新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第2課時(shí)酶的特性課件新人教版必修1

第2課時(shí)酶的特性目標(biāo)素養(yǎng)1.運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀解釋酶的功能與其空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。2.通過建立模型的方法,解釋溫度、pH對(duì)酶活性的影響,闡明酶的高效性和專一性。3.合理設(shè)計(jì)探究溫度、pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)步驟,規(guī)范實(shí)施實(shí)驗(yàn)。知識(shí)概覽一、酶具有高效性1.含義酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107~1013倍。2.意義可以使生命活動(dòng)更加高效地進(jìn)行。二、酶具有專一性1.含義每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。如過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解,不能催化其他化學(xué)反應(yīng)。脲酶除了催化尿素分解外,對(duì)其他化學(xué)反應(yīng)也不起作用。2.意義使細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。3.探究實(shí)驗(yàn):淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用

微判斷1基于酶的作用特性,判斷下列表述是否正確。1.酶具有專一性和高效性,且受溫度和pH的影響。()2.蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解而不能催化淀粉的水解,這一現(xiàn)象體現(xiàn)了酶的專一性。()3.酶既可以作為催化劑,也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物。()4.由于酶在化學(xué)反應(yīng)前后性質(zhì)和數(shù)量都沒有發(fā)生變化,所以酶具有高效性。()√√√×微訓(xùn)練1研究表明,一分子過氧化氫酶能在1min內(nèi)使5×105個(gè)過氧化氫分子分解成氧氣和水,相當(dāng)于Fe3+催化效率的109倍,但是過氧化氫酶對(duì)蔗糖的水解卻不起作用。這個(gè)事實(shí)說明酶具有(

)A.多樣性、穩(wěn)定性B.高效性、多樣性C.高效性、專一性D.高效性、穩(wěn)定性答案:C解析:一分子過氧化氫酶相當(dāng)于Fe3+催化效率的109倍,說明酶具有高效性;過氧化氫酶只能催化過氧化氫的分解,而對(duì)蔗糖的水解不起作用,說明酶具有專一性。三、酶的作用條件較溫和酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。過酸、過堿或溫度過高,會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活。在0℃左右時(shí),酶的活性很低,但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在適宜的溫度下酶的活性會(huì)升高。1.酶的作用需要適宜的溫度在一定條件下,酶活性最大時(shí)的溫度稱為該酶的最適溫度。在一定溫度范圍內(nèi),酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而升高;但當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí),酶促反應(yīng)速率不僅不再加快,反而會(huì)隨著溫度的升高而下降。2.酶的作用需要適宜的pH在一定條件下,酶活性最大時(shí)的pH稱為該酶的最適pH。偏離該pH,不論升高還是降低,酶促反應(yīng)速率都會(huì)下降。微判斷2基于酶的作用條件及其探究實(shí)驗(yàn),判斷下列表述是否正確。1.如果以淀粉為底物、以淀粉酶為催化劑探究溫度對(duì)酶活性的影響,則酶促反應(yīng)速率既可以用淀粉的分解速率表示,也可以用淀粉水解產(chǎn)物的生成速率表示。()2.在探究pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,不選擇淀粉作實(shí)驗(yàn)材料,原因是酸能促進(jìn)淀粉水解。()√√3.探究酶的最適pH,需要在酶的最適溫度條件下進(jìn)行。()4.高溫、低溫、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸都會(huì)使酶失活。()5.探究酶的最適溫度,需要設(shè)置多組實(shí)驗(yàn),相鄰兩組實(shí)驗(yàn)具有一定的溫度差。()√×√微訓(xùn)練21.將酶的特性與原因連線。2.人體胃蛋白酶的最適pH為1.5,某同學(xué)將胃蛋白酶溶液的pH從10.0調(diào)至1.5,此時(shí)胃蛋白酶的活性將(

)A.不斷上升

B.沒有變化C.先升后降

D.先降后升答案:B解析:每種酶都具有最適pH,此時(shí)活性最強(qiáng),過酸或過堿均會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活。胃蛋白酶的最適pH為1.5,當(dāng)其處于pH為10.0的環(huán)境中時(shí),已變性失活。一

酶的特性及其驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)重難歸納1.酶具有高效性(1)相關(guān)曲線:(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:①實(shí)驗(yàn)組:底物+酶→測(cè)定底物分解速率(或產(chǎn)物生成速率)。②對(duì)照組:底物+無機(jī)催化劑→測(cè)定底物分解速率(或產(chǎn)物生成速率)。2.酶具有專一性(1)物理模型:①圖中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì),C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。(2)曲線模型:①加入酶B的反應(yīng)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同,說明酶B對(duì)此反應(yīng)無催化作用。②加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快,說明酶A可催化該反應(yīng),即酶具有專一性。(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:②現(xiàn)象:向?qū)嶒?yàn)組和對(duì)照組中都加入斐林試劑,并水浴加熱,只有實(shí)驗(yàn)組中出現(xiàn)磚紅色沉淀。3.酶的作用條件較溫和酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。過酸、過堿或溫度過高,都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活。低溫只能使酶的活性降低,不會(huì)使酶失活。下圖是蔗糖酶的專一性特點(diǎn)模式圖,據(jù)圖示說明酶具有專一性的原因。提示:酶的活性部位必須與底物分子的空間結(jié)構(gòu)相匹配,才能催化相應(yīng)反應(yīng)。典例剖析下面為某同學(xué)進(jìn)行的有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn),基本過程如下表所示。據(jù)此分析下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)試管編號(hào)1234質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的淀粉溶液/mL2—2—質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液/mL—2—2新鮮唾液/mL11——蔗糖酶溶液/mL——11斐林試劑/mL2222實(shí)驗(yàn)結(jié)果

A.4支試管都需要在37℃恒溫水浴中保溫B.1號(hào)試管與2號(hào)試管對(duì)照時(shí)自變量是底物種類,與3號(hào)試管對(duì)照時(shí)自變量是酶的種類C.出現(xiàn)磚紅色沉淀的試管是1號(hào)和3號(hào)D.若要縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,可將唾液或蔗糖酶的量增加到2mL答案:C解析:該實(shí)驗(yàn)中溫度屬于無關(guān)變量,因此溫度要保持相同且適宜,即均需要在37

℃恒溫水浴中保溫,A項(xiàng)正確。分析表格可知,1號(hào)試管與2號(hào)試管對(duì)照時(shí)自變量是底物種類,與3號(hào)試管對(duì)照時(shí)自變量是酶的種類,B項(xiàng)正確。根據(jù)酶的專一性可知,淀粉酶只能催化淀粉水解,蔗糖酶只能催化蔗糖水解,即出現(xiàn)磚紅色沉淀的試管是1號(hào)和4號(hào),C項(xiàng)錯(cuò)誤。增加酶的用量,可加快酶促反應(yīng)速率,D項(xiàng)正確。學(xué)以致用下圖表示一個(gè)酶促反應(yīng),它所能反映的酶的一個(gè)特性和a、b、c可能表示的物質(zhì)依次是(

)A.高效性、蛋白酶、蛋白質(zhì)、多肽B.專一性、淀粉酶、淀粉、麥芽糖C.專一性、麥芽糖酶、麥芽糖、葡萄糖D.高效性、脂肪酶、脂肪、甘油和脂肪酸答案:C解析:題圖酶促反應(yīng)表明,a在反應(yīng)前后形態(tài)、結(jié)構(gòu)未改變,是酶分子,b是底物,c是產(chǎn)物。a與b特異性結(jié)合后,在a的作用下,b分解為兩分子物質(zhì),說明酶具有專一性。淀粉是多糖,是由葡萄糖分子聚合而成的生物大分子,在淀粉酶的作用下可生成多個(gè)分子的麥芽糖。麥芽糖是二糖,一分子麥芽糖水解生成兩分子葡萄糖,C項(xiàng)符合題意。二

探究影響酶活性的條件重難歸納1.探究酶發(fā)揮催化作用的適宜條件(1)實(shí)驗(yàn)課題及變量分析:課題名稱用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響用過氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)材料淀粉溶液、唾液淀粉酶溶液肝臟研磨液、過氧化氫溶液自變量溫度pH課題名稱用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響用過氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響自變量的設(shè)置方法分別用37℃的水、沸水、冰塊處理分別用蒸餾水、鹽酸、NaOH溶液處理因變量酶活性酶活性因變量的觀察指標(biāo)加碘液后溶液顏色的變化氧氣產(chǎn)生的速率無關(guān)變量pH等溫度等(2)方法步驟:2.影響酶促反應(yīng)速率的因素

(1)酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響。①圖甲說明,在底物充足,其他條件適宜的情況下,酶濃度與酶促反應(yīng)速率呈正相關(guān)。②圖丙說明,酶與無機(jī)催化劑都具有催化作用,與無機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高,即酶具有高效性。酶只會(huì)縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。(2)反應(yīng)物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響。通過圖乙可看出,加入酶A時(shí),在一定范圍內(nèi),隨著底物濃度的增加,反應(yīng)速率增加,當(dāng)?shù)孜餄舛瘸^一定范圍后,反應(yīng)速率不再改變;酶A會(huì)促進(jìn)相應(yīng)酶促反應(yīng)的進(jìn)行,而酶B不會(huì),說明酶具有專一性。(3)溫度、pH、抑制劑或激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響。①溫度、pH、酶抑制劑或酶激活劑通過影響酶活性對(duì)酶促反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。②溫度過高、pH過高或過低都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,進(jìn)而使酶永久失活,不可再恢復(fù)。③低溫僅抑制酶的活性,在適宜溫度范圍內(nèi),升高溫度,酶的活性會(huì)恢復(fù)。④不同酶的最適溫度(或pH)不同。(4)影響酶促反應(yīng)速率的因素及其作用實(shí)質(zhì)。如果探究溫度對(duì)酶活性的影響,最少需要設(shè)定幾個(gè)溫度梯度?怎樣保證底物和酶溶液在同一溫度下作用?提示:設(shè)置低溫、最適溫度和高溫三組不同的溫度。為確保底物和酶溶液在同一溫度下作用,可先將底物和酶溶液分別在同一溫度下保溫5

min,然后再混合。典例剖析下列有關(guān)“探究影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(

)A.若要探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響,則pH是自變量,過氧化氫的分解速率是無關(guān)變量B.若要探究溫度對(duì)酶活性的影響,可選擇新鮮肝臟研磨液和過氧化氫溶液進(jìn)行反應(yīng)C.若要探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響,應(yīng)將淀粉與淀粉酶兩溶液混合后再調(diào)溫度D.若要探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響,不可選擇斐林試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)D解析:若要探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響,則pH是自變量,過氧化氫的分解速率是因變量,A項(xiàng)錯(cuò)誤。若要探究溫度對(duì)酶活性的影響,不可選擇新鮮肝臟研磨液和過氧化氫溶液進(jìn)行反應(yīng),因?yàn)闇囟葧?huì)影響過氧化氫的分解速率,B項(xiàng)錯(cuò)誤。若要探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響,應(yīng)先將淀粉溶液與淀粉酶溶液各自在所需的溫度下保溫一段時(shí)間再混合,C項(xiàng)錯(cuò)誤。若要探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響,不可選擇斐林試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè),因?yàn)殪沉衷噭┬柙谒〖訜釛l件下才會(huì)發(fā)生特定的顏色反應(yīng),而該實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格控制溫度,D項(xiàng)正確。特別提醒(1)探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),一定要讓反應(yīng)物和酶各自在所需的溫度下保溫一段時(shí)間后再混合。(2)選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度時(shí),檢測(cè)的試劑不可用斐林試劑代替碘液。因?yàn)殪沉衷噭┬柙谒〖訜釛l件下才會(huì)發(fā)生特定的顏色反應(yīng),而該實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格控制溫度。(3)探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),不宜用過氧化氫作反應(yīng)物,因?yàn)檫^氧化氫遇熱會(huì)分解。學(xué)以致用1.下圖表示在不同條件下,酶催化反應(yīng)速率(或生成物量)的變化。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.圖甲中虛線表示酶量增加一倍時(shí),底物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系B.圖乙中虛線表示增加酶濃度,其他條件不變時(shí),生成物量的變化示意曲線C.若圖乙中的實(shí)線表示Fe3+的催化效率,則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率D.圖丙不能表示在反應(yīng)開始后的一段時(shí)間內(nèi),反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系D解析:底物濃度充足時(shí),酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比,甲中虛線反應(yīng)速率加快,可表示酶量增加一倍時(shí),底物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系。催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時(shí)間,但不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn),同時(shí)酶的催化效率較高,故圖乙中虛線表示增加酶濃度,其他條件不變時(shí),生成物量的變化示意曲線。由于酶具有高效性,若圖乙中實(shí)線表示Fe3+的催化效率,則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率。酶促反應(yīng)開始時(shí)底物濃度高,反應(yīng)快,后來底物逐漸被分解,反應(yīng)速率降低,則圖丙能表示在反應(yīng)開始后的一段時(shí)間內(nèi),反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系。2.某同學(xué)研究溫度和pH對(duì)某酶促反應(yīng)速率的影響,得到如下圖所示的曲線。下列分析正確的是(

)A.該酶催化反應(yīng)的最適溫度為35℃左右,最適pH為8左右B.當(dāng)pH為8時(shí),影響酶促反應(yīng)速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C.隨pH升高,該酶催化反應(yīng)的最適溫度也隨之變化D.當(dāng)pH為任一固定值時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以證明溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響A解析:分析曲線可知,溫度約為35

℃、pH約為8時(shí),酶促反應(yīng)速率相對(duì)較快,溫度高于或低于35

℃、pH大于或小于8時(shí),酶促反應(yīng)速率均下降,所以該酶的最適溫度為35

℃左右,最適pH為8左右;當(dāng)pH為8時(shí),不同溫度下酶促反應(yīng)速率不同,此時(shí)溫度為影響酶促反應(yīng)速率的主要因素;在一定范圍內(nèi),隨pH的升高或降低,該酶促反應(yīng)的最適溫度均為35

℃左右;但當(dāng)pH過高或過低時(shí),酶會(huì)變性失活,不同溫度下的反應(yīng)速率可能相同,此時(shí)溫度已不再影響酶促反應(yīng)速率。1.下列實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象能說明酶的高效性的是(

)①唾液中有唾液淀粉酶,把唾液稀釋10倍后,催化淀粉完全水解的速度仍快于無機(jī)催化劑②取兩支潔凈的試管,分別加入等量的淀粉溶液,然后向其中一支試管中加入適量的淀粉酶溶液,向另一支試管中加入等量的蒸餾水,一段時(shí)間后,檢測(cè)淀粉的分解情況③在兩支裝有適量過氧化氫溶液的試管中,分別加入等量的過氧化氫酶溶液和FeCl3溶液,觀察氣泡的釋放速率A.①②③

B.①③

C.③ D.②③B解析:酶的高效性是相對(duì)于無機(jī)催化劑來說的。2.下圖是溫度影響某種酶活性的曲線圖,據(jù)圖分析下列敘述正確的是(

)A.A點(diǎn)時(shí)酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞B.B點(diǎn)時(shí)酶的活性最高C.隨溫度升高,酶活性增強(qiáng)D.C點(diǎn)時(shí)酶對(duì)酶促反應(yīng)有抑制作用答案:B解析:A點(diǎn)時(shí)溫度較低,酶的活性很低,但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,A項(xiàng)錯(cuò)誤。B點(diǎn)時(shí)酶活性最高,B項(xiàng)正確。AB段,隨著溫度的升高,酶活性不斷增強(qiáng),而BC段,隨著溫度的升高,酶活性逐漸降低,C項(xiàng)錯(cuò)誤。C點(diǎn)時(shí),該酶仍具有活性,只是活性較低,該酶對(duì)酶促反應(yīng)有促進(jìn)作用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.右圖表示不同條件下化學(xué)反應(yīng)速率的曲線,其中1、2、3代表的反應(yīng)條件分別是(

)A.加無機(jī)催化劑、加酶、未加催化劑B.加酶、加無機(jī)催化劑、未加催化劑C.未加催化劑、加酶、加無機(jī)催化劑D.加酶、未加催化劑、加無機(jī)催化劑答案:B解析:酶和無機(jī)催化劑都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,從而使反應(yīng)速率加快,更快達(dá)到平衡點(diǎn),其中酶的催化效率更高,B項(xiàng)符合題意。4.“果酒放久了易產(chǎn)生沉淀”,加入少量蛋白酶可使沉淀消失,而加入其他酶則無濟(jì)于事,這說明(

)A.酶的化學(xué)成分是蛋白質(zhì) B.酶的催化作用具有專一性C.酶的催化作用受環(huán)境影響 D.酒中的這種沉淀是氨基酸答案:B解析:由題意可知,加入少量蛋白酶可使沉淀消失,而加入其他酶則無濟(jì)于事,說明酒中的沉淀主要是蛋白質(zhì),酶的催化作用具有專一性。5.在探究酶的特性實(shí)驗(yàn)中,若自變量是酶的種類或者底物的種類,則該實(shí)驗(yàn)探究的是(

)A.酶的專一性

B.酶的穩(wěn)定性C.酶的多樣性

D.酶的高效性答案:A解析:在探究酶的專一性實(shí)驗(yàn)中,自變量是酶的種類或者底物的種類。6.為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響,設(shè)置3個(gè)實(shí)驗(yàn)組,A組(20℃)、B組(40℃