5.1.2 酶的特性-2024-2025学年高一生物同步课堂精优课件（人教版2019必修1）

为什么加酶洗衣粉需要用温水浸泡？ 第1节 降低化学反应活化能的酶 ——酶的特性（第2课时） 学习目标： 1、阐明酶的特性（重点）。 2、掌握实验探究温度、酸碱度对酶促反应的速率的影响。（重、难点） 3、理解影响酶活性因素的曲线。（难点） 思考讨论 通过比较FeCl3和过氧化氢酶催化H2O2的分解效率，可以得出酶具有什么特性？ 一、酶具有高效性 每滴FeCl3溶液中的Fe3＋和每滴肝脏研磨液中的过氧化氢酶分子数的数目之比是250000∶1 3号 4号 滴加FeCl3 滴加肝脏研磨液 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。 3 保证了细胞内化学反应的快速进行，能量供应稳定。 与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。 1、意义 2、原因 3、曲线表示 O2的量 时间 0 FeCl3 过氧化氢酶 未加催化剂 一、酶具有高效性 ①与未加催化剂相比，说明酶具有_________； 与无机催化剂相比，说明酶具有___________。 ②酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 ③酶只能催化已存在的化学反应。 催化作用 高效性 无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。 酶也具有这个本领吗？ 淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。 探究酶的专一性： 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定反应后溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 蔗糖（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性） 酶 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性）+葡萄糖（还原性） 酶 原理 1号试管 2号试管 实验步骤 一 二 三 实验现象 结论 分别加入淀粉酶滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，保温5min 2mL蔗糖溶液 加入斐林试剂 振荡 沸水浴1min 2mL淀粉溶液 无砖红色沉淀 有砖红色沉淀 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。 实施实验，分析结果： 思考：能否用碘液对实验结果进行检测？ 不能，无论蔗糖是否发生水解，都不与碘发生颜色反应（反应前后都无变化） 说明酶具有专一性。 方案一 同种酶+不同底物 ① 底物1 + 酶溶液 ② 等量底物2 + 等量相同酶溶液 方案二 同种底物+不同酶 ① 底物 + 酶溶液1 ② 等量相同底物 + 等量酶溶液2 实验设计 还有其他的方案验证酶的专一性吗？ 探究酶的专一性： 许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应，酶起催化作用需要怎样的条件呢？ 8 a、在反应物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A。 b、在反应物A中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物A。 专一性曲线： 底物A浓度 反应速率 酶A 酶B （未加催化剂） 一种 H2O2酶：H2O2 脲酶：尿素 淀粉酶：淀粉 一类 蛋白酶：蛋白质→多肽 肽酶：多肽→氨基酸 每一种酶只能催化一种或一类反应。 ①内容 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 ②意义 二、酶具有专一性 锁钥学说 ④原因 酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。 二、酶具有专一性 酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。 诱导契合学说 二、酶具有专一性 ④原因 1. 感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？ 2. 我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？ （提示：唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5） 思考与讨论 酶的催化作用需要适宜的温度和PH。 探究——影响酶活性的条件 温度、pH 1.什么是酶活性？可用什么来表示酶活性？ 2.选择哪一种酶来分别探究温度和pH对酶活性的影响？为什么？ 3.本实验的自变量是什么？因变量是什么？至少要设计几组实验？4.怎样观察或检测因变量？ 自学指导 阅读课本82-83页的探究·实践内容，回答下来问题 5min 酶的活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率来表示 可用单位时间内底物的减少量或生成物的增加量来表示。 不能，该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，这样会干扰自变量。 能否用斐林试剂检测？ 2.本实验的自变量、因变量是什么？至少要设计几组实验？ 1.选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ 三组，高温，低温和中温 3.怎样观察或检测因变量？ 淀粉酶，因为 H2O2受温度影响也会分解，会干扰实验结果。 温度， 酶的活性。 三、探究温度对酶活性的影响 滴加碘液，观察颜色变化。 2、实验过程与结果： 步骤 操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 ① 加淀粉 2mL — 2mL — 2mL — 加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL ② 分别保温5min 0℃ 60℃ 100℃ ③ 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 ④ 保温 在各自温度下保温5min ⑤ 加碘液 2滴 2滴 2滴 ⑥ 观察颜色 3、实验结论： 只有在适宜温度下酶的催化效率最好。 变蓝 不变蓝 变蓝 实验步骤②和③顺序能不能调换？分别保温后再混合有什么意义？ 不能。 意义：保证底物和酶混合时，温度一致，不会因为两者的混合而发生温度变化。 1.选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ 三组，偏酸性、偏碱性及中性(pH=7) 3.至少要设计几组实验？ H2O2酶，因为淀粉在酸性条件下可以水解 2.本实验的自变量、因变量是什么？怎么检测因变量？ pH，酶的活性；观察试管中气泡产生情况（卫生香复燃） 四、探究pH对酶活性的影响 四、探究pH对酶活性的影响 试管编号 1号试管 2号试管 3号试管 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 实验结论 观察试管中气泡产生的情况 H2O2酶在适宜的pH的催化效率最好，过酸过碱都会降低H2O2酶活性。 大量气泡产生 几乎无气泡产生 1ml 蒸馏水 1ml 5％的盐酸 1ml 5%NaOH 2ml体积分数3％过氧化氢溶液 等量过氧化氢酶溶液 几乎无气泡产生 若步骤二和三调换顺序，实验还能成功吗？为什么？ 不能。酶具有高效性，若先加酶，后调PH，在加HCl或NaOH前，反应可能已经结束了，就不能判断各自反应速率的快慢。 优化装置：实验过程(探究pH对酶活性的影响) a.将3片含酶的滤纸片贴在反应小室的一侧内壁上。 b.向反应小室中加入pH=5.0的缓冲液和3%的过氧化氢溶液各2mL c.将反应小室平放入水槽，并连接量筒，使量筒内充满水。 d.将反应小室旋转180°，每隔30s读取量筒中水平米面刻度一次，共记录四次。 e.冲洗反应小室，在pH为6.0、7.0、8.0下重复上述实验。 酶的特性三： ①含义 酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。 ②意义 保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。 作用条件温和 υ/mmol. s-1 t/℃ 五、酶的作用条件较温和 最适温度 酶活性受温度影响示意图 低温使酶 活性抑制 高温使酶 永久失活 pH υ/mmol. s-1 最适pH 酶活性受PH影响示意图 过碱使酶 永久失活 过酸使酶 永久失活 思考：低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响其本质相同吗？ 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。低温使酶的活性抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。 因此，酶制剂需要在低温和适宜的pH下保存。 思考：从图中可以得到什么结论？ 0 反应物剩余量（相对值） PH 30℃ 33 ℃ 37 ℃ 35 ℃ ①不同pH条件下，酶最适温度不变； ②不同温度下，酶最适pH也不变。 即反应溶液温度（pH）的变化不影响酶作用的最适pH（温度）。 综合影响 4.底物浓度： 酶促反应速率 酶的浓度 酶促反应速率 底物浓度 （酶量一定） 六、影响酶促反应速率的因素 在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。 反应速率随酶浓度的升高而加快。 （底物充足） 1.温度 2.pH 3.酶的浓度： 1.温度 2.pH 六、影响酶促反应速率的因素 5.抑制剂 ①竞争性抑制剂： 与底物竞争结合酶的活性位点。 竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。 4.底物浓度 3.酶的浓度 ②非竞争性抑制剂： 由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。 与酶非活性部位结合，引起酶空间构象改变。 pH 温度 酶活性 酶浓度 底物浓度 酶促反应速率 六、影响酶促反应速率的因素 底物与酶的接触面积 抑制剂 激活剂 温度、pH通过影响酶的空间结构进而影响酶活性，影响酶促反应速率。 酶浓度、底物浓度通过影响底物与酶的接触面积进而影响酶促反应速率。 1.溶菌酶 溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。 2.果胶酶 分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。 七、酶的应用 4.含酶牙膏 残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也是导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。 3.加酶洗衣粉 蛋白酶——血渍、奶渍 脂肪酶——油渍 淀粉酶、纤维素酶 5.多酶片 多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。 普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶 外层 内层 胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。 普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。 肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。 例3 下图1表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图2的实线表示在温度为 的情况下生成物量与时间的关系图，则图2中能表示当温度升高至 时生成物量与时间的关系的是( @40@ )。 B 导学案P78 A.曲线1 B.曲线2 C.曲线3 D.曲线4 30 对点练3.右图为不同条件下同种酶促反应速率的变化曲线，下列有关叙述<zzd>错误</zzd>的是( @42@ ) 。 D 导学案P78 A.影响 <m></m> 段反应速率的主要因素是底物浓度 B.影响 <m></m> 段反应速率的主要因素是酶浓度 C.温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速率不同 D.Ⅰ显示该酶促反应的最适温度为 <m></m> 31 一、概念检测1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ）A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶 D B 3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ） A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构 C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性 D 课本习题 2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶 二、拓展应用 1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？ 这个模型中 A 代表某类酶,B 代表底物，C 和 D 代表产物。这个模型的含义是：酶 A与底物 B 专一性结合,催化反应的发生,产生了产物 C 和 D。这个模型可以解释酶的专一性。 拓展2 ·A B · ·C A点反应速率随反应物浓度增大而升高 B点反应速率在此时达到最高。 C点反应速率不再随反应物浓度增大而升高，维持在相对稳定的水平。 (2)原因：原曲线表示最适温度下的酶促反应速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会下降。 (3)该曲线表示，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。 $$