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(共43张PPT)
第5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2课时 酶的特性
第5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2课时 酶的特性
成分：蛋白酶0.2%，清洁剂15%。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣
粉的水内一段时间，使用温水30～
40℃效果最佳。切勿用60 ℃以上的
热水。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；
用后须彻底清洗双手。
一般洗衣粉不易清除衣物上的奶渍,但加酶洗衣粉可以。某加酶洗衣粉包装袋上印有以下资料:
说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度）的影响
1.通过实验，探究酶催化的专一性、高效性。（科学探究）
2.结合影响酶活性的相关实验和相关曲线图，掌握温度、pH等对酶活性的影响。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。
供能的化学反应如果慢悠悠地进行。
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
健步如飞
酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。
情境探究
一、酶的特性
少量新鲜肝脏研磨液
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。
肝脏必须是新鲜的。为什么？
FeCl3溶液
1
2
1
2
1.酶的高效性
为什么2号试管的反应速率比1号试管快得多？
提示：酶有催化作用，催化效率高于无机催化剂。
？
哪一条是加酶的曲线？
A
B
催化剂可加快化学反应速率。
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
？
实验原理：
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。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
淀粉溶液+淀粉酶→产物+斐林试剂;
蔗糖溶液+淀粉酶→产物+斐林试剂。
观察是否出现特定的颜色变化？
不相同的底物，相同的酶
实验探究
？
淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们在酶的催化作用下都能水解为还原糖。
淀粉溶液 蔗糖溶液 实验步骤 一 二 三 实验现象
结论 加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃左右的热水中，反应5min
2号试管中加入2mL
蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
水浴加热煮沸1min
1号试管中加入2mL淀粉溶液
白色
无变化
棕色
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
2.酶的专一性
能改用碘液来检测吗？为什么？
提示：不能使用碘液，因为碘液可以检测淀粉是否能被分解，但是不能检测蔗糖是否被分解。
？
专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应
酶的专一性有什么意义？
如果一个条形码不是专一的开一个柜子，有何后果？
酶专一性的意义：细胞代谢能够有条不紊地进行。
？
为什么多酶片不能与酸性药物同服，也不能用热开水冲服呢？
人体的不同部位的消化液pH不同，各种消化酶在不同的部位都能发挥作用吗？
探究影响酶活性的条件
？
通过观察生活中的生物学现象，进行提问，体现了科学探究的核心素养。
探究实验的一般程序：
提出问题
1
作出假设
2
设计实验
3
分析结果，得出结论
5
进行实验
4
表达交流
6
进一步探究
7
洗衣小贴士：
不宜用60℃及
以上的热水直
接溶解洗衣粉。
为什么？
唾液
pH 6.2~7.4
胃液
pH 0.9~1.5
小肠液
pH 7.6
酶的活性是否受pH、温度等的影响？
酶的活性受pH、温度等的影响
我们探究的问题
1
我们作出的假设
2
探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响
我们选用的底物
我们选用的酶
底 物：
①质量分数3％的可溶性淀粉溶液
②质量分数3％的H2O2溶液
酶溶液：
③淀粉酶溶液（适宜温度60℃左右）
④新鲜的肝脏研磨液（含H2O2酶）
①
③
②
④
选
择
材
料
（酸能促进淀粉分解）
（高温下H2O2分解加快）
设
计
实
验
3
1.你所设计实验的自变量是什么？如何控制？对照组怎样设置（至少设置几组）？底物与酶何时混合，控制变量之前还是之后？
2.实验的因变量是什么？怎样观察和检测因变量？能用斐林试剂检测淀粉酶的水解吗？
3.无关变量有哪些？如何进行控制？
问题探讨
？
pH对酶活性的影响（以H2O2为底物）
自变量：
因变量：
检测：
无关变量：
自变量：
因变量：
检测：
无关变量：
温度对酶活性的影响 （以淀粉为底物）
pH不同
酶活性
相同时间内H2O2分解产生气泡的量。
温度，底物量及浓度，酶量，反应时间等。
温度不同
酶活性
碘液检测观察各试管中颜色的深浅。
pH，底物量及浓度，酶量，反应时间等。
分组进行实验
4
按实验方案进行操作，仔细观察，
认真记录实验结果。
分析结果，得出结论
5
1.哪支试管中酶的活性最高？
2.实验结果与你的预期结果一致吗？
？
取六支试管编号 1 1’ 2 2’ 3 3’
分别加入1mL 淀粉 淀粉酶 淀粉 淀粉酶 淀粉 淀粉酶
分别保温5min 0℃ 60℃ 100℃ 将两试管混合摇匀 1’加入1中 2’加入2中 3’加入3中 分别保温5min 0℃ 60℃ 100℃ 取出冷却滴加碘液 1滴 1滴 1滴 实验结果 实验结论 探究温度对淀粉酶活性的影响
变蓝
不变蓝
变蓝
酶的活性受温度的影响
表达
交流
并进
一步
探究
６
高温和低温下的酶恢复到正常温度，以及pH由过酸过碱恢复到中性，酶的活性是否能够恢复？为什么？
小组讨论作出假设，根据已做的实验，设计实验。
？
作出假设 温度由高温和低温恢复到最适温度，酶的活性能恢复。
设计实验 将处于0℃环境下的试管1在60℃下保温5min；
将处于沸水环境下的试管3冷却到60℃并保温5min
实验结果
实验结论
试管1蓝色消失，试管3仍为蓝色
温度由低温恢复到最适温度，酶的活性恢复；
温度由高温恢复到最适温度，酶的活性不能恢复
作出假设 pH由过酸、过碱恢复到中性，酶的活性能够恢复
设计实验 在NaOH试管中加入等量HCl
在HCl试管中加入等量NaOH
实验结果
实验结论
两支试管都没有产生大量气泡
过酸、过碱环境下酶的活性不能恢复
为什么在过酸、过碱或高温下，酶的活性不能恢复，而低温下酶的活性能恢复？
请同学们根据蛋白质的特性，阅读教材相关内容，回答问题。
1.具有高效性
2.具有专一性
3.作用条件较温和、要有合适的温度
要有合适的pH
比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
温度对淀粉酶活性的影响
pH对过氧化氢酶活性的影响
酶的特性
【归纳提升】
酶在生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。
拓展延伸
【易错提醒】
1.探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。
2.选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需要水浴加热，而该实验中需要严格控制温度。
3.探究温度对酶活性的影响时，不宜用过氧化氢作为反应物，其易分解，加热条件下分解更快，氧气的产生速率增加并不能准确反映酶的活性增大。
4.探究pH对酶活性的影响时，必须先调节pH，然后再将反应物与酶混合。否则，反应物会在未调节好pH的情况下在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。
5.探究pH对酶活性的影响时，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。
6.探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为试剂碘液与氢氧化钠反应，影响实验的准确性和观察效果。
【例1】（2020·浙江7月高考）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。
下列叙述错误的是（ ）
A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C．将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
C
H2O2在空气中会分解，因此将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后，应静置一段时间后再加入pH缓冲剂。
【例2】下图表示一个酶促反应，它所能反映的酶的特性和a、b、c最可能表示的物质依次是(　　)
A.高效性　蛋白酶　蛋白质　多肽
B.专一性　淀粉酶　淀粉　麦芽糖
C.专一性　麦芽糖酶　麦芽糖　葡萄糖
D.高效性　脂肪酶　脂肪　甘油和脂肪酸
B
分析图可以看出，a与b就像一把钥匙和一把锁的关系，并且化学反应前后a不变，说明a表示酶。又可从图中看出，b属于多聚体，并且在a的作用下分解成了二聚体，最有可能的是b表示多糖，多糖的基本单位都是葡萄糖，因此c表示麦芽糖，故选B。
反应速率（酶活性）
V
温度
C
B
A
B点对应的温度表示：
AB段表示：
BC段表示：
酶的最适温度
超过最适温度后，随温度上升，酶活性下降。
在一定温度范围内，随温度升高，酶活性上升。
1.温度
二、影响酶促反应速率的因素
AC两处酶活性较低有何区别呢？
温度过高时，导致酶的空间结构遭到破坏，使酶永久性失活。
低温时，酶活性降低，给以适宜温度，可恢复活性。
每种酶都有自己的最适温度
1.动物：35～40℃
2.植物：40～50℃
3.细菌、真菌体内的酶最适温度差别较大，有的高达70℃
反应速率(酶活性)
V
pH
C
B
A
B点对应的pH表示：
AB段表示：
BC段表示：
酶的最适pH
超过最适pH后，随pH上升，酶活性下降。
在一定pH范围内，随pH上升，酶活性上升。
2.pH
在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响本质相同吗？
不同。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；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
？
反应速率
V
底物浓度（S）
底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。
4.底物浓度
反应速率不再增加的限制因素是什么？
反应速率
V
酶的浓度（E）
3.酶的浓度
酶的浓度：底物充足时反应速率随酶浓度的升高而加快。
？
酶浓度有限
【例3】如图曲线表示物质A生成物质P的化学反应，分别为无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。下列相
关叙述正确的是(　 )
D
A．ab段表示在有酶催化条件下，使物质
A生成物质P反应发生需要的活化能
B．ad段表示在无催化剂催化条件下，使
物质A生成物质P反应发生需要的活化能
C．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动
D．若只改变反应的温度或pH条件，则图中曲线的原有形状可发生改变
酶通过降低活化能而加快反应速率，因此降低的活化能是无酶和有酶催化条件下所需活化能的差值，故ab段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应发生降低的活化能；根据活化能概念可知，ac段表示所需的活化能；无机催化剂催化效率低，降低的活化能少，b应向上移动；温度或pH影响酶的活性甚至会使酶丧失活性，因此会改变降低的活化能，因此图中曲线的形状也会改变。
【归纳提升】
“四看法”分析酶促反应曲线
“一看”两坐标轴的含义：分清自变量（横轴）与因变量（纵轴），了解两个量的关系。
“两看”曲线的变化：一般情况，反应速率未达到最大时，限制因素是横坐标表示的因素；反应速率达到最大后，限制因素是除横坐标表示的因素之外的其他因素。
“三看”关键点：曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等，理解关键点的意义。
“四看”不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。
酶促反应影响因素
酶的活性
酶与底物接触
坐标曲线
分析
温度
pH
酶的种类
底物浓度
酶的浓度
最适温度条件下反应速率最快
最适pH条件下反应速率最快
随底物浓度增大，反应速率加快，达到一定程度后受到酶浓度的限制
酶量充足，随底物浓度增大，酶促反应速率加快
1．如图为不同条件下同种酶促反应速率的变化曲线，下列有关叙述错误的是(　　)
A．影响AB段反应速率的主要因素是底物的浓度
B．影响BC段反应速率的主要限制因素是酶量
C．温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速率不同
D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37 ℃
D
根据图解可知温度和底物浓度是两个影响反应速率的因素。曲线Ⅰ在达到饱和点前(AB段)限制因素是横坐标表示的因素——底物浓度，A正确；达到饱和点后的限制因素是底物浓度以外的因素如温度、酶量等，B正确；曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同是由温度不同造成的，C正确；曲线Ⅰ表示的温度仅比另外一种温度更适宜，但不一定是最适温度，D错误。
2.图甲是过氧化氢酶活性(v)受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时过氧化氢分解产生的O2量随时间(t)的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是(　　)
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．适当降低温度，e点不移，d点右移
C．pH＝c时，e点为0
D．过氧化氢量增加，e点不移，d点左移
B
pH由b→a时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但pH改变不会改变化学反应的平衡点，所以d点右移，e点不移，A错误；图乙是在最适温度下绘制的，若温度降低，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但温度降低不会改变化学反应的平衡点，故d点右移，e点不移，B正确；pH＝c时，过碱条件破坏酶的空间结构使酶失活，不能催化过氧化氢水解，但过氧化氢在常温下也能分解，所以e点不为0，C错误；过氧化氢量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即e点上移，d点右移，D错误。
3.若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是(　　)
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C
测定酶活性实验操作中，体积最大的物质一般最先加入；对反应条件最敏感的试剂一般最后加入。故先加入缓冲液，再加入底物，最后加入酶，然后立即混匀保温，并开始计时，故C选项正确。
4.某实验小组为了探究苯酚对过氧化氢酶活性的影响，向多支试管加入等量的过氧化氢溶液和过氧化氢酶。其中实验组加入适量的苯酚，对照组加入等量的蒸馏水，在最适温度下酶促反应速率随反应时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．苯酚能提高过氧化氢酶的活性
B．B点时，实验组和对照组的酶活性相同
C．底物的快速消耗导致对照组酶促反应速率下降更快
D．若提高反应体系的温度，则t1和t2均会向左移动
C
酶活性指的是酶对化学反应的催化效率。据题图：开始一段时间内实验组酶促反应速率较对照组低，且反应完成的时间长，故可推知苯酚会降低过氧化氢酶的活性，A错误；B点时，实验组和对照组的酶促反应速率相等，但由于实验组苯酚的作用，酶的活性较弱，所以两组的酶活性不同，B错误；AC段底物浓度不断下降，导致酶促反应速率减慢，C正确；由于实验是在最适温度下进行的，因此若提高反应体系的温度，酶的活性减弱，反应速率降低，t1和t2向右移动，D错误。
5.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。回答下列问题:
(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是　　组。
(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会　　　。
(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量　　　　,原因是_________________________________
___________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是　　　　　　　,其特性有_________________(答出两点即可)。
B
加快
不变
60℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加
蛋白质或RNA　
高效性和专一性
（1）分析曲线图可知：在B组（40℃），反应到达化学平衡所需要的时间最短，故酶活性最高的是B组；（2）从曲线图来看，三个温度条件较适合的是40℃，而A组是20℃条件下温度对某种酶活性的影响曲线，故在时间t1之前，反应尚未达到化学平衡之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会加快；（3）C组为60℃条件下温度对某种酶活性的影响曲线，看图可知，在时间t2时，产物浓度不再改变，高温酶已经失活，此时向反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量也不变；
读书有三到，谓心到，眼到，口到。
心不在此，则眼看不仔细，心眼既不专一，却只漫浪诵读，决不能记，久也不能久也。
三到之中，心到最急，心既到矣，眼口岂不到乎
——朱熹《训学斋规》

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