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（2019）必修1

第五章 细胞的能量供应和利用 5.1 降低化学反应活化能的酶（第2课时） 1 酶的特性及探究实验 2 酶在日常生活的应用 1 一、酶的特性 1．酶具有高效性 酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。 A B C 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 意义：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。 课堂练习：《课时》第27页第1题 问题探讨 生物学 一、酶的特性 2．酶具有专一性 资料一:口腔里有唾液淀粉酶，可塞牙缝的肉丝两天后还没被消化。 资料二： 一种酶只能催化一种或一类反应。 保证了细胞内化学反应有序进行。 (3)原因： (1)内容： (2)意义： 举例： 唾液淀粉酶——只催化淀粉水解。 脲酶——只能催化尿素分解。 蛋白酶----只能催化蛋白质水解。（一类反应） 底物(A) 锁钥模型示意图 ①酶上有活性部位 ②底物(S)的形状与酶的活性部位吻合 ③底物(S)与酶结合 酶和底物有特定的结合位点，即酶的活性部位与底物分子空间结构相匹配，酶才能催化该反应。 问题探讨 生物学 2. 酶A 只能和底物B 结合，将底物B 分解为E 和F，即体现了酶的专一性。 3. 酶和底物就像“锁和钥匙”一样，酶专一性识别底物后才能发挥作用。 一、酶的特性 验证酶专一性的设计思路 思路2：用同一种酶催化两种不同物质。 思路1：用不同种酶催化同一种物质。 见《能培》第82页方法技巧 问题探讨 生物学 2. 酶A 只能和底物B 结合，将底物B 分解为E 和F，即体现了酶的专一性。 3. 酶和底物就像“锁和钥匙”一样，酶专一性识别底物后才能发挥作用。 验证酶专一性的探究实验 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 （1）目的要求 （2）实验原理 探究淀粉酶是否只催化特定的化学反应 淀粉（非还原糖） 麦芽糖（还原糖） 蔗糖（非还原糖） 葡萄糖+果糖（还原糖） 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 淀粉酶 蔗糖酶 水浴加热 1. 本实验的自变量是？ 2. 本实验的因变量是？ 3. 本实验的无关变量是？ 问题探讨： 答：底物种类。 答：底物是否被水解。 答：底物和酶的量、温度、反应时间等 问题探讨 生物学 淀粉和蔗糖是非还原性糖，不能与斐林试剂发生颜色反应。它们在酶的催化下都能水解成还原糖。依据思路2的实验设计，在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂坚定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应了。 验证酶专一性的探究实验 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 （4）实验结果 加热前 加热后 1 2 1 2 试管编号 试管1 试管2 淀粉溶液 2 mL — 蔗糖溶液 — 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 斐林试剂 （沸水浴1 min） 2 mL 2 mL 实验结果 砖红色沉淀 无颜色变化 （5）实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。 问题探讨 生物学 两支试管分别摇匀后，将试管放置到60度左右的热水中，因为本实验所用的淀粉酶最适温度为60度，即此时其催化作用效果最佳。 验证酶专一性的探究实验 （6）问题探讨 问题1: 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中检测试剂为什么选择斐林试剂而不是碘液？ 答：不能，因为碘液可以检测出淀粉是否被分解，但是无法检测出蔗糖是否被水解。 问题7: 已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ 答：有必要，可排除无关变量的影响。如淀粉酶的活性、浓度，加热时间等。如果没有1号试管，就不能证明蔗糖没有被水解的原因是淀粉酶不能催化蔗糖水解，因为有可能是淀粉酶浓度不足或酶失活 课堂练习：《课时》第27页第2题 问题探讨 生物学 蔗糖能否被淀粉酶分解，是可以用斐林试剂指示出来的。被分解会产生砖红色沉淀，若没有，呈现蓝色，若是碘液，无论蔗糖是否水解，都没有任何颜色反应，因为蔗糖遇碘不会有颜色反应。 课堂练习 （经典题1）研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质，有人认为这是一种能催化葡萄糖分解的酶，有人认为这是一种能催化蔗糖分解的酶。请回答下列问题： ①写出鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质的两种方法： 　　第一种鉴定方法：__________________。 　　第二种鉴定方法：__________________。 ②为了探究此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如图所示的实验过程，请预测可能的实验结果。 水浴加热后，如果__________________________，说明该物质是能催化蔗糖分解的酶；如果___________________________，则说明该物质是能催化葡萄糖分解的酶。 两支试管均不出现砖红色沉淀 两支试管均出现砖红色沉淀 用双缩脲试剂 用蛋白酶处理 问题探讨 生物学 如果没有1号试管，就不能证明蔗糖没有被水解的原因是淀粉酶不能催化蔗糖水解，因为有可能是淀粉酶浓度不足或酶失活 一、酶的特性 3．酶的作用条件温和 (1)含义: 酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。 (2)意义： 保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。 酶活性 细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。 酶活性可用 表示。 在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率 问题探讨 生物学 实验验证1——温度对酶活性的影响 （1）实验原理 淀粉 麦芽糖 （遇碘变蓝） （遇碘不形成蓝色） 淀粉酶 1. 实验材料和检测试剂是什么？ 2. 实验材料先分别处理温度，还是先混合？ 3. 找出自变量、因变量、无关变量。 问题探讨： 答：实验材料：淀粉酶和淀粉；检测试剂：碘液 答：酶和底物先分别在对应温度下保温后再混合 答：自变量：温度；因变量：酶活性； 无关变量：底物和酶的量、pH等 问题探讨 生物学 编号 1 2 3 4 5 6 实验步骤 一 二 三 四 五 实验现象 结论 蓝色 0℃冰水中水浴5min 100℃沸水中水5min 60℃温水中水5min 无明显现象 酶的催化作用需要适宜的温和条件，温度过高和过低都会影响酶的活性 蓝色或深褐色 2mL淀粉溶液 2mL淀粉溶液 2mL淀粉 溶液 2mL淀粉酶 溶液 2mL淀粉酶 溶液 2mL淀粉酶溶液 1和2试管混合摇匀 5和6试管混合摇匀 3和4试管混合摇匀 0℃冰水中水浴5min 60℃温水中水5min 100℃沸水中水浴5min 取出试管，分别加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验验证1——温度对酶活性的影响 第一组 第二组 第三组 自变量：温度 自变量的设置方法：分别用60℃的水、沸水和冰水处理 因变量：酶活性 因变量的观察指标：加碘液后溶液的颜色变化 无关变量：底物和酶的量、pH等 问题探讨 生物学 分析实验结果： 第二组试管中，淀粉被唾液淀粉酶分解成麦芽糖，因此遇碘不变蓝； 第一组和第三组试管所处温度过低或过高，酶无催化活性或丧失活性，淀粉不被分解，遇碘液变蓝。 问题探讨： 1. 本实验中，能否将淀粉和淀粉酶混合均匀后，再在不同温度下处理？ 答：不能，底物和酶可能还没有经过自变量的处理，便已反应完全。 2. 为什么不能用斐林试剂对实验结果进行检测？ 答：该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，会干扰自变量。 3. 为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？ 答：不能，因为H2O2在加热条件下才会分解。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. 实验验证1——温度对酶活性的影响 问题探讨 生物学 一、酶的特性 温度对酶活性的影响曲线解读： 温度 反应速率 最适温度 A B C 在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快。 在最适温度时，酶促反应速率最快。 AB段： B 点： BC段： 超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。 低温保存酶等蛋白质制品 高温破坏酶的空间结构，使酶失活 讨论：低温、高温对酶活性的影响一样的吗？ 低温(如A点)影响酶的活性，但酶的空间结构未遭到破坏，温度适当升高后，酶仍能恢复活性。 高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。 问题探讨 生物学 实验验证2——pH对酶活性的影响 实 验 步 骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应 三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液 四 三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应 实验现象 产生少量气泡 产生少量气泡 产生大量气泡 问题1. 实验材料是什么？ 问题2. 先往试管加入酶溶液还是底物? 答：肝脏研磨液和H2O2 答：先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物。 自变量：pH 自变量的设置方法：分别用蒸馏水、盐酸和氢氧化钠处理 因变量：酶活性 因变量的观察指标：产生氧气的速率 无关变量：底物和酶的量、温度等 实验结论： 过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高 问题探讨 生物学 实验验证2——pH对酶活性的影响 问题探讨： 1. 该实验中,能否将先加H2O2溶液，再加不同pH的溶液? 答：不能。若调换步骤,在调节pH之前,试管中已经发生了反应,从而影响实验结果。 2. 可否以淀粉为底物，酶用淀粉酶来探究pH对酶活性的影响？ 答：本试验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为酸性条件下淀粉酶失活，但是淀粉仍然会被水解，会影响实验结果。本实验的自变量pH，这是不能体现单一变量原则。 问题探讨 生物学 一、酶的特性 pH对酶活性的影响曲线解读： pH 反应速率 最适pH D E F 在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快。 在最适pH时，酶促反应速率最快。 DE： E点： EF： 超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。 ①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。 ②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 讨论：强酸、强碱对酶活性的影响一样的吗？ 问题探讨 生物学 0 最适温度 t/℃ υ/mmol. s-1 υ/mmol. s-1 最适pH 0 pH 酶活性受pH影响示意图 酶活性受温度影响示意图 高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响本质相同吗？ 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。低温下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。 易错提醒 与酶有关实验的几个注意点 ★影响酶活性的因素：温度、pH 在一定温度(或pH)范围内，随温度(或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。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制了酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。 1．酶浓度对酶促反应速率的影响 甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率呈正相关。 2．反应物浓度对酶促反应速率的影响 通过乙图示可看出：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。 ★影响酶活性的因素：酶的浓度、底物的浓度 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，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最适pH大多为4.5～6.5。 Ⅰ、生物种类不同，其体内酶的最适温度不同 Ⅱ、生物种类不同，其体内酶的最适pH不同 Ⅲ、同种生物，不同部位酶的最适pH不同 ★生物种类与其体内酶的最适条件 二、酶在日常生活的利用 生物酶牙膏含有溶菌酶、淀粉酶、蛋白酶等多种酶，可以杀灭有害菌，清除淀粉等食物残渣。 30℃ 温水刷 问题探讨 生物学 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.51(gap_fixed:False) $$