生命活动的能量“通货”——ATP

1、第二课时酶和酶促反应,课程标准 1.说明酶在代谢中的作用。 2.探究影响酶活性的因素。 课标解读 1.说出酶的本质和作用，尝试比较过氧化氢在不同条件下的分解效果。 2.举例说明酶的特性。 3.概述酶促反应的基本原理。 4.探究影响酶活性的条件，掌握控制实验变量的科学方法。,1酶又称为 ；酶的来源： ；酶的作用： ；酶的本质： ，绝大多数的酶都是蛋白质。近年来，科学家发现，某些核酸也具有生物催化作用，它们被称为 。,认识酶,生物催化剂,酶是活细胞产生的,具有催化活性,一类特殊蛋白质,核酶,2与无机催化剂相比，酶所具有的特性是： 和 。 3酶在酶促反应中能催化特定的底物反应，与 有关。酶的活性与底

2、物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时， 化学反应的发生，如合成反应或分解反应。,高效性,特异性,酶的活性中心,启动,思维激活1 酶催化作用的实质是什么？ 提示酶催化作用的实质在于它能降低化学反应的活化能，使反应在较低能量水平上进行，从而使化学反应加速。,1酶概念的三要素： (1)酶的来源活细胞产生的。 (2)酶的化学本质蛋白质。 (3)酶的生理功能催化作用。 2酶的作用 酶的唯一作用是作为催化化学反应的催化剂(即降低反应分子的活化能)，它既不属于细胞的结构物质，也不属于调节物质(不是激素)，更不作为能源物质。,3与无机催化剂相比，酶既有一般催化剂的“共性”，更有生物催化剂的“

3、个性” (1)共性：二者均只催化自然界可发生的化学反应，并只可降低分子活化能、加快反应速率、尽快达到化学平衡点。二者在反应前后，性质与数量均不发生变化。 (2)酶的特性：与无机催化剂相比，酶存在如下特性： 高效性：酶的催化效率一般为无机催化剂的1071013倍，如过氧化氢酶与Fe3相比，催化过氧化氢分解效率高得多。 特异性：每一种酶只能对一定的底物发生催化作用，如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，而对蛋白质的分解无效，而Fe3则是多种化学反应的催化剂。,名师指津：关于酶的几种正确与错误说法,(2)实验过程及现象记录如下表：,(3)实验小结 从以上实验可以看出，1号试管迅速产生大量气泡，由于放出的

4、气泡是过氧化氢分解产生的氧气，所以1号试管中的卫生香猛烈燃烧。由此可以证明，生物催化剂具有催化作用且效率较高。,注意：在实验中使用的酵母菌液必须是新鲜的，这是因为新鲜酵母菌液中的酶能保持其原有的活性。,实践：实验二酶具有特异性 (1)实验原理 酶的催化作用具有特异性的特点，即每种酶只能对一定的底物发生催化作用。如淀粉酶只能催化淀粉水解成麦芽糖，对蔗糖则不起催化作用。 淀粉在淀粉酶的催化作用下，能够水解成麦芽糖。在煮沸的条件下，斐林试剂能使麦芽糖氧化，自身则还原成砖红色的氧化亚铜沉淀。因此，斐林试剂可以用来鉴定溶液中是否有麦芽糖，进而看出淀粉酶是否只能催化淀粉水解，不能催化其他糖类的水解。,(2

5、)实验过程与现象：,从以上实验结果可以看出，1号试管内有砖红色沉淀，说明试管内有麦芽糖生成，即淀粉酶能催化淀粉水解成麦芽糖。2号试管内无砖红色沉淀生成，说明试管内无还原性糖生成，即淀粉酶不能催化蔗糖的水解。这就是说，酶的催化作用具有特异性。,(3)实验成功的关键 本实验的关键是蔗糖的质量(纯度)，以及蔗糖溶液的新鲜程度。实验用的蔗糖必须保持纯净，实验前可先用斐林试剂检验一下现配制的蔗糖溶液，如无砖红色沉淀的产生，则可供学生实验用。另外，蔗糖溶液应现配现用，以免时间过长后被微生物分解成还原性糖，影响实验效果。,(4)注意事项 实验用的试管必须洗刷干净，并统一编号，以免前后两个班的学生使用时乱抓。

6、 隔水煮沸用的开水，需提前备好，以缩短实验时间。 制备的可溶性淀粉溶液，必须完全冷却后才能使用。如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，就会因温度过高而破坏淀粉酶的活性。 两支试管保温时，应控制在60 左右，低于50 或高于75 ，都会降低化学反应的速率。 如果2号试管出现了砖红色沉淀，可以考虑以下原因： a蔗糖溶液放置时间是否过长； b试管是否干净； c蔗糖本身是否纯净。,【巩固1】 (多选)唾液淀粉酶进入胃后，将()。 A继续催化淀粉水解 B停止催化淀粉水解 C自身被酶催化水解 D受胃液保护不分解 解析酶的活性受pH值的影响，且酶具特异性，淀粉酶进入胃后被胃蛋白酶水解。 答案BC,影响酶促反

7、应速率的因素： 等。,影响酶促反应速率的因素,pH、温度、酶的浓度、底物浓度、反应产物,思维激活2 从蛋白质的结构和特点方面分析，在过酸、过碱或温度过高的条件下酶为什么失活？该如何保存酶？ 提示过酸过碱和高温使蛋白质变性失活，低温和适宜pH下保存酶。,思维激活3 利用“淀粉、淀粉酶、碘液”如何设计实验，探究温度对酶活性的影响？该实验能否用斐林试剂代替碘液？ 提示实验的变量是温度，可设置0 、60 (或37 )、100 等不同温度，据是否变蓝判断。 不能用斐林试剂代替碘液，因为使用斐林试剂需要加热。,1影响酶作用速率的因素 酶的催化作用受到温度、pH等因素的影响，适宜的温度和pH是维持酶的正常功

8、能所必需的。这是因为大多数酶是蛋白质，蛋白质的分子结构和功能状态要受到温度、pH等条件的影响。在高温、强酸或强碱、重金属等条件下，会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。 低温、pH等的轻微改变使酶的活性降低但未破坏酶的分子结构，恢复正常的温度、pH时，酶的活性也可以恢复。,酶促反应速率与温度、pH、酶浓度、底物浓度、反应产物浓度等有密切关系，其规律如下：,2课题研究影响酶促反应速率的因素 (1)研究目的：说明影响酶活性的因素。 (2)推荐器材：滤纸、pH试纸、温度计、试管、烧杯、酒精灯；过氧化氢溶液、葡萄糖、酵母菌液等。 (3)探究过程,将若干浸入酵母菌液中的小滤纸片(1 cm2)取出后晾干，制

9、作成附着有过氧化氢酶的滤纸片。 在3只烧杯中盛入体积分数为2%、pH分别为5、7、9的过氧化氢溶液(温度相同)，再将滤纸片一片片放入其中。在过氧化氢酶的催化作用下，接触到滤纸片的H2O2被催化分解为H2O和O2，O2会附着在滤纸片上。随着O2的增多，滤纸片会向上运动直至浮出液面。 及时记录滤纸片从沉入烧杯底部到再浮出液面这一过程所用时间(t)。然后，以1/t为纵坐标(酶促反应速率)、pH为横坐标绘制曲线图。得出“pH确实对酶的活性有影响”的结论。,(4)pH对不同酶活性的影响,【巩固2】 胰蛋白酶是存在于人体小肠中的一种消化酶。胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物)，温度保持37 ，pH保持在

10、最适宜，生成物量与反应时间的关系如图。请回答下列问题。,(1)该酶作用的底物是_。 (2)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速率将_，原因是_。 (3)下列四项中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度的关系的是_。,解析(1)酶有特异性，胰蛋白酶的作用是催化蛋白质的水解。(2)胰蛋白酶的最适pH为8.09.0，在pH为2这样的强酸环境下，胰蛋白酶变性失活，无催化能力。(3)在37 时胰蛋白酶的催化效率最高，所以在037 这个温度范围内，随着温度的升高，分解速度应逐渐加快。掌握这一点，A、B、D三个选项就排除了。 答案(1)蛋白质 (2)不变在pH2时酶

11、已经失活 (3)C,酶的特性及实验探究,【例1】 (多选)右图表示在适宜条件下，等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时间的关系曲线(加入2滴过氧化氢酶，加入2滴Fe3，加入2滴蒸馏水)，请分析判断下列结论正确的是()。,A据图分析可知，反应速率从快到慢依次是 B与相比，得出的结论是酶具有催化作用 C与相比，得出的结论是酶具有高效性 D酶和无机催化剂只能缩短达到平衡的时间，不改变化学反应的平衡点,深度剖析据图分析可知，反应速率为；结合教材实验的设计思路和曲线的含义，很容易得出B、C两项的结论是错误的，二者的结论颠倒了。从图可知不同处理条件下最终生成物的量是相等的，只是酶和无机催化剂缩短了反应达

12、到平衡的时间。 答案AD 误区警示酶只是改变达到化学平衡所需的时间，而不能改变化学反应的平衡点。,【例2】 如图表示不同条件下酶促反应的速率变化(酶浓度相同)，下列说法不正确的是()。 A酶促反应的速率可以用产物生成的速率来表示 Bb和a相比较，酶促反应速率慢，这是因为温度低，酶活性降低 CAB段影响酶反应速率的主要限制因子是酶浓度 D若想探究不同温度对酶活性的影响，至少应设计3种不同的温度,影响酶促反应的因素,思维导图：,深度剖析A和B相比较，它们的酶浓度是相同的，因而反应速率的不同与酶浓度无关。 答案C,规律方法坐标曲线题解题方法 第一步：识图，关键要抓两点：一看纵横坐标所表示的生物学含义

13、；二看曲线中的特殊点(起点、拐点、终点)和曲线的趋势。 第二步：析图，图中为什么会出现特殊点？曲线为什么有这样的变化趋势和走向？分析曲线变化的因果关系。 第三步：用图，通过联想、迁移等再现与图像曲线相关的知识点，如生物学概念、原理等。 解答本类题的切入点是：同一条曲线上的两个点的比较从横坐标代表的变量入手；不同曲线上处于同一轴线的两个点的比较从两曲线差异的变量入手。,有关酶的实验探究设计及曲线解读,注意：选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的特异性，检验反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。保证蔗糖的纯度和新鲜程度

14、是做好实验的关键。,(5)酶的适宜条件的探究 实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应物分解的速率或存在量。 实验设计的一般步骤：分组编号不同处理平衡无关变量现象观察结果分析得出结论。,二、与酶有关的曲线解读 (1)表示酶的高效性的曲线 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。 酶只能缩短达到化学平衡所需要的时间，但不能改变化学反应的平衡点。,(2)影响酶活性的曲线 在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。 过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。

15、反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。,(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。 在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,能力展示 1下图表示酶促反应速度与温度的关系。请据图回答问题： (1)图中A点所对应的温度称_。 (2)曲线AB段平缓，而AC段急剧下降，试分析其原因： _。 (3)将装有酶与反应物的甲、乙、丙3支试管分别放入0 、12 、70 的水浴锅中水浴20 min后，转入37 的水浴锅中保温，3支试管的反应情况；甲_

16、，乙_，丙_。,解析从表面上看，B点和C点反应在不同的温度下酶的活性是一样的。但从B点和C点的曲线趋势上看，其生物学含义有区别。低温时，酶的活性明显降低但未丧失，所以AB曲线趋向平缓，与温度轴接近；温度过高时，酶的活性完全丧失，所以AC曲线急剧下降，可与温度轴相交。 答案(1)最适温度 (2)温度低时，酶的分子结构没有被破坏，仍然具有活性；温度较高时，酶发生变性，造成活性迅速下降 (3)正常进行正常进行无反应,2下图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是()。 A酶反应的最适温度范围 B酶因热而失活 C酶反应生成物量与时间的关系 D酶反应速率和酶量的关系,解析坐标反应的

17、是在不同温度下，生成物的量随时间的变化，实质反应的是在不同温度下酶促反应的速率变化，可知实验变量为温度，前提条件是酶量为定值等，因此图中不能反映出酶反应速率和酶量的关系。 答案D,1在唾液淀粉酶催化淀粉分解实验中，将唾液稀释10倍，与用唾液原液(没稀释)实验效果基本相同，这表明酶具有()。 A特异性 B稳定性 C多样性 D高效性 解析酶的特性之一是高效性。 答案D,2下述有关酶的叙述中，不正确的是()。 A酶是活细胞产生的催化剂 B酶是一类特殊的有机物 C酶在催化过程中化学性质也发生改变 D酶的催化需要适宜的温度和pH 解析酶是生物催化剂，在反应前后物质的量和性质不发生改变。 答案C,3如图表示某反应物剩余量随pH 及温度变化的情况，正确的是()。 A该酶的最适温度是37 B随着pH的升高，酶的活性先降低后升高 C随着温度的升高，酶的最适pH不变 D随着温度的升高，酶的活性逐渐降低,解析反应物剩余量的多少可以表示反应进行的程度，反应物剩余越少，表示反应进行的越彻底，则酶的活性越高，反之则酶的活性越低。由图可以看出该酶的最适温度应为35 左右，在一定范围内随着pH和温度的升高，酶的活性都是先升高再降低。在不同的温度条件下，酶的最适pH都是8。 答案C,4人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因是()。 A消化道内的食物尚未消化 B发烧使胃肠蠕动减弱 C体内食物残渣排出受阻 D高烧使酶