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第5章 细胞的能量供应和利用
必修一 分子与细胞
新叶伸向和煦的阳光，
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
它们为生存而获取能量，
能量在细胞里流转激荡！
降低化学反应活化能的酶
第2课时 酶的特性
第5章 第1节
目录
一、新课导入
二、任务探究
三、课堂练习
1、通过对酶催化作用具体事例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的特性。
2、通过相关的实验探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。
3、说出酶具有的特性。
4、说出影响酶特性的条件有哪些。
学习目标
【任务一】阅读课本81页第一段、第二段、结合上节课的实验和知识，总结出酶的第一个特性。
实验结论：酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化剂的催化效率。
一、酶具有高效性
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。酶也能催化多种反应吗？
二、酶具有专一性
【任务二】阅读课本81页第三段，82页第一段，尝试设计实验“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”。
【探究·实践】淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
1.实验原理
淀粉
蔗糖
还原糖
还原糖
水
解
水解
还原糖+斐林试剂
水浴加热
砖红色沉淀
二、酶具有专一性
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶
1
2
2mL
2mL
2mL
2mL
斐林 试剂 反应
条件
2mL
2mL
沸水浴
产物鉴定
该实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么？
平均分组
施加变量
能不能将实验中的斐林试剂换成碘液作为实验材料？
60℃
2.实验设计
二、酶具有专一性
对比现象：
1号试管出现砖红色沉淀
2号试管无明显变化
对比得出实验结论：
淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解，从而说明酶具有专一性。
3.实验现象与结论
二、酶具有专一性
每一种酶只能催化____________化学反应。
细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的_______是分不开的。
一种或一类
专一性
二、酶具有专一性
三、酶的作用条件温和
【任务三】阅读课本82页第二段、84页和82页探究实践“影响酶活性的条件”，尝试设计实验“影响酶活性的条件”。总结酶在不同作用条件下的规律。
1.平均分组：需要分几组？
2.适宜培养：设置几个温度？
3.对照现象：选用哪个试剂检测实验现象
4.对比结论:
选用哪种实验材料？淀粉还是H2O2？
探究温度对酶活性的影响实验
【任务三】阅读课本82页第二段、84页和82页探究实践“影响酶活性的条件”，尝试设计实验“影响酶活性的条件”。总结酶在不同作用条件下的规律。
三、酶的作用条件温和
组别 第一组 第二组 第三组 试管 1号 2号 3号 4号 5号 6号
实 验 步 骤 一 量取2mL 淀粉溶液 2mL 淀粉酶溶液 量取2mL 淀粉溶液 2mL 淀粉酶溶液 量取2mL 淀粉溶液 2mL
淀粉酶溶液
二 冰水中水浴3分钟 37℃中水浴3分钟 沸水中水浴3分钟 三 1与2试管混合摇匀，充分反应 3与4试管混合摇匀，充分反应 5与6试管混合摇匀，充分反应 四 取出试管，滴4滴碘，观察 取出试管，滴4滴碘，观察 取出试管，滴4滴碘，观察 预期现象 实验结论 对照组
实验组
实验组
因变量
探究温度对酶活性的影响实验
唾液淀粉酶
自变量
蓝色
不变蓝
蓝色
温度会影响酶的活性
三、酶的作用条件温和
注意：
1.实验不宜用斐林试剂，本实验自变量为温度，须严格控制
2.不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，H2O2在加热条件下会自然分解
探究温度对酶活性的影响实验
三、酶的作用条件温和
酶活性受温度影响示意图
ABC表示反应的趋势如何
AB表示随温度升高，酶活性(催化效率)增强。 B 表示酶活性(催化效率)达到最大，此时的温度为催化的最适温度。BC 表示随温度升高，酶活性(催化效率)减慢。
高温会使酶永久失活，不可恢复；低温使酶活性降低，酶制剂常在低温下保存。
探究温度对酶活性的影响实验
三、酶的作用条件温和
过氧化氢溶液 实验步骤 一 二
三 四 实验现象
结论 1号试管
2号试管
3号试管
加入过氧化氢酶2滴，振荡
试管各加入2mL过氧化氢溶液
无明显变化
pH＝7
pH=12
pH＝2
各加入几滴过氧化氢酶溶液，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
只有在适合的pH下酶的催化效率最好
复燃
无明显变化
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
三、酶的作用条件温和
酶活性受pH影响示意图
在最适pH条件下，酶的活性最高，pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
一般地，动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间；植物体内的酶最适pH在4.5－6.5之间；细菌和真菌体内的酶最适pH差别较大。
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
三、酶的作用条件温和
高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
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。
三、酶的作用条件温和
酶相关曲线的分析
1.酶专一性的曲线分析
(1)加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。
(2)加入酶B的反应速率与未加酶的空白对照条件下的反应速率相同。
专
题
探
讨
2.底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析
(1)底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而加快。
(2)当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再加快(此时限制酶促反应速率的因素是酶的数量)。
酶相关曲线的分析
专
题
探
讨
3.酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析
在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
酶相关曲线的分析
专
题
探
讨
课堂练习
1.(2023·陕西省·期末考试)为探究酶的相关特性，某班同学开展了一系列实验，下列相关实验设计中正确的是（ ）
A. 为探究酶的高效性，甲同学用H2O2做底物，一组加H2O2酶，一组不加酶
B. 为探究酶的专一性，乙同学分别用淀粉、纤维素做底物，均加入淀粉酶，然后用碘液进行检测
C. 为探究温度对酶活性的影响，丙同学将H2O2放在不同温度下处理后，再加入H2O2酶
D. 为探究pH对酶活性的影响，丁同学将肝脏研磨液用不同pH的缓冲液处理后，再加入H2O2
课堂练习
【解析】
【分析】
本题主要考查酶的特性以及影响酶活性的主要因素，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。
【解答】
A.酶的高效性是和无机催化剂相比，酶降低化学反应所需活化能的作用更显著，所以验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类，而不是是否添加酶，A错误；
B.碘液遇到淀粉会发生显色反应，变成蓝色，碘液遇到纤维素、麦芽糖和葡萄糖等不会发生显色反应，淀粉会被淀粉酶分解形成麦芽糖，若底物全部分解则用碘液则不会发生显色反应，而纤维素不管会不会被淀粉酶分解，遇到碘液也不会发生显色反应，不能探究酶的专一性，B错误；
C.H2O2在常温下就会缓慢分解形成水和氧气，即温度会影响H2O2的分解速度，故H2O2不适于作为探究温度对酶活性影响的底物，C错误；
D.肝脏研磨液中含有H2O2酶，为探究pH对酶活性的影响，甲同学将肝脏研磨液用不同pH的缓冲液处理后，再加入H2O2 ，D正确。
课堂练习
2.(2023·安徽省·单元测试)下列有关酶的叙述正确的有几项（）
①在酶促反应中，酶对化学反应的催化效率称为酶活性
②不是所有的酶都在核糖体上合成,酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物
③若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
④在“探究过氧化氢酶的高效性”实验中,选择无催化剂作为对照组
⑤若探究PH对酶活性的影响，应将淀粉酶调至预设的PH后，再将其与淀粉溶液混合
⑥若探究温度对酶活性的影响，可以选用过氧化氢和过氧化氢酶做实验材料
⑦若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，操作合理的顺序应为：加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
⑧温度和PH适宜会影响酶的活性，所以酶应该在最适温度和最适PH条件下保存
A. 3项 B. 4项 C. 5项 D. 6项
课堂练习
【解析】
【分析】
本题考查酶的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。
【解答】
①酶对化学反应的催化效率称为酶活性，酶活性的大小通常用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速率来表示，酶催化反应速率愈大，酶活性愈高，反之活力愈低，①正确；
②酶大部分是蛋白质、少量是RNA，其中蛋白质在核糖体上合成，RNA主要在细胞核中合成；酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个化学反应的底物，如唾液淀粉酶到了胃液中会被胃蛋白酶分解，②正确；
③若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不可用碘液对实验结果进行检测，因为蔗糖不分解，与碘液不会变蓝，淀粉全部分解后遇碘也不变蓝，③错误；
④与无机催化剂相对比，能够证明酶具有高效性，④正确；
⑤若探究PH对酶活性的影响，底物不宜选用淀粉，⑤错误；
⑥温度影响过氧化氢的分解，会对酶的催化分解造成干扰，因而不能用过氧化氢做实验材料，⑥错误；
⑦若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，操作合理的顺序应为：加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温→计时→一段时间后检测产物的量，⑦错误；
⑧酶应该在低温和适宜的PH条件下保存，⑧错误；
综上所述，A正确。
3.(2023·陕西省·月考试卷)解读下面与酶有关的曲线，回答下列问题：
（1）酶降低的活化能可以用甲图中__________段来表示。如果将酶催化改为用无机催化剂催化该反应，则B在纵轴上将____（填“上移”或“下移”）。
（2）乙图中160 min时，生成物的量不再增加的原因是_______________。
（3）联系所学内容，分析丙图曲线：对于曲线ABD，若x轴表示反应物浓度，则y轴可表示___________________。制约曲线BD增加的原因是______________________。
（4）若该酶是胃蛋白酶，酶浓度和其他条件不变，反应液pH由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速率将 ______，原因是 _______________________。
课堂练习
课堂练习
【解析】
本题主要考查酶的作用相关曲线，要求学生掌握理解酶的理论知识的基础上，学会对曲线进行分析。
【解答】
（1）酶是生物催化剂，与无机催化剂相比，具有高效性，酶之所以能够加快反应的进行，是因为酶能降低反应所需的活化能，因此可用图甲中的AB段来表示。无机催化剂的催化效率较酶低，因此达到活化态需要的能量更多，B点上移。
（2）乙图中160 min时，底物已被完全消耗掉，生成物的量不再增加。
（3）对于曲线ABD，若x轴表示反应物浓度，则y轴可表示酶促反应速率。酶促反应速率受酶量、酶活性、反应物浓度等限制，若横坐标为反应物浓度，BD不再增加的原因可能是酶的数量是有限的（酶的浓度是一定的）。
（4）胃蛋白酶的最适pH在2左右，pH为10时胃蛋白酶已经失活，再改变pH，酶的活性不变，因此反应液pH由10逐渐降低到2，则酶催化反应的速率将不变。

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