5.1降低化学反应活化能的酶（第2课时）课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

1 第1节 降低化学反应活化能的酶 1 第四章 细胞的能量供应与利用 《多酶片说明书》 功效：用于消化不良、食欲缺乏 成分：每片含胃蛋白酶13mg和胰0.3g(包括胰脂肪酶、胰淀粉酶和胰蛋白酶) 注意事项：不宜用热水送服；不能与碱性食物同服；不宜搅碎服用或加水捣烂服用。 药品性状：本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶。 资料2：成年人每餐的进食量大约有600g左右，但每片多酶片只含胃蛋白酶13mg和胰酶0.3g就可以很好的帮助食物消化水解。这些例子说明酶的催化具有什么特点？ 资料1：上节课实验中每滴FeCl3溶液含Fe3+数是每滴过氧化氢酶分子数的25万倍，但4号试管气泡产生量更多。 意义：保证了细胞内化学反应的快速进行；保证了细胞内能量供应的稳定。 1.高效性： ＊曲线分析：a、c作对比说明什么？ b、c作对比说明什么？ 注：酶和无机催化剂只缩短到达平衡点的时间，不改变平衡点（产物量不变）。 与无机催化剂相比，酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。 酶的特性 03 2.专一性： 酶具有专一性的意义： 保证了细胞内代谢有条不紊的进行。 一种酶只能催化一种或一类反应。 酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？ 底物浓度 反应速率 酶A+底物A 酶B(或不加酶)+底物A 如何验证酶的专一性？ 酶的特性 03 活动：如果给你可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、斐林试剂、碘液及其他材料用具，思考如何设计实验证明酶具有专一性？ 实验思路一：酶相同 + 底物不同 ① 淀粉酶 + 淀粉 ② 淀粉酶 + 蔗糖 实验思路二：酶不同+ 底物相同 ① 淀粉酶 + 淀粉 ② 蔗糖酶 + 淀粉 ——探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 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 思路1：酶相同，底物不同 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1.实验原理： 淀粉和蔗糖都是非还原糖，其水解产物是还原糖。 通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，验证淀粉酶是否只催化特定的化学反应。 斐林试剂 水浴加热 砖红色沉淀 砖红色沉淀 果糖+葡萄糖 酶 水解 蔗糖 麦芽糖+葡萄糖 淀粉酶水解 淀粉 （还原糖） （还原糖） 斐林试剂 水浴加热 自变量： ，因变量： 。如何检测因变量？ 思考：该实验能否用碘液进行鉴定？ 底物的种类 底物是否被水解 不能，碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 （非还原糖） （1）向1号试管加入2ml淀粉溶液，向2号试管加入_______________。 （2）分别向两支试管中加入 ，混匀，将两支试管下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min。 （3）取出试管，各加入2ml ，边加边振荡。 （4）将两支试管下半部放进盛有热水的烧杯中，用酒精灯加热，水浴加热1min。 3.实验现象：1号试管出现砖红色沉淀 ，2号试管无砖红色沉淀。 2mL蔗糖溶液 2.实验步骤： 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 2mL新鲜的淀粉酶溶液 斐林试剂 4.实验结论：淀粉酶能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。 有。1号试管可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。 思考：1.本实验的无关变量有哪些？ 2.已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ 淀粉酶的含量、温度、反应时间等 酶具有专一性的原因： （1）锁钥学说： 酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。 （2）诱导契合学说 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。 8 (2022·北京海淀区高一月考)能够促使淀粉酶水解的酶是(　　) A.淀粉酶 B.脂肪酶 C.蛋白酶 D.麦芽糖酶 小题快练 C 资料1：威白污渍爆炸盐(独有三重复合酶配方）威白教你洗衣小绝招： ①洗前浸泡三十分钟，效果更佳②若衣服太脏，可适当增加用量 ③用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃ 资料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。 （提示：唾液PH6.2－7.4,胃液PH0.9－1.5） 资料3：多酶片作为药物，我们要从说明书中了解它的注意事项： a.不宜用热水送服；b.不能与碱性食物同服。 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？ 作出假设：温度和PH会影响酶的活性，酶的作用条件较温和。 探究·实践：影响酶活性的条件 单位时间底物的减少量或产物的增加量来表示。 酶活性： 酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下酶催化某一化学反应的速率表示。 酶促反应速率： 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。 likezhisheng 实验1：探究温度对酶活性的影响 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、热水、冰块、蒸馏水 淀粉和淀粉酶。 温度。高温（100℃）、低温（0℃）和60℃。 淀粉酶的活性。 （用淀粉的剩余量或还原糖的生成量来表示） 2.选择哪种底物和酶作实验材料？ 1.自变量是什么？如何控制自变量？ 3.因变量是什么？用什么试剂检测？ 碘液检测。用溶液中是否出现蓝色或蓝色的深浅来判断淀粉剩余量。 不能选H2O2。因为H2O2在常温下可分解,加热条件下分解会加快，O2的产生速率增大不能准确反映酶的活性增大。 实验1：探究温度对酶活性的影响 试管编号 1 2 3 4 5 6 3％可溶性淀粉 2ml — 2ml — 2ml — 2％淀粉酶 — 1ml — 1ml — 1ml 观察现象 热水100℃保温 60℃保温 冰水0℃保温 水浴保温5min 变蓝 不变蓝 变蓝 混合后于100℃保温 混合后于0℃保温 混合后于60℃保温 混合摇匀， 保持5min 2滴 2滴 2滴 滴加碘液，振荡 淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性。 实验结论： 实验1：探究温度对酶活性的影响 试管编号 1 2 3 4 5 6 3％可溶性淀粉 2ml — 2ml — 2ml — 2％淀粉酶 — 1ml — 1ml — 1ml 观察现象 热水100℃保温 60℃保温 冰水0℃保温 水浴保温5min 变蓝 不变蓝 变蓝 混合后于100℃保温 混合后于0℃保温 混合后于60℃保温 混合摇匀， 保持5min 2滴 2滴 2滴 滴加碘液，振荡 4.为何不能用斐林试剂检测？ 温度是自变量，要严格控制；用斐林试剂检测时要水浴加热，温度改变会影响酶和底物的反应。 实验1：探究温度对酶活性的影响 试管编号 1 2 3 4 5 6 3％可溶性淀粉 2ml — 2ml — 2ml — 2％淀粉酶 — 1ml — 1ml — 1ml 观察现象 1.本实验的无关变量有哪些？ 思考： 热水100℃保温 60℃保温 冰水0℃保温 水浴保温5min 变蓝 不变蓝 变蓝 混合后于100℃保温 混合后于0℃保温 混合后于60℃保温 混合摇匀， 保持5min 2滴 2滴 2滴 滴加碘液，振荡 不能。酶具有高效性，常温下酶和底物一混合就发生反应，降低了实验的说服力。 2.实验过程是否可以先把淀粉酶与淀粉在常温下混合,再放入不同温度下保温? 淀粉的浓度和用量、淀粉酶的浓度和用量、反应时间、pH等。 注意！先处理温度再混合 实验1：探究温度对酶活性的影响 试管编号 1 2 3 4 5 6 3％可溶性淀粉 2ml — 2ml — 2ml — 2％淀粉酶 — 1ml — 1ml — 1ml 观察现象 3. 能否说60℃是最适合的温度？如何进一步探究淀粉酶的最适温度？ 思考： 热水100℃保温 60℃保温 冰水0℃保温 水浴保温5min 变蓝 不变蓝 变蓝 混合后于100℃保温 混合后于0℃保温 混合后于60℃保温 混合摇匀， 保持5min 2滴 2滴 2滴 滴加碘液，振荡 不一定。缩小温度梯度，重复进行上述实验。 温度 反应速率 A B C 1、温度对酶活性的影响 BC段： AB段： 一定温度范围内，酶的活性随温度升高逐渐增强。 超过最适温度，随温度升高，酶的活性逐渐减弱。 酶促反应速率最快时的温度（最适温度） 低温（A点）时： 酶的活性减弱， 但酶的空间结构稳定， 适当升高温度，酶活性可恢复。 温度过高（C点）： 酶的空间结构被破坏， 酶活性丧失，降低温度活性不可恢复。 04 酶的作用条件较温和 酶的活性。 通过单位时间内气泡产生的多少，或卫生香复燃情况来检测。 不能选淀粉和淀粉酶，因为淀粉在酸性条件下会被水解，影响实验结果。碱性条件下碘遇淀粉不会变蓝。 实验2：探究pH对酶活性的影响 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、稀盐酸、NaOH溶液 2.选择哪种底物和酶作实验材料，为什么？ 1.自变量是什么？如何控制？ 3.因变量是什么？用什么来检测因变量？ H2O2和 H2O2酶。 自变量：PH。分别加入等量的HCl、蒸馏水和NaOH。 4.试管中先加酶溶液还是先加底物、还是酶和底物混合后再调pH？ 先加酶溶液，固定好酶的活性后，再加底物。 试管 1号 2号 3号 H2O2酶 pH 实验现象 几乎无气泡 较多气泡 几乎无气泡 各加入肝脏研磨液2滴 1mL缓冲液 1mL5%HCl 1mL 5%NaOH 2.实验步骤： H2O2溶液 2mL 2mL 2mL 过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高 3.实验结论： 2、pH对酶活性的影响 pH 酶促反应速率最快时的pH（最适pH） 过酸、过碱（A、C点）会使酶的空间结构受到破坏，使酶永久失活。 在一定范围内，酶的活性随pH升高而增强。 超过最适pH，酶的活性随pH升高而减弱。 A C B BC段： AB段： 思考：根据温度和pH对酶活性的影响，酶应如何保存？ 酶制剂应在低温和适宜pH条件下保存。 低温下酶的活性低,在温度升高至最适温度条件时,酶的活性可以恢复。高温、过酸、过碱条件下酶会变性失活,不适合保存酶制剂。 04 酶的作用条件较温和 问题：唾液淀粉酶进入胃后还能消化淀粉吗？ 不能 酶 最适pH 动物体内酶 6.5-8.0 植物体内酶 4.5-6.5 胰蛋白酶 8.0-9.0 胃蛋白酶 1.5-2.2 酶 最适温度 动物体内酶 35~40℃ 植物体内酶 40~50℃ 人体内酶 37℃ 细菌和真菌体内酶的最适温度差别较大。 唾液(淀粉酶) pH 6.2～ 7.4 胃液(胃蛋白酶) pH 0.9～1.5 小肠液（含多种酶）pH 7.6 1.高效性 2.专一性 3.作用条件较温和：适宜温度、pH 思考：分析图可得出什么结论？ 同一种酶，反应溶液温度的变化不影响酶的最适pH； 反应溶液pH的变化不影响酶的最适温度。 酶的特性 03 1.判断正误。 (1)每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ( ) (2)高温和低温都能使酶的活性降低,但是二者的作用实质不同。( ) (3)探究酶的最适pH,需要在酶的最适温度条件下进行。 ( ) (4)温度过高,过酸,过碱会破坏酶中存在的肽键。 ( ) (5)酶具有高效性、专一性和反应条件温和等特性。( ) 随堂检测 √ √ √ × √ 2.下列操作不会导致淀粉酶失活的是 (　　) A.淀粉酶溶液中加入蛋白酶 B.将酶溶液的pH维持在2 C.在0~4 ℃下保存酶制剂 D.在酶溶液中加入重金属离子 C 1.用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，错误的是（ ） A.该酶的最适催化温度不确定 B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C.由图4实验结果可知酶具有高效性 D.由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂 C 习题巩固 2.真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究，结果如图。相关叙述错误的是(　　) A.植酸酶只能在活细胞中产生，可在细胞外发挥作用 B.真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与，才能转运到细胞外 C.植酸酶A的最适pH为2或6，植酸酶B的最适pH为6 D.两种酶相比，植酸酶A更适合添加在家畜饲料中 C 25 4. 酶的浓度 1. 温度 2. pH 影响酶活性 3. 底物浓度： 影响酶与底物的接触面积 温度从a降低或升高，酶促反速率均下降，但下降的原因 ： 低温抑制了酶活性，高温使酶的空间结构改变。 pH从b降低或升高，酶促反速率均下降，但下降的原因相同： 过酸、过碱使酶的空间结构发生改变。 一定范围内，反应速率随底物浓度的增加而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。（酶数量有限） 底物足够的情况下，反应速率随酶浓度的升高而加快。 不同 05 影响酶促反应速率的因素 5. 酶激活剂 6. 酶抑制剂： （1）竞争性抑制剂： 竞争性抑制剂的结构与底物结构相似，会与底物竞争酶的活性部位。 ＊可通过增大底物浓度，使抑制剂与酶结合的减少，从而减少其抑制作用。 05 影响酶促反应速率的因素 6. 酶抑制剂： （2）非竞争性抑制剂： 非竞争性抑制剂不与底物竞争，而是与酶的非活性部位结合，从而使酶的活性部位功能丧失； ＊因此增大底物浓度无法减少其抑制作用。 05 影响酶促反应速率的因素 3.下图为最适温度下酶促反应曲线，Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是 （ ） A.适当升高温度，Vmax和Km均会增大 B.加入非竞争性抑制剂，Vmax降低 C.加入竞争性抑制剂，Km值降低 D.Km值越大，酶与底物亲和力越高 B 29 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 A点: 随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。 B点: 反应速率在此时达到最高 。 C点: 反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。 【教材P85】下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化? (3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化? 某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，根据实验室提供的以下材料进行实验，请帮他补充完整：实验材料和试剂：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，过氧化氢酶溶液，蛋白酶，RNA水解酶。试管，量筒，滴管，试管架，试管夹等。实验步骤：①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，分别用____________________________处理，备用；②取三支试管，分别编号为A、B、C，分别加入______ __________；③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B、C试管的处理是______________________ _____； ④观察三支试管中气泡产生的速率。预期实验结果，得出实验结论：实验结果：____________________________________________________。 实验结论____________________________________。 适量的蛋白酶和等量的RNA水解酶 等量新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 B管中加入等量的用蛋白酶处理过的H2O2酶溶液，C试管中加入等量的用RNA水解酶处理过的H2O2酶溶液 A、C试管中气泡产生速率快，B试管中气泡产生速率慢或无气泡 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA 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 酶为生活添姿彩 果汁生产中使用果胶酶,可以分解细胞壁中的果胶,提高果汁产量 32 课堂小结 Lavf58.33.100 $$