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(共47张PPT)
第1节 降低化学反应活化能的酶(第2课时)
第5章 细胞的能量供应和利用
(一)酶具有高效性
一. 酶的特性
3
4
4
3
少量肝脏
研磨液
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
酶的具有高效性
1. 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。
107 ～1013
3. 酶具有高效性的意义:
(1)保证了细胞内化学反应的顺利进行 ；
(2)保证了细胞内能量供应的稳定 。
2. 上述实验说明了:
表示酶高效性的曲线
由曲线可知:___________________的催化效率更高；
酶只能缩短达到________________所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶______(“能”或“不能”)改变最终生成物的量。
酶比无机催化剂
化学平衡
不能
酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点
【检测】如图，在适宜温度、pH条件下，实线表示没有酶时反应的进程。在T1时，将催化此反应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是(　　)
A.曲线A
B.曲线B
C.曲线C
D.曲线D
酶和无机催化剂不改变平衡点的位置，只是改变化学反应的速度，使化学反应更快的达到平衡点。
C
口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
原来酶还有专一性
如何设计实验验证酶的专一性？
无机催化剂催化范围比较广。酸能催化蛋白质、脂肪、淀粉水解。
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗
验证淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验原理
1. 淀粉和蔗糖都是非还原糖
2. 淀粉在相关酶的催化作用下能水解为麦芽糖
3. 蔗糖在相关酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖
4. 麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原糖
5. 还原糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色的沉淀
酶相同 底物不同
各加入淀粉酶2ml，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，保温5min
加入2mL淀粉溶液
1号试管 2号试管 实验步骤 一 二 三 实验现象
结论 加入2mL蔗糖溶液
加入2ml斐林试剂
振荡
沸水浴1min
无砖红色沉淀
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
验证淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
说明酶具有专一性
1.取材、分组、编号；
2.控制变量、设置对照，遵循单一变量原则和对照原则；
3.在相同且适宜的条件下，培养（反应）一段时间；
4.观察实验现象，得出实验结论；
能不能将实验中的斐林试剂换成碘液作为实验材料？
不能，因为碘液只能检测淀粉有没有被水解，而对蔗糖没有作用，也就是说碘液无法检测到蔗糖有没有被分解，故不可用碘液代替斐林试剂进行鉴定。
有没有另外一种实验思路？
无砖红
色沉淀
底物
酶
分解反应
产物
酶具有专一性的理论解释:
锁钥学说
酶—底物复合物
在化学反应前后酶的数量和性质不变
在化学反应中酶能重复利用，不会被分解,但酶也会发生自我更新。
提醒: 下列图像也可以表示酶的专一性
　　
　　
　　
　　
　　
　　
酶
被催化的底物
B分解后的产物
不能被该酶催化的物质或不能催化底物发生反应的其他种类的酶
图中A表示:
B表示:
E,F表示:
C,D表示:
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
1、酶具有专一性的含义是什么？
2、酶具有专一性有什么意义？
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
目前发现的酶有 4000 多种,它们分别催化不同的化学反应。
如二肽酶能水解任意两种氨基酸组成的二肽
酶专一性
曲线模型：
②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
【检测】猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶。某学生设计了两组实验，如下图所示。在35 ℃水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂。对实验现象的预测正确的是( )
A. 甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失
B. 甲中溶液呈紫色、乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
C. 甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
D. 甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失
C
继续研究：
酶具有高效性和专一性；
那么它的这两个特性的发挥是不是在任何条件下都可以呢？
酶催化作用的发挥需适宜的温度和PH
结论3: 酶的作用条件较温和
0
最适温度
υ/mmol. s-1
酶活性受温度影响示意图
(1)酶促反应速率(酶活性)与温度的关系
A
C
B
●
●
●
①在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降
②温度过高会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,低温只是酶活性降低
每种酶都有自己的最适温度 动物：35--40℃ 植物： 40--50℃ 细菌、真菌 ：差别较大
温度
(2)酶促反应速率(酶活性)与PH的关系
υ/mmol. s-1
最适PH
0
PH
酶活性受pH影响示意图
A
C
B
●
●
●
①在一定范围内,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，随着pH的继续升高,酶的活性逐渐下降
②过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
每种酶都有自己的最适pH值，动物：6.5--8.0 (但胃蛋白酶为1.5); 植物: 4.5--6.5
总结: 影响酶促反应的因素曲线分析
(1)温度和pH对酶促反应的影响
①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。
②低温时，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可以升高。
③酶制剂适于在低温(0 ～4℃)下保存。
总结: 影响酶促反应的因素曲线分析
(1)温度和pH对酶促反应的影响
④从图丙可以看出: 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
⑤从右下图可以看出:温度变化不影响酶作用的最适PH
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①甲图: 在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
酶的数量和酶活性有限
P点之后不变的原因：
P
●
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
酶的数量和酶活性有限
P点之后不变的原因：
P
●
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比
(3)抑制剂或激活剂对酶促反应的影响
　　抑制剂或激活剂通过影响酶活性对酶促反应速率起到影响作用。
【检测】图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线，下列叙述正确的是(　　)
A.图甲中物质a可以是麦芽糖也可以是乳糖
B.图甲中物质b能降低该化学反应的活化能，其化学本质与无机催化剂相同
C.图乙中若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度>曲线②>曲线③
D.图乙中若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度>曲线②>曲线③
D
A.减小pH，重复该
实验，A、B点位置
不会改变
B.适当降温，重复
该实验，图示反应
速率可用曲线a表示
C.B点后增加酶量,图示反应速率可用曲线c表示
D.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素
【检测】下图曲线b表示在其他条件充分适宜时，反应物浓度与酶促反应速率的关系。若改变某一条件，据图分析最准确的是(　　)
C
适当降温,酶的活性降低,酶促反应速率下降,但酶的数量不会减少, 故达到酶促反应饱和点的反应物浓度不变,依然是乙点，B项错误；
【变式】如图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的示意图，图乙表示在最适温度下，pH＝b时，H2O2在过氧化氢酶的作用下分解产生O2的量随时间的变化情况。若该酶促反应过程中某一个条件发生变化，下列说法正确的是(　　)
A. pH＝a时，E点下移，D点左移
B. pH＝c时，E点为0
C. 温度降低时，E点不变，D点右移
D. H2O2的量增加时，E点下移，D点左移
E点表示O2生成量，只与反应物浓度有关，与PH无关，E点不动，AB错误。 D点右移
H2O2的量增加时，E点上移，D点右移
C
1.选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么
淀粉酶
2.鉴定试剂选用碘液,还是选用斐林试剂？
碘液，看是否变蓝
实验一：探究温度对酶活性的影响
因为加热能促进过氧化氢分解
实验一：探究温度对酶活性的影响
1.选择淀粉酶，不选用过氧化氢酶；
因为加热能促进过氧化氢分解
2.鉴定试剂选用碘液,不选用斐林试剂；
因为斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度。
(质量分数3%的)可溶性淀粉溶液，
新配置的唾液淀粉酶溶液，
碘液，
热水，蒸馏水，冰块， 水浴锅，试管，温度计等。
实验一: 探究温度对酶活性的影响
材料用具:
课题: 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
自变量是:
因变量是:
无关变量是:
不同的温度条件
酶的活性或淀粉分解量的多少
淀粉和淀粉酶的浓度和用量、
溶液的PH和反应时间等
如何检测？
用碘液检测是否出现蓝色或蓝色深浅表示
用冰块降温、水浴加热，用温度计随时测量。
如何控制温度？
如何控制？
相同且适宜
课题: 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
　 试管 步骤　　 1 2 3
淀粉溶液 2ml 2ml 2ml
淀粉酶溶液 1ml 1ml 1ml
不同温度下 处理5 min ________ 37 ℃ ________ 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) ______ _________ ______
课题: 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
0℃
100℃
变蓝
不变蓝
变蓝
保温5分钟
此操作过程是错误的
　 试管 步骤　　 1 1′ 2 2′ 3 3′
淀粉溶液 2ml / 2ml / 2ml /
淀粉酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
不同温度下 处理5 min ________ 37 ℃ ________ 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) ______ _________ ______
课题：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
0℃
100℃
变蓝
不变蓝
变蓝
将同一温度下的两种物质混合后，保温5分钟
酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性
结论：
　 试管 步骤　　 1 1′ 2 2′ 3 3′
淀粉溶液 2ml / 2ml / 2ml /
淀粉酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
不同温度下 处理5 min ________ 37 ℃ ________ 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) ______ _________ ______
课题：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
0℃
100℃
变蓝
不变蓝
变蓝
将同一温度下的两种物质混合后，保温5分钟
不能，否则在调节温度的过程中，酶会将淀粉分解，导致实验失败。
本实验能否淀粉溶液中先加淀粉酶溶液，再放相应的温度中保温处理？
1.选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么
过氧化氢酶
2.鉴定方法？
实验二：探究PH对酶活性的影响
因为淀粉在强酸或强碱的条件下会水解
气泡产生的多少或卫生香复然情况
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
1.选择过氧化氢酶，不选用淀粉酶；
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
因为淀粉在强酸或强碱的条件下会水解
2.鉴定方法：
气泡产生的多少或卫生香复然情况
自变量是：
因变量是：
无关变量是：
不同的pH条件
酶的活性或过氧化氢分解的速率
肝脏研磨液的浓度和量，过氧化氢的浓度和量，温度等
如何检测？
用带火星的卫生香进行检验
可加入强酸或强碱，用
pH试纸进行测量。
如何控制pH？
如何控制？
相同且适宜
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
　 试管 步骤　　 1 2 3
过氧化氢溶液 2ml 2ml 2ml
过氧化氢酶溶液 1ml 1ml 1ml
不同PH下 处理5 min ________ 1mlH2O ________ 结果(现象) ______ _________ ______
1mlHCl
1mlNaOH
反应5分钟
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
用带火星的卫生香进行检验
无反应
无反应
迅速复燃
此操作过程是错误的
　 试管 步骤　　 1 1′ 2 2′ 3 3′
过氧化氢溶液 2ml / 2ml / 2ml /
过氧化氢酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
不同PH下 处理5 min ________ 1mlH2O ________ 结果(现象) ______ _________ ______
1mlHCl
1mlNaOH
将同一PH下的两种物质混合后，反应5分钟
酶的催化作用需在适宜的PH下进行，过酸或过碱都会影响酶的活性
结论：
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
用带火星的卫生香进行检验
无反应
无反应
迅速复燃
　 试管 步骤　　 1 1′ 2 2′ 3 3′
过氧化氢溶液 2ml / 2ml / 2ml /
过氧化氢酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
不同PH下 处理5 min ________ 1mlH2O ________ 结果(现象) ______ _________ ______
1mlHCl
1mlNaOH
将同一PH下的两种物质混合后，反应5分钟
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
用带火星的卫生香进行检验
无反应
无反应
迅速复燃
不能，否则在调节PH的过程中，酶会将过氧化氢分解，导致实验失败。
本实验能否在过氧化氢溶液中先加过氧化氢酶溶液，再放相应的PH中处理？
【检测】为了探究温度、pH对酶活性的影响,下列实验设计合理的是(　　)
实验编号 探究课题 选用材料与试剂
① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③ pH 对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④ pH 对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液,可溶性淀粉溶液,斐林试剂
A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
B
【检测】人体胃蛋白酶的最适pH为2.0，某同学将胃蛋白酶溶液的pH从10.0调至2.0，此时胃蛋白酶的活性将(　　)
A.不断上升　　　　B.没有活性
C.先升后降 D.先降后升
【检测】将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH至2.0，保存于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、胃淀粉酶、水
B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
D.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
B
C
【检测】图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况.下列说法中错误的是( )
A.图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖量不再上升，酶的活性已达到最大
B.图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低
C.T0表示淀粉酶催化反应的最适温度
D.图乙中A点对应的温度为T0
A
【检测】(2011·高考海南卷)某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。下图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是(　　)
A. 甲 B. 乙
C. 丙 D. 丁
D
【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？
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。
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。
A 点:在一定的范围内，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.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。
(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。
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。
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 请画出相应的曲线。
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。

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