资源简介

(共32张PPT)
第五单元 细胞的能量供应
和利用
5.1 降低化学反应活化能的酶(第二课时）
学习目标
通过“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”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）
通过酶在生活、生产应用中的实例，认同酶在生产实践上应用具有高效环保等特点。（社会责任）
通过“pH和温度对酶活性影响”的探究活动，分析推导“酶的作用条件温和”的特性，训练模型构建的科学思维。（科学思维）
3
2
1
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著
酶的高效性
酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍
酶的高效性
资料：纺织工业上的褪浆工序常用两种方法:化学法,需用NaOH 7~9克/升,在70~80 ℃条件下作用12小时,褪浆率仅为50%~60%;加酶法,用少量细菌淀粉酶,在适宜温度时只需5分钟,褪浆率达100%。
这一事实说明了什么？
酶具有高效性
酶的高效性
你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。如果供能的化学反应慢悠悠地进行。你还能跑那么快吗 化学反应要酶来催化，酶的催化效率要高，你才能健步如飞。
说明酶高效性有什么生物学意义？
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。
酶的高效性
开动脑筋
1、加酶或无机催化剂后，反应速率与未加酶比，有什么变化？说明了什么？
2、图中如何看出酶具有高效性？
3、加酶或无机催化剂后，生成物的量是否发生变化？
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。
酶的专一
资料：口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
脲酶——只能催化尿素分解。
过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。
根据上述资料，你能得出什么结论？
酶具有专一性
意义:保证细胞代谢能够有条不紊地进行
酶的专一
活动一：验证酶的专一性
任务：小组讨论选择合适的试剂，并设计实验方案来验证酶的专一性。
试剂：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶的专一
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
实验目的
实验原理
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。
实验设计
1 号试管 2 号试管
步 骤 一 2ml 淀粉溶液 2ml 蔗糖溶液
二 加入 2ml 新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约 60℃ 保温 5min 三 加入 2ml 斐林试剂，水浴加热 1min 现象
酶的专一
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验结果
酶的专一
1 号试管 2 号试管
步 骤 一 2ml 淀粉溶液 2ml 蔗糖溶液
二 加入 2ml 新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约 60℃ 保温 5min 三 加入 2ml 斐林试剂，水浴加热 1min 现象
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类反应
实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解
思考讨论
1、实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
2、本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？
不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色
探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解。
一般洗衣粉不宜清除衣物的血渍和奶渍，但是加酶洗衣粉则可以。
加酶洗衣粉包装袋上印有以下材料：
成分：蛋白酶0.2%，清洁剂15%；
用法：洗涤前先将衣物用温水浸泡片刻，切勿用60℃以上的水，切勿用于丝质及羊毛衣料。
酶的作用条件温和
活动二：探究温度对酶活性的影响
任务：小组思考讨论下列问题，设计实验方案，探究温度对酶活性的影响。
1、你认为探究温度对酶活性的影响时，应该选择什么酶作为实验材料？为什么？
2、本实验的自变量是什么？因变量是什么？我们可以怎样观察或检测因变量的变化？
3、你认为应该设计几组实验？温度分别设置多少度？
4、开始时淀粉和淀粉酶是先在各自设置的温度中分开处理一段时间再混合，还是先混合再各自设置的温度中保温处理？为什么？
探究温度对酶活性的影响
酶的作用条件温和
实验原理
淀粉+碘液→_蓝色_
用溶液中是否出现蓝色或蓝色的_深浅来判断淀粉_剩余量__。
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 实验设计
酶的作用条件温和
探究温度对酶活性的影响
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
实验结果
酶的作用条件温和
A
B
C
AB段：在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快
B 点：在最适温度时，酶促反应速率最快
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。
酶的作用条件温和
低温保存酶等蛋白质制品
1.实验过程中是否可以把淀粉酶与淀粉在常温下混合,然后再放入一定温度条件下保温 为什么
2.实验结果的鉴定为什么选择碘液而不用斐林试剂
3.能否用过氧化氢溶液和过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响 为什么
思考讨论
不能,常温下淀粉会被淀粉酶水解,影响实验结果。
此实验的自变量是温度,不能随意改变,而斐林试剂使用时需水浴加热,温度改变后会影响酶与底物反应。
不能。因为过氧化氢受热易分解,温度越高,过氧化氢分解越快,会对实验结果造成干扰。
大家平时有没有将墨水不小心弄到衣服上的情况呢？经实践发现用加酶洗衣粉在中等温度条件下难以将墨渍彻底清洗干净，而高温条件下，清洗效果更好，为什么？
（提示：墨水的主要成分为炭烟、胶料、添加剂等）
与生活的联系
资料：胃中因为有大量的盐酸，所以是强酸性环境，但是胃蛋白酶在该条件下活性最高。胃蛋白酶随食糜进入小肠内，在弱碱性的肠腔中，胃蛋白酶则会失去活性。
通过这则材料，可以得出什么结论？
酶的作用条件温和
活动三：探究pH对酶活性的影响
任务：小组思考讨论下列问题，设计实验方案，探究pH对酶活性的影响。
1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？理由？
2、自变量是什么？需要设计几组实验？选择哪几个ph？
3、因变量是什么？如何检测因变量？选择什么样的鉴定试剂？
4、开始时底物和酶是先各自设置的ph再混合，还是先混合再设置的ph？为什么？
(1)取8支洁净的试管并编号,分别加入_等量新鲜的肝脏研磨液_。
(2)用_盐酸或NaOH溶液_调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。
(3)分别滴加_等量的过氧化氢溶液_并摇匀。
(4)用点燃但无火焰的卫生香来检测_氧气_的生成情况。
探究PH对酶活性的影响
酶的作用条件温和
H2O2→H2O+O2。
不同条件下气泡产生速率反映H2O2的分解速率
实验原理:
酶发挥催化作用需要_适宜的pH_,pH偏高或偏低都会影响酶的活性。
实验方案
实验结论:
1.为什么不选择淀粉和淀粉酶做pH影响酶活性的实验
2.如何避免除pH之外的因素对实验结果造成干扰
3.归纳总结:通过以上两个实验可以得出什么结论
酶的作用条件温和
思考讨论
酸性溶液会使淀粉分解,影响实验结果;碱性条件下碘与淀粉不会变蓝色。
除自变量pH外,其他的无关变量,在实验过程中必须控制为完全相同且适宜。
酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的,酶促反应需要适宜的温度和pH。
酶的作用条件温和
D
E
F
DE：在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
E点：在最适pH时，酶促反应速率最快
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。
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。
1、用酶法水解淀粉需要用哪种酶
2、用酶法水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性
3、还有哪些产品可以用酶法生产
思考讨论
　淀粉酶　
用淀粉酶生产葡萄糖可以在常温常压下进行,并且酶的催化效率极高,可以提高产量,降低成本　
果汁生产中使用果胶酶,可以分解细胞壁中的果胶,提高果汁产量(其他答案合理即可)
课堂小结
考点剖析
1．生物学上常用制作模型的方法帮助人们加深对结构和功能的理解。下图为某同学所制作的酶催化作用的模型。下列叙述正确的是（ ）
A．该同学制作的概念模型体现了酶具有专一性
B．图中A一定含有碳、氢、氧、氮、磷等元素
C．若图中的B表示二糖，则C、D可以表示单糖
D．若图中的B表示氨基酸，则该生理过程表示脱水缩合
C
考点剖析
2．在淀粉-琼脂块上的5个圆点位置，分别用蘸有不同液体的棉签涂抹，然后将其放入37℃恒温箱中保温。2h后取出淀粉-琼脂块，用碘液（红棕色）处理1min，然后用清水冲洗掉碘液，观察圆点的颜色变化。五种处理的结果记录如下表。下列叙述，错误的是（　　）
A．圆点①属于对照处理的圆点，因为处理的液体仅为清水，未添加试剂
B．圆点②和圆点③的颜色反应结果，是由于高温和盐酸改变了唾液中酶的活性
C．圆点④中唾液进行适当的稀释后得到相同的实验结果，是因为酶具有高效性
D．若圆点⑤呈现蓝黑色，很可能是使用的蔗糖酶溶液含有淀粉酶
D
考点剖析
3．图①表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶在体外适宜条件下处理时，酶的活性与处理时间的关系；图②表示某生物体内酶的活性与一定范围的外界环境温度变化的关系。下列有关叙述错误的是（　　）
A．图①中甲酶可能是具有催化功能的RNA
B．图①中乙酶活性下降可能是因为其分子结构发生改变
C．图②中酶的活性不变说明该酶已经失活
D．图②可以表示人体细胞内的酶与外界环境温度的关系
C
考点剖析
4．酶分子具有相应底物的活性中心，用于结合并催化底物反应。在37℃、适宜pH等条件下，用NaCl和CuSO4研究Cu2+、Cl-对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，得到实验结果如图所示，已知Na+和SO42-几乎不影响该反应。下列相关分析，正确的是（　　）
A．图①中甲酶可能是具有催化功能的RNA
B．图①中乙酶活性下降可能是因为其分子结构发生改变
C．图②中酶的活性不变说明该酶已经失活
D．图②可以表示人体细胞内的酶与外界环境温度的关系
B
考点剖析
5．为高效分离高质量的椪柑原生质体，科研人员采用组合酶液Ⅰ（2%纤维素酶 R+2%离析酶）与组合酶液Ⅱ（2%纤维素酶 W+2%离析酶）进行实验，实验过程中加入适量的甘露醇。结果如图，其中活性氧会影响原生质体的再生。相关叙述错误的是（ ）
A．两实验中温度、pH、酶解时间必须相同
B．纤维素酶催化的实质是降低反应的活化能
C．加入的甘露醇具有维持溶液渗透压的作用
D．使用组合酶液Ⅱ获取原生质体的效果较好
A

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