资源简介 (共47张PPT)分子与细胞本书目录1、走近细胞2、组成细胞的分子3、细胞的基本结构4、细胞的物质输入和输出5、细胞的能量供应和利用6、细胞的生命历程细胞细胞的发现细胞的组成细胞的结构细胞的物质交换细胞的代谢细胞的一生第五章 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)任务一:验证酶具有高效性任务二:验证酶具有专一性任务三:探究淀粉酶的最适温度任务四:探究H2O2酶的最适pH本节重点任务情境资料:成年人每餐的进食量大约有600g左右,但每片多酶片只含胃蛋白酶13mg和胰酶0.3g就可以很好的帮助食物消化水解,说明酶的催化具有什么特点?123常温加FeCl3加过氧化氢酶酶具有催化作用tO2量无催化剂加Fe 3+加过氧化氢酶abc任务一:探究酶具有高效性比较过氧化氢在不同条件下的反应1. 第1、3组实验以及曲线a、c对照可以说明什么?2. 第2、3组实验以及曲线a、b对照可以说明什么?酶具有高效性思考: 酶能否改变平衡点(如产物O2的量)?如何增加产物量?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。1.概念:使细胞代谢能够快速进行。2.酶具有高效性的意义:一、酶具有高效性3.表示酶高效性的曲线:与无机催化剂相比,酶能显著降低化学反应的活化能。联系生活: 口腔里有唾液淀粉酶,但塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。这说明酶具有什么特性?1.概念:如:脲酶——只能催化尿素分解。蛋白酶——能催化多种蛋白质分解。保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。2.酶具有专一性的意义:二、酶具有专一性3.表示酶专一性的曲线每一种酶只能催化一种或一类化学反应探究·实践方案一:酶相同,底物不同方案二:底物相同,酶不同任务二:探究酶具有专一性实验思路:练习2:以淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、斐林试剂、碘液为材料,用两种方法来验证酶具有专一性。(请写出实验步骤、结果与结论)视频:淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验步骤 一 取两支试管,编号1、2 二三 2支试管均加入______________2滴,振荡,试管下半部浸到60℃的热水中,反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min (或水浴煮沸1min) 实验现象结论 1号试管加入2ml淀粉溶液方案一:酶相同,底物不同2号试管加入2ml蔗糖溶液淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(P81)淀粉酶溶液斐林试剂1号试管溶液生成砖红色沉淀2号试管溶液不生成砖红色沉淀自变量因变量无关变量碘 液?实验步骤 一 取两支试管,编号1、2 二三 2支试管均加入______________2滴,振荡,试管下半部浸到60℃的热水中,反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min (或水浴煮沸1min) 实验现象结论 1号试管加入2ml淀粉溶液方案一:酶相同,底物不同2号试管加入2ml蔗糖溶液淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解蔗糖酶对淀粉和蔗糖的水解作用蔗糖酶溶液斐林试剂1号试管溶液生成砖红色沉淀2号试管溶液不生成砖红色沉淀自变量因变量无关变量碘 液?实验步骤 一 取两支试管,编号1、2 二 向两支试管各加入2ml淀粉溶液 三四 反应5min后,向两支试管加入等量的________ 实验现象 结论 1号试管加入2滴淀粉酶溶液2号试管加入2滴蔗糖酶溶液淀粉酶能催化淀粉水解,蔗糖酶不能催化淀粉水解方案二:底物相同,酶不同淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用碘液1号试管溶液不变蓝2号试管溶液变蓝自变量因变量无关变量斐林试剂?实验步骤 一 取两支试管,编号1、2 二 向两支试管各加入2ml蔗糖溶液 三四 反应5min后,向两支试管加入等量的________ 实验现象 结论 1号试管加入2滴淀粉酶溶液2号试管加入2滴蔗糖酶溶液蔗糖酶能催化蔗糖水解,淀粉酶不能催化蔗糖水解方案二:底物相同,酶不同淀粉酶和蔗糖酶对蔗糖的水解作用1号试管溶液?2号试管溶液?自变量因变量无关变量斐林试剂or碘液?强调:底物中有蔗糖时,不能选用碘液作为指示剂①锁钥学说:课本P85 拓展应用。①A 表示_________,B 表示________,C 和 D 表示________________________________。②模型的含义:______________________ 。③这个模型可以解释酶哪种特性?_________。某类酶底物底物B被酶A催化后得到的产物酶A与底物B专一性结合,催化反应得发生,生成产物C和D4.理论模型②诱导契合学说“诱导契合”学说指出,酶并不是事先就以一种与底物互补的形状存在,而是在受到诱导之后才形成互补的形状。底物一旦结合上去,就能诱导酶蛋白的构象发生相应的变化,从而使酶和底物契合而形成酶-底物络合物,并引起底物发生反应。反应结束当产物从酶上脱落下来后,酶的活性中心又恢复了原来的构象。联系生活:为什么感冒发烧了会不想吃饭;加酶洗衣粉的包装袋上,往往注明这种洗衣粉的适用温度范围。由此看来,哪些因素可能会影响酶的特性?课本82页实验·影响酶活性的条件酶活性:酶催化特定化学反应的能力。酶促反应速率:酶所催化的某一化学反应速率。可衡量酶活性。检测指标:底物剩余量、产物生成量探究·实践任务三:探究温度对酶活性的影响---酶最适温度的探究实验思路酶与底物分别保温混匀后保温终止反应后加入指示剂进行检测1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管加淀粉 2ml — 2ml — ( ) —加淀粉酶 — ( ) — 2ml — 2ml保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min60℃水浴保温5min100℃水浴保温5min2ml2ml变蓝变蓝不变蓝温度对酶的活性有影响,温度过高或过低都会降低酶的活性探究温度对酶活性的影响(用淀粉+淀粉酶溶液)将6加入5中自变量因变量无关变量【思考】1.为什么要先将底物和酶控制到预设温度,再混合反应?酶具有高效性,若酶和底物没有在对应温度混合,一混合就会发生反应,降低了实验的说服力。不能;H2O2在高温条件下会被分解;无法证明是酶还是温度的起作用;不能;用斐林试剂检测时需要水浴加热(50-65℃),会干扰自变量。2.能否用H2O2溶液、H2O2酶溶液作为实验材料?能否用斐林试剂进行检测?3.如何进一步探究淀粉酶的最适温度?缩小温度梯度(梯度要均匀),重复进行上述实验。探究·实践任务四:探究pH对酶活性的影响---酶最适pH的探究实验思路:①调节底物的pH;②调节酶的pH;③同时调节酶和底物的pH;视频:探究PH对酶活性的影响实验 步骤 一 取三支试管,编号1、2、3。 二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。三 三支试管都加入 __________ 四 三支试管都加入 ,振荡混合,反应 实验现象实验结论 2滴NaOH2 mLH2O2溶液产生少量气泡产生少量气泡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2滴新鲜的肝脏研磨液稀盐酸清水产生大量气泡探究pH对酶活性的影响(用H2O2溶液+H2O2酶溶液)自变量因变量无关变量【思考】1.如何进一步探究H2O2酶的最适pH?2.能否用淀粉酶探究pH值对酶活性影响?不能,酸能催化淀粉水解(81页)缩小pH梯度(梯度要均匀),重复进行上述实验。练习4:现有淀粉溶液、淀粉酶溶液、H2O2溶液、H2O2酶溶液、斐林试剂、碘液等实验材料,请选出合适的材料验证酶的最适pH。(请写出实验步骤、结果与结论)三 探究影响酶活性的条件温度反应速率最适温度ABCAB段:B 点:BC段: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。温度过高、过低时酶的活性?酶制剂保存条件?在不同温度下,酶的催化作用可以相同动物体内酶 35~40℃ 植物体内酶 40~50℃人体内酶 37℃ 商品淀粉酶 60℃ (从耐热细菌中提取)实验目的: 探究/验证 自变量对***因变量的影响;实验步骤: ① 取材,分组和编号;② 改变自变量;③ 其他条件相同且适宜(控制无关变量);④ 一段时间后,检测因变量(可检测性)。实验结果及结论:① 若出现*********情况,说明自变量对因变量有****的影响;② 若出现*********情况,说明自变量对因变量有****的影响;注:探究实验至少两个结果和结论;验证实验只需一个结果和结论。总结1.图甲中,温度从a降低或升高,酶促反应速率 ,下降的原因分别是 。2.图乙中,pH从b降低或升高,酶促反应速率下降的原因是 。3.图丙中,底物浓度为c时,酶促反应速率 ,不再增长的原因是 。4.图丁中, 时, 。均下降低温抑制了酶活性,高温使酶的空间结构发生改变酶的空间结构发生改变最大酶的数量有限,已达到饱和底物充足酶促反应速率和酶浓度成正比限制因素?据图可知,不同pH条件下,酶最适温度 ;不同温度条件下,酶最适pH 。不变也不变①pH的变化不影响酶作用的最适温度。②温度的变化不影响酶作用的最适pH。拓展:抑制剂1.竞争性抑制剂抑制剂与底物竞争酶酶抑制剂底物底物抑制剂酶抑制剂的结构与酶的活性中心相似,当抑制剂与酶结合时,就阻止了底物与酶结合。由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此,增大底物浓度,就是使抑制剂与酶结合的减少,从而减少抑制作用。因此,竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。2.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。酶底物底物酶抑制剂拓展:抑制剂请尝试画出多酶片中胰酶、胃蛋白酶、包衣的排布设计图,要避免酶在到达作用部位前变性失活。胃液PH: 0.9-1.5小肠液PH:7.6(胰酶)任务九小组合作根据资料及所学知识,尝试药物研发学以致用学以致用胃液 PH:0.9-1.5小肠液 PH:7.6普通糖衣保护胃蛋白酶,在胃液中会分解,释放出胃蛋白酶。普通糖衣肠溶衣包衣胰酶胃蛋白酶肠溶衣包衣保护胰酶,在胃液中不会分解,在小肠中分解,释放出胰酶。酶为生活添姿彩溶菌酶溶解细菌的细胞壁含酶牙膏多酶片加酶洗衣粉果胶酶酶的应用与生活的联系1生活中的酶课堂小结酶的特性高效性专一性酶作用的条件较温和易错辨析(1)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物。( )(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )(3)酶提供了反应过程中所必需的活化能。( )(4)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( )(5)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。( )(6)有的酶能催化蛋白质水解,有的酶能催化脂肪水解,有的酶能催化淀粉水解。( )√××√×√唾液淀粉酶是催化剂,但在胃液里唾液淀粉酶是胃蛋白酶的底物。酶可以重复利用酶的作用是降低化学反应的活化能,而不是给化学反应提供活化能。×(1)可以利用肝脏研磨液催化H2O2的分解探究酶的高效性。( )(2)酶的活性越高,酶促反应速率越快。( )(3)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中,可先控制酶的温度或pH,再将酶与底物混合,也可以先将酶与底物混合,再控制酶的温度或pH。( )(4)若用唾液淀粉酶进行pH对酶活性影响的实验,则应将60 ℃水浴改为37 ℃水浴。( )(5)在测定唾液淀粉酶的活性时,将溶液pH由1提升到6的过程中,该酶的活性将不断上升。( )√××√×不一定酶促反应速率还受底物浓度、酶的浓度等因素的影响探究温度对酶活性影响的实验中,应将酶与底物分别保温后再混合探究pH对酶活性影响的实验中, 应先对过氧化氢酶溶液调PH,再注入过氧化氢溶液没有变化易错辨析 考点训练 1.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示,下列有关叙述不正确的是( )A.酶1与产物b结合后失活,说明酶的功能由其空间结构决定B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列C.酶1有两种底物且能与产物b结合,因此酶1不具有专一性D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞生产过多的产物a同一种酶,氨基酸种类和数目相同,故酶1的变构位点和活性位点的结构不同是因为氨基酸的序列不同从图中可知,酶1只催化两种底物合成产物a的反应,具有专一性酶1与产物b结合使酶1无活性,合成产物a的反应会中断,这样可以防止细胞生产过多的产物a2.为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。下列分析正确的是( )A.实验结果表明该酶的最适温度是40 ℃B.实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响C.20 ℃条件下,t3时温度提高10 ℃,产物浓度会增加D.60 ℃条件下,t2时增加底物的量不会改变产物浓度 考点训练 实验结果表明在三组设定的温度中40 ℃时酶活性最高,但不能说明酶的最适温度是40 ℃实验过程中pH是无关变量,必须保持相同,如果pH变化会对实验产生影响20 ℃条件下,t3时温度提高10 ℃,产物浓度不再增加,因为此时反应物已经消耗完60 ℃条件下,t2前酶已经失活,所以t2时增加底物的量不会改变产物浓度3.酶是生物催化剂,下列有关酶的叙述正确的是( )A.酶脱离生物体以后无法起作用B.在酶的最适温度下储存酶C.酶通过提供化学反应活化能加快反应速率D.蛋白酶可以水解唾液淀粉酶 考点训练 只要条件适宜,生物体中的酶可以在体外发挥作用酶需要在低温下储存酶通过降低反应的活化能加快反应速率唾液淀粉酶化学本质是蛋白质,可以被蛋白酶水解 考点训练 4.下列有关激素和酶的叙述,正确的是( )A. 能产生酶的细胞一定能分泌激素B. 生长激素和呼吸酶可存在于同一细胞C. 激素与酶一样,都能催化特定的化学反应D. 酶与激素的本质都是蛋白质能产生酶的细胞不一定能分泌激素,但能分泌激素的细胞一定能产生酶激素既不参与细胞结构的构成也不提供能量,也不起催化作用大多数激素是蛋白质或多肽,但有少量激素如性激素等其本质不是蛋白质。5.某课外活动小组探究pH对淀粉酶活性影响时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创设酸性条件,盐酸能催化淀粉水解),下列有关叙述正确的是( )A.将淀粉与淀粉酶溶液混合后再调节各组混合液的pHB.pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同C.pH为13的试管调到pH为7后继续反应,淀粉含量将明显下降D.根据上述实验结果无法推测出淀粉酶的最适pH为7 考点训练 实验中需要将淀粉与淀粉酶溶液分别调节pH,然后再将pH相等的淀粉和淀粉酶混合后再进行相应的因变量的检测,这样获得的数据更有说服力pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性pH为13的试管调到pH为7后继续反应,由于酶已经失活,则淀粉含量将不会明显下降6.酶活性除了受温度,pH影响外,一些抑制剂也会降低酶的催化效果,图1为抑制剂类型,图2为相同的酶溶液分别在无抑制剂、添加抑制剂A、添加抑制剂B的条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列叙述错误的是( )A.酶活性可以通过检测单位数量的酶在单位时间内底物消耗量获得B.抑制剂A与底物竞争酶的活性位点,推测该抑制剂和底物具有类似结构C.抑制剂B能改变酶的结构,使酶失去催化活性,该抑制剂作用效果对应图2中乙曲线D.抑制剂A的作用机理与高温抑制酶的活性相同 考点训练 酶活性是指酶催化一定化学反应的能力,其大小可以通过检测单位数量的酶在单位时间内底物消耗量获得图1中的抑制剂A和底物竞争酶的同一活性位点,说明该抑制剂和底物具有类似结构由分析可知,抑制剂B能改变酶的结构,使酶失去催化活性,该抑制剂作用效果对应图2中乙曲线高温会破坏酶的空间结构,使酶永久失活,而抑制剂A和底物争夺酶的同一活性部位,使酶和底物的结合机会减少,但不会破坏酶的空间结构,因此抑制剂A的作用机理与高温抑制酶的活性不相同下列叙述错误的是( )A.低温提取以避免PAL 失活B.30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗C.④加H2O补齐反应体系体积D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 高考真题演练7.(2024·浙江·高考真题)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液,测定 PAL 的活性,测定过程如下表。温度过高,酶失活,因此本实验采用低温提取,以避免PAL 失活因为试管2在②中加入了HCl,酶已经变性失活,故不会消耗底物苯丙氨酸④加H2O,补齐了②试管1没有加入的液体的体积,即补齐反应体系体积,保存无关变量相同pH过低或过高酶均会失活,⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 高考真题演练8.(2023·广东·高考真题)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.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触发酵过程的实质就是酶促反应过程,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素酶的作用条件较温和,发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质 高考真题演练9.(2022·广东)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析错误的是( )注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)① 9 + 90 38② 9 + 70 88③ 9 - 70 0④ 7 + 70 58⑤ 5 + 40 30A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②组的相关变量分析,自变量为温度C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物分析②③组可知,没有添加CaCl2,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2分析①②组变量可知,pH均为9,都添加了CaCl2,温度分别为90 ℃、70 ℃,故自变量为温度②组酶的活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,但由于分组较少,不能说明其最适温度为70 ℃,最适pH为9该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验 高考真题演练10.(2022·湖南)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。下列叙述错误的是( )A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染由题干信息“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知,碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活图可知,加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠,部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态,因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的加酶洗衣粉可以降低表面活性剂的数量,减少洗涤剂使用量,使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展,减少对环境的污染 高考真题演练11.(2024·广东·高考真题)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++Ce5 + ++ — —Ay3-Bi-CB — — ++ +++Ay3 — — +++ ++Bi — — — —CB — — — —注:—表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。A.Ay3与Ce5 催化功能不同,但可能存在相互影响B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关由表可知,Ce5具有催化纤维素类底物的活性,Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性,Ay3与Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比,当缺少Ce5后,就不能催化纤维素类底物,当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强,所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响由表可知,不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性,才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 展开更多...... 收起↑ 资源预览