5.1.2 酶的特性【易备课】2024-2025学年高一生物同步备课实用课件（人教版2019必修1）

第1节 酶的特性（2） 贺老师 第5章 细胞的能量供应和利用 1 ①催化机理相同： ②在反应前后数量和性质不发生改变，可以 。 底物 + 催化剂 产物 + 催化剂 ③不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的 。如下图所示。 酶与无机催化剂的共性 降低化学反应的活化能。 重复利用 时间 2 酶的特性 1 高效性 和 都具有催化作用，都能降低化学反应的活化能， 但酶的催化效率是无机催化剂的107-1013倍。 酶 无机催化剂 你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。供能的化学反应如果慢悠悠地进行。你还能跑那么快吗? 意义： 保证了细胞代谢快速有效地进行。 3 酶的特性 资料2：脲酶——只能催化尿素分解。 过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。 肽酶——只能分解多肽，不能分解蛋白质 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。 不能 酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？ 2 专一性 资料1：口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝一天后还没被消化？ 4 实验：探究酶的专一性 3%可溶性淀粉溶液、3%蔗糖溶液、 2%淀粉酶溶液、2%蔗糖酶溶液、 斐林试剂、碘液 1.实验材料： 方案一 同种酶 + 不同底物 ① 淀粉酶 + 淀粉 方案二 同种底物 + 不同酶 ① 淀粉 + 淀粉酶 如何检测因变量？ 淀粉和蔗糖的水解产物都是还原糖，可以用斐林试剂来检测。 不能用碘液，碘液无法检测蔗糖是否被水解。 ② 淀粉酶 + 蔗糖 ② 淀粉 + 蔗糖酶 如何设计相关的实验，验证你们的假设 如果只给你一种酶，你如何设计实验？ 酶比较贵，一般用方案一 5 实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 加入物质（毫升） 试管A 试管B 3%的淀粉溶液 3%的蔗糖溶液 淀粉酶溶液 1 斐林试剂的量 2 水浴温度 60℃ 水浴时间(min) 2 实验结果 实验结论 砖红色沉淀 无砖红色沉淀 淀粉酶只能催化淀粉的水解， 而不能催化蔗糖的水解 2 —— —— 2 自变量 无关变量 因变量 相同且适宜 2 专一性 2 1 2 60℃ 6 酶的特性 2 专一性 ①内容 ②意义 ③原因 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 一类 肽酶：多肽→氨基酸 蛋白酶：蛋白质→多肽 一种 H2O2酶：H2O2 脲酶：尿素 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 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。 酶 产物 酶-底物复合物 7 提出问题：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？ 资料1：用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好。 作出假设： 温度和PH会影响酶的活性，酶的作用条件较温和。 酶的特性 资料2：感冒发烧时，食欲会下降，表现为不想吃饭。 资料3：当口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。（提示：唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5） 如何设计相关的实验，验证你们的假设 8 实验：探究温度对酶活性的影响 3%的可溶性淀粉溶液，2%的淀粉酶溶液 3%的H2O2溶液，2%的新鲜肝脏研磨液（含H2O2酶） 斐林试剂、碘液、热水、冰块、蒸馏水。 1.实验材料： 2.设计实验： （1）选择淀粉和淀粉酶还是过氧化氢和过氧化氢酶来作为本实验的实验材料？说明你的理由。 （2）本实验的自变量是什么？如何设置自变量？哪一温度为此实验的对照组？ 自变量为温度，设置高温（100℃）、低温（0℃）和常温 不能选H2O2。H2O2在不同温度下分解速率有差异，所以温度除了影响酶的活性外也会影响过氧化氢分解速率，不能体现单一变量原则。 9 实验：探究温度对酶活性的影响 2.设计实验： （3）因变量是什么？如何检测因变量？用斐林试剂还是碘液？ （4）怎样排除PH和其他因素等无关变量的干扰？ （5）如何保证底物和酶的温度一混合就是一样的？（即混合后温度达到我们的预设温度） 因变量：淀粉酶的活性。用碘液检测。 无关变量应保持相同且适宜 各自在相同的温度下保温，再混合 斐林试剂鉴定需要水浴加热，会影响实验结果。 如果直接将酶加入反应物,在未达到实验设定温度的时间里,酶已经发挥作用,影响实验结果。 10 实验：探究温度对酶活性的影响 实验步骤 1 2 3 4 5 6 7 2ml 2ml 2ml 1ml 1ml 1ml 0℃保温 无关变量 60℃保温 100℃保温 自变量 1、2号试管混合 3、4号试管混合 5、6号试管混合 各加入两滴碘液→振荡 无关变量 变蓝 变蓝 不变蓝 因变量 取洁净试管并编号 1 2 3 4 5 6 加3%的可溶性淀粉溶液 加2%淀粉酶溶液 水浴保温5min 淀粉酶溶液与淀粉溶液混合，摇匀（保持5min） 滴加2滴碘液、振荡 观察实验现象 结论： 温度过高、过低，都会影响酶的活性 11 进一步探究 如何找到酶的最适温度？ 思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起。 思路：如何获得更加准确的最适温度？ 温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃ 肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h 温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃ 肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h 问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值；最适温度一定在________________之间。 问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 预 大致 35℃ ～ 45℃ 正式 不能 实验：探究温度对酶活性的影响 12 酶的作用条件较温和 (3)在0℃左右（低温）时，酶的活性_______，但酶的_____________稳定，在适宜的温度下酶的活性________。但高温会导致酶________________ ， 酶会_______活性。 1.温度对酶活性的影响 (1)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_______。 升高 降低 (2)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的_________。 最适温度 空间结构 空间结构被破坏 失去 很低 会升高 (4)酶制剂适宜在 下保存。 酶活性受温度影响示意图 动物体内的酶最适温度在35~40℃之间； 植物体内的酶最适温度在40~50℃之间； 细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。 商品淀粉酶最适温度60℃ (从耐热细菌中提取) 低温 通过实验可以看出，溶液的温度和PH都对酶的活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别在不同温度和PH条件下测定同一种酶的活性，并绘制成曲线图。 13 实验：探究PH对酶活性的影响 (1)本实验的自变量是什么？如何控制自变量？ 自变量：PH。通过分别加入等量的HCl、蒸馏水和NaOH来控制。 2.设计实验： 1.实验材料： 3%的可溶性淀粉溶液，2%的淀粉酶溶液 3%的H2O2溶液，2%的新鲜肝脏研磨液（含H2O2酶） 斐林试剂、碘液、 (2)选择H2O2酶还是淀粉酶作为实验材料？ H2O2酶，因为在酸性条件下，酸会水解淀粉。 (3)本实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？ (4)能否在加入肝脏研磨液后，直接加入过氧化氢溶液，再调节pH? 不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到检测结果。 H2O2酶的活性。可以通过观察单位时间内气泡的多少或者卫生香复燃的情况来判断H2O2的分解速率。 14 酶的作用条件较温和 2.PH对酶活性的影响 酶的活性受pH的影响 动物体内酶最适PH大多在 6.5-8.0； 植物体内酶最适PH大多为 4.5-6.5； 胰蛋白酶最适PH为8.0-9.0 ； 胃蛋白酶最适PH为1.5-2.2。 (1)在一定条件下，酶活性最大时的pH值称为该酶的________。pH偏高或偏低，酶活性都会明显 。 (2)过酸，过碱都会使酶的___________遭到破坏，使酶_____________。 降低 最适pH 空间结构 永久失活 15 影响酶促反应速率的因素 酶促反应： 由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。 酶促反应速率： 单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。 影响酶促反应速率的因素： 酶的活性 酶的浓度 底物浓度 pH 温度 抑制剂 激活剂 酶促反应速率 16 1.图甲中，温度从a降低或升高，酶促反应速率 ，下降的原因分别是 。 2.图乙中，pH从b降低或升高，酶促反应速率 ，下降的原因是 。 3.图丙中，底物浓度为c时，酶促反应速率 ，不再增长的原因是 。 4.图丁中， 时， 。 甲 均下降 低温抑制了酶活性；高温使酶的空间结构发生改变 均下降 酶的空间结构发生改变 最大 酶的数量有限，已达到饱和 底物充足 酶促反应速率和酶浓度成正比 乙 丙 丁 影响酶促反应速率的因素 17 金属离子、酶的激活剂、抑制剂等也会影响酶促反应速率。 温度、PH的综合影响： 影响酶促反应速率的因素 18 19 20 实验：探究酶的专一性 取样、分组、编号 控制自变量（实验组、对照组） 给予相同且适宜的条件（控制无关变量） 设计实验步骤的“四部曲” 对照原则 单一变量原则 等量原则 对照原则 检测因变量（观测实验结果） 第一步： 第三步： 第二步： 第四步： 21 22 甲 乙 丙 丁 ①图甲中，温度从a降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因不同。 ②图乙中，pH从b降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因相同。 ③图丙中，底物浓度为c时，酶促反应速率达到最大，因为，酶被底物饱和。 ④图丁中，酶促反应速率随酶浓度的升高而加快。 23 问题讨论 (4)本实验的无关变量有哪些？应怎么控制？ 温度、 H2O2酶的用量、 H2O2的浓度等。相同且适宜。 (2)本实验的自变量是什么？如何控制自变量？ pH。 通过分别加入等量的HCl、蒸馏水和NaOH来控制。 (3)本实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？ H2O2酶的活性。可以通过观察单位时间内气泡的多少或者卫生香复燃的情况来判断H2O2的分解速率。 24 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶的活性。 实验结论 问题讨论 (1)为什么淀粉和淀粉酶溶液分开保温后再混合？ 防止在达到控制温度前淀粉酶已将淀粉水解。 (2)能否在反应后加新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成来判断试管中的淀粉是否水解了？ 不能。此实验要严格控温，而斐林试剂反应需水浴加热。 (3)能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？ 不能。过氧化氢在不同温度下分解速率有差异，所以温度除了影响酶的活性外也会影响过氧化氢分解速率，不能体现单一变量原则。 25 26 进一步探究 如何找到酶的最适温度？ 思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起。 思路：如何获得更加准确的最适温度？ 温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃ 肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h 温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃ 肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h 问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值；最适温度一定在________________之间。 问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 预 大致 35℃ ～ 45℃ 正式 不能 27 实验原理 由于pH会影响酶活性，进而影响酶催化过氧化氢分解的速率(氧气的产生速率)，故可以通过设置不同PH环境下的过氧化氢酶催化过氧化氢分解的实验，分别检测气泡产生数量和点燃卫生香复燃情况来进行判断酶活性。 20%肝脏研磨液，3%H2O2溶液， 0.01mol∕L的盐酸，0.01mol∕L的NaOH溶液。 试管，量筒，滴管，试管夹，PH试纸，火柴等。 实验材料 28 实验步骤 1 2 3 4 5 6 1mL 1mL 1mL 注入1mL 0.01mol/L 盐酸溶液 注入1mL清水 (缓冲液) 注入1mL 0.01mol/L NaOH溶液 2mL 2mL 2mL 无反应 无反应 迅速复燃 自变量 无关变量 无关变量 因变量 几乎无气泡 较多气泡 几乎无气泡 取3支洁净试管并编号 注入新鲜的肝脏研磨液 不同pH的处理 注入过氧化氢溶液、振荡 观察实验现象 用带火星的卫生香进行检验 1 2 3 29 pH能影响酶的活性。在最适宜的pH下，酶活性最高， pH偏高或者偏低，酶活性都会显著降低。 实验结论 问题讨论 (1)选择H2O2酶还是淀粉酶作为实验材料？ H2O2酶，因为在酸性条件下，酸会水解淀粉。 不宜用淀粉作为底物，还因为无法选择指示剂； 若选择斐林试剂作为指示剂检测还原糖生成量，由于盐酸会与斐林试剂发生反应，调节pH值所营造出来的酸性环境会干扰斐林试剂（碱性）对淀粉分解的检测； 若选择碘液作为指示剂检测淀粉的剩余量，由于碘液会与氢氧化钠反应，调节pH值所营造出来的碱性环境会干扰碘液对淀粉剩余量的检测； 30 $$