《第三节 酶》课件2

第三节酶课件2,一、酶的发现(连线),二、酶的本质、作用和特性1.酶的本质绝大多数是_，极少数是_。2.酶的作用:_判断依据:促使反应物发生化学变化，本身_。,蛋白质,RNA,催化作用,不发生化学变化,3.酶的特性,专一性,高效性,一种或小部分分子结合,三、影响酶活性的因素,1.温度(1)a点的温度称为_。(2)分析b、c点反应速率较低的原因:b点:温度较低，_。c点:温度较高，_。2.pH(1)d点的pH称为_。(2)导致e、f点反应速率较低的原因:_。,最适温度,酶活性较低,酶分子遭到破坏而变性,最适pH,pH过低或过高，酶的分,子结构遭到破坏而变性,1.酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。()【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。2.(2010山东T5A)溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的。()【分析】水解酶属于蛋白质，它们由核糖体合成，其基本组成单位是氨基酸。3.(2010上海T17D)酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用。()【分析】激素产生后需释放到血液中才能发挥作用，胞内酶可在细胞内合成并发挥作用。,4.(2010江苏T3D)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质。用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好。()【分析】因酶具有专一性，油渍成分主要为脂肪，故利用含蛋白酶的洗衣粉比用含脂肪酶的效果差。5.(2009重庆T1A)高温和低温均能破坏酶的结构，使其失去活性。()【分析】只有在高温或强酸、强碱下酶的结构才会被破坏，酶才会失去活性且不可恢复，而在低温下酶只是活性降低，结构未被破坏。,考点一酶的本质、作用及特性1.酶的本质及生理功能,2.酶的催化作用的实验验证(1)原理:2H2O22H2O+O2肝细胞中含有过氧化氢酶。(2)实验设计及现象:,(3)实验结论:实验说明酶具有催化作用，同无机催化剂一样，都可以加快化学反应速率。实验说明酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。,3.专一性(1)原因:酶只能催化与其结构互补的底物。(2)探究专一性的思路:同一种酶催化不同化学反应(或不同酶催化同一化学反应):,实验组:a底物+A酶液对照组:b底物+A酶液,底物不分解(或无产物形成),底物被分解(或有产物形成),实验组:a底物+A酶液对照组:a底物+B酶液,底物不分解(或无产物形成),底物被分解(或有产物形成),(3)变量分析及处理原则:自变量:不同底物或酶液(单一变量)。因变量:底物是否被分解或有无产物形成。无关变量:试剂的量、反应温度、pH等(平衡无关变量)。(4)实例:淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。(5)结果及结论:结果结论:淀粉酶只能催化淀粉的水解反应，不能催化蔗糖等的水解反应，说明酶具有专一性。,4.高效性(1)原因:酶降低活化能的作用更显著。(2)实验设计思路:对照组:底物+无机催化剂底物分解速度。实验组:底物+等量酶液底物分解速度。,【思维拓展】酶与激素的比较,【考查角度1】酶的本质及作用机理【典例1】(2011新课标全国卷)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图。下列分析错误的是()A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变,【解析】选B。A项，通过曲线可以看出甲酶活性没有变化，因此蛋白酶不能水解甲酶；B项，甲酶不能被蛋白酶水解，因此甲酶不是蛋白质，可能是RNA；C项，乙酶能被蛋白酶水解，因此乙酶是蛋白质；D项，乙酶的活性降低，是因为蛋白酶破坏了乙酶的分子结构。,【考查角度2】考查角度2酶的作用及特性验证【典例2】已知2H2O22H2O+O2，可以通过观察反应过程中O2的生成速率(即气泡从溶液中释放的速率)来判断H2O2分解反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。,实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，MnO2，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。(1)实验步骤:；。,(2)实验结果预测及结论:整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是。由此可得出的结论是。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80，重做上述实验，O2释放的速率最快的是，原因是_。,【解析】本题考查实验设计能力及对实验结果的分析能力。具体分析如下:(1)实验步骤的设计应注意以下几点:遵循对照原则，为验证酶具有催化作用，需要加酶的实验与无催化剂的实验形成对照；为验证酶具有高效性，需要加酶的实验与加无机催化剂的实验形成对照，故应设置3组实验。遵循单一变量原则，实验组与对照组间只有一个变量，即催化剂的不同。控制无关变量原则，不同组别的实验中，试剂应加相同的量；应在相同的温度条件下进行。不同实验组，同一步骤具有相同的操作。,(2)整个实验中，不同处理的试管中O2释放最快的是加过氧化氢酶溶液的试管(A组)，其次是加MnO2的试管(B组)，再次是加蒸馏水的试管(C组)。A、B对比表明酶具有高效性，A、C对比表明酶具有催化作用。(3)将恒温水浴改为80，重做上述实验，由于过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，而MnO2未失去催化作用，因此释放O2最快的是加MnO2的试管。,答案:(1)取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入恒温水浴锅中保温适当时间向上述3支试管中分别加入适量的蒸馏水、MnO2和过氧化氢酶溶液观察各试管中释放气泡的快慢(2)加过氧化氢酶溶液的试管、加MnO2的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性(3)加MnO2的试管在此温度下，MnO2仍保持催化作用，而过氧化氢酶因高温失去了活性,【互动探究】(1)上题(2)中如果各试管均未观察到气泡产生，最可能的原因是什么？提示:H2O2溶液放置太久，已经被分解。(2)若要验证酶的专一性，应怎样改进实验？提示:实验组与对照组加等量H2O2溶液，实验组加H2O2酶，而对照组加其他酶。,【变式训练】向5支试管中分别加入2mL0.5molL-1的过氧化氢溶液，进行如表所示的实验。据此判断下列说法正确的是(),A.能说明酶具有专一性的是1号试管和3号试管的实验B.能说明酶具有高效性的是3号试管和4号试管的实验C.2号试管和5号试管的实验说明生物催化剂和化学催化剂具有同等的催化效率D.5号试管的实验说明酶的催化效率不受溶液酸碱度的影响【解析】选A。依据题干所述可判断1号试管和3号试管的实验相比较证明酶的专一性；2号试管和3号试管的实验相比较，证明酶具有高效性；4号试管、5号试管的实验分别与3号试管对照，证明酶的活性会受到温度和酸碱度等条件的影响。,考点二影响酶活性的实验分析1.温度对酶活性的影响(其他条件均适宜)(1)实验设计思路:,(2)实验设计程序:淀粉淀粉酶各自在所控制的温度下处理一段时间淀粉与相应温度的淀粉酶混合在对应的温度下共同保温一段时间滴加碘碘化钾溶液，观察颜色变化,2.pH对酶活性的影响(1)实验设计:,(2)实验分析:验证或探究pH对酶活性的影响，自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件。一般至少应设置“低pH”“最适pH”“高pH”三个指标。因变量是O2的产生速率，通过比较气泡的多少判断反应速率的快慢以及酶活性的高低。,【高考警示】关于试剂选用问题的两点提醒(1)探究温度对酶活性的影响实验中，不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为在加热条件下，不加过氧化氢酶的过氧化氢分解也加快。(2)探究温度对酶活性的影响实验中，不宜选用本尼迪特试剂检测淀粉分解情况，而应选择碘碘化钾溶液，因为本尼迪特试剂需要用热水浴加热后才会显出红黄色沉淀，而加热会对酶活性产生影响。,【典例3】以下是有关酶的两个实验，根据表格内容分析回答:表1,表2(1)表1所示为探究的实验。(2)表1所示实验的正确步骤为(用表中操作步骤的序号表示)。,(3)表2所示为探究的实验。(4)请修正表2操作步骤中的错误:；。(5)表2所示实验结果能否用碘碘化钾溶液检测？。,【解析】(1)从表1可知，三支试管的不同处理是温度不同，即温度是变量，故本实验探究温度对酶活性的影响。(2)为保证淀粉溶液和淀粉酶溶液处在相同的温度下，防止温度变化过程中对反应产生影响，应先分别对它们用相同温度处理，故正确的操作顺序为2-3-1(-3)-4。(3)表2中两支试管内底物不同，酶相同，故实验为探究酶的专一性。(4)表2实验要验证淀粉酶是否能催化淀粉和蔗糖分解，应先加酶，后检验分解情况；加入本尼迪特试剂后要热水浴加热。(5)探究淀粉酶的专一性时，应该用本尼迪特试剂检验淀粉是否分解，不应该用碘碘化钾溶液检验淀粉是否存在。,答案:(1)酶的活性受温度影响(2)2-3-1(-3)-4(3)酶的专一性(4)应该先加淀粉酶溶液，后加本尼迪特试剂加入本尼迪特试剂后要用热水浴加热(5)不能,【变式训练】在“探究影响酶活性的因素”实验中正确的操作是()A.若探究pH对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物B.若探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物C.若探究温度对淀粉酶活性的影响，可将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调控温度D.若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择本尼迪特试剂对实验结果进行检测,【解析】选A。过氧化氢加热即可分解，如果用其探究温度对酶活性的影响，则结果会不准确，故A正确、B错误。在探究温度对酶活性的影响时，必须将底物淀粉与淀粉酶分别先用相同温度处理后再混合，如果先混合再处理，由于酶的高效性，底物与酶可能已经反应，使实验结果不准确，故C错误。本尼迪特试剂反应的条件需要热水浴加热，而加热会对酶活性产生影响；可选用碘碘化钾溶液鉴定剩余淀粉的量来确定酶的活性，故D错误。,考点三影响酶促反应的因素及曲线分析1.表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。,2.表示酶专一性的曲线(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A反应。(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A反应。,3.影响酶促反应速率的因素(1)温度和pH:,在一定温度(pH)范围内，随温度(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，而低温只能抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响:甲图: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，受酶数量限制，酶促反应速率不再增加。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。,【高考警示】(1)不同因素对酶促反应速率的影响机理不同:pH、温度与底物浓度、酶浓度对酶促反应速率的影响方式不同。pH和温度通过影响酶活性而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性，只能通过改变底物与酶的接触机会而影响酶促反应速率。(2)低温对酶的影响不同于高温、过酸、过碱对酶的影响:低温下，酶活性只是受到抑制而下降，并未变性而失活，温度升高时酶活性会逐渐恢复。高温、过酸、过碱则不同，它们改变酶的结构，酶失去活性，直到丧失活性，即使恢复最适条件，酶也不会恢复活性。,【典例4】(2011海南高考)某一不可逆化学反应(SP+W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是()A.甲B.乙C.丙D.丁,【解析】选D。不可逆反应，反应物最终会全部消耗。当反应进行到t时加入催化该反应的酶，由于酶的高效性，反应物浓度迅速降低，最后降为0。,【互动探究】(1)丁曲线后来变化趋势变缓的原因是酶活性降低了吗？提示:不是。因为随着反应物浓度的降低，反应速率逐渐减慢，但酶的活性保持不变。(2)若将纵坐标改为生成物的量，其曲线变化趋势会改变吗？提示:会改变。先快速增长，然后缓慢增长，最后达到相对稳定。,【变式训练】(2013丽水模拟)如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()A.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示C.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变,【解析】选B。在AB段，酶促反应速率随反应物浓度的增大而增大，说明限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度。酶量减少时，在较低反应物浓度下，即可达到最高催化速率。因为该实验是在最适温度、最适pH条件下测得的相关数据，所以升高温度后，部分酶失活，酶促反应速率会下降。减小pH，酶的活性也下降，A、B点位置会发生变化。,与酶有关的实验设计方法【典例】请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题:实验材料与用具:适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，本尼迪特试剂、试管、37恒温水浴锅、沸水浴锅。,(1)若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。,(2)实验步骤:按照上表中的设计，取试管、加溶液；(3)结果预测:_。(4)结论:。,(5)在上述实验中，如果仅将37恒温水浴锅的温度调到20，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，试管中出现的颜色会比37时的浅，其原因是_。,【解析】(1)(2)唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还原糖，但不能分解淀粉。可溶性还原糖遇本尼迪特试剂在热水浴条件下出现红黄色沉淀。要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，在实验中要体现等量原则和对照原则。实验时可设置4支试管，甲和丙试管中添加等量的蔗糖溶液，乙和丁试管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液。混合均匀后4支试管均放入37恒温水浴锅内保温一段时间，然后用本尼迪特试剂来鉴定是否出现可溶性还原糖。(3)(4)蔗糖酶催化蔗糖分解为可溶性,还原糖；淀粉酶催化淀粉分解为可溶性还原糖，经本尼迪特试剂检测，甲、乙2支试管会出现红黄色沉淀，其余试管中因无还原糖产生不会出现红黄色沉淀。这表明一种酶只能催化一种或一类化学反应，即酶具有专一性。(5)哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最适温度为37左右，当将水浴锅的温度由37调到20时，酶的活性会降低，分解速率减慢，产生的还原糖少，从而使出现的红黄色沉淀少，因此试管中的颜色会比37时的浅。,答案:(1),(2)混匀，将4支试管均放入37恒温水浴锅内保温一段时间取出试管，分别加入适量的本尼迪特试剂，混匀，热水浴一段时间观察实验现象并记录实验结果(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现红黄色沉淀，其他试管中不出现红黄色沉淀(4)酶的催化作用具有专一性(5)20低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少,【方法归纳】与酶有关的实验设计，可以归纳为以下五个方面:(1)验证或探究酶具有高效性:高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。用酶和蒸馏水作对照，可用来验证酶具有催化功能。(2)验证或探究酶具有专一性:专一性是指一种酶只能催化一种或一类化合物的反应。因此验证酶具有专一性应设置。同一底物、两种不同酶或不同底物、同一种酶反应的催化效果的对照。,(3)验证或探究温度对酶活性的影响:自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置低温、适温、高温3个指标。(4)验证或探究pH对酶活性的影响:自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置低pH、最适pH、高pH3个指标。注意胃蛋白酶最适pH在1.8左右。(5)验证某种酶的化学本质是蛋白质:蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明。,【易错提醒】(1)根据试题要求，确定单一变量，依据实验变量进行合理分组。(2)根据实验材料，结合实验原理确定实验现象的检测手段，如上题中，要检测是否有还原糖产生。(3)除单一变量外，确保其他条件相同且适宜，如上题4支试管都在37恒温水浴锅内保温一段时间。(4)合理确定操作程序，如上题的实验步骤不能颠倒。,【变式训练】在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，对实验的处理如表所示。对该实验的有关分析不正确的是(),A.在上表的实验处理中，研究了温度和催化剂两个自变量B.试管2中因为没有加入任何试剂，所以应为空白对照组C.若试管4和试管1组成对照实验，可说明酶具有催化作用D.若要研究酶的高效性，可选用的实验组合是试管4和试管3,【解析】选B。根据表格信息，试管1和试管2的变量为温度，试管3和试管4的变量为催化剂种类，二者均是自变量，其他因素如反应物浓度、pH等为无关变量；试管2虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1不同，因此也是实验组；试管1和试管4的不同点为是否添加了酶，由此可以证明酶具有催化作用；试管3和试管4的不同点是催化剂的种类:酶和无机催化剂，因此可以证明酶的高效性。,1.20世纪80年代科学家发现了一种RnaseP酶，是由20%蛋白质和80%RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的活性，这一结果表明()A.酶的化学本质是蛋白质B.酶是由蛋白质组成的C.RNA具有生物催化作用D.绝大多数酶的化学本质是蛋白质，极少数是RNA,【解析】选C。除去RnaseP酶中的蛋白质后，提高Mg2+浓度，其中的RNA可发挥该酶的催化活性，可以说明RNA具有生物催化作用。,2.如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是()A.B.C.D.【解析】选A。从图中可以看出图形参与酶催化的反应，并在反应后保持结构和性质不变，故图形表示酶。,3.-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明-半乳糖苷酶的催化作用具有()A.高效性B.专一性C.稳定性D.多样性【解析】选B。一种酶只能催化一种底物的反应，说明酶的催化作用具有专一性。,4.将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会()A.提高淀粉酶活性B.改变可溶性糖分子结构C.防止玉米粒发芽D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶【解析】选D。本题考查温度对酶活性的影响。刚采摘的甜玉米内含有大量将可溶性糖转化为淀粉的酶，这些酶可将可溶性糖转化为淀粉使玉米失去甜味，经高温处理会使酶失活而保持玉米的甜昧。,5.在一块含有淀粉的琼脂块的四个圆点位置，分别用不同的方法处理，如图所示。将上述实验装置放入37恒温箱中，保温处理24小时后，将碘-碘化钾溶液滴在琼脂块上，可见其上面呈蓝色的斑块个数是()A.1个B.2个C.3个D.4个,【解析】选C。唾液煮沸或与酸混合，唾液淀粉酶均失去活性，淀粉不能被水解；酶具有专一性，蔗糖酶不催化淀粉水解，所以圆点1、2、3遇碘-碘化钾溶液均变蓝。圆点4中淀粉会被水解，遇碘-碘化钾溶液不变蓝。,6.如图所示，a曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系。在一定的温度和pH条件下，A点以前和以后反应速率的限制因素是()A.酶量和反应物浓度B.反应物浓度和酶量C.反应物浓度和反应物浓度D.酶量和酶量,【解析】选B。在一定的温度和pH条件下，A点以前随着反应物浓度增加，反应速率提高，故限制反应的因素为反应物浓度；A点以后随着反应物浓度增加，反应速率不再增加，此时的限制因素为酶量。,7.某同学从温度为5565的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答下列问题:(1)测定脂肪酶活性时，应选择作为该酶作用的物质，反应液中应加入溶液以维持其酸碱度稳定。(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为。(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路:_。,【解析】(1)该脂肪酶是从温度为5565的泉水中筛选出来的，其作用是催化脂肪的水解，所以应选用脂肪作为该酶作用的物质。酶的作用需要适宜的温度和酸碱度，反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(2)蛋白质与双缩脲试剂发生反应，使溶液呈现紫色，所以该酶的化学本质为蛋白质。(3)该细菌生活在温度为5565的泉水中，如果要测定该酶催化作用的最适温度，应该在5565的范围内设置一系列温度梯度的对照组，分别测定该酶的活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。,答案:(1)脂肪缓冲(2)蛋白质(3)在一定温度范围(包括5565)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值,8.(2011福建高考)正常人体内的激素、酶和神经(化学)递质均有特定的生物活性，这三类物质都是()A.在细胞内发挥作用B.由活细胞产生的蛋白质C.与特定分子结合后起作用D.在发挥作用后还能保持活性,【解析】选C。A项，激素有的在细胞内起作用，有的在细胞外起作用，酶可以在细胞外起催化作用，神经(化学)递质作用于突触后膜，在细胞外起作用；B项，激素和神经(化学)递质的本质不一定是蛋白质，极少数的酶是RNA；C项，激素与靶细胞结合、神经(化学)递质与突触后膜受体结合、酶与反应物结合；D