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第1节降低化学反应活化能的酶
人教版 必修1
第2课时 酶的特性
通过探究酶的特性，阐明酶具有高效性和统一性，认同结构与功能相适应的生命观念。
小组合作探究学习和建构数学模型，概述温度和PH对酶活性的影响，阐明酶的高效性和专一性。
通过实验探究、归纳、总结实验过程，熟练运用控制变量及设计空白对照组的方法。
1.通过上节课的学习，你已经知道酶具有高效性。大量单位实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107—1013倍。这对细胞有什么意义呢？设想一下，假如细胞中过氧化氢酶的催化效率很低会怎么样？
2.你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应，如果有关的酶催化效率很低，供能的化学反应只能慢悠悠的进行，你还能跑那么快吗？
1 2 3 4 3 4
3号试管Fe3+数比4号H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？
过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。
酶具有高效性
不加催化剂
时间
产物的量
加酶
加无机催化剂
酶的催化效率一般是无机催化剂的107—1013倍。
意义：
保证了细胞代谢快速有效的进行。
保证了细胞内能量供应的稳定。
注意：
酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
酶不能改变最终生成物的量。
无机催化剂催化的化学反应范围比较广：例如：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解,还能催化淀粉水解。
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗
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
酶具有专一性
探究实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和酶都是非还原糖，在特定的酶的催化作用下分解成还原糖，还原糖可与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。
1、实验原理：
2、目的要求：
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
3、材料用具：
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；热水。
试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、陶土网、酒精灯、火柴。
4、方法步骤：
方案1：酶相同，底物不同
序号 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖溶液
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 保温 5 加斐林试剂 6 水浴加热 7 实验结果
2mL
2mL
—
—
2mL
2mL
60℃保温5min
各加入2mL
沸水浴1min
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解
结论
1、上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？说明原因。
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。
2、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。
讨论
方案2：底物相同，酶不同
序号 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖酶溶液
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 保温 5 加斐林试剂 6 水浴加热 7 实验结果
2mL
2mL
—
2mL
60℃保温5min
各加入2mL
沸水浴1min
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
2mL
—
结论
淀粉只能由淀粉酶催化水解，不能由蔗糖酶催化水解
酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
酶—底物复合物
底物
酶
酶
反应前后,酶的数量和性质_______
不变
加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率 ，说明酶B对此反应无催化作用。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 。
相同
专一性
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。酶起催化作用需要怎样的条件呢？
使用温水30- 40℃效果最佳，切勿用60℃以上的热水
酶的作用条件温和
探究实践：验证酶的作用条件比较温和——温度
1、实验原理：
淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅，从而判断不同温度下酶的活性。
无蓝色出现
碘液
淀粉酶
碘液
淀粉
蓝色
麦芽糖
2、实验设计思路（先保温再混合）
必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。
3、实验步骤和结果
取6支试管，分别编号为1与1’，2与2’，3与3’，并分别进行以下操作。
试管编号 1 1’ 2 2’ 3 3’
实验步骤 一 2ml淀粉酶溶液 2ml可溶性淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml可溶性淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml可溶性淀粉溶液
二 在冰水中水浴5min 在60℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5min 三 1与1’试管内液体混合摇匀 2与2’试管内液体混合摇匀 3与3’试管内液体混合摇匀 四 在冰水中水浴5min 在60℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5min 五 取出试管分别滴加2滴碘液、摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性。 思考
为何不选斐林试剂鉴定？
②实验材料可不可以选H2O2？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
H2O2常温常压下可分解，加热分解更快。
③如何找到酶的最适温度？
温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃
肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h
等梯度温度下将肉块和蛋白酶放在一起
此为预实验，能确定酶最适温度的大致值，最适温度一定在35℃-45℃之间。
④如何获取更加准确的最适温度？
温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃
肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h
此为正式实验，能确定酶的最适温度是39℃吗？
不能
温度
酶活性
最适温度
a
b
c
0
随着温度降低，
酶活性下降，
酶的空间结构稳定，
若温度升高
可恢复。
低温保存
高温变性
随着温度升高，
酶活性下降，
空间结构遭到破坏，
温度降低时
不可恢复。
温度不同，酶活性可能相同，如a、c。
探究实践：验证酶的作用条件比较温和——PH
1、实验原理：
H2O2可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同PH下气泡产生的快慢，可判断过氧化氢酶的活性。
2、实验设计思路
先调pH再混合
3、实验步骤和结果
过氧化氢溶液 1号试管 2号试管 3号试管
实验步骤 一 各试管加入2mlH2O2溶液 二 PH＝2 PH＝7 PH＝12
三 各加入2滴过氧化氢酶溶液，2-3min后将点燃的卫生香分别放入试管中 实验现象 无明显变化 复燃 无明显变化
结论 过酸或过碱都会影响酶活性，适宜PH下酶活性较高 在探究PH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
不能，因为酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果
注意
探究PH对酶活性影响时，不能用斐林试剂作为指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应使斐林试剂失去作用。
探究PH对酶活性影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察结果。
随着pH降低，
酶活性下降，
若pH升高
不可恢复。
随着pH升高，酶活性下降，pH降低时
不可恢复。
强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性)
pH
酶活性
最适pH
a
b
c
0
温度、PH、底物浓度、酶浓度
酶促反应速率与酶活性不同，酶活性的大小可以用酶促反应速率表示
影响酶促反应的速率
甲
乙
丙
丁
反应物浓度
①丙图：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 ，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，
酶促反应速率 。
加快
不再增加
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
一、概念检测
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
D
B
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
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？
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。
0
反应物浓度
反应速率
A
B
C
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
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。
(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。
0
反应物浓度
反应速率
A
B
C
B1
C1
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。
(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。
0
反应物浓度
反应速率
A
B
C
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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