5.1酶的作用和本质第2课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.1降低化学反应活化能的酶 第二课时 酶的特性 1 学习目标与核心素养 1. 理解并掌握酶的3个特性，掌握科学探究的一般方法，培养科学探究能力； 2. 理解酶的活性受哪些条件的影响，并能说明温度和pH对酶活性的影响，掌握建构分析模型的科学思维方法； 3. 学会分析有酶有关的曲线图。 2.各条件使反应加快的本质： 加热： Fe3+： 酶： 提高分子的能量 降低化学反应的活化能 同无机催化剂相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。 1.什么是活化能？ 3.酶的本质： 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。 大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。 知识点回顾 3 回顾【过氧化氢在不同条件下的分解】的实验探究： 加热 加Fe3+ 加肝脏研磨液 一：酶具有高效性 思考：过氧化氢酶和Fe3+的催化效率哪一个更高？ 过氧化氢酶 酶高效性的曲线分析 时间 产物浓度 A、加酶 B、加无机催化剂 C、不加催化剂 酶具有催化剂的特点： ①反应前后性质、数量不变； ②能改变反应速率→降低化学反应活化能； ③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的总量不变） A、B曲线比较，说明酶具有________ A、C曲线比较，说明酶具有________ 高效性 催化作用 5 材料：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、 斐林试剂、碘液、水浴锅等 方案一 方案二 酶相同，底物不同 底物相同，酶不同 ①底物a+酶溶液 ②等量底物b+等量相同酶溶液 ①底物+酶溶液1 ②等量相同底物+等量酶溶液2 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 二：酶具有专一性 6 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 三 2支试管均加入______________2滴，振荡，试管下半部浸到60℃的热水中，反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min （或水浴煮沸1min） 实验现象 结论 1号试管加入2ml淀粉溶液 方案一：酶相同，底物不同 2号试管加入2ml蔗糖溶液 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 新鲜淀粉酶溶液 斐林试剂 1号试管溶液生成砖红色沉淀 2号试管溶液不生成砖红色沉淀 自变量 因变量 无关变量 底物（反应物）的种类 底物是否产生砖红色沉淀（还原性糖） 【思考】 1、用斐林试剂检测的原理是什么？ 2、该实验能用碘液替换斐林试剂吗？为什么？ 斐林试剂可以与产物（还原糖）发生颜色反应。 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性） 蔗糖酶 不能！ 碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。 8 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 向两支试管各加入2ml淀粉溶液 三 四 反应5min后，向两支试管加入等量的________ 实验现象 结论 1号试管加入2滴新鲜淀粉酶溶液 2号试管加入2滴新鲜蔗糖酶溶液 淀粉酶能催化淀粉水解，蔗糖酶不能催化淀粉水解 【思考】该实验能否用斐林试剂鉴定？ 可以，1号出现砖红色沉淀，2号没有 方案二：底物相同，酶不同 淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用 碘液 1号试管溶液不变蓝 2号试管溶液变蓝 自变量 因变量 无关变量 酶的种类 蓝色是否消失/淀粉是否水解 底物 （反应物） 酶 产物 （生成物） 酶 酶 1.酶具有专一性的模型：锁钥模型 二、酶具有专一性 11 2.每一种酶只能催化_________________化学反应 如：脲酶——只能催化____________分解。 过氧化氢酶——只能催化___________________分解。 二肽酶——可以催化所有的____________分解。 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 一种或一类 尿素 过氧化氢 二肽 3.酶具有专一性的意义： 二、酶具有专一性 12 为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进检测，合理的实验方案是：( ) 练一练： A．①和③对比，用双缩脲试剂检测 B．②和④对比，用碘液检测 C．④和⑤对比，用斐林试剂检测 D．③和④对比，用斐林试剂检测 组别 酶 反应物 ① ② ③ ④ ⑤ 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 蛋白质 蛋白质 淀粉 淀粉 麦芽糖 B 许多无机催化剂还能在高温、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？ 生活实践 做出假设 探究点三：影响酶活性的条件 1.加酶洗衣粉包装袋上，往往注明这种洗衣粉的适用温度范围 2.不同消化液的pH不一样,唾液的pH为6.2～7.4，胃液的pH为0.9～1.5，小肠液的pH为7.6 提出问题 温度会影响酶的活性吗？ pH会影响酶的活性吗？ 温度会影响酶的活性 pH会影响酶的活性 材料用具 质量分数为2%新配制的淀粉酶溶液, 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液, 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）, 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液， 质量分数为5%的盐酸，质量分数为5%的氢氧化钠溶液, 热水，冰块，碘液，斐林试剂； 试管，烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架， 石棉网，酒精灯，火柴, 卫生香。 思考：验证pH对酶活性影响的实验选择哪种酶？ 验证温度对酶活性影响的实验选择哪种酶？ 1、选择淀粉酶和淀粉溶液还是选择H2O2酶和H2O2溶液 作为实验材料？ 3组实验，3个温度，分别为高温，低温和适宜温度 2、设计几组实验？选择几个温度？ 选择淀粉酶和淀粉溶液。因为H2O2受温度影响也会分解 3、选择什么样的鉴定试剂(碘液or斐林试剂)？ 碘液，斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度，无法达到斐林试剂的温度要求。 探究温度对酶活性的影响 在不同的温度下分别处理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉和相应温度淀粉酶溶液混合一段时间，其它因素一致，滴加碘液，检测是否出现蓝色及蓝色的深浅，即达到实验目的。 实验原理 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管 加淀粉 2ml — 2ml — （ ） — 加淀粉酶 — （ ） — 2ml — 2ml 保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 2ml 2ml 变蓝 变蓝 不变蓝 温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性 探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶） 将6加入5中 自变量 因变量 无关 变量 酶的催化作用需要适宜的温度 温度过高过低都会影响酶的活性 【思考】 1.为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？ 酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。 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。 2.不能用斐林试剂检测的原因？ 3.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？ 缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。 用不同pH值的溶液分别处理H2O2酶，用不同PH值处理的H2O2酶催化H2O2分解，其它因素一致，观察气泡的产生量，即达到实验目的。 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 实验原理 不使用淀粉酶和淀粉溶液的原因： 1.淀粉在酸性条件下会被水解 2.淀粉酶在碱性环境中，会优先与碱反应，而不与淀粉反应 实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。 三 三支试管都加入 ______________________ 四 三支试管都加入 ，振荡，反应 实验现象 实验结论 2滴0.01mol/LNaOH 溶液 2 mLH2O2溶液 无明显变化 无明显变化 酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性 2滴新鲜肝脏研磨液 0.01mol/L HCl pH=7的缓冲液 产生大量气泡 实验2：探究pH对酶活性的影响（用H2O2酶） 【思考】可以用淀粉酶探究PH值对酶活性影响吗？ 不能，酸能催化淀粉水解 自变量 因变量 无关 变量 酶的催化作用需要适宜的pH pH偏高或偏低都会影响酶的活性 22 小结三：酶的作用条件较温和 一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40℃;植物体内的酶最适温度在40～50℃;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。 动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0，人体唾液的pH为6.2～7.4，小肠液的pH为7.6。但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最pH大多为4.5～6.5。 与无机催化剂相比，酶所催化的反 应一般是在比较温和的条件下进行的 探究点四：酶的相关曲线分析 t/℃ υ/mmol·s-1 最适温度 0 抑制 失活 υ/mmol.·s-1 0 pH 酶活性受pH影响示意图 酶活性受温度影响示意图 最适pH 失活 失活 思考：低温、高温、过酸和过碱对酶活性影响的本质相同吗？酶该如何保存？ 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；在0℃左右时酶活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下其活性会升高。因此，酶适宜在低温下保存。 影响酶促反应的因素有哪些？ 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， 。 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 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 酶高效性的曲线 酶专一性的曲线 两条曲线对比说明酶具有专一性，一中酶只能催化一种或一类化学反应 A B C 酶量的增加会提高酶促反应的速率,但不会改变化学反应的平衡点; 反应溶液pH不会影响酶作用的最适温度 反应温度不会影响酶作用的最适pH 在反应物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率呈正相关 酶的应用 溶菌酶溶解细菌的细胞壁 含酶牙膏 多酶片 胰蛋白酶 加酶洗衣粉 果胶酶 科学·技术·社会：酶为生活添姿彩 （P85） 29 30 酶的特性 （1）酶具有高效性 （2）酶具有专一性 （3）酶的作用条件较温和 产生部位 活细胞（不包括成熟的红细胞） 化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA　 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸　 功能 生物催化作用 细胞内外或生物体外均可 作用场所 酶的本质 作用机理 降低了化学反应的活化能 课堂小结 1、下列关于酶的叙述中正确的一项是 （ ） ① 酶是活细胞产生的 ② 酶都有消化功能 ③ 酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶 ④ 酶能够降低化学反应活化能，具有专一性、高效性、作用条件温和的特点 ⑤ 酶促反应与外界条件无关 ⑥ 淀粉酶能促进淀粉水解 ⑦酶只有在生物体内才起催化作用 A.①②③④ B.①②④⑤ C.①②④⑥ D.①④⑥ D 2.如图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析不正确的是(　　) A． 图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升B． 图乙中，a点对应的温度称为最适温度C． 图乙中，温度超过a点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活D． 图丙中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强，后降低 D $$