人教版高中生物必修1分子與細胞第5章第1節(jié)第2課時酶的特性和影響酶活性的條件課件

第2課時酶的特性和影響酶活性的條件第5章細胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶1．高效性(1)含義：與__________相比，酶的催化效率更高。(2)意義：保證了________的快速進行；保證了細胞內(nèi)________的穩(wěn)定。知識點1酶具有高效性和專一性無機催化劑細胞代謝能量供應(yīng)酶具有高效性的實質(zhì)是什么？提示：與無機催化劑相比，酶降低活化能的效果更顯著。2．專一性(1)含義：每一種酶只能催化__________化學(xué)反應(yīng)。(2)實驗驗證①實驗原理：淀粉和蔗糖都是______糖。它們在酶的催化作用下都能水解成______，在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用________鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。一種或一類非還原還原糖斐林試劑②方法步驟試管編號12可溶性淀粉溶液2mL－蔗糖溶液－2mL新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保溫5min新配制的斐林試劑2mL2mL沸水浴煮沸1min實驗現(xiàn)象__________________________有磚紅色沉淀沒有磚紅色沉淀(3)實驗結(jié)論：淀粉酶只能催化____水解，而不能催化____水解，酶具有______。淀粉蔗糖專一性基于對酶的高效性和專一性的認識，判斷下列表述是否正確。1．細胞代謝能夠有條不紊地進行，與酶的專一性有關(guān)。

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)2．每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。

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)3．能夠催化酶水解的酶是蛋白酶。

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)提示：酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，催化其水解的酶是蛋白酶或RNA酶?！獭獭?．二肽酶能夠催化多種二肽水解，說明不是所有的酶都具有專一性。

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)提示：二肽酶能催化多種二肽水解，而不能催化多肽水解，說明酶具有專一性?！撂骄浚好笇Ｒ恍詫嶒灥淖兞糠治黾拌b定試劑的選擇等1．根據(jù)教材“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”實驗，分析回答下列有關(guān)問題：(1)該實驗的自變量和因變量分別是什么？提示：自變量是底物的種類；因變量是底物是否被淀粉酶水解。(2)該實驗?zāi)芊袷褂玫庖捍骒沉衷噭┳鳛殍b定試劑？提示：不能，因為碘液只能檢測淀粉的有無，而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘液變色。(3)寫出該實驗的其他設(shè)計思路。提示：探究不同種類的酶能否催化一種底物的水解。2．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)。[深化歸納]1．酶的高效性及實驗設(shè)計(1)實驗組：底物＋酶→底物分解速度(或產(chǎn)物形成速度)。(2)對照組：底物＋無機催化劑→底物分解速度(或產(chǎn)物形成速度)。(3)酶具有高效性的曲線(如圖)2．酶的專一性及實驗設(shè)計(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對照組實驗組對照組實驗組材料底物相同(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(3)酶具有專一性的曲線(如圖)[對點練習(xí)]1．為了證明酶的作用具有專一性，某同學(xué)設(shè)計了如下5組實驗，分別選擇一定的試劑進行檢測，合理的實驗方案是(

)組別①②③④⑤酶蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶反應(yīng)物蛋白質(zhì)淀粉蛋白質(zhì)淀粉麥芽糖A．①和③對比，用雙縮脲試劑檢測B．②和④對比，用碘液檢測C．④和⑤對比，用斐林試劑檢測D．③和④對比，用斐林試劑檢測B

[蛋白酶和淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，①和③對比，加入雙縮脲試劑都會變成紫色，A不合理；②和④對比，自變量是酶的種類，可用碘液檢測，B合理；麥芽糖和其水解產(chǎn)物葡萄糖都屬于還原糖，故不能用斐林試劑檢測麥芽糖是否發(fā)生了水解反應(yīng)，C不合理；斐林試劑不能檢測蛋白質(zhì)是否水解，D不合理。]√2．某同學(xué)為驗證酶的專一性和高效性設(shè)計了兩套實驗方案，如表所示。實驗溫度和pH均處于適宜條件。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)方案催化劑底物①淀粉酶、蔗糖酶淀粉②過氧化氫酶、FeCl3溶液過氧化氫A．方案①的自變量是酶的種類，淀粉溶液濃度屬于無關(guān)變量B．方案①的目的是驗證酶的專一性，可用斐林試劑或碘液檢測C．方案②的pH和溫度都屬于無關(guān)變量，不會影響實驗結(jié)果D．方案②的目的是驗證酶的高效性，加酶組產(chǎn)生氣泡速率快√C

[方案①是驗證酶的專一性，自變量是酶的種類，其他條件如淀粉溶液濃度屬于無關(guān)變量，A正確。淀粉在淀粉酶的作用下水解為麥芽糖，麥芽糖是還原糖，可以用斐林試劑檢測；淀粉在蔗糖酶的作用下不發(fā)生水解反應(yīng)，淀粉是非還原糖，與斐林試劑作用無磚紅色沉淀生成，故方案①的目的是驗證酶的專一性，可用斐林試劑檢測；淀粉遇碘變藍，一組淀粉水解，另一組淀粉沒有水解，也可用碘液進行檢測是否將淀粉水解，B正確。方案②驗證酶的高效性，自變量是催化劑的種類，pH和溫度屬于無關(guān)變量，會影響實驗結(jié)果，故無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜，C錯誤。方案②的目的是驗證酶的高效性，相同的時間內(nèi)加酶的一組產(chǎn)生氣泡數(shù)較多，加酶組產(chǎn)生氣泡速率快，D正確。]1．酶活性及其表示方法(1)酶活性：酶催化__________________稱為酶活性。(2)表示方法：可用在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的____表示。知識點2酶的作用條件較溫和特定化學(xué)反應(yīng)的能力速率2．酶的作用條件較溫和酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較____的條件下進行的?？茖W(xué)家采用定量分析的方法，分別得到了酶的活性受溫度和pH影響的示意圖。溫和(1)酶活性受溫度影響示意圖(如圖)在一定條件下，酶活性最大時的溫度稱為該酶的最適溫度。在一定溫度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而____；但當(dāng)溫度升高到一定限度時，酶促反應(yīng)速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而____。加快下降(2)酶活性受pH影響示意圖(如圖)在一定條件下，酶活性最大時的pH稱為該酶的最適pH。pH偏高或偏低，酶促反應(yīng)速率都會____。(3)過酸、過堿或溫度過高時，酶失活的原因是____________________；酶制劑適宜在____下保存的原因是_______________________________________________________________________________。(4)動物體內(nèi)酶的最適pH大多在6.5～8.0，但胃蛋白酶的最適pH為____。下降酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞低溫在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會升高1.5人發(fā)燒時不想吃東西，原因是什么？提示：體溫升高導(dǎo)致消化酶活性降低，食物在消化道中消化緩慢。3．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________________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)的酶分布在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)，光合作用與呼吸作用在細胞內(nèi)不同的區(qū)室同時進行，互不干擾。酶在細胞中的分布基于對影響酶活性的因素的認識，判斷下列表述是否正確。1．高溫、低溫都可使酶活性降低，二者的作用實質(zhì)不同。

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)2．如果以淀粉為底物，以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的實驗，則酶促反應(yīng)的速率既可以用淀粉的分解速率表示，也可以用淀粉水解產(chǎn)物的生成速率表示。

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)3．pH影響酶活性的實驗中實驗材料不選擇淀粉，原因是酸能促進淀粉水解。

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)4．探究酶的最適pH，需要在酶的最適溫度條件下進行。

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)√√√√材料1新買的果蔬放在冰箱中冷藏保鮮、用加酶洗衣粉時最好用溫水處理洗滌衣物、發(fā)燒后往往食欲不振，這些現(xiàn)象都與酶的活性有關(guān)。影響酶活性的條件有哪些？下面的表格分別是某興趣小組探究溫度對淀粉酶活性影響的實驗步驟和pH對過氧化氫酶活性影響的實驗步驟。實驗1探究溫度對酶活性的影響步驟試管11′22′33′淀粉溶液2mL－2mL－2mL－淀粉酶溶液－1mL－1mL－1mL不同溫度下處理5min0℃60℃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)變藍不變藍變藍實驗2探究pH對酶活性的影響步驟試管編號12320%的肝臟研磨液1mL1mL1mL蒸餾水1mL－－0.01mol/L的氫氧化鈉溶液－1mL－步驟試管編號1230.01mol/L的鹽酸溶液－－1mL3%的過氧化氫溶液2mL2mL2mL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材料2為了研究溫度對某種酶活性的影響，設(shè)置三個實驗組：A組(20℃)、B組(40℃)和C組(60℃)，測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖所示。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。因為加熱會改變反應(yīng)體系的溫度，從而給實驗引入額外變量。4．實驗2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。5．實驗2能否選用淀粉酶和淀粉作為實驗材料？提示：不能。因為調(diào)節(jié)pH所營造的酸性環(huán)境會干擾斐林試劑(堿性)對淀粉分解的檢測，堿性條件下會干擾碘液與淀粉的藍色反應(yīng)，斐林試劑的堿性會影響淀粉酶的活性。6．在時間t1之前，若A組溫度提高10℃，則A組酶催化反應(yīng)的速度會如何變化？提示：加快。7．如果在時間t2時，向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產(chǎn)物總量如何變化？并說明理由。提示：不變。60℃條件下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應(yīng)產(chǎn)物總量也不會增加。[深化歸納]1．探究影響酶活性的實驗設(shè)計思路(1)分組編號：將實驗器具分組編號并裝入相應(yīng)的等量試劑。(2)控制變量：控制影響酶活性的條件(如溫度、pH等)，即首先將底物、酶液分別處理到預(yù)設(shè)的條件下。(3)進行反應(yīng)：讓酶液與底物混合，仍在預(yù)設(shè)的條件(如溫度、pH等)下反應(yīng)，無關(guān)變量保持相同。(4)結(jié)果檢測：檢測實驗的因變量，觀察并記錄實驗結(jié)果，推出結(jié)論。2．溫度、pH對酶活性的影響(1)圖甲曲線分析①在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子的結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。(2)圖乙曲線分析縱坐標為反應(yīng)物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反應(yīng)速率越慢；圖示pH＝7時，反應(yīng)物剩余量最少，應(yīng)為較適宜的pH；反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。3．底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響(1)圖甲：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率先隨底物濃度增加而加快，當(dāng)?shù)孜镞_到一定濃度后，受酶數(shù)量的限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。(2)圖乙：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。[對點練習(xí)]3．圖甲是過氧化氫酶活性受pH影響的曲線，圖乙表示在最適溫度下，pH＝b時H2O2分解產(chǎn)生的O2量隨時間的變化。若該酶促反應(yīng)過程中改變某一初始條件，以下敘述正確的是(

)A．溫度降低時，e點不移，d點右移B．H2O2量增加時，e點不移，d點左移C．pH＝c時，e點為0D．pH＝a時，e點下移，d點左移√A

[溫度降低時，過氧化氫酶的活性降低，產(chǎn)生O2的總量不變，反應(yīng)速率減慢，d點右移，A正確；H2O2量增加，產(chǎn)生的O2量增加，e點上移，d點右移，B錯誤；pH＝c時，酶失活，但H2O2在常溫下也會分解，e不為0，C錯誤；pH＝a時，酶的活性低于pH＝b時的活性，反應(yīng)速率較慢，d點右移，e點不動，D錯誤。]易錯警示

(1)適當(dāng)增加酶的濃度會提高反應(yīng)速率，但生成物的量不會增加；在一定條件下，若適當(dāng)增加反應(yīng)物的濃度，提高反應(yīng)速率的同時生成物的量也增加。(2)不同因素影響酶促反應(yīng)速率的本質(zhì)不同①溫度和pH通過影響酶的活性而影響酶促反應(yīng)速率。②底物濃度和酶濃度通過影響酶與底物的接觸而影響酶促反應(yīng)速率，并不影響酶的活性。③抑制劑、激活劑也影響酶活性。4．為探究影響酶活性的因素，某同學(xué)設(shè)計了一個實驗方案，見下表：試管底物和試劑實驗條件1號1cm3瘦肉塊＋4mL蒸餾水37℃水??；pH＝1.52號1cm3瘦肉塊＋4mL胃蛋白酶①________；pH＝1.53號1cm3瘦肉塊＋4mL胃蛋白酶0℃水??；pH＝1.54號1cm3瘦肉塊＋4mL胃蛋白酶37℃水??；pH＝8(1)請完成實驗設(shè)計：①應(yīng)為____________。(2)與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)的現(xiàn)象是_____________________，這一現(xiàn)象說明酶具有____________作用。(3)2、3號試管為一組對照實驗，本組實驗中要探究的自變量是________，請為該組實驗擬定一個課題名稱：_____________________________。37℃水浴瘦肉塊減小甚至消催化溫度探究溫度對胃蛋白酶活性的影響(4)2、4號試管為一組對照實驗，本組實驗中要探究的自變量是________，因變量可通過觀察_____________________________________________________來確定。溫度屬于________變量。pH相同時間內(nèi)瘦肉塊的變化(或記錄瘦肉塊消失所用的時間)無關(guān)[解析]

(1)由題意可知，本實驗意在探究溫度、pH對酶活性的影響，實驗設(shè)計應(yīng)遵循對照原則和單一變量原則，所以3號試管的實驗條件①應(yīng)為37℃水浴。(2)1號試管中加入的是蒸餾水，2號試管中加入的是胃蛋白酶，酶具有催化作用，瘦肉塊中富含蛋白質(zhì)，所以胃蛋白酶會催化瘦肉塊水解，因此與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)的現(xiàn)象是瘦肉塊減小甚至消失，這一現(xiàn)象說明酶具有催化作用。(3)2、3號試管為一組對照實驗，其中變化的量是溫度，說明本組實驗中要探究的自變量是溫度，為該組實驗擬定的課題名稱是探究溫度對胃蛋白酶活性的影響。(4)2、4號試管為一組對照實驗，其中變化的量是pH，說明本組實驗中要探究的自變量是pH，因變量可通過觀察相同時間內(nèi)瘦肉塊大小的變化來確定，相同時間內(nèi)瘦肉塊大小減少得越多，說明酶活性越高。溫度不是2、4號試管要探究的因素，所以溫度屬于無關(guān)變量。1．無機催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣，但一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。2．細胞代謝能夠有條不紊地進行，與酶的專一性是分不開的。3．許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)，但酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進行的。4．過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。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會升高。5．酶制劑適宜在低溫下保存。1．某生物興趣小組利用下圖所示實驗裝置開展了對酶的實驗研究。下列分析錯誤的是(

)A．實驗中產(chǎn)生大量氣體，可推測新鮮土豆片中含有過氧化氫酶B．一段時間后量筒中氣體量不再增加，是過氧化氫酶消耗完所致C．若適當(dāng)增加新鮮土豆片的數(shù)量，量筒中產(chǎn)生氣泡的速率將加快D．若增加用二氧化錳替代新鮮土豆片的實驗，可用于證明酶的高效性課堂檢測素養(yǎng)測評243題號15√B

[實驗中產(chǎn)生大量氣體，可推測新鮮土豆片中含有過氧化氫酶，過氧化氫在過氧化氫酶催化下生成氧氣，所以產(chǎn)生的氣泡是氧氣，A正確；一段時間后量筒中氣體量不再增加，是過氧化氫消耗完所致，B錯誤；若適當(dāng)增加新鮮土豆片的數(shù)量，過氧化氫酶濃度增大，量筒中產(chǎn)生氣泡的速率將加快，C正確；要證明酶的高效性需要用無機催化劑和酶作對比，新鮮土豆片含有過氧化氫酶，若增加用二氧化錳替代新鮮土豆片的實驗，可用于證明酶的高效性，D正確。]243題號152．如圖為酶與底物結(jié)合示意圖，下列有關(guān)敘述不正確的是(

)A．圖中代表酶的是AB．底物與酶特定部位的結(jié)合具有專一性C．酶能提供化學(xué)反應(yīng)所需的活化能D．反應(yīng)前后酶的質(zhì)量不變√243題號15C

[圖中的A在化學(xué)反應(yīng)前后其性質(zhì)和數(shù)量不變，代表酶，A、D正確；由圖知，酶分子有一定的形狀，恰好能和底物分子結(jié)合形成酶—底物復(fù)合物，即底物與酶特定部位的結(jié)合具有專一性，體現(xiàn)了酶的專一性，B正確；酶能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能，C錯誤。]243題號153．某同學(xué)設(shè)計了如表所示的兩組實驗。下列有關(guān)該實驗的說法，錯誤的是(

)243題號15組別催化劑底物溫度①淀粉酶淀粉25℃②蔗糖A．該實驗可以驗證酶的專一性B．溫度是該實驗中的無關(guān)變量C．底物的種類是該實驗的自變量D．可用碘液檢測該實驗的實驗結(jié)果√D

[淀粉酶能分解淀粉但不能分解蔗糖，該實驗可以驗證酶的專一性，A正確；該實驗自變量是底物的種類，其他為無關(guān)變量，因此溫度是無關(guān)變量，B正確；組別①和組別②都用了淀粉酶，組別①的底物是淀粉，組別②的底物是蔗糖，因此自變量是底物的種類，C正確；碘液無法檢測蔗糖是否被分解，因此不能選用，可使用斐林試劑進行鑒定，D錯誤。]243題號154．如圖是酶活性影響因素的相關(guān)曲線，下列有關(guān)說法不正確的是(

)A．據(jù)圖可知酶的最適溫度為M，最適pH為8B．圖中所示反應(yīng)溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度C．溫度偏高或偏低，酶活性都會明顯降低D．0℃時酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定243題號15√A

[在不同pH條件下，酶的最適溫度不變，據(jù)圖可知酶的最適溫度為M，但是該實驗的組別太少，無法得出最適pH為8的結(jié)論，