？為什么？提示：不能。因為淀粉酶催化的底物淀粉在酸性條件下也會發(fā)生水解反應。[重難點撥]

探究酶的最適溫度和最適pH1．設計思路組別編號12…N實驗材料等量的同種底物溫度(pH)T1(a1)T2(a2)…Tn(an)衡量指標相同時間內，各組酶促反應中生成物量的多少，或底物剩余量的多少實驗結論生成物量最多的一組，或底物剩余量最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH)2．實驗操作(1)探究酶的最適溫度(2)探究酶的最適pH【典題·例析】[典例1]據表分析，下列說法錯誤的是

(

)組別①②③3%淀粉溶液2mL2mL2mL2%α-淀粉酶溶液1mL1mL1mL反應溫度0℃60℃100℃碘液2滴2滴2滴A．本實驗探究的是溫度對淀粉酶活性的影響B(tài)．α-淀粉酶的濃度是本實驗中的無關變量C．淀粉溶液和酶溶液需分別保溫后再混合D．①③組結果均出現(xiàn)藍色，說明酶徹底失活[解析]

分析表格數(shù)據可知，該實驗的自變量是溫度，所以本實驗探究的是溫度對淀粉酶活性的影響，A正確；α-淀粉酶的濃度是本實驗中的無關變量，B正確；淀粉溶液和酶溶液需分別保溫后再混合，控制無關變量都保持一致，C正確；0℃時淀粉酶活性很低，并未失活，100℃時淀粉酶變性失活，D錯誤。[答案]

D[典例2]下列有關酶的實驗設計思路的敘述，正確的是

(

)A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性B．利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和FeCl3溶液研究酶的高效性C．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響[解析]

可以利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林試劑驗證酶的專一性，但不能用碘液，因為蔗糖是否水解無法判斷，A錯誤；過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和FeCl3溶液可以研究酶的高效性，B正確；過氧化氫的分解受溫度的影響，所以不能用其探究溫度對過氧化氫酶的影響，C錯誤；胃蛋白酶的最適pH為1.5，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響，D錯誤。[答案]

B易錯提醒與酶有關實驗的幾個注意點【應用·體驗】1．如圖表示在某pH范圍內酶a和酶b所催化的反應速率的變化情況，下列有關說法正確的是

(

)A．將pH由4調至6，酶b的活性逐漸增強B．在不同溫度下，酶a的最適pH不同C．酶b具有高效性，酶a不具有高效性

D．pH為5時，兩種酶催化的反應速率相等解析：酶b的最適pH為6，pH為4時，酶失去活性，A錯誤；在不同溫度下，酶a的最適pH相同，B錯誤；酶都具有高效性，C錯誤；由圖中曲線可以看出，pH為5時，兩種酶催化的反應速率相等，D正確。答案：D2．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖北卷)甲同學從某哺乳動物的胃液中分離到了一種酶。為探討該酶的最適pH，設計了如下實驗方案，其中最合理的是

(

)

方案pH范圍溫度酶活性測定最適pHA1～625℃每間隔一個pH梯度進行酶活性測定以pH對酶活性作圖，酶活性最高時對應的pH為最適pHB1～1425℃C1～637℃D1～1437℃解析：哺乳動物的胃中存在胃酸，胃液呈酸性，故選取的pH范圍應該是1～6。哺乳動物的體溫一般和人類的體溫差不多，作為本實驗中的無關變量，應選擇較適宜的溫度37℃。故選C。答案：C

科學思維——構建與酶有關的模型(一)用曲線模型表示酶的三大特性1．圖1中酶參與的反應對應曲線A，無機催化劑參與的反應對應曲線B，未加催化劑時的反應對應曲線C，由此說明，與無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性。2．圖2中加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶B對此反應無催化作用；而加入酶A的反應速率在一定范圍內隨反應物濃度的增大明顯加快，說明酶的催化作用具有專一性。3．(1)圖3中b點表示最適溫度，e點表示最適pH。(2)溫度在a點時，酶的活性較低，但不會失活；溫度≥c，酶會失活。pH≤d、pH≥f，酶都會失活。(3)由圖3可知，酶的作用條件較溫和，在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。(二)用曲線模型表示影響酶促反應的因素1．反應物濃度、酶濃度與酶促反應速率的關系(圖1、2)(1)圖1：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨反應物濃度增加而加快，但當反應物達到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。(2)圖2：在反應物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度呈正相關。2．溫度和pH與酶促反應速率的關系(圖3)(1)圖3：溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應速率的；反應物濃度和酶濃度是通過影響反應物與酶的接觸來影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。(2)圖3：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度；反應溶液溫度的變化也不改變酶作用的最適pH。【素養(yǎng)評價】1．如圖表示在最適pH、底物濃度一定的條件下，某酶促反應速率在不同溫度條件下的變化曲線。下列敘述錯誤的是