5.1.2 酶的特性（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

细胞的能量供应和利用 第5章 第1节　降低化学反应活化能的酶 第2课时　酶的特性 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·要点速记 课时作业(十六) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　酶的特性(连线) 返回目录 生物学　必修1 　 探究•实践2　探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 斐林试剂 返回目录 生物学　必修1 　 60 ℃ 有砖红色沉淀 无砖红 色沉淀 返回目录 生物学　必修1 　 能 不能 特定的 返回目录 生物学　必修1 　 知识点3　酶的作用条件较温和 温和 返回目录 生物学　必修1 　 最适温度 加快 下降 最适pH 明显降低 返回目录 生物学　必修1 　 空间结构 低温 返回目录 生物学　必修1 　 关键能力·合作探究 探究点1　酶的高效性和专一性 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点2　影响酶活性的条件 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点2　与酶有关的曲线和图形分析 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 随堂检测·要点速记 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 1．实验原理 (1)淀粉和蔗糖都是非还原糖，在酶的催化作用下都能水解成还原糖。 (2)还原糖能与____________发生反应，生成砖红色沉淀。 2．实验过程及现象 试管编号 试剂 处理1 处理2 现象 1 2 mL可溶性淀粉溶液＋2 mL新鲜的淀粉酶溶液 混合均匀，_______左右热水中保温 5 min 加入2 mL斐林试剂，混合均匀，放入热水中，酒精灯加热煮沸1 min _______ _______产生 2 2 mL蔗糖溶液＋2 mL新鲜的淀粉酶溶液 _______ __________产生 3.实验结论：淀粉酶______催化淀粉水解，________催化蔗糖水解，淀粉酶只能催化__________化学反应。 酶所催化的化学反应一般是在比较________的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别得到了酶活性受温度和pH影响的示意图。 INCLUDEPICTURE"23SWXBX1+187.TIF" 　 1．酶活性受温度影响示意图(如图甲) 在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的__________。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而________；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而________。 2．酶活性受pH影响示意图(如图乙) 在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的___________。pH偏高或偏低，酶活性会____________。 3．过酸、过碱或温度过高，会使酶的____________遭到破坏，使酶永久失活。在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高，因此，酶制剂适宜在________下保存。 (教材P81“探究·实践”)淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉和蔗糖都是非还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖和果糖都是还原糖。下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析回答问题： 试管编号 1 2 可溶性淀粉溶液 2 mL — 蔗糖溶液 — 2 mL 新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 mim 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 水浴加热2 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (1)1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？你能从该实验得到什么结论？ (2)上述实验中，能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ (3)该实验的自变量和因变量分别是什么？ (4)本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？ 提示　(1)1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。 (2)不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 (3)自变量：底物的种类。因变量：底物是否被淀粉酶水解。 (4)设计思路：探究同一种酶是否能催化不同底物水解。另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解。 【例1】 下图表示某类酶作用的模型。相关叙述正确的是(　　) A．酶只能在活细胞中发挥催化作用 B．图中模型可用来解释酶的催化具有高效性 C．图中A表示酶，反应前后化学性质不发生变化 D．酶为细胞代谢提供能量 答案　C 解析　酶的催化需要适宜的温度和pH，在细胞内或外，只要条件适宜，酶都能发挥作用，A项错误；图中模型可用来解释酶的催化具有专一性，不能解释高效性，B项错误；图中A表示酶，反应前后化学性质不发生变化，C项正确；酶作用的机理是降低化学反应的活化能，D项错误。 【例2】 在用唾液淀粉酶、淀粉、蔗糖等材料用具证明酶的专一性的实验设计中，下列说法错误的是(　　) A．鉴定试剂可用斐林试剂，不能用碘液 B．装有淀粉的试管最终会出现砖红色沉淀，而另一支呈现蓝色 C．本实验只需要进行一次温度处理即可出现明显的实验效果 D．若两支试管都出现砖红色沉淀，可能是试管没洗干净，也可能是蔗糖不纯混有还原糖等造成的 答案　C 解析　本实验不能使用碘液作为鉴定试剂，因为碘液不能检测蔗糖是否被水解，鉴定试剂可用斐林试剂，A项正确；酶具有专一性，唾液淀粉酶能将淀粉水解为还原糖，但不能水解蔗糖，所以装有淀粉的试管最终会出现砖红色沉淀，而另一支呈现斐林试剂本身的颜色，即蓝色，B项正确；本实验需要进行2次水浴加热，第一次是60 ℃下酶与底物充分反应，第二次是煮沸1 min，C项错误；若两支试管都出现砖红色沉淀，则说明两支试管中都有还原糖，可能是试管没洗干净，也可能是蔗糖不纯混有还原糖等造成的，D项正确。 1．探究温度对酶活性的影响 (1)实验方案 序号 加入试剂或处理方法 试管 A B C a b c 1 可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL / / / 新鲜唾液淀粉酶溶液 / / / 1 mL 1 mL 1 mL 2 保温5 min 37 ℃ 80 ℃ 0 ℃ 37 ℃ 80 ℃ 0 ℃ 3 将a液加入A试管中，b液加入B试管中，c液加入C试管中，摇匀 4 保温5 min 37 ℃ 80 ℃ 0 ℃ 5 滴入碘液，摇匀 2滴 2滴 2滴 6 观察现象并记录 (2)注意事项 ①实验室使用的α－淀粉酶的最适温度为60 ℃。 ②由于H2O2对热不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作为反应物。 ③本实验不宜选用斐林试剂鉴定，因为鉴定过程会干扰设置的温度。 2．探究pH对酶活性的影响 (1)实验方案 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL NaOH溶液 3 注入等量过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 (2)注意事项 ①本实验中第2、3步一定不能颠倒，否则会使实验失败。 ②本实验中也可先将过氧化氢酶和过氧化氢分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。 ③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解的反应，因为淀粉酶催化的底物——淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。 【例3】 (2024·1月浙江)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表： 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL ② HCl溶液(6 mol/L) —— 0.2 mL ③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL ④ 试管1加0.2 mLH2O。2支试管置于30 ℃水浴1小时 ⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —— ⑥ 试管2加0.2 mLH2O。测定2支试管中的产物量 下列叙述错误的是(　　) A．低温提取以避免PAL失活 B．30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C．④加H2O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 答案　B 解析　温度过高，酶失活，因此本实验采用低温提取PAL，以避免PAL 失活，A项正确；因为试管2在②中加入了HCl，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B项错误；④加H2O，补齐了②试管1没有加入的液体的体积，即补齐反应体系体积，保证无关变量相同，C项正确；pH过低或过高酶均会失活，⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D项正确。 【例4】 (2023·1月浙江)某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是(　　) A．温度 B．底物 C．反应时间 D．酶量 答案　B 解析　由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A项错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物，所以研究的因素是底物，B项正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12 min，所以研究的因素不是反应时间，C项错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D项错误。 1．酶的高效性曲线 (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学平衡的时间，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。 2．影响酶促反应的因素 (1)温度和pH ①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。 ②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶的空间结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 ③从图丙可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 (2)底物浓度和酶浓度 ①图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。 ②图乙：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 【例5】 为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。下列分析正确的是(　　) A．实验结果表明该酶的最适温度是40 ℃ B．实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响 C．20 ℃条件下，t3时温度提高10 ℃，产物浓度会增加 D．60 ℃条件下，t2时增加底物的量不会改变产物浓度 答案　D 解析　在三组设定的温度中，40 ℃时该酶活性最高，但不能说明该酶的最适温度是40 ℃，A项错误；实验过程中，pH是无关变量，必须保持相同且适宜，如果pH变化会对实验产生影响，B项错误；20 ℃条件下，t3时温度提高10 ℃，产物浓度不再增加，因为此时反应物已经消耗完，C项错误；60 ℃条件下，酶已经失活，t2时增加底物的量不会改变产物浓度，D项正确。 【例6】 图1是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图2表示在最适温度下，pH＝b时过氧化氢分解产生O2的量随时间的变化。若改变该酶促反应过程中某一初始条件，以下改变与结果正确的是(　　) A．pH＝c时，e点为0 B．pH＝a时，e点下移，d点左移 C．温度降低时，e点不移，d点右移 D．过氧化氢量增加时，e点不移，d点左移 答案　C 解析　O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关。H2O2在无酶条件下可自然分解，故当pH＝c，酶活性为0时，O2产生量不为0，A项错误；图2中的过氧化氢酶处于最适温度和最适pH下，pH下降、温度降低都会使酶活性下降，但O2最终产生量不变，e点不移，反应达到平衡所需时间增加，d点右移，B项错误，C项正确；H2O2量增加时，O2产生量增加，e点上移，反应达到平衡所需时间增加，d点右移，D项错误。 1．在探究不同的温度对酶活性的影响的实验中，温度和pH分别属于(　　) A．自变量和因变量 B．因变量和无关变量 C．自变量和无关变量 D．自变量和对照变量 答案　C 解析　探究温度对酶活性的影响时，温度为自变量；pH是无关变量，各组间应保持相同且适宜。 2．下列有关“探究酶的特性”系列实验的叙述中，合理的是(　　) A．“探究酶的高效性”实验中，自变量是酶的种类 B．“探究酶的专一性”实验中，自变量只能是酶的种类 C．“探究温度对酶活性的影响”实验中，自变量不止一种 D．“探究pH对酶活性的影响”实验中，无关变量不止一种 答案　D 解析　探究酶的高效性实验中的自变量是催化剂的种类，A项错误；探究酶的专一性实验中的自变量可以是酶的种类，也可以是底物的种类，B项错误；探究温度对酶活性的影响实验中的自变量只能是温度，C项错误；探究pH对酶活性的影响实验中的无关变量有温度、酶的种类、底物的种类等多种，D项正确。 3．(2022·6月浙江)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．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活 B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性 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 答案　B 解析　低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A项错误； 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B项正确；酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH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项错误；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项错误。 4．下列有关酶的叙述，不正确的是(　　) A．过酸、过碱、温度过高或温度过低都会使酶永久失活 B．在一定范围内，底物浓度能够影响酶促反应速率 C．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 D．过氧化氢酶溶液的温度由100 ℃变为20 ℃的过程中，酶活性不变 答案　A 解析　高温、过酸、过碱都会破坏酶的结构，使酶失活，但是低温只是抑制酶的活性，酶的空间结构未被破坏，温度升高可恢复活性，A项错误；底物浓度能影响酶促反应速率，在一定范围内，随着底物浓度的升高，酶促反应速率加快，B项正确；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，C项正确；温度为100 ℃时，过氧化氢酶已经失活，当温度变为20 ℃时，酶仍为失活状态，故活性不变，D项正确。 5．下表为某同学设计的一个实验方案，请完成实验设计： 试管 底物和试剂 实验条件 1 1 cm3瘦肉块＋4 mL蒸馏水 37 ℃水浴加热，pH＝1.5 2 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 37 ℃水浴加热，pH＝8 3 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 ① 4 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 0 ℃水浴加热，pH＝1.5 (1)①应为____________。 (2)3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是____________，请为该组实验拟定一个课题名称：______________ ______________________。 (3)本实验的因变量可以通过观察____________确定。 (4)在2、3号试管所探究的问题中，温度属于____________变量。 (5)用双缩脲试剂检测2号试管的实验结果为溶液呈____________色，原因是____________。 解析　(1)对比1、3号试管，加入试剂不同，根据实验的单一变量原则，①应为37 ℃水浴加热，pH＝1.5。(2)根据表格分析，3、4号试管的自变量是温度，因变量是胃蛋白酶活性，所以该实验的目的是探究温度对胃蛋白酶活性的影响。(3)该实验的因变量可以通过观察相同时间内瘦肉块的变化或记录瘦肉块消失所用的时间确定。(4)2、3号试管的自变量是pH，所以温度属于无关变量。(5)胃蛋白酶的化学本质为蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色，所以用双缩脲试剂检测2号试管的实验结果是溶液呈紫色。 答案　(1)37 ℃水浴加热，pH＝1.5　(2)温度 探究温度对胃蛋白酶活性的影响　(3)相同时间内瘦肉块的变化(或记录瘦肉块消失所用的时间)　(4)无关　(5)紫　胃蛋白酶的化学本质为蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色 要点速记 1．酶具有高效性、专一性和作用条件温和等特点。 2．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构；高温、过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏而永久失去活性。 3．通常用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。 $$