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第5章　细胞的能量供应和利用
第1节第2课时
酶的特性
1
1
探究酶催化反应的特性。
2
探究影响酶活性的因素(重、难点)。
酶的催化机理
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
>
<
目标一
酶催化反应的特性
1.1酶具有高效性
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍
107～1013
酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
活动1
分析酶高效性的曲线
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。
酶是否增加了产物的生成量？
1.2酶具有专一性
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。
酶也能催化多种化学反应吗？
1. 实验原理
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，确定淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应
2. 实验目的
分析淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验
活动2
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
3.实验设计及结果结论分析
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
分析淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验
活动2
(1)1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？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。
(2)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。
分析淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验
活动2
(3)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。
(4)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。
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。
分析淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验
活动2
锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状。E与S的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
1.2酶具有专一性
>
<
目标一
探究影响酶活性的因素
2.1酶活性的概念
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
酶活性
2.2影响酶活性的条件
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
温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？
使用温水30-40℃效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水
加酶
1.提出问题
背景资料
活动3
探究影响酶活性的条件
探究实验的一般步骤
3.设计实验
4.进行实验
5.分析结果、得出结论
6.表达与交流
7.进一步探究
活动3
探究影响酶活性的条件
2.作出假设
1.提出问题
温度或pH会影响酶的活性
温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？
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 2
1 可溶性淀粉溶液 5 mL 5 mL
2 α-淀粉酶溶液 3 mL 3 mL
3 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 2 mL 2 mL
6 实验现象
错误：缺少60 ℃的对照组，且不应用斐林试剂作为检测试剂。
活动3
探究影响酶活性的条件---设计实验
实验一
序号 项目 试管 1 2 3
1 可溶性淀粉溶液 5 mL 5 mL 5 mL
2 α-淀粉酶溶液 3 mL 3 mL 3 mL
3 温度 0 ℃ 60 ℃ 90 ℃
4 碘液 2滴 2滴 2滴
5 实验现象
错误：未对底物和酶进行保温处理就混合在一起。
活动3
探究影响酶活性的条件
实验二
序号 项目 试管 1 2 3
1 过氧化氢溶液 5 mL 5 mL 5 mL
2 温度 0 ℃ 60 ℃ 90 ℃
3 过氧化氢酶溶液 3 mL 3 mL 3 mL
4 实验现象
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。
活动3
探究影响酶活性的条件
实验三
可供参考的实验设计
(1)①探究温度对淀粉酶活性的影响
序号 项目 1 1* 2 2* 3 3*
1 注入可溶性淀粉溶液保温5 min 2 mL － 2 mL － 2 mL －
2 注入淀粉酶溶液保温5 min － 1 mL － 1 mL － 1 mL
3 温度条件(℃) 0 60 100 4 相同温度下淀粉溶液与淀粉酶溶液混合，保持温度 3 mL混合液 3 mL混合液 3 mL混合液 5 碘液检验 变蓝 不变蓝 变蓝 结论：温度能影响酶的活性。
②探究pH对淀粉酶活性的影响
序号 项目 试管1 试管2 试管3
1 注入新鲜的肝脏研磨液 每支试管各1 mL 2 不同pH的处理 注入物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液1 mL 注入蒸馏水1 mL 注入物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液1 mL
3 注入过氧化氢溶液 每支试管各2 mL 4 用带火星的卫生香进行检验 5 预期实验现象 无反应 迅速复燃 无反应
结论：pH能影响酶的活性。
(2)实验材料的选择：选择实验材料时，要注意排除自变量本身对实验结果的影响，保证自变量只是通过影响酶活性而影响实验结果，不能直接影响实验结果。
(3)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(4)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(5)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前就让反应物与酶接触。
(6)在探究温度对酶活性的影响时，“宜”保证酶的最适pH(排除pH干扰)，且将酶和底物分别保温(实验要求的温度)后，再混合继续保温，“不宜”在未分别保温前就让反应物与酶接触。
酶的作用条件较温和
意义：保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。
原因：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。低温使酶活性受到抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。
含义：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和最适PH条件下，酶活性最高。温度和PH偏高或偏低，酶活性都会降低。
保存：低温保存。
1.某研究性学习小组按下表进行了实验操作，发现试管2比试管1产生了明显多的气泡。该实验说明了
操作顺序 具体操作 试管 1 2
① 加入体积分数为3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL
② 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液 2滴 —
滴加质量分数为20%的肝脏研磨液(含过氧化氢酶) — 2滴
A.酶具有专一性　　　B.酶具有高效性
C.酶具有多样性　　　D.酶是蛋白质
√
解析　根据表中信息可以看出，该实验的自变量是催化剂的种类(酶和无机催化剂)，因变量是过氧化氢分解速率的快慢；根据题干信息“试管2比试管1产生了明显多的气泡”可推知，过氧化氢酶的催化效率比无机催化剂FeCl3要高，因此该实验说明了酶具有高效性，故选B。
2.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淀粉酶和淀粉，另一组试管内加淀粉酶和蔗糖，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淀粉酶和淀粉，另一组试管内加淀粉酶和蔗糖，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淀粉酶和淀粉，另一组试管内加蔗糖酶和淀粉，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
√
解析　实验设计要遵循等量对照原则，三种方案中的两组试管加入的底物和酶的量为无关变量，应该分别相等，A正确；
方案一加入碘液，可以鉴定淀粉是否被分解，不能证明蔗糖是否被分解，B错误；
方案二加入斐林试剂既可以鉴定淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解，C错误；
方案三一组试管内加淀粉酶和淀粉，一段时间后淀粉会全部被分解，加入碘液后无蓝色反应产生，另一组试管内加蔗糖酶和淀粉，加入碘液后有蓝色反应产生，但是不能说明有无还原糖产生，D错误。
3.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
√
解析　探究温度对酶活性的影响时可以用淀粉作为底物，探究pH对酶活性的影响时可以用H2O2作为底物，故A正确；
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用时，不能用碘液检测实验结果，因为碘液对蔗糖或蔗糖水解的产物都没有颜色反应，故B错误；
用H2O2作底物验证酶的高效性时，应设置无机催化剂和酶实验组才能达到目的，故C错误；
探究淀粉酶的最适温度的实验应先将淀粉、淀粉酶分别置于相应温度下保温，然后再混合继续保温，且本实验不宜选用斐林试剂鉴定，故D错误。
4.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器中，调整pH至2.0，置于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后容器内剩余的物质是
A.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
√
解析　在pH＝2的条件下，唾液淀粉酶活性很低，甚至失活，而胃蛋白酶活性较高，所以乳清蛋白和唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽，而淀粉不能被水解，因此容器内剩余的物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽、水，D正确。
课堂小结

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