第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第2課時(shí) 酶的特性-2024-2025學(xué)年高一生物必修一（人教版）教學(xué)課件

第2課時(shí)酶的特性1.說(shuō)明酶的特性。2.分析溫度和pH對(duì)酶活性的影響。3.闡述影響酶活性的因素?！笇W(xué)習(xí)目標(biāo)」預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)一、酶的高效性和專(zhuān)一性1.高效性(1)含義:酶的催化效率是

的107～1013倍。(2)意義:使細(xì)胞代謝快速地進(jìn)行。2.專(zhuān)一性(1)含義:每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。(2)意義:使

能夠有條不紊地進(jìn)行。無(wú)機(jī)催化劑一種或一類(lèi)細(xì)胞代謝二、酶的作用條件較溫和1.酶活性(1)含義:酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活性可用在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。(2)影響酶活性的主要因素:

。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較

下進(jìn)行的。溫度和pH溫和的條件2.溫度和pH對(duì)酶活性的影響(1)溫度和pH對(duì)酶活性的影響示意圖。①P點(diǎn):

溫度;Q點(diǎn):最適

。②偏離P點(diǎn)或Q點(diǎn),酶的活性

。最適pH降低(2)高溫、過(guò)酸、過(guò)堿導(dǎo)致酶失活,原因是

,不可恢復(fù);低溫時(shí),酶的活性很低,但酶的

,在適宜的溫度下酶的活性會(huì)升高。因此,酶制劑適宜在

下保存。酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定低溫[正誤判斷](1)在測(cè)定唾液淀粉酶活性時(shí),將溶液pH由3升高到6的過(guò)程中,該酶的活性將不斷上升。(

)提示:溶液pH為3時(shí),唾液淀粉酶已失活,pH升高到6的過(guò)程中酶活性不變。(2)探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),將酶與底物溶液在室溫下混合后置于不同溫度下保溫。(

)提示:探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),將酶與底物溶液置于不同溫度下保溫,然后在相同的溫度下兩者混合?！痢?3)用淀粉和淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),檢測(cè)試劑可用碘液也可用斐林試劑。(

)提示:檢測(cè)試劑不能用斐林試劑,因?yàn)殪沉衷噭┰谑褂脮r(shí)需加熱,會(huì)改變自變量。(4)高溫和低溫均能破壞酶的空間結(jié)構(gòu)使其失去活性。(

)提示:低溫不會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)。(5)酶的最適pH不會(huì)隨溫度改變而改變。(

)(6)纖維素酶能夠降解植物細(xì)胞壁和細(xì)菌細(xì)胞壁。(

)提示:細(xì)菌細(xì)胞壁成分是肽聚糖,不能被纖維素酶降解。××√×(7)反應(yīng)物的濃度越大,酶的活性越高。(

)提示:反應(yīng)物與酶活性沒(méi)有關(guān)系。(8)洗衣時(shí),使用開(kāi)水能增強(qiáng)加酶洗衣粉中酶的活性。(

)提示:開(kāi)水會(huì)使酶失活?！痢撂骄堪浮せ?dòng)探究探究一探究酶的高效性和專(zhuān)一性「問(wèn)題情境」1.如圖表示酶高效性的曲線,請(qǐng)根據(jù)教材知識(shí),分析回答下列問(wèn)題。(1)酶的高效性體現(xiàn)在哪個(gè)方面?提示:與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高,達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時(shí)間更短。2.下表為比較淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn),請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。試管編號(hào)12可溶性淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保溫5min新配制的斐林試劑2mL2mL50～65℃溫水浴加熱約2min實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有磚紅色沉淀沒(méi)有磚紅色沉淀(2)1號(hào)試管有磚紅色沉淀生成,2號(hào)試管沒(méi)有出現(xiàn)磚紅色沉淀,說(shuō)明了什么?你能從該實(shí)驗(yàn)得到什么結(jié)論?提示:1號(hào)試管有磚紅色沉淀生成,說(shuō)明產(chǎn)生了還原糖,淀粉被水解;2號(hào)試管沒(méi)有出現(xiàn)磚紅色沉淀,說(shuō)明蔗糖沒(méi)有被水解。結(jié)論:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶的作用具有專(zhuān)一性。(3)上述實(shí)驗(yàn)中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑?提示:不能,因?yàn)榈庖褐荒軝z測(cè)淀粉的有無(wú),而蔗糖分子無(wú)論是否被水解都不會(huì)使碘液變色。(4)該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么?提示:自變量是底物的種類(lèi);因變量是底物是否被淀粉酶水解。(5)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是什么?你還有其他設(shè)計(jì)思路嗎?提示:本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路為同一種酶能否催化不同底物水解。另一種設(shè)計(jì)思路為不同種類(lèi)的酶能否催化同一種底物水解。歸納總結(jié)1.驗(yàn)證酶高效性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路2.驗(yàn)證酶專(zhuān)一性的兩種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路1.研究表明,一分子過(guò)氧化氫酶能在1min內(nèi)使5×105個(gè)過(guò)氧化氫分解成水和氧氣,但是對(duì)糖的水解卻不起作用。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明酶具有(

)A.多樣性

B.專(zhuān)一性C.高效性

D.穩(wěn)定性「即時(shí)應(yīng)用」√解析:過(guò)氧化氫酶能使過(guò)氧化氫分子分解成水和氧氣,但對(duì)糖的水解卻不起作用,說(shuō)明酶的催化作用具有專(zhuān)一性。2.為探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用,某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并完成了以下實(shí)驗(yàn)。第一步:取甲和乙兩支試管,向甲試管中加入2mL可溶性淀粉溶液,乙試管中加入2mL蔗糖溶液。第二步:向甲、乙試管中各加入新鮮淀粉酶溶液2mL,搖勻后置于60℃水浴鍋中保溫5min。第三步:向甲、乙試管中各加入斐林試劑2mL,搖勻后50～65℃水浴加熱2min。第四步:觀察記錄甲、乙試管的顏色變化。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)向甲、乙兩試管加入的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的體積相等的原因是

。

解析:(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄康矸勖笇?duì)淀粉和蔗糖的水解作用,自變量是底物的種類(lèi),而淀粉和蔗糖的體積屬于無(wú)關(guān)變量,需相同且適宜,遵循實(shí)驗(yàn)的單一變量原則。遵循單一變量原則(可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的體積屬于無(wú)關(guān)變量,需相同且適宜)(2)該實(shí)驗(yàn)

(填“能”或“不能”)用碘液進(jìn)行檢測(cè),原因是

。

解析:(2)該實(shí)驗(yàn)不能用碘液進(jìn)行檢測(cè),原因是碘液不能檢測(cè)蔗糖和蔗糖的水解產(chǎn)物,不能判斷淀粉酶是否能催化蔗糖水解。不能碘液不能檢測(cè)蔗糖和蔗糖的水解產(chǎn)物,不能判斷蔗糖是否水解(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是甲、乙兩試管的顏色分別是

,該實(shí)驗(yàn)證明了

。

解析:(3)甲試管加入了淀粉和淀粉酶,會(huì)產(chǎn)生還原糖,加入斐林試劑,經(jīng)過(guò)水浴加熱后,會(huì)產(chǎn)生磚紅色沉淀,乙試管中淀粉酶不能水解蔗糖,沒(méi)有還原糖,所以不會(huì)有磚紅色沉淀產(chǎn)生,試管溶液呈藍(lán)色;該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng),即酶具有專(zhuān)一性。磚紅色、藍(lán)色酶具有專(zhuān)一性探究二酶的作用條件較溫和「問(wèn)題情境」1.探究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)方案步驟項(xiàng)目試管1試管2試管31加入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2放置在不同溫度環(huán)境中0℃100℃60℃3加入新配制的相應(yīng)溫度下保溫的淀粉酶溶液1mL1mL1mL4反應(yīng)時(shí)間5min5min5min5滴入碘液2滴2滴2滴6觀察結(jié)果變藍(lán)變藍(lán)不變藍(lán)(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么?實(shí)驗(yàn)是否要保持酶的最適pH條件?pH在該實(shí)驗(yàn)中屬于什么變量?提示:該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度。該實(shí)驗(yàn)需要在酶的最適pH條件下進(jìn)行。pH在該實(shí)驗(yàn)中屬于無(wú)關(guān)變量。(2)能否用過(guò)氧化氫溶液來(lái)探究溫度對(duì)酶活性的影響?提示:不能。探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),自變量是溫度,而過(guò)氧化氫會(huì)隨溫度升高而分解加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)在“探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中能否用斐林試劑來(lái)檢測(cè)?提示:不能。因?yàn)殪沉衷噭┡c還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成,而該實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格控制不同溫度。(4)同一溫度下的淀粉和淀粉酶為什么要預(yù)熱到同一溫度再混合?提示:嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)的自變量,以免底物與酶接觸時(shí)未達(dá)到預(yù)設(shè)溫度而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。(5)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是

。溫度偏高或者偏低都會(huì)影響酶的活性,使酶活性降低2.探究pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)方案步驟試管1試管2試管31.注入新鮮的肝臟研磨液2滴2滴2滴2.注入不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL鹽酸1mLNaOH溶液3.注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4.觀察現(xiàn)象有大量氣泡產(chǎn)生無(wú)明顯氣泡產(chǎn)生無(wú)明顯氣泡產(chǎn)生(6)該實(shí)驗(yàn)中,能否將步驟2、3調(diào)換?為什么?提示:不能。若調(diào)換步驟2、3,在調(diào)節(jié)pH之前,試管中已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng),會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(7)該實(shí)驗(yàn)不宜選用淀粉酶催化淀粉的水解做實(shí)驗(yàn),為什么?提示:因?yàn)榈矸勖复呋牡孜铩矸墼谒嵝詶l件下也會(huì)發(fā)生水解反應(yīng),無(wú)法排除無(wú)關(guān)變量的干擾。(8)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?提示:酶的作用需要適宜的pH。歸納總結(jié)1.探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路(1)在探究pH對(duì)酶活性影響時(shí),“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶液的pH調(diào)至實(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與底物接觸,“不宜”在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前就讓反應(yīng)物與酶接觸。(2)在探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),“宜”保證酶的最適pH(排除pH干擾),且將酶和底物分別保溫(實(shí)驗(yàn)要求的溫度)后,再混合繼續(xù)保溫,“不宜”在未分別保溫前就讓反應(yīng)物與酶接觸。2.底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響圖甲中OP段酶促反應(yīng)速率的限制因素是底物濃度,而P點(diǎn)之后的限制因素可能為酶濃度或酶活性;圖乙對(duì)反應(yīng)底物的要求是底物足量。3.抑制劑對(duì)酶活性的影響模型A中的抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性位點(diǎn),從而降低酶對(duì)底物的催化效應(yīng);模型B中的抑制劑和酶活性位點(diǎn)以外的其他位點(diǎn)結(jié)合,能改變酶的構(gòu)型,使酶不能與底物結(jié)合,從而使酶失去催化活性。3.某小組為研究溫度對(duì)酶活性的影響,在t1、t2、t3溫度下,分別用淀粉酶水解淀粉,保溫相同時(shí)間后測(cè)定生成物的量分別為a、b、c,且b>a>c,溫度各升高相同幅度,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),測(cè)定生成物的量分別為a′、b′、c′,且a′>a、b′>b、c>c′。下列相關(guān)分析正確的是(

)A.該實(shí)驗(yàn)中的自變量為酶的活性,因變量為溫度B.該淀粉酶的最適溫度在t1～t2C.當(dāng)溫度在t2～t3時(shí),隨溫度升高酶的活性降低D.溫度為t3時(shí),部分酶的空間結(jié)構(gòu)可能發(fā)生改變「即時(shí)應(yīng)用」√解析:本實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)酶活性的影響,自變量為溫度,因變量為酶活性。t1、t2、t3溫度下相同時(shí)間后測(cè)定生成物的量分別為a、b、c,且b>a>c,說(shuō)明t2在三個(gè)溫度中最接近最適溫度;升高相同溫度后,a′>a、b′>b,說(shuō)明升高溫度后相比t1、t2時(shí)酶活性上升了,說(shuō)明t1、t2溫度均低于最適溫度,且t2更接近最適溫度;而c>c′,說(shuō)明升高溫度后t3時(shí)酶活性反倒降低了,則t3溫度應(yīng)高于最適溫度,故最適溫度在t2～t3。升高溫度后b′>b,證明在t2時(shí)升高溫度,酶活性上升;升高溫度后,c>c′,說(shuō)明升高溫度后t3酶活性反倒降低了,據(jù)此推測(cè),溫度為t3時(shí),部分酶的空間結(jié)構(gòu)可能發(fā)生改變,導(dǎo)致酶活性下降。4.在測(cè)定胃蛋白酶活性時(shí),將溶液的pH由10降到2的過(guò)程中,胃蛋白酶的活性將(

)A.不斷上升

B.沒(méi)有變化C.先升后降

D.先降后升√解析:胃蛋白酶的最適pH約為1.5,當(dāng)處在pH為10的溶液中,由于堿性過(guò)強(qiáng)而失去活性。因此,將溶液pH由10降到2的過(guò)程中,胃蛋白酶不再具有活性,所以活性不發(fā)生變化。長(zhǎng)句應(yīng)答檢驗(yàn)蛋白質(zhì)是否被蛋白酶完全水解

(填“能”或“不能”)用雙縮脲試劑,原因是

。不能蛋白酶也是蛋白質(zhì),也可以與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖金句必備1.酶的特性包括高效性、專(zhuān)一性和作用條件較溫和。2.酶具有高效性的原因:與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著。3.過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高,會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活。4.在低溫條件下,酶的活性低,但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,并未失活,在適宜溫度下酶的活性會(huì)升高,故常選擇低溫保存酶。隨堂檢測(cè)1.溫度會(huì)影響酶的活性,下列敘述正確的是(

)A.低溫條件下,酶活性較低的原因是其空間結(jié)構(gòu)被破壞B.高溫和低溫都會(huì)降低酶的活性,且都不可恢復(fù)C.最適溫度條件下酶活性最高,此時(shí)酶為反應(yīng)提供的活化能最多D.酶制劑適宜在低溫條件下保存√12341234解析:低溫不會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu),但酶的活性受抑制;低溫會(huì)降低酶活性,但不會(huì)改變酶的結(jié)構(gòu),隨溫度升高酶的活性可恢復(fù);酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,酶不能為化學(xué)反應(yīng)提供能量;低溫和最適pH條件適合長(zhǎng)期保存酶,故酶制劑適宜在低溫條件下保存。2.下列有關(guān)酶的探究實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(

)2341選項(xiàng)探究?jī)?nèi)容實(shí)驗(yàn)方案A酶的高效性用FeCl3和過(guò)氧化氫酶分別催化等量H2O2分解,待H2O2完全分解后,檢測(cè)產(chǎn)生的氣體總量B酶的專(zhuān)一性用淀粉酶催化淀粉水解,檢測(cè)是否有大量還原糖生成C溫度對(duì)酶活性影響用α-淀粉酶分別在100℃、60℃和0℃下催化淀粉水解,充分反應(yīng)后,用碘液檢測(cè)淀粉水解程度DpH對(duì)酶活性的影響用淀粉酶在不同pH條件下催化淀粉水解,用斐林試劑檢測(cè)√解析:用FeCl3和過(guò)氧化氫酶分別催化等量H2O2分解,在相同時(shí)間內(nèi)檢測(cè)產(chǎn)生的氣體量;驗(yàn)證酶的專(zhuān)一性,實(shí)驗(yàn)需要鑒定淀粉和蔗糖是否被淀粉酶分解,用斐林試劑進(jìn)行檢測(cè);探究溫度對(duì)酶活性的影響,自變量為溫度,可以設(shè)置低于最適溫度、最適溫度和高于最適溫度至少三種溫度下,檢測(cè)底物水解的情況,可用碘液檢測(cè);探究pH對(duì)酶活性的影響,底物不能用淀粉,因?yàn)榈矸墼谒嵝詶l件下水解。23413.如圖表示最適溫度、pH=7條件下,向2mL的H2O2溶液中加入兩滴肝臟研磨液,H2O2分解產(chǎn)生O2的量的隨時(shí)間的變化。若該酶促反應(yīng)過(guò)程中改變某一條件,下列敘述正確的是(

)A.適當(dāng)提高或降低溫度,a值和b值均不變B.H2O2量增加為4mL時(shí),a值增大,b值減小C.將肝臟研磨液煮沸后使用,a值減小,b值減小D.以適量FeCl3溶液替代肝臟研磨液,a值不變,b值增大√34123412解析:題目中使用的是最適溫度,故無(wú)論降低還是提高溫度,均會(huì)導(dǎo)致酶活性下降,使H2O2完全分解所需要的時(shí)間延長(zhǎng),但最終生成O2的總量不變,即a值不變,但b值變大;H2O2量增加為4mL時(shí),反應(yīng)結(jié)束生成的O2總量增加,平衡點(diǎn)a值會(huì)變大,達(dá)到平衡點(diǎn)的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng),b值也變大;若將肝臟研磨液煮沸,則會(huì)導(dǎo)致酶變性失活,但H2O2自身會(huì)分解,因此a值不變,b值會(huì)變大;與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶具有高效性,因此以適量FeCl3溶液替代肝臟研磨液,反應(yīng)速率會(huì)變小,但平衡點(diǎn)不變,故a值不變,b值增大。4.甲、乙兩圖是溫度或pH對(duì)酶活性的影響的數(shù)學(xué)模型。1234解析:(1)酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,少數(shù)酶是RNA,大多數(shù)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所是核糖體。1234(1)生物體內(nèi),大多數(shù)酶的本質(zhì)是

,其合成場(chǎng)所在