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第5章 细胞的能量供应与应用
第1节 降低化学反应活化能的酶
（第二课时）
复习回顾
三、酶的特性
酶的化学本质不同于无机催化剂，酶的催化作用与无机催化剂有什么不同呢？
第1节
01酶具有高效性
【探究·实践】”比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验：
3号和4号相比，酶比无机催化剂的催化效率高很多。
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。
含义
酶的催化作用，细胞代谢快速进行。
意义
第1节
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。如无机催化剂——酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。
目前已发现的酶有8000多种，如蛋白酶——只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。
由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。
02酶具有专一性
实验验证——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
第1节
实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
01实验原理：
淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖（淀粉水解→葡萄糖+麦芽糖；蔗糖水解→葡萄糖+果糖）。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用【斐林试剂】鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
第1节
实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
02方法步骤：
实验结论：
淀粉酶能够催化淀粉水解，而对蔗糖没有催化作用。因此，淀粉酶只能催化特定的化学反应。这说明：酶的催化作用具有专一性。
第1节
实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
【思考 讨论01】可不可以把“斐林试剂”换成“碘液”呢？
提示：
不行。
碘液虽能检验淀粉水解，不能检验蔗糖是否发生水解。
第1节
实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
【思考 讨论02】在已知淀粉酶能够将淀粉水解的情况下，本实验1号试管还有必要？
提示：
有必要。
可以进一步确认淀粉酶将淀粉水解为还原糖，对2号试管起到对照作用。
第1节
02酶具有专一性
【探究·实践】”淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，淀粉酶能够催化淀粉水解，而对蔗糖没有催化作用。这说明：酶的催化作用具有专一性。
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
含义
酶的催化作用，细胞代谢有条不紊进行。
意义
第1节
酶专一性的作用原理
降低化学反应活化能的酶
第1节
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。
加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，在加酶洗衣粉的包装袋上，往往注明洗衣粉的适用温度范围，如果温度过高或过低都会影响洗涤的效果。这是为什么？
酶起催化作用需要怎样的条件呢？
第1节
背景知识
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
1.在初中做消化酶实验时，需要控制温度等实验条件。
2.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，小肠液的pH为7.6。
3.唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进入小肠。
若细胞生活的环境条件发生改变，酶活性会怎样变化呢？
提示：
细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为【酶活性】。
酶活性——可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。
第1节
“探究【温度】对酶活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
01材料的选择：
新配制的质量分数为2%的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，缓冲液（能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液）。
质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液。物质的量浓度为0.01molL的盐酸，物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂。
试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH试纸，火柴。
【思考 讨论01】你选择哪一种酶作实验材料？为什么选择这种酶？
提示：
淀粉酶溶液。
不宜选用过氧化氢和过氧化氢酶,原因是过氧化氢在常温常压时就能分解,在加热条件下分解会加快。
第1节
“探究【温度对淀粉酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
02实验设计：
【思考 讨论02】探究温度对酶活性的影响，将设定几个温度？能否先将酶和反应物混合后再分别放置在不同温度下处理？
试管3 试管3’ 试管2 试管2’ 试管1 试管1’
提示：
至少设置低温、适宜温度、高温三组不同的温度。
不能。因为酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会发生催化反应，干扰实验结果。
为确保底物和酶在同一温度下作用，先将底物和酶分别在各自温度下保温5min，然后再分别混合。
第1节
“探究【温度对淀粉酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
03步骤及现象：
【思考 讨论03】本实验的自变量、无关变量、因变量是什么？
提示：
实验中自变量是温度，因变量是淀粉分解情况（观察因变量：是否出现蓝色及蓝色深浅来表示），无关变量是pH、淀粉的量、淀粉酶的量等。
第1节
“探究【温度对淀粉酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
03步骤及现象：
【思考 讨论04】探究温度对酶活性的影响实验中，能否用斐林试剂来代替碘液？
提示：
不能使用斐林试剂。
因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要水浴加热。
第1节
“探究【温度对淀粉酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
03步骤及现象：
【思考 讨论05】通过实验现象可以得出什么结论？
提示：
处于适宜温度60℃时，酶的催化能量（酶活性）最高。100℃和0℃酶活性都会受影响。
淀粉遇碘液变蓝色；麦芽糖、葡萄糖遇碘液不变色。
第1节
“探究【PH】对酶活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
01材料的选择：
新配制的质量分数为2%的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，缓冲液（能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液）。
质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液。物质的量浓度为0.01molL的盐酸，物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂。
试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH试纸，火柴。
【思考 讨论01】你选择哪一种酶作实验材料？为什么？
提示：
选择过氧化氢酶（肝脏研磨液）。
不宜选用淀粉和淀粉酶，原因是淀粉在酸性条件下也会发生分解，对实验结果产生干扰。
第1节
“探究【PH对过氧化氢酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
02步骤及现象：
【思考 讨论02】探究PH对酶活性的影响，应设定哪几个PH？能否先将酶和反应物混合后再分别放置在不同PH下处理？
提示：
一般至少设置“低PH、适宜PH、高PH”三个指标。
底物与酶液混合前，必须保证已将底物、酶液分别调到各自控制的PH。
第1节
“探究【PH对过氧化氢酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
02步骤及现象：
【思考 讨论03】探究PH对酶活性的影响，步骤2、3能不能颠倒一下？
提示：
不能。
如果颠倒顺序，底物会在未设定好PH的情况下在酶的催化作用下发生反应，影响实验结果准确性。
第1节
“探究【PH对过氧化氢酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
02步骤及现象：
【思考 讨论04】探究PH对酶活性的影响，温度将如何控制？
提示：
在探究pH对酶活性的影响实验中，要保证酶的适宜温度（排除温度的干扰）。
第1节
“探究【PH对过氧化氢酶】活性的影响”实验
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
02步骤及现象：
【思考 讨论05】通过实验现象可以得出什么结论？
提示：
酶的催化需要适宜的PH，PH偏低或PH偏高都会影响酶的活性。
酶活性探究实验中易错分析
(1)正确选取试剂:
在探究温度对酶活性的影响时，选用淀粉和淀粉酶时，宜选用碘液不宜选用斐林试剂。原因是斐林试剂需水浴加热，该实验需严格控制温度。
(2)合理选取材料:
①在探究温度对酶活性的影响时，不宜选用过氧化氢和过氧化氢酶，原因是过氧化氢在常温常压时就能分解，在加热条件下分解会加快。
②在探究PH对酶活性的影响时，不宜选用淀粉和淀粉酶，原因是淀粉在酸性条件下可以分解。
(3)科学控制变量:
在探究PH对酶活性的影响时，需保证酶的最适温度(排除温度的干扰)，且将酶溶液调至实验要求的PH后，再让反应物与酶接触。
第1节
03酶的作用条件较温和
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
“探究PH对过氧化氢酶活性的影响”实验
“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验
第1节
03酶的作用条件较温和——温度
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验
在最适宜的温度条件下，酶的活性最高。
温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
影响
第1节
03酶的作用条件较温和——温度
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
一般来说，动物体内的酶最适温度35~40℃；植物体内的酶最适温度在40~50℃；
细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。
说明
在低温时，酶的空间结构稳定，酶制剂适宜在低温下保存。
应用
第1节
03酶的作用条件较温和——PH
降低化学反应活化能的酶
一、酶的特性
在最适宜的pH条件下，酶的活性最高。
pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
【过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活】。
影响
“探究PH对过氧化氢酶活性的影响”实验
梯度法确定酶的最适温度和pH
（1）设计思路：
常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行【相互对照】，最后根据实验现象得出结论——酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即为最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。
（2）特别提醒
在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列、相互对照外，其他所有无关变量都必须【相同且适宜】(包括材料的大小、质量、生长状况等)。
课堂练习
3.下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是
(　　)
A.实验① B．实验② C．实验③ D．实验④
B
课堂练习
4.如图分别表示温度、pH与酶活性的关系。下列叙述错误的是（ ）
A．酶活性随温度的升高而增强
B．曲线B、C说明不同的酶有不同的最适pH
C．人体内胃蛋白酶的活性与曲线B相似
D．曲线A上的b点所对应的温度表示该酶的最适温度
A
课堂练习
5.下列关于酶的叙述中正确的有几项是（ ）
①酶是活细胞产生的；②酶都有消化功能；
③酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶；
④酶能够降低化学反应活化能，具有特异性、高效性；
⑤酶促反应与外界条件无关；⑥淀粉酶能促进淀粉水解。
A．1项
B．2项
C．3项
D．4项
C
课堂练习
6.下图表示在最适温度和pH条件下，H2O2酶催化H2O2分解产生的O2量随反应时间变化的曲线。相关叙述正确的是（ ）
A．降低温度，a点右移，b点下移
B．升高pH，a点右移，b点上移
C．过碱或温度过高时，b点为0
D．H2O2量增加时，b点上移
D
四、影响酶促反应的因素
第1节
影响酶促反应的因素
降低化学反应活化能的酶
温度是影响【酶活性】的重要因素，当温度升高时，酶活性会增强，酶促反应速率也会增加，直到酶被破坏时才会停止。但当温度超过酶的最适温度时，酶活性开始下降，并可能完全失去活性。
01温度
第1节
影响酶促反应的因素
降低化学反应活化能的酶
PH是影响【酶活性】的重要因素。最适PH（自变量）时，反应速率（因变量）最大；低于或高于最适PH都会因酶活性降低而减慢；过酸或过碱会因酶蛋白变性失活而迅速下降或停止。
02 PH
第1节
影响酶促反应的因素
降低化学反应活化能的酶
底物浓度是【酶促反应速率】的重要因素之一，底物浓度（自变量）较低时，反应速率（因变量）随之增加而显著升高； 升高逐渐减慢；几乎不在增加（限制因素：酶的量）。
03底物浓度
底物浓度通过影响酶与底物接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
第1节
影响酶促反应的因素
降低化学反应活化能的酶
酶的浓度是【酶促反应速率】的重要因素之一，当酶浓度增加时，反应速率也会增加，直到达到饱和状态。
条件：底物足够过量，温度、PH等条件——无关变量固定不变。
04酶的浓度
酶浓度通过影响酶与底物接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
第1节
影响酶促反应的因素
降低化学反应活化能的酶
抑制剂是指能够抑制酶活性的物质，通过改变酶化学性质，从而引起酶活力降低或丧失。一般包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，在考题中常以信息的形式呈现。
05抑制剂
课堂练习
7.在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时（如甲图A所示），可催化底物发生变化。酶抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，其中竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性。下列有关叙述不正确的是
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酶促反应速率不再增加是酶处于饱和状态
D．竞争性抑制剂与该酶催化的底物化学结构相似
B
知识总结
第1节
降低化学反应活化能的酶
练习与应用P85
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是 ( )
A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是 ( )
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会 ( )
A.提高淀粉酶的活性
B.改变可溶性糖分子的结构
C.破坏淀粉酶的活性
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
一、概念检测
D
B
D
二、拓展应用
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？
【提示】这个模型中A代表某类酶，B代表底物，C和D代表产物。这个模型的含义是：酶A与底物B专一性结合，催化反应的发生，产生了产物C和D。这个模型可以类比解释酶的专一性。
二、拓展应用
2. 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。
【提示】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。
【提示】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。
二、拓展应用
2. 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。
(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？请画岀相应的曲线。
【提示】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。
THANKS
敬请批评指正！

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