2024-2025學(xué)年高一生物必修第一冊（人教版）課件 第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 第2課時 酶的特性

第2課時酶的特性學(xué)有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1.闡明酶的高效性、專一性和作用條件較溫和。2.通過相關(guān)的實驗和探究，嘗試控制自變量、觀察和檢測因變量，設(shè)置對照組和重復(fù)組。1.酶具有高效性、專一性和作用條件的溫和性。2.酶具有高效性的原因：與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。3.過酸、過堿或溫度過高都會使酶因空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久失活。4.在一定的低溫下，酶的活性被抑制，但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜溫度下其活性可恢復(fù)?！局鞲芍R梳理】一、酶的特性1．酶具有高效性(1)含義：酶的催化效率是無機催化劑的__________倍。(2)意義：使細胞代謝______進行。2．酶具有專一性(1)含義：每一種酶只能催化____________化學(xué)反應(yīng)。(2)意義：使細胞代謝能夠__________地進行。107～1013快速一種或一類有條不紊3．酶的作用條件較溫和(1)酶活性：酶催化特定__________的能力稱為酶活性?？捎迷谝欢l件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的______表示。(2)酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在__________的條件下進行的。過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的__________遭到破壞，使酶永久______。低溫只能使酶的活性______，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會______。化學(xué)反應(yīng)速率比較溫和空間結(jié)構(gòu)失活降低升高(3)曲線分析：①P點為______溫度；Q點為______pH。②偏離P點或Q點：酶的活性______。③過酸、過堿或溫度過高：酶______。最適最適降低失活二、細胞代謝有序進行的原因1．原因細胞中的各類化學(xué)反應(yīng)之所以能有序進行，還與_____在細胞中的分布有關(guān)。2．實例植物葉肉細胞中，與光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體內(nèi)，與呼吸作用有關(guān)的酶分布在_____________________內(nèi)，這樣，光合作用與呼吸作用在細胞內(nèi)不同的區(qū)室同時進行，就可以互不干擾了。酶細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體【教材微點發(fā)掘】1．閱讀教材第84頁第二段正文，說出酶制劑適于在低溫(0～4℃)下保存的原因：______________________________________________________________________________________________________________________。答案：在0℃左右時，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高2．閱讀教材第85頁“科學(xué)·技術(shù)·社會”，結(jié)合下列材料，完成有關(guān)問題。多酶片是一種復(fù)方制劑，它主要是由胰酶、胃蛋白酶復(fù)合而成的一種藥物，其說明書的部分內(nèi)容如下。[性狀]本品為腸溶衣與糖衣的雙層包衣片，內(nèi)層為胰酶，外層為胃蛋白酶。[適應(yīng)證]用于消化不良、食欲缺乏。[用法用量]口服。一次2～3片，一日3次。[注意事項]本品在酸性條件下易破壞，故服用時切勿嚼碎。(1)酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，具有____________________________等特性。由于胰酶和胃蛋白酶________________________________，故可以加工成多酶片保存，方便患者使用。服用多酶片時不能嚼碎的原因是____________________________________________________________。(2)多酶片被腸溶衣與糖衣雙層包被，外層包被應(yīng)為__________(填“腸溶衣”或“糖衣”)。糖衣以糖漿為主要包衣材料，有一定的防潮、隔絕空氣、掩蓋藥物不良氣味等作用；腸溶衣為一層特殊包裹物質(zhì)，能很好保護胰酶不會在胃部被破壞的原因是_____________________________。答案：(1)高效性、專一性、作用條件溫和在常溫下分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定胰酶會在胃部的酸性環(huán)境中變性失活，且會被胃蛋白酶催化水解

(2)糖衣胃液不能水解破壞腸溶衣新知探究(一)酶的高效性和專一性【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1．驗證酶的高效性：在比較肝臟研磨液(過氧化氫酶)和FeCl3對過氧化氫的催化效率實驗中(如圖)，試管甲產(chǎn)生的氣泡比試管乙多，說明___________________________________________。與無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性2．驗證酶的專一性：(1)實驗驗證：淀粉和蔗糖不是還原糖，但淀粉水解后會生成麥芽糖，蔗糖水解后會產(chǎn)生葡萄糖和果糖，麥芽糖、葡萄糖、果糖都是還原糖。下表為比較新鮮唾液(唾液淀粉酶)對淀粉和蔗糖的催化作用實驗，請分析：操作步驟試管1試管2可溶性淀粉溶液/mL2—蔗糖溶液/mL—2新鮮的淀粉酶溶液/mL222支試管內(nèi)的液體混合均勻后，60℃保溫5min新配制的斐林試劑/mL22煮沸1min觀察溶液顏色的變化①1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明什么？提示：1號試管中淀粉被水解，2號試管中蔗糖沒有被水解。②上述實驗說明了什么？提示：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有專一性。③上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？提示：不能。因為碘液只能檢測淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解都不會使碘液變色。④肽酶能催化多種多肽水解為氨基酸，是否說明肽酶沒有專一性？提示：不是。酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，肽酶催化的是一類反應(yīng)，也說明其具有專一性。(2)原理分析：如圖可以解釋酶具有專一性及其原理，據(jù)圖分析各字母代表什么意義？提示：圖中A表示酶，B表示被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì)，C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。[重難點撥]1．驗證酶的高效性(1)設(shè)計思路：驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物的反應(yīng)速率進行比較，得出結(jié)論。(2)設(shè)計方案：項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶溶液等量的無機催化劑現(xiàn)象反應(yīng)速率很快；或反應(yīng)用時短反應(yīng)速率緩慢；或反應(yīng)用時長結(jié)論酶具有高效性2.驗證酶的專一性(1)設(shè)計思路：驗證酶專一性的方法也是“對比法”，常見的有兩種方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應(yīng)能否進行得出結(jié)論。(2)設(shè)計方案：項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料底物相同(等量)與酶相對應(yīng)的底物另外一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性【典題·例析】[典例1]下列實驗或現(xiàn)象能說明酶的高效性的是(

)①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀釋10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于無機催化劑

②取兩支潔凈的試管，分別加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支試管中加適量的淀粉酶溶液，另一支試管中加入等量的蒸餾水，一段時間后，檢測淀粉的分解情況③在兩支盛有適量過氧化氫溶液的試管中，分別加入等量過氧化氫酶和FeCl3

溶液，觀察氣泡的釋放速率A．①②③

B．①③

C．③

D．②③[答案]

B[解析]

酶的高效性指的是酶與無機催化劑相比，其催化效率更高。[典例2]

在三支試管中均加入等量的體積分數(shù)為5%的過氧化氫溶液，再分別加入適量的質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液、鮮雞肝研磨液、蒸餾水，一段時間內(nèi)測得底物含量變化如圖。下列表述正確的是(

)①曲線b表示FeCl3的催化作用，a與b的對照反映了無機催化劑的專一性②曲線c表示鮮雞肝研磨液中過氧化氫酶的催化作用，a與c對照反映了酶的作用③曲線c與b的對照可以說明酶的作用效果比無機催化劑好

④曲線a不下降的原因可能是溫度過高A．①②B．②③C．①②④D．②③④[答案]

B[解析]

分析題圖可知，曲線a為加入蒸餾水底物含量的變化，曲線b表示FeCl3的催化作用，兩者對照不能反映無機催化劑的專一性；曲線c表示鮮雞肝研磨液中過氧化氫酶的催化作用，過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解，a與c對照反映了酶的作用；曲線c與b的對照可以說明與無機催化劑相比，酶具有高效性；本實驗中溫度為無關(guān)變量，三支試管應(yīng)相同且適宜，因此曲線a不下降的原因不是溫度過高?！緫?yīng)用·體驗】1．乳糖不耐受是一種由于乳糖酶分泌少、不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖所引起的非感染性腹瀉。如圖是乳糖酶分解乳糖的示意圖，它表明(

)A．乳糖酶具有特異性

B．乳糖酶催化合成反應(yīng)C．乳糖酶具有高效性

D．乳糖酶活性容易受溫度影響答案：A

解析：據(jù)圖分析可知，乳糖酶的活性中心與乳糖結(jié)合，將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，體現(xiàn)了酶的特異性(專一性)；乳糖酶催化分解反應(yīng)；乳糖酶具有高效性，但據(jù)圖無法判斷；乳糖酶活性容易受溫度影響，但據(jù)圖無法判斷。2．姜撞奶是廣東著名風(fēng)味小吃。其做法是將一定溫度的牛奶按一定比例倒入姜汁中，一段時間后，牛奶發(fā)生凝固現(xiàn)象(凝乳)；若使用煮沸的姜汁，則牛奶無法凝固。推測姜汁中可能含有一種能使蛋白凝固的酶X。某小組通過觀察凝乳情況，探究溫度對酶X的影響，結(jié)果如下表。下列分析和敘述錯誤的是(

)A．各組的姜汁用量應(yīng)相同B．70℃是酶X的適宜溫度C．該實驗證明了酶具有專一性D．溫度過高可能破壞酶X的結(jié)構(gòu)答案：C

解析：該實驗證明了酶的活性受溫度的影響，溫度過高或過低，酶的活性都會降低，該實驗不能證明酶具有專一性。新知探究(二)溫度和pH對酶活性的影響【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1．探究溫度對酶活性的影響：步驟試管編號11′22′33′加入3%的可溶性淀粉溶液/mL2—2—2—加入2%的淀粉酶溶液/mL—1—1—1步驟試管編號11′22′33′不同溫度下處理5min100℃(或0℃)60℃0℃(或100℃)將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果(現(xiàn)象)變藍不變藍變藍結(jié)論酶的催化作用需在適宜的溫度下進行，溫度過高或過低都會影響酶的活性(1)同一溫度下的淀粉和淀粉酶為什么要預(yù)熱到同一溫度再混合？提示：保證反應(yīng)一開始就達到預(yù)設(shè)溫度，不會因為混合而改變溫度。(2)能否用過氧化氫溶液來探究溫度對酶活性的影響？提示：不能。探究溫度對酶活性的影響時，自變量是溫度，而過氧化氫在高溫時會分解，影響對實驗結(jié)果的分析。(3)在探究溫度對淀粉酶活性的影響的實驗中能否用斐林試劑來檢測？提示：不能。因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴格控制不同溫度。2．探究pH對酶活性的影響：步驟試管編號12320%的肝臟研磨液/mL111蒸餾水/mL1——0.01mol/L的氫氧化鈉溶液/mL—1—0.01mol/L的鹽酸溶液/mL——13%的過氧化氫溶液/mL222振蕩試管結(jié)果有大量氣泡產(chǎn)生無明顯氣泡無明顯氣泡(1)該實驗結(jié)果說明了酶的活性和pH有什么關(guān)系？提示：酶發(fā)揮催化作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會使酶活性降低。(2)該實驗中，能否在加入肝臟研磨液后，直接加入3%的過氧化氫溶液，然后再調(diào)節(jié)pH?提示：不能。因為酶的作用具有高效性，在調(diào)節(jié)pH之前，試管中已經(jīng)發(fā)生了劇烈反應(yīng)，會影響實驗結(jié)果。(3)本實驗?zāi)芊襁x用淀粉酶和淀粉作為實驗材料？為什么？提示：不能。因為淀粉酶催化的底物淀粉在酸性條件下也會發(fā)生水解反應(yīng)。[重難點撥]探究酶的最適溫度和最適pH1．設(shè)計思路組別編號12…n實驗材料等量的同種底物溫度(pH)T1(a1)T2(a2)…Tn(an)衡量指標相同時間內(nèi)，各組酶促反應(yīng)中生成物量的多少，或底物剩余量的多少實驗結(jié)論生成物量最多的一組，或底物剩余量最少的一組所處溫度

(或pH)為最適溫度(或pH)2.實驗操作(1)探究酶的最適溫度：

(2)探究酶的最適pH：【典題·例析】[典例1]為了探究溫度、pH對酶活性的影響，下列實驗設(shè)計最合理的是(

)選項探究課題選用材料與試劑A溫度對酶活性的影響過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液B溫度對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH對酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑[答案]

B[解析]

過氧化氫受熱易分解，不宜用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響；淀粉遇碘液會發(fā)生顏色變化，而淀粉酶能將淀粉分解，使顏色變淺甚至消失，故可以用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液來探究溫度對酶活性的影響；蔗糖酶不能催化淀粉水解；斐林試劑呈堿性，能與酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，不適合用于探究pH對酶活性的影響，另外酸能催化淀粉的水解，也不適合用淀粉溶液和淀粉酶探究pH對酶活性的影響。[典例2]下列有關(guān)酶的實驗設(shè)計思路的敘述，正確的是(

)

A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性

B．利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和FeCl3溶液研究酶的高效性

C．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響

D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響[答案]

B[解析]

可以利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林試劑驗證酶的專一性，但不能用碘液，因為蔗糖是否水解無法判斷；過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和FeCl3溶液可以研究酶的高效性；過氧化氫的分解受溫度的影響，所以不能用其探究溫度對過氧化氫酶的影響；胃蛋白酶的最適pH為1.5，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響。易錯提醒與酶有關(guān)實驗的幾個注意點【應(yīng)用·體驗】1．如圖表示在某pH范圍內(nèi)酶a和酶b所催化的反應(yīng)速率的變化情況，下列有關(guān)說法正確的是(

)A．將pH由4調(diào)至6，酶b的活性逐漸增強B．在不同溫度下，酶a的最適pH不同C．酶b具有高效性，酶a不具有高效性

D．pH為5時，兩種酶催化的反應(yīng)速率相等答案：D

解析：酶b的最適pH為6，pH為4時，酶失去活性；在不同溫度下，酶a的最適pH相同；酶都具有高效性；由圖中曲線可以看出，pH為5時，兩種酶催化的反應(yīng)速率相等。2．已知酸或堿能水解多糖和蛋白質(zhì)，碘液在堿性條件下會發(fā)生歧化反應(yīng)，請判斷下列利用相關(guān)材料、試劑開展的實驗，實驗?zāi)繕四軌蜻_成的是(

)A．利用淀粉、淀粉酶、斐林試劑探究pH對酶活性的影響B(tài)．利用蔗糖、麥芽糖、蔗糖酶和斐林試劑探究酶的專一性C．利用淀粉、淀粉酶、碘液探究溫度對酶活性的影響D．利用蛋清液、蛋白酶、雙縮脲試劑探究pH對酶活性的影響答案：C

解析：根據(jù)題意可知，碘液在堿性條件下會發(fā)生歧化反應(yīng)，且酸或堿能水解多糖，所以在一定的酸堿度下，沒有淀粉酶，淀粉也會水解，從而影響實驗結(jié)果，A錯誤；麥芽糖是由2分子葡萄糖組成的，麥芽糖和葡萄糖都是還原糖，因此不能用斐林試劑判斷麥芽糖是否發(fā)生水解，B錯誤；淀粉酶可以催化淀粉的水解，而淀粉遇碘液變藍，可利用淀粉、淀粉酶、碘液探究溫度對酶活性的影響，C正確；根據(jù)題意可知，酸或堿能水解蛋白質(zhì)，所以在一定的酸堿度下，沒有蛋白酶，蛋白質(zhì)也會水解，從而影響實驗結(jié)果，D錯誤?？茖W(xué)思維——構(gòu)建與酶有關(guān)的模型1．用曲線模型表示酶的三大特性(1)酶具有高效性。圖1中酶參與的反應(yīng)對應(yīng)曲線A，無機催化劑參與的反應(yīng)對應(yīng)曲線B，未加催化劑時的反應(yīng)對應(yīng)曲線C，由此說明，與無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性。(2)酶具有專一性。圖2中加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對此反應(yīng)無催化作用；而加入酶A的反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快，說明酶的催化作用具有專一性。(3)酶的作用條件溫和。①圖3中b點表示最適溫度，e點表示最適pH。②溫度在a點時，酶的活性較低，但不會失活；溫度≥c，酶會失活。pH≤d、pH≥f，酶都會失活。③由圖3可知，酶的作用條件較溫和，在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。2．用曲線模型表示影響酶促反應(yīng)的因素①圖1：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增加而加快，但當(dāng)反應(yīng)物達到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。②圖2：在反應(yīng)物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度呈正相關(guān)。(2)溫度和pH與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系(圖3)。①圖3：溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應(yīng)速率的；反應(yīng)物濃度和酶濃度是通過影響反應(yīng)物與酶的接觸來影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性。②圖3：反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度；反應(yīng)溶液溫度的變化也不改變酶作用的最適pH。【素養(yǎng)評價】1．為了比較甲、乙兩種酶對溫度和pH的耐受程度(即仍保持活性的范圍)的差異，科研人員作了相關(guān)的研究，結(jié)果如圖。下列選項中相關(guān)說法正確的是(