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降低化学反应的活化能
——第二课时
第五章第一节
酶的特性
任务
1
2
探究酶催化反应的特性
酶的活性的影响因素
3
一、酶的特性一：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。
每滴溶液中Fe3+的数量是
过氧化氢酶的分子数的25万倍。
酶的催化效率是无机催化剂
的107~1013倍。
意义：
注：酶的高效性是相对于无机催化剂，对比得出的结论。
（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。
任务一 ·与无机催化剂相比，酶的催化效率如何
酶能像无机催化剂那样，催化多种化学反应吗？
一、酶的特性一：高效性
二、酶的特性二：专一性
提出问题
作出假设
实验设计思路
进行实验
实验结论
表达与交流
进一步探究
（设计方案、预期结果…）
一种酶是否可以催化多种化学反应/一种底物是否可以被多种酶催化
一种酶不可以催化多种化学反应/一种底物不可以被多种酶催化
材料：淀粉酶、蔗糖酶、淀粉溶液、蔗糖溶液、碘液、斐林试剂等。
任务二 ·探究一种酶是否可以催化多种反应
方案二：
淀粉 + 蔗糖酶
蔗糖 + 蔗糖酶
方案一：
淀粉 + 淀粉酶
蔗糖 + 淀粉酶
思路：底物不同，酶相同
用斐林试剂检测
用斐林试剂检测
序号 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液 2mL ——
2 注入蔗糖溶液 —— 2mL
3 注入淀粉酶溶液 2mL 2mL
4 保温5min
5 注入斐林试剂2mL
6 沸水浴加热1min
7 观察记录试管中有无砖红色沉淀
自变量
因变量
因变量的 观察指标
无关变量
反应物（底物种类）
淀粉酶对不同反应物作用效果
1.反应物剩余量
2.生成物的量
唾液的新鲜程度、试管的洁净程度、淀粉和蔗糖在实验过程中的浓度及用量等
探究实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
二、酶的特性二：专一性
1.实验材料
淀粉
蔗糖
还原糖
还原糖
水解
水解
还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀
水浴加热
2.实验原理
序号 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液 2mL ——
2 注入蔗糖溶液 —— 2mL
3 注入淀粉酶溶液 2mL 2mL
4 保温5min
5 注入斐林试剂2mL
6 沸水浴加热1min
7 观察记录试管中有无砖红色沉淀
1.本实验中，是否可用碘液检测淀粉和蔗糖是否发生了水解？
不能；因为实验组和对照组实验现象相同，不能说明淀粉酶对蔗糖是否起作用。
2.在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要 ？
二、酶的特性二：专一性
排除无关变量干扰
探究实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
3.实验现象及结论
1号试管出现砖红色沉淀
2号试管无明显变化
淀粉酶能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！
4. 实验结论
二、酶的特性二：专一性
1.含义：一种酶只能催化一种或一类反应。
2.意义：保证了细胞内化学反应有序进行。
3.酶具有专一性的假说：锁钥学说。
每种蛋白质都有特定的空间结构，酶催化反应时，酶蛋白分子首先与底物分子结合。但酶分子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上是否对应。
根据模型，尝试解释酶具有专一性的原因？
（相对专一性）
小资料：脲酶只能催化尿素分解；过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解；二肽酶可以催化所有的二肽分解，对其他化学反应不起作用。目前已发现的酶有8000多种,它们分别催化不同的化学反应。
方案四：
蔗糖 + 淀粉酶
蔗糖 + 蔗糖酶
方案三：
淀粉 + 淀粉酶
淀粉 + 蔗糖酶
思路：底物相同，酶不同
用斐林试剂检测
用碘液或者斐林试剂检测
菠萝蛋白酶可以催化分解蛋白质，对于口腔粘膜和嘴唇的幼嫩表皮有刺激作用，会产生一种刺痛的感觉。
食盐能抑制菠萝蛋白酶催化分解蛋白质的能力，一般食用菠萝前需要用盐水浸泡
三、酶的特性三：作用条件较温和
我们在吃菠萝的时候，菠萝也在“吃”我们
酶活性
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性
蛋白质
小分子的肽和氨基酸
蛋白酶
酶活性的强弱可用什么表示？
X条件下1ml蛋白酶催化2ml蛋白质溶液全部分解需要1min
Y条件下1ml蛋白酶催化2ml蛋白质溶液全部分解需要30s
思考：哪种条件下蛋白酶的活性更强？
三、酶的特性三：作用条件较温和
三、酶的特性三：作用条件较温和
任务三 ·探究影响酶活性的条件
资料一：菠萝开水浸泡2-3分钟或微波炉叮一下做熟了吃不扎嘴。
资料二：不同消化液的pH不一样，唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5，小肠的pH为7.6。
1.提出问题
根据以上资料，请你提出影响酶活性的可能因素是？
温度、pH
2.作出假设
温度和pH会影响酶的活性
三、酶的特性三：作用条件较温和
3.材料用具
4.设计实验
活动一·设计实验 基于问题，利用所给材料，小组讨论实验思路
质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液、质量分数为3%的过氧化氢、
质量分数为2%的新配制的唾液淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、缓冲液（酸性、中性、碱性）、蒸馏水、沸水、60℃的温水、冰块、碘液、斐林试剂、试管、烧杯、滴管、水浴锅等。
1.选择哪些材料？为什么？
2.实验中自变量是？应该如何控制自变量（不同组的区别）？
2.实验中因变量是？怎样观察或检测因变量？
3. 为了排除无关变量对实验结果的干扰，应该遵循什么原则？
4.根据自己做出的假设，你预期会看到怎样的实验结果？
分组编号 A B C
试管1 试管1’ 试管2 试管2’ 试管3 试管3’
施加变量 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液
在冰水中保温5min 在60℃温水中保温5min 在沸水中保温5min
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
在冰水中水浴5min 在60℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5min
检测观察 取出试管，分别加入2滴碘液，观察颜色变化
实验现象
三、酶的特性三：作用条件较温和
对照组
实验组
实验组
蓝色
不变蓝
蓝色
5.进行实验
分组编号 1号试管 2号试管 3号试管
施加变量 加入2滴肝脏研磨液
第二步 1mL 酸性缓冲液 1mL 中性缓冲液 1mL 碱性缓冲液
第三步 加入2mL的H2O2溶液
检测观察 静置一段时间后，观察气泡生成速率
实验现象
产生大量气泡
产生少量气泡
产生少量气泡
三、酶的特性三：作用条件较温和
5.进行实验
6.分析结果、得出结论
温度会影响酶的活性，温度过低或过高酶活性都会降低。
pH会影响酶的活性，pH过低或过高酶活性都会降低。
对照组
实验组
实验组
（3）.可以得出60℃就是淀粉酶的最适温度吗？
三、酶的特性三：作用条件较温和
7.表达与交流
（1）.温度影响酶活性的实验的检测试剂能否用斐林试剂代替碘液？
（2）.本实验中，能否将底物和酶混合均匀后，再在不同温度或pH下处理？
不能；因为斐林试剂需要水浴加热，改变了温度，本实验温度为自变量，需要严格控制
不能，底物和酶可能还没有经过自变量的处理，便已反应完全
缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。
不一定。
（4）.如何进一步探究酶的最适温度？
（5）.如何进一步探究酶的最适pH？
缩小pH梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。
三、酶的特性三：作用条件较温和
A
B
C
E
D
F
高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
温度和pH偏高或偏低，
酶的活性都会明显降低。
低温使酶活性受抑制，温度恢复，酶活性可以恢复。（适用于酶的储存）
在最适温度和pH下，
酶的活性最高
8.进一步探究
（6）.强酸、强碱、高温和低温下的酶恢复到正常温度，酶的活性是否能够恢复？为什么？
三、酶的特性三：作用条件较温和
（7）.不同酶最适温度和最适pH一样吗？
四、影响酶促反应速率的因素
由酶作为催化剂进行催化的化学反应。生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。
1.酶促反应：
2.酶促反应速率：
单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。
3.影响酶促反应速率的因素：
pH
温度
抑制剂
激活剂
酶活性
酶浓度
底物浓度
酶促反应速率
底物与酶的接触面积
★酶活性≠酶促反应速率
ab：
在底物足量的情况下，反应速率随酶浓度的升高而加快。（成正比）
ab：
在一定的酶浓度范围内，反应速率随酶浓度的升高而加快
b：
当达到一定酶浓度时，反应速率达到最大值，不再增加
酶浓度较低，底物没有完全被酶结合
底物完全被酶结合
①底物无限
a
b
N
酶浓度
反应速率
0
③酶有限
a
b
c
N
底物浓度
反应速率
0
0
a
b
c
ab：
在一定的底物浓度范围内，反应速率随底物浓度的升高而加快
b：
当底物浓度达到一定值时，反应速率达到最大值，不再增加
酶没有完全被酶结合
酶完全被底物结合
②底物有限
酶浓度
反应速率
0
a
b
c
1.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化 为什么 请画出相应的曲线。
(1)
A 点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B 点：反应速率在此时达到最高。C 点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。
(2)如果 A 点时温度升高 10℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。变化后的曲线如图所示：
(3)该曲线表明，B 点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。变化后的曲线如图所示：
2.酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速度。下列有关叙述不正确的是（ ）
活性中心
底物
竞争性抑制剂
A
B
C
甲
非竞争性抑制剂
底物
乙
反应速度
底物浓度
a
b
c
酶
酶
酶
B
竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用；
非竞争性抑制剂其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用
A.曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果
B.曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低
C.曲线a、b反应速率不再增加是受酶浓度的限制
D.竞争性抑制剂与该酶催化的底物结构相似

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