5.1.2酶的特性 课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

第五章细胞的能量供应和利用 第1节降低化学反应活化能的酶 单的实验，培养学生的科学探究能力。 (科学思维、科学探索) 通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资 料，认同科学是在不断的探索和争论中前 进的，体会科学家不畏挫折的精神。 说出酶的三大特性，理解酶促反应过程。 (生命观念) 探究影响酶活性的因素，培养学生的科 学思维能力，运用实验基本原理设计简 学习目标 目标 03 02 资料：多酶片中酶的含量约为0.313 g/ 片，其中 胰酶0.3g/片，胃蛋白酶0.013g/片，而成人一顿 饭摄入的食物总量约为600g。 为什么少量的酶就能催化大量的食物分解? 多酶片 Multienzyme Tablets 本品每片含胰酶300毫 克、胃蛋白酶13毫克。 辅料为蔗糖、药用滑 石粉、聚丙烯酸树脂、 硬脂酸镁。城 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。 用于消化不良、食欲 缺 乏 。 一、酶具有高效性 酶 特 性 一 ：高效性 性 状 适应症 成 (2)酶可在 1s 内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。 (1)酶的催化效率一般是无机催化剂的10⁷~10¹3 倍。 (1)保证了细胞代谢快速有效地进行。 (2)保证了细胞内能量供应的稳定。 科学家整理大量的实验数据发现： 一、酶具有高效性 酶具有高效性对生物体有何意义? 一、酶具有高效性 在坐标图中分别绘制不同条1 物浓度随时间的变化曲线。 个 a b 催化剂只能提高化学反应 的速率，只能缩短达到平 衡的时 间 ，不改变化学反 应 的方 向和 化 学平衡点， 即不能改变产物的生成量。 时间 a: 加 酶 b: 加无机催化剂 c: 不加催化剂 a、c对比说明酶具有催化作用 a、b对比说明酶具有高效性 和加酶) 产 产物浓度 O 2、多酶片中为什么要添加多种酶? 食物的主要成分为淀粉、脂肪及蛋白质，催 化淀粉分解需要淀粉酶，催化脂肪分解需要 脂肪酶，催化蛋白质水解需要蛋白酶。 成 份 性 状 适应症 本品每片含胰酶300毫 克、胃蛋白酶13毫克。 辅料为蔗糖、药用滑 石粉、聚丙烯酸树脂、 硬脂酸镁。 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。 用于消化不良、食欲 缺 乏 。 菲德力 多酶片 用于消化不良、食欲缺乏 胰酶包含胰 淀粉酶、胰 脂肪酶、及 胰蛋白酶 酶特性二 ： 专一性 多酶片 MultienZyme Tablets 请仔细阅读说明书并按说明使用或 在药师指导下购买和使用 【适应症]用于消化不良、食欲缺乏， [规 格]胰酶300毫克，首面白腐豆 [用法用别口服，一次2~3H.一 政 。 息 1、多酶片中含有多少种酶? 国药准字H51021082 多 酶 片 MULTIENZYME TABLETS T 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。 (1)如何设计验证酶专一性实验? (2)选择什么反应物和酶进行实验，依据是什么? (3)用什么鉴别生成物? 任务 一 ：自主学习课本P81-82相关内容，小组合作利用所给材料和器具完成实验设计验 证酶的专 一性。时间5min。 质量分数为2%新配制的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；质量分数为 3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液，蔗糖酶溶液；斐林试剂，碘液。 二、酶的专 一 性 1 . 实验材料及试剂： 2 . 实验器具： 二、酶的专一性 3.设计方案： ①同种酶，不同底物 方案一：淀粉、蔗糖+淀粉酶 方案二：淀粉、蔗糖+蔗糖酶 蔗糖无论是否被水解都 不会使碘液变色。 鉴别试剂： 只能用斐林试剂， 不能用碘液。原因? 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL - 注入蔗糖溶解 - 2 mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 淀粉酶的最适温度为60℃ 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 沸水浴煮沸1 min 林试剂显色条件 实验现象 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。 即酶具有专一性。 2.实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 学科交叉： 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。 ①脲酶——只能催化尿素分解 ②过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解 ③二肽酶——可以催化所有的二肽分解 酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 1、该反应的底物、产物、催化剂分别是?写出反应式，说出你的判断依据。 2、该模型体现了酶的什么特性? 专一性 3、根据模型，你能解释酶为什么具有专一性吗? 酶有一定的空间结构，就像钥匙和锁必须相互配合，酶的结构与反应物的 空间结构相互契合才能发生反应。 锁钥学说 4、酶的专一性对生物体有什么意义? b a d →e+f a 意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 下图表示的是某种酶作用模型。思考回答下列问题： e @ a a 多 酶 片 20mg×12片×40盒 [成份]胰酶300毫克、胃蛋白酶13毫克 Lysozyme Bucca [药品名称]通用名：多酶片 [成份]胰酶300毫克、胃蛋白酶3毫克 [作用类别]本品为助消化药类非处方药药品 [药理作用]胰酶中含有胰脂肪酶、胰淀粉酶，胰蛋白酶、胰脂 肪酶能使脂肪分解为甘油及脂肪酸，胰淀粉酶能使淀粉转化为 糖，胰蛋白酶能使蛋白质转化为蛋白胨；胃蛋白酶能使蛋白质 转化为蛋白及蛋白胨。二者合用，可促进消化，增进食欲 三、影响酶活性的条件 为什么多酶片用过热的水或与 酸性物质同时服用会影响药效? 温度和pH会影响酶的活性。 酶活性：酶催化特定化学反应 的能力。 表示方法：一定条件下酶所催 化某一化学反应的速率。即： 单位时间、单位体积中反应物 的减少量或产物的生成量。 [适应症]用于消化不良、食欲缺乏 [注意事项] 1.对本品过敏者禁用。 p.本品不易用过热的水或与酸性物质同时服用，否则会影响药效。 3.当本品性状发生改变时禁用。 4.请将此药品放在儿童不能接触的地方。 多 酶 片 【 适应症 】 用于消化不良、食欲缺乏，四 【用法用量】 嘿 -A1-计，一日 ， 四川依科制药 克 ma 质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液(过氧化氢酶) 、 缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物 质的量浓度为0.01mol/L 的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热 水、蒸馏水、冰块、碘 液、斐林试剂 (1)选择哪一种酶和底物作为实验材料?为什么? (2)该实验的自变量和因变量分别是什么?如何控制自变量?怎样检测或 观察因变量? (3)对照组怎样设置?需要设置几组实验? (4)如何保证酶和底物混合时温度或pH一致? 任务二：自主学习课本P82-83相关内容，小组合作利用教材中所给实验材 料设计实验探究温度和pH对酶活性的影响。时间5min。 1.实验材料及试剂： 为什么不选用H₂O₂作为反应底物? 1 . 实验材料： 淀粉、淀粉酶 H₂0,不稳定，受热易分解。 2 . 实验原理：淀粉(非还原性) 淀粉酶 麦芽糖(还原性) 3.变 量 分 析 ： (1)自变量： 温度 设置几个温度?(最适温度、低于、高于) (2)因变量： 酶活性大小 检测指标? 淀粉的剩余量 检测：加碘液，看溶液蓝色的深浅或有无。 注意：不能用斐林试剂，因为需要水浴加热，会影响自变量，对 实验结果造成 .影响。 (3)无关变量：淀粉用量、酶量、 pH、 反应时间等 (一)探究温度对酶活性的影响 实验 探究温度对酶活性的影响 关闭 I11 00:0011 02:54 操作 1号 2号 3号 4号 5号 6号 0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃ 可溶性淀粉溶液 2 mL 一 2 mL 一 2 mL — 新鲜淀粉酶溶液 一 1 mL 一 1 mL —— 1mL 保温 在各自温度下保温5min 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 加碘液 观宓颜色 先处理温度，再混合，原 因 ：保证反应从一开始就是预设温度。 (一)探究温度对酶活性的影响 4.实验步骤 (二)探究pH对酶活性的影响 1.实验材料： H₂O₂ 、H₂O₂ 酶 不选用淀粉作为反应底物的原因? 淀粉在酸性条件下会被水解 2.实验原理：2H₂O₂ - 过氧化氢酶→ 2 H₂O+O₂↑ 3.变量分析： (1)自变量： pH (最适pH、低于、高于) (2)因变量： 酶活性大小 检测指标? 氧气产生速率 (3)无关变量： H₂O₂ 的体积、酶量、温度、反应时间等 操作 1号 2号 3号 4号 5号 6号 过氧化氢溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL — 新鲜的肝脏研磨液 — 2滴 — 2滴 — 2滴 分别调节pH 加适量NaOH 加等量HCI 加等量缓冲液 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 观察现象 产生少量气泡 产生少量气泡 产生大量气泡 (二)探究pH对酶活性的影响 4.实验步骤 5.实验结论 溶液的温度和pH都对酶活性有影响；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。 酶特性三：作用条件温和 结合生物兴趣小组的实验结构构建温度和pH 对酶活性影响的数学模型。 温度对唾液淀粉酶活性的影响 温度 0 10 20 30 37 50 60 70 80 85 产物的量 1 5 12 20 33 22 18 11 4 0 pH对H₂O₂酶活性的影响 pH 3 4 5 6 7 8 9 10 11 产物的量 0 2 8 12 20 15 6 2 0 影响酶活性的条件 酶活性 温度/pH 解读：(1)酶的活性最高，催化效 率最高的温度称为酶的最适温度。 (2)在低于最适温度的范围内，酶 的活性随着温度的升高而升高。 (3)当超过最适温度，酶的活性随 着温度的升高而降低，甚至失活。 温度不同，酶活性可能相同，如?。 低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性 可以恢复。(低温保存) (2)低温、高温、过酸、过碱对酶的活性影响的本质是一样的吗? (3)不同种酶的最适温度、最适PH相同 吗? 高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(变性) 影响酶活性的条件 温度对酶的影响曲线 PH值对酶的影响曲线 (1)描述温度、PH 值对酶活性的影响。 据图可知，不同pH 条件下，酶最适温度 不变 ; 不同温度条件下，酶最适pH 也不变， 即反应溶液pH(温度)的变 化不影响酶作用的最适温度(pH)。 1.填空题 个反应物剩余量/相对量 pH=1 pH=13 pH=7 温度 习题巩固 l 0.5 0 或 甲 乙 丙 丁 ①丙图：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，受酶数量的限制， 酶促反应速率 不再增加 O ②乙图：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。 酶促反应速率 习题巩固 酶促反应速率 酶促反应速率 酶的名称 最适温度 (°C) 最适pH 动物体内的 酶 35-40 6.5-8.0 植物体内的 酶 40-50 4.5-6.5 细菌和真菌 差别很大 差别很大 酶的名称 最适PH 过氧化氢酶(肝) 6.8 唾液淀粉酶 6.8 脂肪酶 8.3 胰蛋白酶 8.0-9.0 胃蛋白酶 1.5-2.2 教材P84左上角“相关信息” 为什么多酶片需要层层包裹?胰酶为什么不能在 胃里就被释放出来? 糖衣(主要成分是蔗糖；可在酸 性环境中溶解) 胃蛋白酶 肠溶衣(成分是丙烯酸树脂； 具有抗酸性) 胰酶 多酶片 Mulfienzyme Tahlels 本品每片含胰酶300毫 克、胃蛋白酶13毫克。 辅料为蔗糖、药用滑 石粉、聚丙烯酸树脂、 硬脂酸镁。 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。 用于消化不良、食欲 缺 乏 。 一是为了使多酶片中的胃蛋白酶在胃内、胰酶在 小肠中发挥催化相应食物成分分解的作用；二是 为了使多酶片中的胰酶未到达小肠时，其活性不 会受到胃液 pH 值的影响。 成份 性 适应症 学以致用 酶具有 高效性 酶的作用条 件比较温和 ①有适宜的温度 ②有适宜的pH 酶的特性小结 酶具有 专一性 果胶酶 加酶洗衣粉 雕 w²家9庭值特 超效加酶 无编洗衣 生物溶菌酶 — 改善多种口腔问题 生物牙膏 口腔护理新时代 胰蛋白酶促进 伤口愈合 溶菌酶溶解细 菌的细胞壁 含酶牙膏 多酶片 酶为生活添姿彩 酶的 应用 口服。 一 次2 - 3片， 一 日3次。【生产日明 四川依科制药有限公司 兰 克 十 - 多 酶 片 用 于 消 化 不 良 、 食 欲 缺 乏 。 【用法用量】 【E 100片/瓶 【有效期至 【 适 应 症 】 【产品批号1 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( D ) A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶 2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是( B ) A.淀粉酶 B. 蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶 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 ( D ) 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 1 2 3 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。 4.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? 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。 2. 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。 (1)请解释在A 、B 、C 三点时该化学反应的状况。 反应物浓度 如果A 点时温度升高10℃, 曲线上升的幅度变小，因为图中 原曲线表示在最适温度下催化速 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 变 慢 。 个 B C B₁ C₁ A 0 反应物浓度 2.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?为什么? 请画出变化后的曲线。 反应速率 2.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。 (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? 为什么?请画出相应的曲线。 该曲线表明，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。 反应物浓度 三、抑制剂 1.非竞争性抑制剂 底物 抑制剂 酶 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。 探究影响酶活性的条件 底物 酶 底物浓度 三、抑制剂 2.竞争性抑制剂 抑制剂与底物竞争酶 抑制剂的结构与酶的活性中 心相似，当抑制剂与酶结合时， 就阻止了底物与酶结合。 由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。 因 此 ，增大底物浓度，就是使抑制剂与 酶结合的减少，从而减少抑制作用。因 此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过 增大底物浓度来抵消其抑制作用。 底物 底物 抑制剂 酶 酶 无抑制剂加竞争性抑制剂 底物浓度 抑制剂 $$