5.1 降低化学反应活化能的酶课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

酶的实验分析及拓展 1.对照原则 2.单一变量原则 一、实验设计的原则和技巧 实验设计时只有一个自变量 3.等量原则 4.平行重复原则 5.随机性原则 6.科学性原则 无关变量在对照组和实验组中均要保持相等且适宜 为了避免实验结果的偶然性进行多次实验 为了减少误差，样本从总体中随机选取 符合生物学基本知识和原理 排除无关变量干扰 排除偶然或者人为因素干扰 1.取材：体现随机、若干、等量原则。 2.分组：自变量的控制 ——实验组如何处理 ——对照组如何处理 3.记录：因变量的控制 ——明确具体指标 一、实验设计的原则和技巧 1.实验思路的书写 明确自变量是什么，如何控制，因变量是什么，如何检测 1.分组编号。 2.配置无关变量 3.设置对照组，实验组（自变量） 4.检测因变量 一、实验设计的原则和技巧 2.实验步骤的书写 打开课本P77实验步骤，对应理解 一、实验设计的原则和技巧 3.习题检测 无机盐Mg是叶绿素的重要组成部分。某同学得知植物缺Mg会引起叶片发黄，请利用草莓植株帮其验证，并写出实验步骤。 1.取材： 2.分组： 3.记录： 长势良好且相同的草莓植株 实验组：缺Mg的全素培养液 对照组：全素培养液 草莓叶片的发育情况 1.取长势良好且相同的草莓植株，平均分成两组，编号A、B。 2.A组幼苗放置在全素培养液中，B组幼苗放置在缺Mg的全素培养液中。 3.在适宜条件下培养一段时间，观察两组草莓叶片的发育情况 自变量：是否缺Mg 因变量：草莓叶片的发育情况（是否变黄） 二、酶的特性实验设计 1.高效性（与无机催化剂相比） 少量肝脏 研磨液 （1）取两支洁净的试管编号1,2,分别加入2mlH2O2溶液 （2）向1号试管中加入适量的氯化铁溶液，向2号试管加入与之等量的过氧化氢酶溶液，摇匀 自变量：催化剂的种类 因变量：H2O2分解速率 检测方式(气泡产生速率、 带火星木条复燃情况） （3）观察两支试管中气泡产生的速率 （带火星木条的复燃情况） 6 2.专一性 二、酶的特性实验设计 一种酶只能催化一种或一类化学反应。 1.取材： 2.分组： 3.记录： 自变量：底物的种类 因变量：底物是否被水解 思路：一种酶+两种底物，如淀粉酶+淀粉，蔗糖 淀粉溶液、蔗糖溶液 实验组：蔗糖溶液+淀粉酶 对照组：淀粉溶液+淀粉酶 两组溶液的颜色变化 需要用到鉴定试剂 实验结果 实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！ 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 2.专一性 二、酶的特性实验设计 8 （1）取两支洁净的试管编号1,2,依次加入2ml淀粉溶液和蔗糖溶液 （2）向两支试管中加入等量且适量的淀粉酶溶液，摇匀，反应一段时间 （3）向两支试管加入1ml新配置的斐林试剂，摇匀，温水浴加热2min 2.专一性 （4）观察两支试管溶液的颜色变化情况 若需加试剂鉴定，鉴定试剂最后加 提问2：鉴定酶的专一性，蛋白质溶液、淀粉溶液、蛋白酶和双缩脲试剂能不能完成实验验证？ 二、酶的特性实验设计 提问1：淀粉遇碘变蓝，该实验能用碘液进行鉴定吗？ 不能 酶是蛋白质，化学反应前后保持不变，都能和双缩脲试剂发生反应 （1）取两支洁净的试管编号1,2,依次加入2ml淀粉溶液 （2）向两支试管中加入依次加入等量且适量的淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液， 摇匀，反应一段时间 （3）向两支试管加入1ml新配置的斐林试剂，摇匀，温水浴加热2min （向两支试管加入4滴碘液，摇匀） 2.专一性 （4）观察两支试管溶液的颜色变化情况 二、酶的特性实验设计 提问3：还可以换什么思路进行鉴定？ 一种底物+两种酶，如淀粉，淀粉酶，蔗糖酶 若底物只有一种，既可以用合适的试剂鉴定底物的消耗，也可以鉴定产物的生成；若底物有两种，只能鉴定产物的生成 3.酶发挥作用需要适宜的温度 二、酶的特性实验设计 1.取材： 2.分组： 3.记录： 自变量：温度 因变量：淀粉是否被水解 思路：一种酶+一种底物，低温、适温、高温处理 淀粉溶液、淀粉酶溶液 实验组：淀粉溶液+淀粉酶（低温、高温） 对照组：淀粉溶液+淀粉酶（适温） 三组溶液的颜色变化 需要用到鉴定试剂 酶和底物需要预先在对应的温度保温 3.探究酶发挥作用需要适宜的温度 二、酶的特性实验设计 （1）取3支试管，加入2ml淀粉溶液，依次编号1、2、3 （2）1号试管置于0℃的冰水中水浴，2号试管置于37摄氏度水中水浴，3 号试管置于60℃水中水浴。 （3）分别依次向三支试管加入已经恒温至0℃、37℃和60℃的唾液淀粉 酶溶液2滴，混匀，维持各自的温度，反应五分钟。 （4）向每支试管各滴入四滴碘液，混匀，观察各个试管的颜色变化情况 （1）取6支试管，依次编号1、2、3、1’、2’、3’，向1-3号试管加入 2ml淀粉溶液，1’-3’号试管加入适量且等量的淀粉酶溶液 （2）将1、1’号试管置于0℃的冰水中水浴，2、2’号试管置于37摄氏度 水中水浴，3、3’号试管置于60℃水中水浴一段时间。 （3）将1、1’号试管溶液混匀，2、2’试管溶液混匀3、3’试管溶液混匀， 维持各自的温度，反应五分钟。 （4）向每支试管各滴入四滴碘液，混匀，观察各个试管的颜色变化情况 4.酶发挥作用需要适宜的pH 二、酶的特性实验设计 1.取材： 2.分组： 3.记录： 自变量：pH变化 因变量：过氧化氢的分解速率 思路：一种酶+一种底物，过酸、适宜pH、过碱处理 过氧化氢溶液、过氧化氢酶溶液 实验组：过氧化氢溶液+过氧化氢酶（过酸、过碱） 对照组：过氧化氢溶液+过氧化氢酶（适宜pH） 三组溶液的颜色变化 酶需要预先在对应的pH下处理一段时间 4.探究酶发挥作用需要适宜的pH 二、酶的特性实验设计 （1）取3支试管，加入1ml缓冲液和2滴过氧化氢酶溶液，依次编号1、2、3 （2）1号试管加入1ml盐酸溶液，2号试管加入1ml蒸馏水，3号试管加入1ml 氢氧化钠溶液 （3）分别依次向三支试管加入2ml过氧化氢溶液，混匀，反应一段时间。 （4）观察各个试管的气泡的产生速率 要点：温度、pH可以影响酶活性，因此，酶发生反应时必须处于对应的温度或pH条件下 探究温度对酶活性的影响，过氧化氢溶液不能用，斐林试剂不能用 探究pH对酶活性的影响，淀粉、脂肪、蛋白质溶液不能用 酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解 二、酶的特性实验设计 请选择合适的组别进行实验 探究酶的专一性 1.蔗糖，淀粉，淀粉酶，斐林试剂 2.淀粉，淀粉酶，蔗糖酶，碘液 3.蛋白液，蔗糖溶液，蛋白酶，双缩脲试剂 4.淀粉，淀粉酶，蔗糖酶，斐林试剂 5.蔗糖，淀粉，淀粉酶，碘液 6.蛋白块，淀粉酶，蛋白酶 探究酶作用需要适宜的温度 7.过氧化氢溶液，过氧化氢酶 8.蔗糖，蔗糖酶，斐林试剂 9.淀粉，淀粉酶，碘液试剂 探究酶作用需要适宜的pH 10.淀粉，淀粉酶，碘液 11.过氧化氢溶液，过氧化氢酶 12.蛋白块，蛋白酶 1.将乳清蛋白、淀粉和适量的水混合装入一容器中，调整pH值至2.0，再加入胃蛋白酶、唾液淀粉酶，保存于37℃的水浴锅内．过一段时间后容器内剩余的物质是（　　） A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 C．麦芽糖、胃蛋白酶、氨基酸、水D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 A 酶发挥作用需要适宜的条件，pH值为2.0时，胃蛋白酶能发挥作用，唾液淀粉酶不能发挥作用 乳清蛋白和唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽，唾液淀粉酶会失去活性淀粉不水解，因此容器内剩余的物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽、水，A正确； 习题检测 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 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖水解，检测是否有还原糖生成 C 温度对酶活性影响 用H2O2酶在热水、冰水和常温下催化H2O2分解，观察比较单位时间内气泡产生量 D pH对酶活性的影响 用淀粉酶在不同pH值下分别催化淀粉水解，用斐林试剂检测还原糖生成量 2.下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是（　　） B 习题检测 3.图1是某种淀粉酶的活性与温度的关系曲线，图2是不同pH下，淀粉酶对淀粉作用1h后淀粉的剩余量。下列有关叙述正确的是( ) A.图1中b、c两点通过改变温度条件均可明显提高反应速率 B.pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同 C.图1的实验最好是在pH为7的条件下进行研究 D.应将淀粉酶保存在温度为40℃、pH为7的条件下 C A：c:低温，抑制酶活性，升高温度，酶活性加强，化学反应速率增加；b：高温，酶空间结构改变，酶失活。降低温度，酶无法恢复活性，A错误 B：酸可以使淀粉水解，虽然pH为3和9的两支试管中的淀粉剩余量相等，但二者促进反应的条件不同：pH为3时，酸+酶；pH为9时，酶，B错误 C：图2为不同pH条件下淀粉酶发挥作用示意图，pH=7时，淀粉剩余量最少，因此，酶活性最强 D：酶适宜在低温条件下保存，D错误 习题检测 （2021.6月-浙江）下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是（　　） A．“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同 B．“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物 C．“探究酶的专一性”实验中，设置可以用双缩脲试剂检验酶液中是否混有蛋白质 D．设温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选斐林试剂检测反应产物 B 习题检测 5.下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是( ) A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶验证淀粉酶的专一性时，可用碘液检测实验结果 B.稀释100万倍的淀粉酶仍比无机催化剂的催化效果好，是因为酶具有高效性 C.淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高 D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率 B A：若底物只有一种，既可以用合适的试剂鉴定底物的消耗，也可以鉴定产物的生成；若底物有两种，只能鉴定产物的生成； 本题有两种底物，只能检测产物。只能用斐林试剂，A错误 B：酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力 C：酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着温度升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误 D：淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误 给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗？请简略写出实验步骤。 标准蛋白质样液 待测酶液 双缩脲试剂 紫色反应 该酶是蛋白质 三、探究酶的本质 （1）取两支洁净的试管编号1,2,依次加入2ml标准蛋白质样液和待测酶液 （2）向2支试管中加入1ml双缩脲试剂A液，摇匀，再加入4滴双缩脲试 剂B液，混匀，反应一段时间 （3）观察两支试管中颜色变化 四、酶的应用（P85） 1.医学 溶菌酶（能溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎作用） 多酶片（补充消化道酶） 胰蛋白酶（能促进组织细胞相互分散开来） 青霉素酰化酶（能催化青霉素转变为杀菌力更强的氨苄青霉素） 2.食品 果胶酶（能溶解植物细胞壁，提高果汁含量，使果汁清亮） 3.清洁 加酶洗衣粉（需要适宜的温度，水温不能太高） 加酶牙膏（需要适宜的温度，水温不能太高） 4.环保 脂肪酶（处理废物油脂，制造生物柴油） 22 1.如图曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析不正确的是( ) A.增大pH,重复该实验，A、B点位置都不变 B. B点后，升高温度,酶活性增加，曲线将呈现a所示变化 C.酶量增加后，图示反应速率可用曲线c表示 D.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素 ABC A：题干中提出曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，因此如果减小pH,酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A错误 B：曲线b是在最适温度条件下进行的，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率应在B点后下降，曲线不可能呈现a所示变化，B错误 C：酶量增加后，酶促反应速率增大，其反应速率可用曲线a表示，C错误 D：图中可以看出，在曲线AB段反应为速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素，D正确 习题检测 习题检测 2.为了检测某种酶X在37℃时对三种二糖（糖A、糖B、糖C、三种糖均为非还原糖）的作用，设计了如图所示的实验。5min后检测每支试管中的单糖和二糖，结果如下表。 试管1 试管2 试管3 单糖 无 无 有 二糖 有 有 无 （1）该实验的自变量是 　 　，需要控制的无关变量有 　 　（写出其中一项） （2）从本实验中，可得出的结论是：　 　。 底物（反应物）的种类（或糖A、糖B、糖C） 温度、pH、酶量、底物浓度 酶具有专一性（酶X能催化糖C水解，而不能催化糖A、糖B水解 习题检测 2.为了检测某种酶X在37℃时对三种二糖（糖A、糖B、糖C、三种糖均为非还原糖）的作用，设计了如图所示的实验。5min后检测每支试管中的单糖和二糖，结果如下表。 试管1 试管2 试管3 单糖 无 无 有 二糖 有 有 无 （3）为进一步检测该酶与pH的关系，请用下面所给的材料和实验室中的基本设备， 设计一个实验，探究pH对酶活性的影响。 实验材料：酶X，糖A溶液、糖B溶液、糖C溶液（自选一种），斐林试剂，不 同pH的物质（酸、水、碱）。 实验步骤： ①取三支洁净试管，向三只试管中均加入1mL的酶X溶液，编号为A、B、C。 ②向A试管中加入1mL酸，向B试管中加入1mL水，向C试管中加入1mL碱摇匀。 ③将 　 　溶液各2mL分别注入到A、B、C三只试管中，置于 　 　中保温5min。 ④在各支试管中分别加入2mL 　 　，然后水浴加热5min，观察颜色变化。 糖C 37℃水浴 斐林试剂 3.酶的抑制剂能降低酶的活性,不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响,对实验的结果进行分析并绘图如下所示,请回答下列问题。 (1)绝大多数酶的化学本质是　　　　　　　,我们一般称极少数特殊的酶为　 　酶。 (2)该实验的自变量是　　　　　　　　　　,因变量是　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。实验中对无关变量应进行控制,该实验的无关变量有　　　　　　 (答出两项即可)。 认真阅读题目：研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响 自变量：抑制剂种类 因变量：酶促反应速率 认真阅读图片 自变量：底物浓度、抑制剂种类 因变量：酶促反应速率 底物浓度、抑制剂种类 无关变量：温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等 3.酶的抑制剂能降低酶的活性,不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响,对实验的结果进行分析并绘图如下所示,请回答下列问题。 (3)据图分析,抑制剂　　　(填类型)的作用最可能是使酶分子形状发生了变化,酶与底物的结合位点不适于接纳底物分子。随着底物浓度的升高,抑制剂　　　(填类型)的作用逐渐减小甚至消失。 ①曲线显示加抑制剂Ⅰ后，酶促反应速率显著降低，因此抑制剂Ⅰ属于非竞争性抑制剂，最可能是使酶分子形状发生了变化,酶与底物的结合位点不适于接纳底物分子 看图分析：③曲线无抑制剂，在一定范围内，随底物浓度的增加，酶促反应速率逐渐增加；S2后不发生变化，受酶浓度影响。 ②曲线显示加抑制剂Ⅱ后，酶促反应速率随底物浓度的增加而增加。即随着底物浓度的升高,抑制剂Ⅱ的作用逐渐减小甚至消失，因此抑制剂Ⅱ属于竞争性抑制剂 Ⅰ Ⅱ 3.酶的抑制剂能降低酶的活性,不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响,对实验的结果进行分析并绘图如下所示,请回答下列问题。 (4)某同学认为该实验小组的实验过程应是: a.将某消化酶溶液等分为①②③三组,将每组分为　　　　　　份; b.在①中加入一定量的抑制剂Ⅰ,②中加入等量的抑制剂Ⅱ,③中加入　　　　　; c.在　　　　　　　条件下将三组消化酶溶液均与等量的　 　　　的底物混合; d.定时取样检测各反应中　　 　　　　　,记录实验结果并绘图。 自变量：底物浓度、抑制剂种类（三组） 因变量：酶促反应速率 1.分组编号。 2.配置无关变量 3.设置对照组，实验组（自变量） 4.检测因变量 抑制剂种类（三组） 底物浓度（多组） 若干 实验组：抑制剂种类 对照组：蒸馏水 等量的蒸馏水 相同且适宜 相同且适宜 不同浓度 底物的消耗量或产物的生成量 底物的量或产物的量 感谢聆听 29 $$