2024-2025学年高一生物必修第一册（人教版）课件 第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 第2课时 酶的特性

第2课时酶的特性学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.阐明酶的高效性、专一性和作用条件较温和。2.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。1.酶具有高效性、专一性和作用条件的温和性。2.酶具有高效性的原因：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。3.过酸、过碱或温度过高都会使酶因空间结构遭到破坏而永久失活。4.在一定的低温下，酶的活性被抑制，但空间结构稳定，在适宜温度下其活性可恢复。【主干知识梳理】一、酶的特性1．酶具有高效性(1)含义：酶的催化效率是无机催化剂的__________倍。(2)意义：使细胞代谢______进行。2．酶具有专一性(1)含义：每一种酶只能催化____________化学反应。(2)意义：使细胞代谢能够__________地进行。107～1013快速一种或一类有条不紊3．酶的作用条件较温和(1)酶活性：酶催化特定__________的能力称为酶活性。可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的______表示。(2)酶所催化的化学反应一般是在__________的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的__________遭到破坏，使酶永久______。低温只能使酶的活性______，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会______。化学反应速率比较温和空间结构失活降低升高(3)曲线分析：①P点为______温度；Q点为______pH。②偏离P点或Q点：酶的活性______。③过酸、过碱或温度过高：酶______。最适最适降低失活二、细胞代谢有序进行的原因1．原因细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与_____在细胞中的分布有关。2．实例植物叶肉细胞中，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在_____________________内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。酶细胞质基质和线粒体【教材微点发掘】1．阅读教材第84页第二段正文，说出酶制剂适于在低温(0～4℃)下保存的原因：______________________________________________________________________________________________________________________。答案：在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高2．阅读教材第85页“科学·技术·社会”，结合下列材料，完成有关问题。多酶片是一种复方制剂，它主要是由胰酶、胃蛋白酶复合而成的一种药物，其说明书的部分内容如下。[性状]本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶。[适应证]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。[注意事项]本品在酸性条件下易破坏，故服用时切勿嚼碎。(1)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，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。服用多酶片时不能嚼碎的原因是____________________________________________________________。(2)多酶片被肠溶衣与糖衣双层包被，外层包被应为__________(填“肠溶衣”或“糖衣”)。糖衣以糖浆为主要包衣材料，有一定的防潮、隔绝空气、掩盖药物不良气味等作用；肠溶衣为一层特殊包裹物质，能很好保护胰酶不会在胃部被破坏的原因是_____________________________。答案：(1)高效性、专一性、作用条件温和在常温下分子结构比较稳定胰酶会在胃部的酸性环境中变性失活，且会被胃蛋白酶催化水解

(2)糖衣胃液不能水解破坏肠溶衣新知探究(一)酶的高效性和专一性【探究·深化】[情境质疑]1．验证酶的高效性：在比较肝脏研磨液(过氧化氢酶)和FeCl3对过氧化氢的催化效率实验中(如图)，试管甲产生的气泡比试管乙多，说明___________________________________________。与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性2．验证酶的专一性：(1)实验验证：淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖、果糖都是还原糖。下表为比较新鲜唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析：操作步骤试管1试管2可溶性淀粉溶液/mL2—蔗糖溶液/mL—2新鲜的淀粉酶溶液/mL222支试管内的液体混合均匀后，60℃保温5min新配制的斐林试剂/mL22煮沸1min观察溶液颜色的变化①1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？提示：1号试管中淀粉被水解，2号试管中蔗糖没有被水解。②上述实验说明了什么？提示：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。③上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解都不会使碘液变色。④肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？提示：不是。酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一类反应，也说明其具有专一性。(2)原理分析：如图可以解释酶具有专一性及其原理，据图分析各字母代表什么意义？提示：图中A表示酶，B表示被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。[重难点拨]1．验证酶的高效性(1)设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。(2)设计方案：项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂现象反应速率很快；或反应用时短反应速率缓慢；或反应用时长结论酶具有高效性2.验证酶的专一性(1)设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案：项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料底物相同(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性【典题·例析】[典例1]下列实验或现象能说明酶的高效性的是(

)①唾液中有唾液淀粉酶，把唾液稀释10倍后，催化淀粉完全水解的速度仍快于无机催化剂

②取两支洁净的试管，分别加入等量的淀粉溶液，然后向其中一支试管中加适量的淀粉酶溶液，另一支试管中加入等量的蒸馏水，一段时间后，检测淀粉的分解情况③在两支盛有适量过氧化氢溶液的试管中，分别加入等量过氧化氢酶和FeCl3

溶液，观察气泡的释放速率A．①②③

B．①③

C．③

D．②③[答案]

B[解析]

酶的高效性指的是酶与无机催化剂相比，其催化效率更高。[典例2]

在三支试管中均加入等量的体积分数为5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的质量分数为3.5%的FeCl3溶液、鲜鸡肝研磨液、蒸馏水，一段时间内测得底物含量变化如图。下列表述正确的是(

)①曲线b表示FeCl3的催化作用，a与b的对照反映了无机催化剂的专一性②曲线c表示鲜鸡肝研磨液中过氧化氢酶的催化作用，a与c对照反映了酶的作用③曲线c与b的对照可以说明酶的作用效果比无机催化剂好

④曲线a不下降的原因可能是温度过高A．①②B．②③C．①②④D．②③④[答案]

B[解析]

分析题图可知，曲线a为加入蒸馏水底物含量的变化，曲线b表示FeCl3的催化作用，两者对照不能反映无机催化剂的专一性；曲线c表示鲜鸡肝研磨液中过氧化氢酶的催化作用，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，a与c对照反映了酶的作用；曲线c与b的对照可以说明与无机催化剂相比，酶具有高效性；本实验中温度为无关变量，三支试管应相同且适宜，因此曲线a不下降的原因不是温度过高。【应用·体验】1．乳糖不耐受是一种由于乳糖酶分泌少、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泻。如图是乳糖酶分解乳糖的示意图，它表明(

)A．乳糖酶具有特异性

B．乳糖酶催化合成反应C．乳糖酶具有高效性

D．乳糖酶活性容易受温度影响答案：A

解析：据图分析可知，乳糖酶的活性中心与乳糖结合，将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，体现了酶的特异性(专一性)；乳糖酶催化分解反应；乳糖酶具有高效性，但据图无法判断；乳糖酶活性容易受温度影响，但据图无法判断。2．姜撞奶是广东著名风味小吃。其做法是将一定温度的牛奶按一定比例倒入姜汁中，一段时间后，牛奶发生凝固现象(凝乳)；若使用煮沸的姜汁，则牛奶无法凝固。推测姜汁中可能含有一种能使蛋白凝固的酶X。某小组通过观察凝乳情况，探究温度对酶X的影响，结果如下表。下列分析和叙述错误的是(

)A．各组的姜汁用量应相同B．70℃是酶X的适宜温度C．该实验证明了酶具有专一性D．温度过高可能破坏酶X的结构答案：C

解析：该实验证明了酶的活性受温度的影响，温度过高或过低，酶的活性都会降低，该实验不能证明酶具有专一性。新知探究(二)温度和pH对酶活性的影响【探究·深化】[情境质疑]1．探究温度对酶活性的影响：步骤试管编号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步骤试管编号11′22′33′不同温度下处理5min100℃(或0℃)60℃0℃(或100℃)将同一温度下的两种物质混合后保温5min滴加碘液1滴1滴1滴结果(现象)变蓝不变蓝变蓝结论酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性(1)同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？提示：保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。(2)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？提示：不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在高温时会分解，影响对实验结果的分析。(3)在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？提示：不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。2．探究pH对酶活性的影响：步骤试管编号12320%的肝脏研磨液/mL111蒸馏水/mL1——0.01mol/L的氢氧化钠溶液/mL—1—0.01mol/L的盐酸溶液/mL——13%的过氧化氢溶液/mL222振荡试管结果有大量气泡产生无明显气泡无明显气泡(1)该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系？提示：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。(2)该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%的过氧化氢溶液，然后再调节pH?提示：不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响实验结果。(3)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？提示：不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。[重难点拨]探究酶的最适温度和最适pH1．设计思路组别编号12…n实验材料等量的同种底物温度(pH)T1(a1)T2(a2)…Tn(an)衡量指标相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少实验结论生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度

(或pH)为最适温度(或pH)2.实验操作(1)探究酶的最适温度：

(2)探究酶的最适pH：【典题·例析】[典例1]为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是(

)选项探究课题选用材料与试剂A温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液B温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂[答案]

B[解析]

过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响；淀粉遇碘液会发生颜色变化，而淀粉酶能将淀粉分解，使颜色变浅甚至消失，故可以用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液来探究温度对酶活性的影响；蔗糖酶不能催化淀粉水解；斐林试剂呈碱性，能与酸性物质发生反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，另外酸能催化淀粉的水解，也不适合用淀粉溶液和淀粉酶探究pH对酶活性的影响。[典例2]下列有关酶的实验设计思路的叙述，正确的是(

)

A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性

B．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和FeCl3溶液研究酶的高效性

C．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响

D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响[答案]

B[解析]

可以利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林试剂验证酶的专一性，但不能用碘液，因为蔗糖是否水解无法判断；过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和FeCl3溶液可以研究酶的高效性；过氧化氢的分解受温度的影响，所以不能用其探究温度对过氧化氢酶的影响；胃蛋白酶的最适pH为1.5，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响。易错提醒与酶有关实验的几个注意点【应用·体验】1．如图表示在某pH范围内酶a和酶b所催化的反应速率的变化情况，下列有关说法正确的是(

)A．将pH由4调至6，酶b的活性逐渐增强B．在不同温度下，酶a的最适pH不同C．酶b具有高效性，酶a不具有高效性

D．pH为5时，两种酶催化的反应速率相等答案：D

解析：酶b的最适pH为6，pH为4时，酶失去活性；在不同温度下，酶a的最适pH相同；酶都具有高效性；由图中曲线可以看出，pH为5时，两种酶催化的反应速率相等。2．已知酸或碱能水解多糖和蛋白质，碘液在碱性条件下会发生歧化反应，请判断下列利用相关材料、试剂开展的实验，实验目标能够达成的是(

)A．利用淀粉、淀粉酶、斐林试剂探究pH对酶活性的影响B．利用蔗糖、麦芽糖、蔗糖酶和斐林试剂探究酶的专一性C．利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响D．利用蛋清液、蛋白酶、双缩脲试剂探究pH对酶活性的影响答案：C

解析：根据题意可知，碘液在碱性条件下会发生歧化反应，且酸或碱能水解多糖，所以在一定的酸碱度下，没有淀粉酶，淀粉也会水解，从而影响实验结果，A错误；麦芽糖是由2分子葡萄糖组成的，麦芽糖和葡萄糖都是还原糖，因此不能用斐林试剂判断麦芽糖是否发生水解，B错误；淀粉酶可以催化淀粉的水解，而淀粉遇碘液变蓝，可利用淀粉、淀粉酶、碘液探究温度对酶活性的影响，C正确；根据题意可知，酸或碱能水解蛋白质，所以在一定的酸碱度下，没有蛋白酶，蛋白质也会水解，从而影响实验结果，D错误。科学思维——构建与酶有关的模型1．用曲线模型表示酶的三大特性(1)酶具有高效性。图1中酶参与的反应对应曲线A，无机催化剂参与的反应对应曲线B，未加催化剂时的反应对应曲线C，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。(2)酶具有专一性。图2中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用；而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性。(3)酶的作用条件温和。①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。②温度在a点时，酶的活性较低，但不会失活；温度≥c，酶会失活。pH≤d、pH≥f，酶都会失活。③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。2．用曲线模型表示影响酶促反应的因素①图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。②图2：在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。(2)温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)。①图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。②图3：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。【素养评价】1．为了比较甲、乙两种酶对温度和pH的耐受程度(即仍保持活性的范围)的差异，科研人员作了相关的研究，结果如图。下列选项中相关说法正确的是(