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(共46张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
（第二课时）
目标
01
02
03
通过“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”的探究活动,阐明酶具有专一性,学会“控制变量和设计对照实验”的科学方法。(科学探究)
通过“pH和温度对酶活性的影响”的探究活动,分析推导“酶的作用条件较温和”的特性,培养模型建构的科学思维。(科学思维)
通过酶在生活和生产中应用的实例,认同酶在生产实践上应具有高效、环保、节能等特点。(社会责任)
学习目标
温故知新：酶的本质
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____
合成原料 _______ ___________
组成元素 C、H、O、N，有的含有S _________________
合成场所 _______ 细胞核(真核生物)
来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外) 作用场所 细胞内、细胞外、生物体外 生理功能 _____ 作用机理 _____________________ 酶的底物 酶促反应的反应物 蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
C、H、O、N、P
核糖体
催化
降低化学反应的活化能
问题1: 酶的化学本质不同于无机催化剂，酶的催化功能与无机催化剂有什么不同呢？
Fe3+
过氧化氢酶
SUPER MAN 只有一个！
咱们有25万大军！
2H2O2 2H2O+O2↑
完 胜！
（1）酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。
（2）酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。
科学家整理大量的实验数据发现：
酶特性一：高效性
一、酶的高效性
问题3: 酶具有高效性有何意义？同学请试想如果酶不具有高效性我们的生活会怎样？
一、酶的高效性
酶具有高效性的意义 ：
高效性的意义
第一
第二
保证了细胞代谢快速有效地进行。
保证了细胞内能量供应的稳定。
一、酶的高效性
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？
问题4: 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，酶也具有这个本领吗？
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
二、酶的专一性
质量分数为2%的新配置的淀粉酶溶液；质量分数为2%的新配置的蔗糖酶溶液；质量分数为3%的新配置的淀粉溶液；质量分数为3%的新配置的蔗糖溶液；斐林试剂、碘液、热水、量筒、试管、滴管、试管夹、温度计、酒精灯等等。
1.实验材料选择、检测试剂选择。
2.写出实验目的：
3.说出实验原理：
4.找出自变量、因变量、无关变量。
5.简述实验步骤：
6.预期实验结论：
合作探究一：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
二、酶的专一性
1
实验材料及检测试剂选择
质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液；质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；斐林试剂。
2
实验目的
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
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，确定酶促反应产物。
3
实验原理
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
二、酶的专一性
4
实验设计
试管编号 试管1 试管2
淀粉溶液 2 mL
蔗糖溶液 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
斐林试剂 （沸水浴1 min） 2 mL 2 mL
实验结果
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
二、酶的专一性
5
实验过程
试管编号 试管1 试管2
淀粉溶液 2 mL
蔗糖溶液 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
斐林试剂 （沸水浴1 min） 2 mL 2 mL
实验结果
砖红色沉淀
无颜色变化
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
二、酶的专一性
6
实验结果
二、酶的专一性
7
实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
酶具有专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①脲酶——只能催化尿素分解。
②过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。
③二肽酶——可以催化所有的二肽分解
底物浓度
反应速率
底物D+ 酶D
底物D + 酶E
锁钥学说：
问题5: 酶具有专一性的意义：
酶的专一性意义 ：
二、酶的专一性
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。
①反应前后酶的结构和性质不变
②同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同
问题6: 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中检测试剂为什么选择斐林试剂而不是碘液？
淀粉完全分解+碘液→无现象
蔗糖分解/不分解+碘液→无现象
问题7: 已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？
有必要，可排除淀粉酶的活性，浓度等无关变量的影响。
问题8: 针对该实验你还有其他的设计方案吗？
二、酶的专一性
方案二：
淀粉 + 蔗糖酶
蔗糖 + 蔗糖酶
方案四：
蔗糖 + 淀粉酶
蔗糖 + 蔗糖酶
方案一：
淀粉 + 淀粉酶
蔗糖 + 淀粉酶
方案三：
淀粉 + 淀粉酶
淀粉 + 蔗糖酶
思路1：底物不同，酶相同
思路2：底物相同，酶不同
用斐林试剂检测
用斐林试剂检测
用斐林试剂检测
用碘液或者斐林试剂检测
　实战训练　
1.某研究小组为比较H2O2在不同条件下的分解情况，在常温下进行了如下实验。下列相关叙述错误的是（ ）
组别 质量分数为20%的H2O2溶液 实验处理 现象
1 2 mL 不处理 气泡很少
2 2 mL FeCl3溶液 气泡较多
3 2 mL 新鲜猪肝匀浆 大量气泡
A.组1和组3对照可以证明酶具有高效性
B.由于H2O2化学性质不稳定，所以最好现用现配
C.实验温度、H2O2溶液的浓度与用量均为无关变量
D.滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管
　实战训练　
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入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，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入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，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入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入蔗糖酶和淀粉，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
三、影响酶活性的条件
高压
高温
强酸
强碱
√
√
√
√
问题9: 酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，有哪些因素会影响酶活性呢？
三、影响酶活性的条件
合作探究二：自主学习课本P82-84相关内容，请小组合作利用以上材料完成以下问题。
1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭？
2.在不同的温度下，同一种酶活性是否会受到影响？
3.在不同的pH下，同一种酶活性是否会改变？
4.如何设计相关的实验，验证你们的假设。
探究温度对酶活性的影响
探究.实践
质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、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0.01mol/L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
1.实验选择材料是什么？原因？
2.检测试剂选择什么？原因？
3.实验材料先分别处理温度，还是先混合？
4.找出自变量、因变量、无关变量。
5.简述实验步骤：
6.预期实验结论：
三、影响酶活性的条件
合作探究三：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。
质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、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0.01mol/L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
1.实验材料及试剂：
淀粉、淀粉酶
①实验材料：
不选用H2O2作为反应底物的原因？
H2O2不稳定，受热易分解。
碘液
②检测试剂：
不选用斐林试剂进行鉴定的原因
斐林试剂检测需要水浴加热，温度是干扰条件。
先处理温度，再混合，原因：保证反应从一开始就是预设温度。
探究温度对酶活性的影响
探究.实践
问题10: 小组合作选出探究温度对酶活性影响实验材料并做简要说明。
问题11: 实验材料先处理温度，还是先混合？
试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 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 2 mL淀粉溶液
二 放入0 ℃冰水中水浴5 min 放入60 ℃温水中水浴5 min 放入100 ℃热水中水浴5 min 三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃温水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 实验现象 实验结论 呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性
☆酶和底物先分别在对应温度（或pH）下保温后再混合
探究温度对酶活性的影响
探究.实践
三、影响酶活性的条件
探究温度对酶活性的影响
探究.实践
三、影响酶活性的条件
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快
在最适温度时，酶促反应速率最快
AB段：
B 点：
BC段：
超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。
低温(如A点)影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度适当升高后，酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。
高温破坏酶的空间结构，使酶失活
低温保存酶等蛋白质制品
探究温度对酶活性的影响
探究.实践
探究PH对酶活性的影响
探究.实践
三、影响酶活性的条件
质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液,
合作探究四：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。
1.实验选择材料是什么？原因？
2.检测试剂选择什么？
3.先往试管加入酶溶液还是底物
4.找出自变量、因变量、无关变量。
4.简述实验步骤：
5.预期实验结论：
探究PH对酶活性的影响
探究.实践
三、影响酶活性的条件
质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液,
H2O2、H2O2酶
①实验材料：
不选用淀粉作为反应底物的原因？
淀粉在酸性条件下会被水解
先往试管加入酶溶液还是底物
先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物。
问题12: 小组合作选出探究PH对酶活性影响实验材料并做简要说明。
实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应 三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液
四 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应 实验现象
产生少量气泡
产生少量气泡
产生大量气泡
实验结论：
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性。
探究PH对酶活性的影响
探究.实践
三、影响酶活性的条件
pH
反应速率
最适pH
D
E
F
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
在最适pH时，酶促反应速率最快
DE：
E点：
EF：
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。
①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。
②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
探究PH对酶活性的影响
探究.实践
三、影响酶活性的条件
问题13: 研究表明:酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件时进行。酶制剂应该在怎样的条件下保存 为什么
三、影响酶活性的条件
问题13: 研究表明:酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件时进行。酶制剂应该在怎样的条件下保存 为什么
答案:酶制剂应该在低温和适宜pH条件下保存。低温下酶的活性低,在温度升高至最适温度条件时,酶的活性可以恢复。高温、过酸、过碱条件下酶会变性失活,不适合保存酶制剂。
　实战训练　
3.概念结论速判:基于对酶的特性和探究实验的理解,判断下列说法的正误。
(1)每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ( )
(2)高温和低温都能使酶的活性降低,但是二者的作用实质不同。 ( )
(3)探究酶的最适pH,需要在酶的最适温度条件下进行。 ( )
(4)温度过高,过酸,过碱会破坏酶中存在的肽键。 ( )
提示:以上条件只破坏酶的空间结构,不破坏肽键。
(5)酶具有高效性、专一性和反应条件温和等特性。 ( )
√
√
√
×
√
　实战训练　
4.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→加入斐林试剂加热→观察溶液颜色变化
　实战训练　
5.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
一、竞争性抑制剂抑制剂与底物竞争酶。如图，抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。拓展延伸二、非竞争性抑制剂由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。拓展延伸课堂小结
酶的应用
溶菌酶溶解细菌的细胞壁
含酶牙膏
多酶片
胰蛋白酶
加酶洗衣粉
果胶酶
酶为生活添姿彩
　实战训练　
6．某同学将装有人淀粉酶和胃蛋白酶的两个试剂瓶的标签丢失，为了将两种酶溶液区分清楚，下列思路或操作不可行的是（ ）
A．向两种酶溶液中加入双缩脲试剂，观察是否有紫色出现
B．向两种酶溶液中加入蛋白质块，观察蛋白质块是否被催化水解
C．向两种酶溶液中加入淀粉，检测淀粉是否被催化水解
D．比较两种酶催化的最适pH
　实战训练　
7．中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（　　）
A．萎凋使茶叶柔软、水分减少，方便揉捻，提高了发酵底物浓度
B．揉捻过程破坏了溶酶体和液泡，使多酚氧化酶与茶多酚接触
C．发酵时，适宜的温度和较高的底物浓度能增强多酚氧化酶的活性D．高温的目的是灭活多酚氧化酶、防止过度氧化影响茶品质
　实战训练　
8．在酿造啤酒和制造糖果等食品加工过程中，盐酸可以用来加速淀粉的水解，促进糖类物质的吸收和利用。下列关于淀粉酶和盐酸催化淀粉水解的叙述，正确的是（　　）
A．两者催化淀粉水解得到的单糖不同
B．两者均能降低淀粉水解所需的活化能
C．淀粉酶适合用于验证酶的催化需要适宜的温度和pH
D．淀粉酶和盐酸均只能催化淀粉水解，对脂肪和蛋白质的水解不起作用
　实战训练　
9．下列有关“探究影响酶活性的条件”实验的叙述，错误的是（　　）
A．探究pH对过氧化氢酶活性的影响，pH是自变量，过氧化氢分解速率是因变量
B．探究温度对酶活性的影响，可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应
C．探究pH对酶活性的影响，酶溶液和底物应先调pH再混合
D．探究温度对淀粉酶活性影响的实验过程中，可用碘液对实验结果进行检测
　实战训练　
10．科学家发现用β-巯基乙醇处理某种酶时，酶分子的多肽链伸展开来，丧失了所有的酶活性。当除去β-巯基乙醇时，该酶又恢复了正常的酶活性，并且重新形成的空间结构与处理之前的完全一致。由该实验不能推测的结论是（ ）
A．折叠信息包含在氨基酸序列中
B．天然构象可能是其最稳定构象
C．折叠过程需要由某种分子协助才能完成
D．发生变性的蛋白质也能够复性
　实战训练　
11．“诱导契合”学说解释酶的专一性时认为酶与底物在空间距离上彼此接近时，酶受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，从而互补契合进行反应。蚯蚓蛋白酶Ⅱ能分别与CTH和CU进行反应，某实验小组为了验证“诱导契合”进行了如下实验：①蚯蚓蛋白酶Ⅱ中加入CTH，待反应结束后，再加入CU，并测定酶活性；②蚯蚓蛋白酶Ⅱ中加入CTH，待反应结束后，再加入CTH，并测定酶活性。则支持“诱导契合”的实验结果应为（ ）
A．第①组的酶活性基本不变，第②组的酶活性显著下降
B．第①组的酶活性显著下降，第②组的酶活性基本不变
C．第①组的酶活性基本不变，第②组的酶活性也基本不变
D．第①组的酶活性显著下降，第②组的酶活性也显著下降
　实战训练　
12．经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的 M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是（ ）
A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B．核糖体参与溶酶体酶的合成
C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
　实战训练　
13．关于酶及其特性的实验设计，下列叙述正确的是（　　）
A．验证酶的专一性，可利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和碘液等设计对照实验进行验证
B．验证酶的高效性，可通过设置自身对照，比较盛有H2O2的试管中加入H2O2酶前后，H2O2分解速率的变化来进行验证
C．探究pH对酶活性影响的实验中，简要流程可以是：将底物加入各组试管→调节装有酶液的各试管的pH→向底物试管加入酶→混匀并进行保温→观察结果D．探究温度对酶活性的影响，可利用淀粉酶、淀粉和斐林试剂等设计实验进行探究
　实战训练　
14．磺胺类药物和青霉素均是临床上常使用的杀菌剂。磺胺类药物结构类似于叶酸 合成所需原料--对甲基苯甲酸；青霉素可抑制细菌细胞壁合成相关酶的活性，这两种药物对人体无毒。下列分析错误的是（ ）
A．磺胺类药物与催化细菌合成叶酸的酶结合，可导致细菌细胞内叶酸合成量减少
B．在青霉素作用下细菌不能形成肽聚糖，不能形成完整的细胞壁
C．人体可从蔬菜中摄取叶酸，磺胺类药物不会妨碍人体正常的叶酸代谢D．青霉素可以有效治疗支原体感染引起的炎症，但不会抑制人体中有关酶的活性
　实战训练　
15．彩色马铃薯有紫色、红色、黑色和蓝色等颜色，它的各种营养成分（如花青素等抗氧化物质）含量要高于普通马铃薯。研究发现，查尔酮合成酶（CHS）是紫色马铃薯合成水溶性花青素的关键酶。下列叙述正确的是（　　）
A．组成查尔酮合成酶的基本单位是核糖核苷酸
B．细胞内合成CHS的过程不需要消耗ATP
C．CHS可为花青素的合成提供活化能
D．不同温度下CHS的活性可能相同

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