酶的特性课件-高一上学期生物人教版必修1

【课前一题】下图为四支装有等量等浓度H2O2溶液的试管在不同条件下，相同时间内释放氧气量的柱状图。下列相关叙述错误的是(

)A．①组与②组中H2O2分解反应的活化能相同，③组与④组中该反应的活化能相同B．与①组相比较，②组的水浴加热为H2O2的分解提供能量C．综合分析①组、③组和④组，结论是过氧化氢酶具有高效性D．若在④组的基础上增加②组条件，则相同时间内④组释放的氧气量减少

【解析】A.加热能为H2O2的分解提供能量，但不会改变该反应活化能的大小，而催化剂能降低反应的活化能，其中酶降低活化能的效果更为显著，A错误，B、C正确；D.在高温条件下过氧化氢酶的活性会降低甚至丧失，故若在④组的基础上增加②组条件，则相同时间内④组释放的氧气量减少，D正确。【答案】A

A第五章细胞的能量供应和利用

第一节降低化学反应活化能的酶（2）（二、酶的特性）教学目标及核心素养1.通过“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”的探究活动，阐明酶具有专一性，学会“控制变量和设计对照实验”的科学方法。2.通过“PH和温度对酶活性影响”的探究活动，分析推导“酶的作用条件较温和”的特性，训练模型建构的科学思维。3.通过酶在生活、生产中应用的实例，认同酶在生产实践上应用具有高效、环保、节能等特点。重点难点教学重点：

1.酶的特性及原因。2.影响酶促反应的因素。教学难点：

1.酶的特性及原因。2.探究实验中控制变量的科学方法。学习目标任务2酶的作用特性影响酶活性的因素3回顾：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验序号操作试管1试管2试管3试管41加入体积分数3%的H2O2溶液2mL2mL2mL2mL2实验处理现象组别结果分析自变量因变量无关变量回顾：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验序号操作试管1试管2试管3试管41加入体积分数3%的H2O2溶液2mL2mL2mL2mL2实验处理不做处理90℃左右水浴加热加2滴质量分数3.5%FeCl3溶液加2滴质量分数20%的肝研磨液现象基本无气泡产生有少量气泡产生有较多气泡产生有大量气泡产生带火星木条不复燃带火星木条不复燃带火星木条复燃带火星木条迅速复燃组别对照组实验组实验组实验组结果分析H2O2在自然条件下分解缓慢加热能促进H2O2分解Fe3+能催化H2O2分解H2O2酶能催化H2O2分解且效率更高自变量因变量无关变量酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。1.酶的高效性与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。二、酶催化反应的特性

酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。概念：原因：意义：1.酶的高效性二、酶催化反应的特性二、酶催化反应的特性1.酶的高效性酶具有高效性的意义：保证了细胞代谢快速高效地进行。

二、酶催化反应的特性2.具有专一性（1）概念：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(2)专一性模型解读①A是酶，B、C、D是底物。②酶A只能和底物B结合，将底物B分解为E和F，体现了酶的专一性。③酶和底物就像“锁和钥匙”一样，酶专一性识别底物后才能发挥作用。④反应前后，酶的结构和性质不变。酶+底物酶-底物复合物酶+产物二、酶催化反应的特性2.具有专一性(2)专一性模型解读时间底物的剩余量底物B底物A曲线解读：

酶可催化底物A反应，不能催化底物B反应，说明酶催化具有专一性。曲线解读：在底物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能够催化底物A参加的反应。在底物A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参加的反应。探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（1）实验原理：二、酶催化反应的特性淀粉和蔗糖都是非还原糖。淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。

淀粉→麦芽糖

蔗糖→葡萄糖＋果糖通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，确定酶促反应产物。探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶催化反应的特性（2）实验设计及结果结论分析1号试管2号试管步骤一2ml淀粉溶液2ml蔗糖溶液二加入2ml新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约60℃水浴保温5min三加入2ml斐林试剂，水浴加热1min现象砖红色沉淀无砖红色沉淀思考·讨论：①该实验的自变量和因变量分别是什么？自变量：底物的种类；因变量：底物是否被淀粉酶水解。探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶催化反应的特性（2）实验设计及结果结论分析1号试管2号试管步骤一2ml淀粉溶液2ml蔗糖溶液二加入2ml新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约60℃保温5min三加入2ml斐林试剂，水浴加热1min现象砖红色沉淀无砖红色沉淀思考·讨论：②1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明了什么？你能从该实验得到什么结论？1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。

结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶催化反应的特性（2）实验设计及结果结论分析1号试管2号试管步骤一2ml淀粉溶液2ml蔗糖溶液二加入2ml新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约60℃保温5min三加入2ml斐林试剂，水浴加热1min现象砖红色沉淀无砖红色沉淀思考·讨论：③实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？

不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶催化反应的特性（2）实验设计及结果结论分析1号试管2号试管步骤一2ml淀粉溶液2ml蔗糖溶液二加入2ml新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约60℃保温5min三加入2ml斐林试剂，水浴加热1min现象砖红色沉淀无砖红色沉淀思考·讨论：④已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？有必要。可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶催化反应的特性（2）实验设计及结果结论分析1号试管2号试管步骤一2ml淀粉溶液2ml蔗糖溶液二加入2ml新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约60℃保温5min三加入2ml斐林试剂，水浴加热1min现象砖红色沉淀无砖红色沉淀思考·讨论：⑤本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？

探究同一种酶是否能催化不同底物水解。（两种底物一种酶）另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解。

（两种酶一种底物）探究2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶催化反应的特性（2）实验设计及结果结论分析两种酶一种底物：步骤1号（__组）2号（___组）一底物：可溶性淀粉2ml二酶溶液

三60℃水浴加热5min四斐林试剂2ml五50℃～65℃水浴加热2min现象产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀对照1ml淀粉酶溶液1ml蔗糖酶溶液实验自变量：酶的种类因变量：底物是否水解（观察是否产生砖红色沉淀）二、酶催化反应的特性2.具有专一性酶具有专一性的意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。

同一生物不同细胞内酶的种类和数量可能不相同。A【典例1】某同学为了验证淀粉酶的专一性设计了以下三种实验方案。方案一：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，一段时间后往两组试管中分别加入适量碘液并观察两组试管的颜色反应。方案二：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，一段时间后往两组试管中分别加入适量斐林试剂并观察两组试管的颜色反应。方案三：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入蔗糖酶和淀粉，一段时间后往两组试管中分别加入适量碘液并观察两组试管的颜色反应。下列有关这三种方案的说法，正确的是（

）A.三种方案中的两组试管加入的底物和酶的量分别相等B.方案一加入碘液可以鉴定淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解C.方案二加入斐林试剂可以鉴定淀粉是否被分解，但不能证明蔗糖是否被分解D.方案三能通过颜色反应判断两组试管中是否有还原糖产生【变式1】研究发现酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究人员以蛋清为实验材料进行了如下实验：下列相关说法正确的是（

）A.蛋清中的蛋白质分子比蛋白块a中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解B.将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此pH条件下的催化效果C.①②③过程中，蛋白质的空间结构不变D.处理相同时间，蛋白块b明显小于蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性【解析】A.蛋白块a是经过加热后形成的，空间结构已经被破坏，因此更容易被蛋白酶水解，A项错误；B.测定蛋白酶在某pH下的催化效果，需要先将蛋白酶和相应盐酸混合一段时间，B项错误；D【变式1】研究发现酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究人员以蛋清为实验材料进行了如下实验：下列相关说法正确的是（

）A.蛋清中的蛋白质分子比蛋白块a中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解B.将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此pH条件下的催化效果C.①②③过程中，蛋白质的空间结构不变D.处理相同时间，蛋白块b明显小于蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性【解析】C.蛋白质在高温、强酸或酶的催化下，空间结构都会被破坏，C项错误；D.酶的高效性是相对无机催化剂而言的，处理相同时间，由蛋白酶催化形成的蛋白块b明显小于由盐酸催化产生的蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性，D项正确。【答案】D

3.作用条件较温和二、酶催化反应的特性唾液（淀粉酶）pH6.2～7.4胃液（胃蛋白酶）pH0.9～1.5小肠液（含多种酶）pH7.6使用温水30-40℃效果最佳，切勿用60℃以上的热水加酶背景资料阅读上述材料，能得出哪些结论？①酶的催化效率可能受温度影响。②酶的催化效率可能受pH值的影响，并且不同的酶需要不同的pH条件。酶活性：酶催化特定化学反应的能力在一定条件下催化某一化学反应的速率化学反应速率：单位时间（每分）内底物减少量或产物生成量。二、酶催化反应的特性探究3:影响酶活性的因素课题1：探究温度对酶活性的影响1.实验原理：二、酶催化反应的特性探究3:影响酶活性的因素

温度影响酶（如淀粉酶）的活性，进而影响化学反应的速度（如淀粉水解）。淀粉遇碘变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素讨论：下列3组实验是探究温度对酶活性的影响，请分别从中寻找错误：实验一序号项目试管1试管21可溶性淀粉溶液5mL5mL2α-淀粉酶溶液3mL3mL3温度0℃90℃4相同温度下两溶液混合混合液混合液5斐林试剂2mL2mL6实验现象

错误：缺少60℃的对照组，且不应选用斐林试剂作为检测试剂。课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素讨论：下列3组实验是探究温度对酶活性的影响，请分别从中寻找错误：序号项目试管1试管2试管31可溶性淀粉溶液5mL5mL5mL2α-淀粉酶溶液3mL3mL3mL3温度0℃60℃90℃4碘液2滴2滴2滴5实验现象

实验二错误：未对底物和酶进行保温处理就混合在一起。课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素讨论：下列3组实验是探究温度对酶活性的影响，请分别从中寻找错误：序号项目试管1试管2试管31过氧化氢溶液5mL5mL5mL2温度0℃60℃90℃3过氧化氢酶溶液3mL3mL3mL4实验现象

实验三错误：不应选用过氧化氢溶液作为反应底物，因为高温条件下，会直接使底物分解加快，而不是通过影响酶的活性来影响底物的分解。2.实验设计：课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素试管编号11′22′33′实验步骤一2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三将1′试管中的溶液倒入试管1中混合，摇匀将将2′试管中的溶液倒入试管2中混合，摇匀将将3′试管中的溶液倒入试管3中混合，摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象结论2.实验设计：课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素试管编号11′22′33′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三1与1′试管内液体混合，摇匀2与2′试管内液体混合，摇匀3与3′试管内液体混合，摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论100℃60℃0℃2.实验设计：课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素试管编号11′22′33′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三1与1′试管内液体混合，摇匀2与2′试管内液体混合，摇匀3与3′试管内液体混合，摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论

在60℃条件下淀粉酶可催化淀粉水解，在100℃和0℃条件下淀粉酶都不能发挥催化作用。

酶发挥作用需要适宜的温度条件下，温度过高或过低都将影响酶的活性。2.实验设计：课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素【特别提示】（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，不会因混合而改变温度；若先混合，酶可能与底物迅速完成反应，影响实验结果。（2）本实验不适合用H2O2作为底物，因为H2O2遇热会加速分解，无法确认实验现象的出现是不是温度对酶活性影响的结果。（3）本实验不宜使用斐林试剂检验有无葡萄糖的生成，因为斐林试剂与还原糖的反应需要加热条件，而温度是本实验的自变量，必须严格控制。3.实验结论：课题1：探究温度对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素（2）在低于最适温度的范围内,随着温度的升高，酶的活性逐渐升高；当超过最适温度时，随温度的升高，酶的活性逐渐降低，甚至失活。

（1）酶的活性最高，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。抑制失活低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存）高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(高温变性)课题2：探究pH对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素1.实验原理：2.实验设计：实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同PH的溶液1mLPH=7的缓冲液1mL盐酸溶液1mLNaOH溶液三注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL四观察现象课题1：探究pH对酶活性的影响探究3:影响酶活性的因素1.实验原理：2.实验设计：实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同PH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液三注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL四观察现象有大量气泡产生产生少量气泡产生少量气泡3.实验结论：不同pH条件下，过氧化氢酶的活性不同。最适PH在一定条件下，酶活性最高时的pH称为该酶的最适pH。在低于最适pH的范围内,酶的活性随着pH的升高而升高。当超过最适pH，酶的活性随着温度的升高而降低，甚至失活。

所以，保存酶的条件是：低温、最适PH。失活失活思考：胃蛋白酶随食糜进入小肠后，还具有催化功能吗？强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性)任务2：探索影响酶活性的因素影响酶活性的因素——调节剂活性位点空间结构改变酶的应用溶菌酶溶解细菌的细胞壁含酶牙膏多酶片胰蛋白酶加酶洗衣粉果胶酶科学·技术·社会：酶为生活添姿彩【典例2】下列是有关某种淀粉酶的实验，其处理方式及结果如下表及下图所示。根据结果判断，下列叙述正确的是（） A.此种淀粉酶在作用40min后便会失去活性B.在60℃的环境中此种淀粉酶已失去活性C.此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比偏碱性环境中的高D.物质甲对试管Ⅲ中淀粉酶活性的促进作用大于试管Ⅱ【解析】由图中试管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相应处理及其淀粉含量的变化情况可知：试管Ⅱ与试管Ⅰ仅有温度不同，那么试管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是温度过高导致酶变性失活；试管Ⅱ（pH=8）、试管Ⅲ（pH=7）内的淀粉含量都减少了，但是试管Ⅱ的淀粉减少得更快，说明此淀粉酶在偏碱性环境中的催化效率比在中性环境中的高。【答案】B B【变式2】图1和图2是某兴趣小组绘制的“影响H2O2分解速率的条件”曲线图,图3是该兴趣小组绘制的“温度对麦芽糖酶活性影响”的曲线图。请回答下列问题:

图1

图2图3

(1)酶起催化作用的机理是

____。图1和图2所代表的实验中,实验自变量依次为

__________、

。(2)图2酶促反应中限制bc段O2产生速率的主要因素是

________________。由图3可得出酶具有的特性是

____

。能降低化学反应的活化能催化剂种类和反应时间H2O2浓度过氧化氢酶数量(浓度)作用条件温和【变式2】图1和图2是某兴趣小组绘制的“影响H2O2分解速率的条件”曲线图,图3是该兴趣小组绘制的“温度对麦芽糖酶活性影响”的曲线图。请回答下列问题:

图1

图2图3

(3)该兴趣小组还根据图3做了关于温度影响麦芽糖酶活性的实验,探究经过温度t4处理的酶,当温度降低到t3时,其活性是否可以恢复到较高水平。他们进行了如下实验:取3支试管,分别编号为A、B、C,各加入适宜浓度的该酶溶液1mL;关于变量的设置:A和B作为对照组应分别在温度为

的水浴装置中保温适宜时间,C作为实验组的处理为____________________________________________________________________________。t3、t4适宜时间,后在温度为t3的水浴装置中保温适宜时间先在温度为t4的水浴装置中保温【变式2】图1和图2是某兴趣小组绘制的“影响H2O2分解速率的条件”曲线图,图3是该兴趣小组绘制的“温度对麦芽糖酶活性影响”的曲线图。请回答下列问题:

图1

图2图3

(4)麦芽糖酶可以催化麦芽糖水解为葡萄糖,但实验结果不能用斐林试剂检测,原因是

_______________________________________________________________________。麦芽糖和葡萄糖均为还原糖,它们均能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀酶通过活性位点与底物结合。形成酶—底物复合物，降低化学反应的活化能。酶的催化机理1酶的作用特性2有机物3酶具有高效性、专一性和作用条件较温和。酶活性受到温度、PH及调节剂等环境因素的影响；酶催化的反应一般是在温和、适宜的条件下进行的。小结【拓展】影响酶促反应速率的因素1.温度、PH对酶促反应速率的影响温度、PH通过影响酶的活性影响酶促反应速率。2.酶和底物的浓度与反应速率的关系曲线【拓展】影响酶促反应速率的因素反应速率与酶浓度的关系：在底物充足，其他条件均适宜的情况下，反应速率与酶浓度成正比（如图甲）。反应