2021-2022學(xué)年-人教版-必修一-酶的特性-學(xué)案

第2課時(shí)酶的特性(見學(xué)生用書P49)1.通過閱讀酶的相關(guān)資料,理解酶的定義及初步了解酶的特性。2.通過探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響,提升探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與分析能力,培養(yǎng)科學(xué)探究的素養(yǎng)。3.通過分析溫度和pH影響的曲線,理解溫度和pH對(duì)酶活性的影響,提升從曲線中獲取信息的科學(xué)思維能力。一、酶的定義酶是①活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,其中絕大多數(shù)酶是②蛋白質(zhì)。

二、酶的特性1.高效性:與③無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高。

2.專一性:每一種酶只能催化④一種或一類化學(xué)反響。

3.作用條件較溫和:酶所催化的化學(xué)反響一般是在比擬⑤溫和的條件下進(jìn)行的。

三、探究影響酶活性的條件(1)實(shí)驗(yàn)步驟:將多組酶和底物分別在一系列等梯度的⑥溫度條件下發(fā)生反響,觀察各組反響的速率。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在一定范圍內(nèi),隨溫度升高,酶促反響的速率上升,但當(dāng)溫度升高到⑦最適溫度后,隨溫度上升,酶促反響速率下降,當(dāng)溫度超過一定值時(shí),酶發(fā)生⑧變性失活。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟:將多組酶和底物分別在一系列等梯度的⑨pH條件下發(fā)生反響,觀察各組反響的速率。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在一定范圍內(nèi),隨pH升高,酶促反響的速率上升,但當(dāng)pH升高到⑩最適pH后,隨pH上升,酶促反響速率下降,當(dāng)pH低于或高于一定值時(shí),酶發(fā)生變性失活。

閱讀課本,判斷正誤。1.在測(cè)定唾液淀粉酶活性時(shí),將溶液pH由3提高到6的過程中,該酶的活性將不斷上升。(×)2.探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),將酶與底物溶液在室溫下混合后于不同溫度下保溫。(×)3.酶活性的變化與酶所處環(huán)境的改變無(wú)關(guān)。(×)4.用含蛋白酶的洗衣粉去除油漬,效果比其他類型的加酶洗衣粉好。(×)5.高溫和低溫均能破壞酶的結(jié)構(gòu)使其失去活性。(×)6.酶活性最高時(shí)的溫度不適合酶的保存。(√)與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)1.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證酶具有催化作用?答案實(shí)驗(yàn)組:底物+適量的酶液;對(duì)照組:底物+適量且等量的蒸餾水,觀察兩組底物是否被分解。實(shí)驗(yàn)組底物被分解,對(duì)照組底物未被分解,從而證明了酶具有催化作用。2.酶有哪些特性?如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證酶的專一性?答案酶具有高效性、專一性和作用條件較溫和等特性。驗(yàn)證酶的專一性可以設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。方案一:用同種酶催化兩種不同的物質(zhì)。例如用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖水解,通過斐林試劑檢測(cè)復(fù)原糖發(fā)現(xiàn)淀粉酶能夠催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。方案二:用不同酶催化同一物質(zhì)。例如用淀粉酶和蔗糖酶分別催化同一物質(zhì)淀粉,通過碘液檢測(cè)發(fā)現(xiàn)淀粉酶能催化淀粉水解,蔗糖酶不能催化淀粉水解。但是,要驗(yàn)證某種特定酶的專一性,只能采用方案一。3.在探究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,底物為什么不能選擇H2O2?當(dāng)用淀粉作底物時(shí),其自變量和因變量分別是什么?能否用斐林試劑檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果?答案底物不能選擇H2O2,因?yàn)榧訜釙?huì)促進(jìn)H2O2的分解。底物可選擇可溶性淀粉溶液,自變量為溫度,因變量為酶的活性(通過一定時(shí)間內(nèi)反響物的剩余量或生成物的生成量表達(dá)),該實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,用碘液檢測(cè)淀粉的剩余量,藍(lán)色越淺,說明反響速率越快,酶活性越高。不能用斐林試劑檢測(cè)復(fù)原糖的生成量,因?yàn)殪沉衷噭┬枰〖訜?會(huì)對(duì)自變量造成干擾。為了在實(shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)格控制自變量,應(yīng)該在酶和底物接觸之前分別對(duì)酶和底物控制溫度,酶和底物都到達(dá)相應(yīng)的溫度后再混合,保證反響從始至終在該溫度下進(jìn)行。4.哪些因素會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)?答案過酸、過堿或溫度過高,都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活。要選擇好檢測(cè)反響物的試劑,如果反響物選擇淀粉和蔗糖,酶溶液為淀粉酶,那么宜選用斐林試劑檢測(cè)反響物是否被分解,不能選用碘液,因?yàn)榈庖簾o(wú)法檢測(cè)蔗糖是否被分解。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須用新鮮的、剛從活的動(dòng)物體中取出的肝臟作實(shí)驗(yàn)材料。肝臟如果不新鮮,肝細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫酶等有機(jī)物就會(huì)在腐生細(xì)菌的作用下分解,使組織中酶分子的數(shù)量減少且活性降低。(2)滴加FeCl3溶液和肝臟研磨液時(shí)不能共用一支滴管,因?yàn)槊傅拇呋示哂懈咝?少量酶帶入FeCl3溶液中就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。(1)由于H2O2不穩(wěn)定,因此探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),不選擇H2O2作反響物。(2)本實(shí)驗(yàn)不宜選用斐林試劑鑒定,溫度是干擾條件。(3)預(yù)設(shè)溫度:在酶和底物接觸之前分別對(duì)酶和底物控制溫度,酶和底物都到達(dá)相應(yīng)的溫度后再混合。4.隨反響時(shí)間的延長(zhǎng),酶活性逐步降低。右圖表示酶的有關(guān)實(shí)驗(yàn):取甲、乙、丙三支潔凈的試管,分別往甲、乙試管中注入3mL淀粉糊,往丙試管中注入3mL蔗糖溶液。然后往甲、丙試管中各注入2mL新鮮的小麥淀粉酶濾液,往乙試管中注入2mL清水,振蕩這三支試管。以下說法正確的選項(xiàng)是()。A.往三支試管中分別滴入1滴碘液,在35℃水浴中保溫5min,甲、乙試管中的溶液都變藍(lán)B.三支試管內(nèi)各物質(zhì)的量要求相同,是為了排除物質(zhì)用量的不同對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響C.35℃是小麥淀粉酶起催化作用的最適溫度解析甲試管中的淀粉被淀粉酶水解,丙試管中不存在淀粉,所以滴入碘液后只有乙試管中的溶液變成藍(lán)色,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)只在一種溫度條件下進(jìn)行,所以不能說明35℃是小麥淀粉酶起催化作用的最適溫度,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)可以用斐林試劑檢驗(yàn)顏色變化,其中甲試管中會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B解此題需分析淀粉酶的專一性。淀粉酶只能水解淀粉,形成麥芽糖(復(fù)原糖),這是實(shí)驗(yàn)原理之一。淀粉遇碘液變藍(lán)色,復(fù)原糖與斐林試劑水浴加熱產(chǎn)生磚紅色沉淀,這也屬于實(shí)驗(yàn)原理。通過曲線分析研究影響酶促反響的因素1.假設(shè)探究不同溫度條件下淀粉酶催化淀粉的水解,實(shí)驗(yàn)的自變量和無(wú)關(guān)變量分別是什么?如何檢測(cè)和觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果(因變量)?答案自變量:不同的溫度。無(wú)關(guān)變量:酶的濃度和用量、淀粉的用量、碘液的用量、反響時(shí)間等。通常在反響后的各試管中滴加碘液,觀察各試管中溶液是否變藍(lán)以及藍(lán)色深淺。2.低溫條件下,酶為什么能保持催化活性?答案低溫能使酶的活性降低,但酶的空間結(jié)構(gòu)沒有被破壞,在適宜的溫度下,酶活性可以恢復(fù),所以酶適于在低溫下保存。3.右圖表示溫度對(duì)酶促反響速率的影響曲線,請(qǐng)畫出pH、酶濃度、底物濃度對(duì)酶促反響速率的影響曲線。答案見以下圖。(在底物足量的情況下)該知識(shí)點(diǎn)要注意兩個(gè)方面:一是分析溫度、pH對(duì)酶促反響速率關(guān)系的曲線時(shí),一定要注意分段表達(dá)自變量(溫度或pH)與因變量(酶促反響速率)的關(guān)系;二是實(shí)驗(yàn)過程中一定要遵循單一變量原那么,如探究溫度對(duì)酶促反響速率的影響時(shí),各組應(yīng)分別在事先設(shè)置好的不同溫度條件下實(shí)驗(yàn)。當(dāng)檢測(cè)淀粉是否被水解時(shí),注意不能改變各組實(shí)驗(yàn)的溫度,此時(shí)可用碘液檢測(cè),而不宜使用斐林試劑,因?yàn)槭褂渺沉衷噭z測(cè)會(huì)改變?cè)瓕?shí)驗(yàn)組的溫度。另外,酶的濃度和底物的濃度對(duì)反響速率也有影響,底物濃度一定時(shí),在一定范圍內(nèi)反響速率與酶濃度成正比;當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí),反響速率隨底物濃度的增加而加快。以下圖1表示溫度對(duì)酶促反響速率的影響示意圖,圖2的實(shí)線表示在溫度為a的情況下生成物量與時(shí)間的關(guān)系圖,那么圖2中能表示當(dāng)溫度增加一倍時(shí)生成物量與時(shí)間的關(guān)系的是()。解析溫度由a變?yōu)?a時(shí),酶的活性變大,酶的活性只會(huì)改變反響的速率,而不會(huì)改變化學(xué)反響的平衡點(diǎn),所以到達(dá)平衡的時(shí)間減少,如圖中曲線2所示。答案B酶發(fā)揮催化效應(yīng)需要適宜的條件,如適宜的溫度、適宜的pH等,這些條件可以由體內(nèi)細(xì)胞提供,也可以人為地為酶提供體外的催化條件;當(dāng)酶存在的環(huán)境變得不適合酶催化化學(xué)反響時(shí),酶的活性會(huì)降低,甚至喪失。酶一旦喪失活性,無(wú)論怎樣將條件變回酶的最適宜條件,酶的活性都不會(huì)恢復(fù),如以下圖,底物的量與溫度變化關(guān)系曲線表達(dá)了這一點(diǎn)。生命觀念——酶的結(jié)構(gòu)決定其功能酶是具有生物活性的蛋白質(zhì)或RNA,它具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。能夠與酶的空間結(jié)構(gòu)相互識(shí)別、作用并發(fā)生反響的物質(zhì)才是酶的作用底物,這表達(dá)了酶的專一性。同時(shí),因?yàn)槊傅目臻g結(jié)構(gòu)復(fù)雜,當(dāng)受到外界條件(過酸、過堿、溫度過高等)的影響時(shí),其空間結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化,從而影響其催化功能,這表現(xiàn)為酶的催化需要適宜的環(huán)境條件。內(nèi)化運(yùn)用根據(jù)酶的特