高中生物 第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 第2课时 酶的特性课件 新人教版必修1

1、1第第2课时酶的特性课时酶的特性2【教学目标教学目标】1.通过回忆过氧化氢酶和通过回忆过氧化氢酶和Fe3+对过氧化氢的催化效率对过氧化氢的催化效率,运用归纳与概括的运用归纳与概括的方法方法,使学生认同酶具高效性。使学生认同酶具高效性。科学思维科学思维2.通过列举实例通过列举实例,运用演绎与推理的方法使学生认同酶的专一性。运用演绎与推理的方法使学生认同酶的专一性。科学科学思维思维3.针对针对“影响酶活性的条件影响酶活性的条件”设计探究实验设计探究实验,让学生总结出酶作用的条件让学生总结出酶作用的条件较温和。较温和。科学探究科学探究4.通过通过“与社会的联系与社会的联系”问题讨论问题讨论,让学生思

2、考酶法生产的优越性让学生思考酶法生产的优越性,并关并关注在生产上的应用。注在生产上的应用。社会责任社会责任3形成学科核心素养形成学科核心素养凝练素养凝练素养自主学习自主学习4自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础5二、酶的作用条件较温和二、酶的作用条件较温和请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第8384页的探究和第页的探究和第85页页“酶的作用条件较温合酶的作用条件较温合”,完完成下面的问题。成下面的问题。1.酶活性的概念酶活性的概念:酶对化学反应的酶对化学反应的 。2.影响酶活性的主要因素影响酶活性的主要因素:温度和温度和pH。(1)在最适宜的温度和在最适宜的温度和pH条件下条件下,酶的活性酶

3、的活性 。温度和。温度和pH偏高或偏低偏高或偏低,酶活性都会酶活性都会 。(2)过酸、过碱或温度过高过酸、过碱或温度过高,会使酶的会使酶的 遭到破坏遭到破坏,使酶永久失使酶永久失活。低温时酶的活性很低活。低温时酶的活性很低,但酶的但酶的 稳定稳定,在适宜的温度下在适宜的温度下酶的活性可以酶的活性可以 。催化效率催化效率最高最高明显降低明显降低空间结构空间结构空间结构空间结构升高升高6判断判断(1)细胞生活的环境条件改变细胞生活的环境条件改变,不会影响细胞内酶的活性。不会影响细胞内酶的活性。( )(2)酶的专一性是指一种酶只能催化一种化学反应。酶的专一性是指一种酶只能催化一种化学反应。( )(3

4、)pH偏高或偏低偏高或偏低,酶的活性都会明显降低酶的活性都会明显降低,过高或过低都会使酶变性失活。过高或过低都会使酶变性失活。( )(4)酶浓度、反应物浓度通过反应物与酶的接触是否充分来影响酶促反应酶浓度、反应物浓度通过反应物与酶的接触是否充分来影响酶促反应速率。速率。( )7凝练素养凝练素养 解疑难解疑难提能力提能力主题一主题一 酶的特性的实验设计思路酶的特性的实验设计思路教师参考教师参考 问题引领问题引领:1.在验证酶的特性实验中在验证酶的特性实验中,自变量和因变量分别是什么自变量和因变量分别是什么?2.探究温度探究温度(或或pH)对酶活性影响的实验设计思路是什么对酶活性影响的实验设计思路

5、是什么?81.验证酶专一性的实验设计思路验证酶专一性的实验设计思路(1)思路思路9(2)变量分析变量分析:实验中自变量是不同底物或不同酶液实验中自变量是不同底物或不同酶液,因变量是底物是否被因变量是底物是否被分解。分解。(3)实例实例探究胃蛋白酶对蛋白块和淀粉块的分解作用。探究胃蛋白酶对蛋白块和淀粉块的分解作用。探究胃蛋白酶和唾液淀粉酶对蛋白块的分解作用。探究胃蛋白酶和唾液淀粉酶对蛋白块的分解作用。102.探究酶活性适宜条件的实验设计思路探究酶活性适宜条件的实验设计思路(1)思路思路 (tn代表不同的温度代表不同的温度,pHn代表不同的代表不同的pH)11 (2)变量分析变量分析课题名称课题名

6、称用淀粉酶探究温度对酶活性的影用淀粉酶探究温度对酶活性的影响响用过氧化氢酶探究用过氧化氢酶探究pH对酶活性对酶活性的影响的影响实验材料实验材料淀粉溶液、唾液淀粉酶淀粉溶液、唾液淀粉酶肝脏研磨液、过氧化氢溶液肝脏研磨液、过氧化氢溶液自变量自变量温度温度pH自变量的自变量的设置方法设置方法分别用分别用37 的水、沸水、冰水处的水、沸水、冰水处理理分别用蒸馏水、盐酸、分别用蒸馏水、盐酸、NaOH溶液处理溶液处理因变量因变量酶活性酶活性酶活性酶活性因变量的因变量的观察指标观察指标加碘液后溶液颜色变化的速率加碘液后溶液颜色变化的速率气泡产生的速率气泡产生的速率无关变量无关变量底物浓度及体积、酶浓度及体底

7、物浓度及体积、酶浓度及体 积、积、pH底物浓度及体积、酶浓度及体底物浓度及体积、酶浓度及体积、温度积、温度1213【典例典例1】 某生物兴趣小组欲探究温度对酶活性的影响。假如你是该小组的一某生物兴趣小组欲探究温度对酶活性的影响。假如你是该小组的一员员,成员们一致推选你完成设计思路。成员们一致推选你完成设计思路。(要求要求:实验分实验分5组进行组进行)可供选择的材料与试剂可供选择的材料与试剂:猪肝研磨液、唾液、过氧化氢、淀粉猪肝研磨液、唾液、过氧化氢、淀粉;斐林试剂、斐林试剂、碘液。碘液。可供选择的温度可供选择的温度:12 、17 、22 、27 ,32 、37 、42 、47 、52 、57

8、。(其他条件均满足要求其他条件均满足要求)(1)选择的一组材料是唾液和淀粉选择的一组材料是唾液和淀粉,不选猪肝研磨液和过氧化氢这一组材料的理由不选猪肝研磨液和过氧化氢这一组材料的理由是是 。 (2)温度设置最科学合理的一组是温度设置最科学合理的一组是。 A.12 、17 、22 、27 、37 B.17 、27 、37 、47 、57 C.17 、22 、27 、37 、47 D.22 、27 、32 、37 、42 14(3)该实验过程中该实验过程中,恒温处理与混合反应物的先后顺序是恒温处理与混合反应物的先后顺序是。 (4)适合用于该实验检测酶活性的试剂是适合用于该实验检测酶活性的试剂是。

9、(5)该实验的对照属于该实验的对照属于。 A.空白对照空白对照 B.前后对照前后对照C.相互对照相互对照 D.条件对照条件对照15解析解析:(1)在测酶的最适宜温度时在测酶的最适宜温度时,不能选择猪肝研磨液和过氧化氢不能选择猪肝研磨液和过氧化氢,因为过氧化氢因为过氧化氢在一定温度条件下也会分解在一定温度条件下也会分解,干扰实验结果。干扰实验结果。(2)唾液淀粉酶的最适温度在唾液淀粉酶的最适温度在37 左右左右,所以温度设置最科学合理的一组是所以温度设置最科学合理的一组是17 、27 、37 、47 、57 ,B正确。正确。(3)为了严格控制自变量在预设的温度为了严格控制自变量在预设的温度,则先

10、后顺序是恒温处理则先后顺序是恒温处理混合反应物混合反应物恒恒温处理。温处理。(4)唾液淀粉酶分解淀粉唾液淀粉酶分解淀粉,可根据淀粉的含量来探究酶的活性可根据淀粉的含量来探究酶的活性,可用碘液来检测淀可用碘液来检测淀粉粉,若选用斐林试剂若选用斐林试剂,由于该试剂使用过程中需要加热由于该试剂使用过程中需要加热,因此会影响实验结果。因此会影响实验结果。(5)该实验的对照属于相互对照。该实验的对照属于相互对照。答案答案:(1)过氧化氢在一定温度条件下也会分解过氧化氢在一定温度条件下也会分解,干扰实验结果干扰实验结果(2)B(3)先恒温先恒温处理再混合反应物处理再混合反应物(或恒温处理或恒温处理混合反应

11、物混合反应物恒温处理恒温处理)(4)碘液碘液(5)C16方法透析方法透析 探究性实验设计的一般方法探究性实验设计的一般方法探究性实验一般包括探究性实验一般包括:提出问题、作出假设、设计实验、预期实验结果和结论、提出问题、作出假设、设计实验、预期实验结果和结论、进行实验、观察并记录结果、分析结果并得出结论七个基本内容。进行实验、观察并记录结果、分析结果并得出结论七个基本内容。提出问题就是提出根据观察或搜集到的材料发现的值得探讨的问题。作出假设提出问题就是提出根据观察或搜集到的材料发现的值得探讨的问题。作出假设就是对所提出的问题依据已有的知识或经验所作的假定性结论。设计实验就是就是对所提出的问题依

12、据已有的知识或经验所作的假定性结论。设计实验就是针对假设进行的验证性的实验步骤设计针对假设进行的验证性的实验步骤设计,这一步的关键是对变量的处理和控制。这一步的关键是对变量的处理和控制。预期实验结果和结论就是根据设计的实验预期可能会出现的实验结果及得出的预期实验结果和结论就是根据设计的实验预期可能会出现的实验结果及得出的结论结论;预期实验结果时应将可能会出现的结果一一列举出来。进行实验就是根据预期实验结果时应将可能会出现的结果一一列举出来。进行实验就是根据设计的实验步骤进行严格的操作。观察并记录结果设计的实验步骤进行严格的操作。观察并记录结果,一般是采用表格的形式将测一般是采用表格的形式将测量

13、或观察到的数据如实记录到表格中。分析结果并得出结论就是对实验的实际量或观察到的数据如实记录到表格中。分析结果并得出结论就是对实验的实际结果与预期结果比较结果与预期结果比较,若一致则说明假设正确若一致则说明假设正确,若不一致说明假设错误。若不一致说明假设错误。17备选例题备选例题下列有关酶的特性及相关实验的叙述正确的是下列有关酶的特性及相关实验的叙述正确的是( )A.pH过高或过低以及温度过高或过低都能使酶变性失活过高或过低以及温度过高或过低都能使酶变性失活B.在研究温度影响淀粉酶活性实验中在研究温度影响淀粉酶活性实验中,可以用斐林试剂检测实验结果可以用斐林试剂检测实验结果C.在温度影响酶活性实

14、验中在温度影响酶活性实验中,不适宜选择过氧化氢酶作为研究对象不适宜选择过氧化氢酶作为研究对象D.利用胃蛋白酶、蛋清和利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为分别为3、7、11的缓冲液验证的缓冲液验证pH对酶活性对酶活性的影响的影响解析解析:温度过低不会导致酶变性失活温度过低不会导致酶变性失活;在研究温度影响淀粉酶活性实验中在研究温度影响淀粉酶活性实验中,自变量是温度的不同自变量是温度的不同,而用斐林试剂检测还原糖需水浴加热而用斐林试剂检测还原糖需水浴加热,会对实验结会对实验结果产生干扰果产生干扰;胃蛋白酶在较强酸性条件下活性较高胃蛋白酶在较强酸性条件下活性较高,故还应配制故还应配制pH为为1、2的缓冲液

15、用于实验。的缓冲液用于实验。C C18【题组演练题组演练】1.为了探究温度、为了探究温度、pH对酶活性的影响对酶活性的影响,下列实验设计合理的是下列实验设计合理的是( )A.实验实验B.实验实验C.实验实验D.实验实验实验编号实验编号探究课题探究课题选用材料与试剂选用材料与试剂温度对酶活性的影温度对酶活性的影响响过氧化氢溶液新鲜的肝脏研磨液过氧化氢溶液新鲜的肝脏研磨液温度对酶活性的影温度对酶活性的影响响新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液碘液新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液碘液pH对酶活性的影响对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液可溶性淀粉溶液碘液新制的蔗糖酶溶液可溶性淀粉溶液碘液pH对酶活性的影响对酶活性

16、的影响新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液斐林新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液斐林试剂试剂B B19解析解析:过氧化氢受热会加快分解过氧化氢受热会加快分解,不宜用于探究温度对酶活性的影响不宜用于探究温度对酶活性的影响,A错错误误;温度对可溶性淀粉的水解影响不大温度对可溶性淀粉的水解影响不大,一般用淀粉酶探究温度对酶活性一般用淀粉酶探究温度对酶活性的影响的影响,B正确正确;蔗糖酶只能水解蔗糖蔗糖酶只能水解蔗糖,不能水解可溶性淀粉不能水解可溶性淀粉,所以材料选取所以材料选取不合适不合适,C错误错误;pH不仅影响酶的活性不仅影响酶的活性,也会影响可溶性淀粉的水解也会影响可溶性淀粉的水解,不宜用不宜用淀粉酶探

17、究淀粉酶探究pH对酶活性的影响对酶活性的影响,D错误。错误。202.现有现有3支试管甲、乙、丙支试管甲、乙、丙,先向各试管内加入先向各试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液,再按再按图中所示步骤操作图中所示步骤操作,然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是( )A.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀B.甲和丙试管对照甲和丙试管对照,说明酶的活性受温度的影响说明酶的活性受温度的影响C.实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀D.甲和乙试管对照甲和乙试管对照,说明酶具有专一性说明酶

18、具有专一性解析解析:酶具有专一性酶具有专一性,胃蛋白酶不能分解淀粉胃蛋白酶不能分解淀粉,所以乙试管不会出现砖红色所以乙试管不会出现砖红色沉淀沉淀,丙试管的唾液淀粉酶煮沸丙试管的唾液淀粉酶煮沸10 min后失去了活性后失去了活性,所以不会催化淀粉所以不会催化淀粉分解分解,该试管也不会出现砖红色沉淀。只有甲试管中淀粉被分解该试管也不会出现砖红色沉淀。只有甲试管中淀粉被分解,出现砖出现砖红色沉淀。红色沉淀。A A21主题二主题二 酶活性与酶促反应速率的相关曲线分析酶活性与酶促反应速率的相关曲线分析教师参考教师参考 问题引领问题引领:1.高温与低温对酶活性的影响相同吗高温与低温对酶活性的影响相同吗?过

19、酸与过碱呢过酸与过碱呢?2.影响酶促反应速率的因素一定影响酶活性吗影响酶促反应速率的因素一定影响酶活性吗?221.pH和温度对酶活性的影响和温度对酶活性的影响(1)甲图说明甲图说明:在最适在最适pH时时,酶的催化作用最强酶的催化作用最强,高于或低于最适高于或低于最适 pH,酶的催化作用将酶的催化作用将减弱。减弱。过酸、过碱都会使酶失活。过酸、过碱都会使酶失活。不同的酶最适不同的酶最适pH不同。不同。23 (2)乙图说明乙图说明:在一定温度范围内在一定温度范围内,随温度的升高随温度的升高,酶的催化作用增强酶的催化作用增强,超过这一范围酶超过这一范围酶催化作用将减弱。催化作用将减弱。低温只会抑制酶

20、的活性低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。而高温会使酶失活。(3)丙图说明丙图说明:反应溶液反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。的变化不影响酶作用的最适温度。242.酶浓度和底物酶浓度和底物(反应物反应物)浓度对酶促反应速率的影响曲线浓度对酶促反应速率的影响曲线(1)甲图说明甲图说明:在底物充足、其他条件适宜的情况下在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓酶促反应速率与酶浓度呈正相关。度呈正相关。(2)乙图说明乙图说明:在底物浓度较低时在底物浓度较低时,酶促反应速率随底物浓度增加而加快酶促反应速率随底物浓度增加而加快,酶促反应速酶促反应速率与底物浓度近乎成正比。率与底物浓

21、度近乎成正比。当底物浓度达到一定限度时当底物浓度达到一定限度时,酶促反应速率就达到一个最大值酶促反应速率就达到一个最大值,此时即此时即使再增加底物浓度使再增加底物浓度,酶促反应速率几乎不再改变。酶促反应速率几乎不再改变。25【典例典例2】 胰蛋白酶作用于一定量的某种物质胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物底物),温度保持温度保持37 (最最适温度适温度),pH保持在最适值保持在最适值,生成物总量与反应时间关系如图。请回答下列生成物总量与反应时间关系如图。请回答下列问题。问题。(1)该酶作用的底物是该酶作用的底物是。 (2)在在140分钟后分钟后,曲线变成水平曲线变成水平,这是因为这是因为。 (

22、3)若增加胰蛋白酶浓度若增加胰蛋白酶浓度,其他条件不变其他条件不变,请在原图上画出生成物量变化的请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。示意曲线。26 (4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液反应液pH由由2逐渐升高到逐渐升高到10,则酶催化则酶催化反应的速度将如何变化反应的速度将如何变化?,原因是原因是。 (5)下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是()27解析解析:(1)依据酶的专一性依据酶的专一性,胰蛋白酶作用的底物是蛋白质。胰蛋白酶作用的底物是蛋白质。(2)因为底物量一定因为底物量一定,在

23、在140分钟后分钟后,底物已被消耗尽底物已被消耗尽,故曲线变成水平。故曲线变成水平。(3)若增加胰蛋白酶浓度若增加胰蛋白酶浓度,则能加速化学反应的进程则能加速化学反应的进程,缩短反应到达平衡点缩短反应到达平衡点的时间。具体曲线见答案。的时间。具体曲线见答案。(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液反应液pH由由2逐渐升高到逐渐升高到10,由于在由于在pH=2时酶已失活时酶已失活,故酶催化反应的速率将不变。故酶催化反应的速率将不变。(5)由于胰蛋白酶的最适温度为由于胰蛋白酶的最适温度为37。在温度达到。在温度达到37之前之前,随温度升高随温度升高分解速率一直增加。分

24、解速率一直增加。28答案答案:(1)蛋白质蛋白质(2)底物量一定底物量一定,底物已被消耗尽底物已被消耗尽(3)(4)不变在不变在pH=2时酶已失活时酶已失活(5)C29方法透析方法透析 “四看法四看法”分析酶促反应曲线分析酶促反应曲线一看一看:两坐标轴的含义两坐标轴的含义,分清自变量与因变量分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。了解两个变量的关系。二看二看:曲线的变化曲线的变化,观察同一条曲线的升、降或平的变化观察同一条曲线的升、降或平的变化,明确变量变化的明确变量变化的生物学意义。生物学意义。三看三看:特殊点含义特殊点含义,即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点的生物即曲线的起点、终点、

25、顶点、转折点、交叉点的生物学意义。学意义。四看四看:不同曲线的变化不同曲线的变化,理解曲线之间的内在联系理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及找出不同曲线的异同及变化的原因。变化的原因。30备选例题备选例题 图甲表示人和植物的淀粉酶在不同图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性条件下的活性,图乙表示图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度的影响的情况。下列说法正确的是三种酶的活性受温度的影响的情况。下列说法正确的是( )植物和人的淀粉酶的活性相同时植物和人的淀粉酶的活性相同时,pH也可以相同也可以相同若环境由中性变成酸性若环境由中性变成酸性,人淀粉酶的活性逐渐升高人淀粉酶的活性逐渐升高

26、a、b都可能是人体的酶都可能是人体的酶c酶的最适温度应等于或大于酶的最适温度应等于或大于40 A.B.C.D.B B31解析解析:题干甲中两条曲线的交点可知在题干甲中两条曲线的交点可知在pH为为6的条件下的条件下,植物和人的淀粉植物和人的淀粉酶的活性相同酶的活性相同,正确正确; pH为为7时时,人的淀粉酶活性最高人的淀粉酶活性最高,所以若环境由中性所以若环境由中性变成酸性变成酸性,人淀粉酶的活性逐渐降低人淀粉酶的活性逐渐降低,错误错误;由图乙由图乙a、b酶的最适温度可酶的最适温度可知知,a酶可能是人体内的酶而酶可能是人体内的酶而b酶的最适温度在酶的最适温度在30左右左右,不可能是人体内不可能是

27、人体内的酶的酶,错误错误; 根据乙图中虚线分析根据乙图中虚线分析,c酶的最适温度应等于或大于酶的最适温度应等于或大于40 ,正确。正确。32【题组演练题组演练】1.某同学在进行某一酶促反应实验时某同学在进行某一酶促反应实验时,第一次测得产物生成量随时间变化第一次测得产物生成量随时间变化如图中曲线如图中曲线a所示所示,第二次实验对第一次实验中的条件进行了一处调整第二次实验对第一次实验中的条件进行了一处调整,实实验结果如曲线验结果如曲线b所示。该同学改变的条件可能是所示。该同学改变的条件可能是( )A.酶的种类酶的种类 B.底物浓度底物浓度C.酶的用量酶的用量 D.反应温度反应温度解析解析:据图可

28、知据图可知,两次实验不一样的是生成物的量两次实验不一样的是生成物的量,故该同学改变的条件可故该同学改变的条件可能是底物浓度。能是底物浓度。B B332.图甲是图甲是H2O2酶活性受酶活性受pH影响的曲线影响的曲线,图乙表示在最适温度下图乙表示在最适温度下,pH=b时时H2O2分解产生的分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件始条件,以下叙述正确的是以下叙述正确的是( )A.温度降低时温度降低时,e点不移点不移,d点右移点右移 B.H2O2量增加时量增加时,e点不移点不移,d点左移点左移 C.pH=c时时,e点为点为0 D.pH=a时时,e点下移点下移,d点左移点左移解析解析:温度降低时温度降低时,酶活性下降酶活性下降,反应变慢反应变慢,但生成的但生成的O2量不变量不变,e点不移点不移,反应反应完全所需的时间变长完全所需的时间变长,d点右移点右移;H2O2量增加时量增加时,生成的生成的O2量增多量增多,e点上移点上移,反应时间变长反应时间变长,d点右移点右移;pH=c时时,酶失活酶失活,反应在无酶催化时仍能进行反应在无酶催化时仍能进行,e点点不为不为0;pH=a时时,酶活性下降酶活性下降,但生成的但生成的O2量不变量不变,e点不移点不移,d点右移。点右移。A