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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
酶的催化机理
酶
酶
酶
底物
中间产物
产物
酶+底物
酶-底物复合物
酶+产物
酶又具有怎样的特性呢？
1、酶具有高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍。
五、酶的特性
（1）保证了细胞代谢快速有效地进行。
（2）保证了细胞内能量供应的稳定。
酶具有高效性的意义：
思考：酶能改变化学反应的平衡点，使产物的生成量增加吗？
五、酶的特性——高效性
未加催化剂
无机催化剂
酶催化
时间
产物量
酶高效性曲线分析
（1）与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间。
不能改变化学反应的平衡点
思考：酶能改变化学反应的平衡点，使产物的生成量增加吗？
资料1:
口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
资料2：
脲酶——只能催化尿素分解。
过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。
二肽酶——可以使所有的二肽分解。
蛋白酶----只能催化蛋白质水解，不能催化脂肪、淀粉等的水解
根据上述资料，你的推测出什么结论？
推论：酶具有专一性。 （每一种酶只能催化 一种或一类 化学反应）
五. 酶的特性
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（视频）
五. 酶的特性——专一性
小王同学为了验证酶的专一性设计了实验方案，具体如下：
探究2 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
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；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。
1. 实验原理
2. 具体步骤（请完善）
实验步骤 A试管 B试管
① 加淀粉溶液2 mL 加 溶液2 mL
② 加淀粉酶1 mL 加淀粉酶 mL
③ 振荡、摇匀；在适宜的条件下保温5min ④ A、B管均加入加入斐林试剂2 mL ⑤ 水浴加热（50~65℃），观察并记录颜色变化 预测现象
结论 蔗糖
1
砖红色沉淀
无变化
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
实验试剂：
淀粉酶溶液、淀粉溶液、蔗糖酶溶液、斐林试剂等
实验用具：
水浴锅、试管等
淀粉酶的最适温度为60℃，酶活性最高
除了小王同学所设计了实验方案以外，想一想有没有其他方案——请小组讨论并回答
提示：小王同学所设计的是酶相同、底物不同；我们可以考虑底物相同、酶不同
实验步骤 A试管 B试管
①
②
③ 振荡、摇匀；在适宜的条件下保温5min ④ A、B管均加入加入斐林试剂2 mL ⑤ 水浴加热（50~65℃），观察并记录颜色变化 预测现象
结论 砖红色沉淀
无变化
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
加淀粉溶液2 mL
加淀粉溶液2 mL
加淀粉酶1 mL
加蔗糖酶1 mL
可不可以选碘液鉴定？
可以
注
设计方案：
方案一
酶相同，底物不同
①底物a+酶溶液
②等量底物b+等量相同酶溶液
方案二
底物相同，酶不同
①底物+酶溶液1
②等量相同底物+等量酶溶液2
实验材料：淀粉酶、淀粉、蔗糖
实验材料：淀粉、蔗糖、蔗糖酶
鉴别试剂：斐林试剂
鉴别试剂：碘液或斐林试剂
五. 酶的特性——专一性
特性②专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
底物浓度
反应速率
底物A 酶A 酶B
底物A + 酶A
底物A + 酶B
专一性的意义：使细胞内化学反应（细胞代谢）能够有条不絮进行。
五. 酶的特性——专一性
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入适量的淀粉酶溶液，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
√
课堂检测：
2.下列关于酶的专一性的叙述，不正确的是
A.过氧化氢酶只能催化过氧化氢的分解，不能催化其他化学反应
B.每一种酶只能催化一种化学反应的进行
C.催化唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶
D.二肽酶能催化由不同氨基酸脱水缩合成的二肽的水解
√
酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，B错误。
课堂检测：
03
高压
高温
强酸
强碱
√
√
√
√
？
探究：酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，
有哪些因素会影响酶活性呢？
六. 影响酶活性的因素
自主学习：自主学习课本P82-84相关内容，完成以下问题。
1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭？
2.在不同的温度下，同一种酶活性是否会受到影响？
3.在不同的pH下，同一种酶活性是否会改变？
4.如何设计相关的实验，验证你们的假设。
六. 影响酶活性的因素
探究温度对酶活性的影响（视频）
实验
六. 影响酶活性的因素
实 验 步 骤
① ②
③
④ ⑤ 实验现象
结论 加入0 ℃保温的淀粉酶2滴
蓝色
在各自的温度条件下反应约5min
各加入两滴碘液
振荡
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性
蓝色
1) 探究温度对淀粉酶活性的影响
各加入2mL淀粉溶液
1号
2号
3号
0 ℃保温5min
60 ℃保温5min
100 ℃保温5min
加入60 ℃保温的淀粉酶2滴
加入100 ℃保温的淀粉酶2滴
问
1）为什么先保温再混合？
2）为何不选斐林试剂鉴定？
3）实验材料可不可以选H2O2
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
H2O2常温常压可分解，加热分解更快
一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。
六. 影响酶活性的因素——温度
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
AB：
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快
B：
在最适温度时，酶促反应速率最快
BC：
超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。
1) 探究温度对淀粉酶活性的影响
（区间）
低温使酶活性受抑制，低温保存酶等蛋白质制品
高温破坏酶的空间结构，使酶变性失活
抑制
失活
六. 影响酶活性的因素——温度
最适温度随物种不同而有差异
温度
反应速率
最适温度
动物：35－40℃
植物:40－50℃
细菌和真菌：差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。
影响酶活性的因素——温度
思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起
思路：如何获得更加准确的最适温度？
拓展：如何找到酶的最适温度？
温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃
肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h
温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃
肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h
问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值；最适温度一定在 之间。
问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？
预
大致
35℃~45℃
正式
不能
最适温度一定在 之间。
37℃~41℃
2)探究pH对过氧化氢酶活性的影响
通过对温度影响酶活性的探究，进一步对pH是否也影响酶活性，给出以下材料请同学们小组讨论并设计实验——探究pH对过氧化氢酶活性的影响
①提出问题：pH会影响酶的活性吗？
②作出假设：pH会影响酶的活性
②设计实验：自变量
因变量
无关变量
pH
酶的活性
实验材料：质量分数为3%的过氧化氢溶液、肝脏研磨液、5%盐酸、5%氢氧化钠、蒸馏水等请设计实验
六. 影响酶活性的因素——pH
2)探究pH对过氧化氢酶活性的影响
实 验 步 骤 一
二 三
三 四 实验现象
结论 各加入3%过氧化氢2mL
几乎无气泡
反应约5min，记录气泡产生情况
较多气泡
几乎无气泡
各加入肝脏研磨液2滴
1号
2号
3号
加蒸馏水1mL
等量的 5%HCl
等量的 5%NaOH
过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高
为什么选肝脏研磨液，而不选淀粉酶？
酸性条件下淀粉会分解
注
自变量
因变量
酶活性
六. 影响酶活性的因素——pH
2)探究pH对过氧化氢酶活性的影响
pH
反应速率
最适pH
A
B
C
AB：
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
B：
在最适pH时，酶促反应速率最快
BC：
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。
（区间）
在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏,蛋白质变性，酶永久失去 。
活性
空间结构
六. 影响酶活性的因素——pH
7
pH
2
0
1
3
4
5
6
8
9
10
胃蛋白酶
胰蛋白酶
11
12
13
14
反应速率
动物：6.5-8.0
（胃蛋白酶：1.5，胰蛋白酶8--9）
人体唾液的pH为6.2～7.4，小肠液的pH为7.6
植物体：4.5－6.5
六. 影响酶活性的因素——pH
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
不同过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；
低温虽然使酶活性明显下降，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜温度下其活性可以恢复。
酶制剂适于在0－4℃、适宜PH下保存。
思考
六. 影响酶活性的因素
1、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。2、酶缩短化学反应达到平衡点所需要的时间，但不能改变化学反应的平衡点。1、每一种酶只能催化一种或一类化学反应。1、在最适温度（pH)时，酶的催化作用最强。2、在一定温度（pH）范围内，随温度（pH)的升高，酶的催化作用增强；超过最适温度和pH酶的催化作用逐渐减弱。一、酶具有高效性二、酶具有专一性三、酶的作用条件较温和总结：
酶促反应速率
酶的浓度
底物充足
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
1、温度
2、PH值
3、酶的浓度
4、底物浓度
(P点后速率受酶数量、酶活性限制)
通过影响酶的活性，进而影响酶促反应的速率。
通过影响底物与酶的接触，进而影响酶促反应的速率，但并不影响酶的活性。
七. 影响酶促反应速率的因素
1）pH为多少时，酶活性最大？
2）从图中可以得到什么结论？
反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
0
反应物剩余量（相对值）
PH
30℃
33 ℃
37 ℃
35 ℃
反应溶液温度的变化不影响酶作用的最适pH。
1）温度为多少时，酶活性最大？
2）从图中可以得到什么结论？
知识拓展
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
酶为生活添姿彩
(1)酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示(　　)
(2)pH影响酶活性的实验中实验材料不选择淀粉，原因是酸能促进淀粉水解
(　　)
(3)探究影响酶活性的条件实验中，至少要设置三组实验(　　)
(4)市售α-淀粉酶的最适温度在50～75 ℃，而来自人体的唾液淀粉酶的最适温度在37 ℃左右(　　)
(5)低温、高温、过酸、过碱条件下酶的活性都很低，且酶的空间结构都发生了不可逆的改变(　　)
√
√
√
√
×
课堂检测：
1.下列有关酶的实验的叙述正确的是
A.探究温度和pH对酶活性的影响时，分别选用淀粉和H2O2作为底物
B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，可用碘液检测实验结果
C.用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放量可达
到目的
D.探究淀粉酶的最适温度的实验顺序：淀粉＋淀粉酶→置于相应水浴温
度下保温5 min→滴斐林试剂加热→观察溶液颜色变化
√
课堂检测：
4.如图表示某动物体内参与催化同一生化反应的两种酶所催化的反应速率随pH的变化曲线。下列有关叙述不正确的是
A.两种酶催化反应的最适pH不同
B.两种酶的催化功能均受到环境pH的影响
C.酶B能有效降低反应的活化能，酶A则不能
D.当环境pH为5时，两种酶的催化反应速率相等
√
所有酶的反应机理都是降低反应的活化能，C错误。
课堂检测：
下节课见！

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