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第五章 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）
1
酶催化反应的特性
酶的特性
2
影响酶活性的因素
探究一
酶催化反应的特性
情境一
假如细胞中过氧化氢酶的催化效率很低会怎样
你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应，如果有关的酶催化效率很低，供能的化学反应只能慢悠悠地进行，你还能跑那么快吗
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
情境一
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
1
2
3
4
3
4
酶没有改变产物的生成
量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。
分析酶具有高效性
【任务1】
生成物浓度
加酶
加无机催化剂
未加催化剂
时间
平衡点
a
b
c
①曲线a、b对比说明酶具有 。
②曲线a、c对比说明酶具有 。
高效性
催化作用
③酶是否增加了产物的生成量？
(1)酶具有高效性模型分析
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍
107～1013
分析酶具有高效性
【任务1】
保证了细胞代谢的快速进行；保证了细胞内能量供应的稳定。
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。
(2)含义：
(3)意义：
无机催化剂催化的化学反应范围比较广：
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗
例如：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解,还能催化淀粉水解。
情境二
尝试模仿“比较过氧化氢在不同条件下的分解”用以下材料进行实验设计，验证淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用
设计实验探究酶的专一性
【任务2】
(1)实验材料：
可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、斐林试剂、水
(2)实验用具：
试管、大烧杯、滴管、酒精灯等
(3)实验原理：
淀粉和酶都是非还原糖，在特定的酶的催化作用下分解成还原糖，还原糖可与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀
1号试管 2号试管
实验步骤 一 2ml淀粉溶液 2ml蔗糖溶液
二
三 四 现象
结论 2mL淀粉酶
2mL淀粉酶
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
振荡→60℃热水保温5min
2ml斐林试剂振荡→水浴加热1min
设计实验探究酶的专一性
【任务2】
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
(4)实验过程：
有必要，可排除淀粉酶的活性，浓度等无关变量的影响。
③已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要
设计实验探究酶的专一性
【任务2】
②上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？说明原因。
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。
(5)实验分析：
①该实验的自变量和因变量分别是什么
自变量：
因变量：
底物的种类
底物是否被淀粉酶水解(是否出现砖红色沉淀)
④本实验的设计思路是同一种酶是否能催化不同底物水解 你还有其他设计思路吗
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。
设计实验探究酶的专一性
【任务2】
每一种酶只能催化_____________化学反应。
一种或一类
设计实验探究酶的专一性
【任务2】
(6)归纳总结：
反应前后酶的结构和性质不变
底物
酶
分解反应
产物
酶—底物复合物
酶具有专一性
①特点:
酶能重复利用，不会被分解,但酶也会发生自我更新
细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的_________是分不开的。
专一性
设计实验探究酶的专一性
【任务2】
(6)归纳总结：
底物
酶
分解反应
产物
酶—底物复合物
酶具有专一性
②意义:
1.幽门螺旋杆菌（Hp）能产生脲酶催化尿素分解形成氨和二氧化碳，因此若要检测某人胃内是否存在 Hp，常用14C呼吸实验检测，受检者口服特殊的尿素（14CO（NH2）2）胶囊，根据受检者是否能产生14CO2及含量判断有无Hp感染。下列相关叙述错误的是（ ）
A．外出聚餐可能会增加Hp的传播途径
B．尿素浓度及含量的改变不会影响脲酶活性
C．若将脲酶低温处理一段时间其活性仍可恢复
D．有脲酶催化尿素才能分解，说明酶具有高效性
D
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
2. 下列有关酶的叙述错误的是（ ）
A．同无机催化剂相比，酶具有高效性，是因为酶为化学反应提供活化能
B．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，一般在细胞外也能发挥作用
C．淀粉酶不能分解纤维素证明了酶具有专一性
D．低温和高温下酶活性都很低，但原因不同
A
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
探究二
影响酶活性的因素
唾液(淀粉酶)
pH 6.2～ 7.4
胃液(胃蛋白酶)
pH 0.9～1.5
小肠液（含多种酶）
pH 7.6
使用温水30- 40℃效果最佳，切勿用60℃以上的热水
情境三
①酶的活性可能受温度影响。
阅读上述材料，能得出哪些结论？
②酶的活性可能受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。
唾液(淀粉酶)
pH 6.2～ 7.4
胃液(胃蛋白酶)
pH 0.9～1.5
小肠液（含多种酶）
pH 7.6
情境三
什么是酶活性？如何表示？
使用温水30- 40℃效果最佳，切勿用60℃以上的热水
酶活性的大小：一定条件下酶所催化某一化学反应的速率。
紧急通知：请七、八年级各班将图书借阅登记册完善到11月21号，并于今天下午4点前交图书室，迎接明天的检查。请潘主任调度本级班主任尽快上交。
探究实验一般步骤
情境三
提出问题
作出假设
设计实验
实施实验
分析结果
表达交流
进一步探究
温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢
温度或pH影响酶的活性呢
如何探究酶活性的大小？
以“温度对酶活性的影响”为课题进行小组讨论，并写出实验设计方案
实验设计方案包括：
实验材料用具的选择；（从课本中提供的材料用具选择）
自变量、因变量、无关变量是什么？
简单的实验步骤（可模仿过氧化氢实验用表格形式呈现）
预期实验现象及结论
探究温度对酶活性的影响
【任务3】
探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
【任务3】
(1)材料选择：
淀粉酶
鉴定试剂选用碘液,还是选用斐林试剂？
碘液，看是否变蓝
因为加热能促进过氧化氢分解
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，而加热会改变实验温度，对实验结果造成影响。
选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么
自变量:
因变量:
无关变量:
不同的温度条件
酶的活性或淀粉分解量的多少
淀粉和淀粉酶的浓度和用量、溶液的PH和反应时间
如何控制温度？
如何控制？
探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
【任务3】
用冰块降温、水浴加热，用温度计随时测量
如何检测？
用碘液检测是否出现蓝色或蓝色深浅表示
相同且适宜
(2)实验变量：
步骤 1号 1′号 2号 2′号 3号 3′号
3%的可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
2%的淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL
不同温度下处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 将同一温度下的两种物质混合后保温5 min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
【任务3】
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？
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。
(3)实验过程：
变蓝
不变蓝
变蓝
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)
酶的活性最高，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。
在低于最适温度的范围内,酶的活性随着温度的升高而升高。
当超过最适温度，酶的活性随着温度的升高而降低，甚至失活。
失活
抑制
t/℃
最适温度
温度对酶活性的影响：
酶促反应速率
探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
【任务3】
(4)归纳总结：
尝试画出酶活性与pH的关系曲线图
探究PH对酶活性的影响
【任务4】
以“PH对酶活性的影响”为课题进行小组讨论，并写出实验设计方案
实验设计方案包括：
实验材料用具的选择；（从课本中提供的材料用具选择）
自变量、因变量、无关变量是什么？
简单的实验步骤（可模仿过氧化氢实验用表格形式呈现）
预期实验现象及结论
探究PH对酶活性的影响
【任务4】
(1)材料选择：
选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么
过氧化氢酶
因为淀粉在强酸或强碱的条件下会水解
不同的pH条件
酶的活性或过氧化氢分解速率、气泡产生量
H2O2和H2O2酶的浓度和用量、反应温度和时间等
探究PH对酶活性的影响
【任务4】
自变量:
因变量:
无关变量:
如何控制PH？
如何控制？
可加入强酸或强碱
如何检测？
相同且适宜
(2)实验变量：
气泡产生量，卫生香复燃情况
步骤 试管1 试管2 试管3
1 注入H2O2酶溶液 1ml 1ml 1ml
2 注入不同pH溶液 1ml盐酸 1ml蒸馏水 1mlNaOH溶液
3 注入等量H2O2溶液 2ml 2ml 2ml
4 气泡产生量卫生香复燃情况
几乎没有
大量气泡
几乎没有
不复燃
复燃
不复燃
探究PH对酶活性的影响
【任务4】
(3)实验过程：
该实验中，能否在加入H2O2酶溶液，直接加入3%的过氧化氢溶液，然后再调节pH
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。
酶的活性最强，催化效率最高的pH称为酶的最适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PH的升高而降低，甚至失活。
PH对酶活性的影响：
PH
最适PH
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)
酶促反应速率
每种酶都有自己的最适pH值，
动物：6.5--8.0 (但胃蛋白酶为1.5); 植物: 4.5--6.5
(4)归纳总结：
探究PH对酶活性的影响
【任务4】
尝试画出酶活性与pH的关系曲线图
除了前面提到的温度、PH还有酶的浓度、底物的浓度。
反应速率随酶浓度的升高而加快
在一定浓度范围内,反应速率随浓度的升高而加快;但达到一定浓度后，反应速率不再变化
酶促反应速率
酶浓度
底物足够
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
影响酶活性的其他因素
1.下列有关酶的实验设计思路，正确的有几项（ ）
①利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
②利用过氧化氢和新鲜肝脏研磨液探究温度对酶活性的影响；
③将酶和底物在室温下混合,再作不同保温处理,可探究温度对酶活性的影响；
④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；
⑤利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响；
⑥探究蛋白酶的专一性，不用双缩脲试剂进行检测
A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
B
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
2.现探究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组：A 组（20℃）,B组（40℃）和C组（60℃）,测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。下列有关叙述错误的是（ ）
A．该实验的自变量是温度和反应时间
B．实验中的三个温度条件下，该酶活性
最高的是B组
C．从图示结果可以得出40℃一定是该酶
的最适温度
D．若在t1之前，将A组温度适当提高，则反应速度会加快
C
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
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。
课堂总结
酶具有专一性
酶具有高效性
影响酶活性的因素
每一种酶只能催化一种或一类的化学反应
酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍
构建网络

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