（新人教）生物必修一课件：5.1.2酶的特性(共58张PPT)

(共58张PPT)
二　酶 的 特 性
（新人教）生物必修一课件
一、酶的特性
1.高效性:
(1)含义:与___________相比,酶的催化效率更高。
(2)意义:使_________快速进行。
2.专一性:
(1)含义:每一种酶只能催化___________反应。
必备知识·自主学习
无机催化剂
细胞代谢
一种或一类
(2)锁钥模型:
图中A表示___,B表示_______________,E和F表示催化后的产物,而C和D则表示
不能被该酶催化的物质。
(3)意义:使细胞代谢有条不紊地进行。
酶
被酶催化的底物
3.酶的作用条件较温和:
判一判:针对上述曲线,判断下列说法的正误:
(1)ab段随温度的升高,酶活性增强,b点对应的温度为最适温度。 ( )
(2)由于a点温度太低,c点温度过高,两点酶均失活。 ( )
提示:a点温度过低,酶活性降低,不会失活;c点温度过高,酶失活。
(3)de段随pH的升高,酶活性增强,e点对应的pH为最适pH。 ( )
提示:由于d点pH过低,酶彻底失活,酶活性不会随pH 的升高而增强。
(4)c、d、f三点酶活性丧失的原因不同。 ( )
提示:温度过高、过酸、过碱均使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。
√
×
×
×
二、影响酶活性的条件
1.酶活性:酶催化特定_________的能力。
2.酶活性的表示方法:一定条件下,___________________________。
3.探究温度对酶活性的影响:
(1)本实验的自变量:_____,因变量:_______。
(2)选取的酶:_______。
(3)实验的观察指标:_________________。
化学反应
酶所催化某一化学反应的速率
温度
酶活性
淀粉酶
溶液的颜色及深浅
4.探究pH对酶活性的影响:
(1)本实验的自变量:___,因变量:_______。
(2)选取的酶:___________。
(3)实验的观察指标:_________________________。
pH
酶活性
过氧化氢酶
相同时间内气泡产生的数目
【问·答】——教材二次开发
教材【与社会的联系】 探究pH对酶活性的影响时,能否选择淀粉酶
提示:不能。 淀粉在酸性条件下可以水解,实验中的变量不唯一,影响实验结果的分析。
关键能力·合作学习
知识点一 酶的特性及相关实验的分析
1.酶的高效性及实验验证:
(1)实验组:底物+酶→底物分解速度(或产物形成速度)
(2)对照组:底物+无机催化剂→底物分
解速度(或产物形成速度)
(3)酶具有高效性的曲线
特别提醒:
①与无机催化剂相比,降低化学反应活化能的效果更显著,催化效率更高。
②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。
2.酶的专一性及实验验证:
(1)思路:同一种酶催化不同的化学反应。
(2)实验设计思路:
步骤 1 淀粉+淀粉酶 蔗糖+淀粉酶
2 等量斐林试剂,水浴加热相同时间
现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化
结论 酶具有专一性
特别提醒:
①本实验的自变量:底物的种类。
②因变量:溶液是否出现砖红色沉淀。
③无关变量:溶液的量、温度等。
④该实验中不能用碘液进行检测,因为碘液无法检测蔗糖是否水解。
3.探究不同温度对酶活性的影响:
(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可以判断淀粉被水解的量,从而判断不同温度下酶的活性。
(2)实验过程:
试管
步骤 1 1′ 2 2′ 3 3′
淀粉溶液 2 mL / 2 mL / 2 mL /
淀粉酶溶液 / 1 mL / 1 mL / 1 mL
不同温度下处
理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃
将同一温度下的两种物质混合后保温5 min
滴加碘液 1滴 1滴 1滴
结果(现象) 变蓝 不变蓝 变蓝
(3)实验结论:酶的催化作用需要在适宜的温度下进行,温度过高或过低都会影响酶的活性。
4.探究不同pH对酶活性的影响:
(1)实验原理:过氧化氢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)实验过程。
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溶液调节出不同的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。
(3)实验结论: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。
特别提醒:
①在探究酶的最适温度的实验中,材料不能用H2O2溶液,因为高温下H2O2分解加快。
②在探究酶的最适温度的实验中,选取淀粉溶液和淀粉酶溶液作材料时,不宜选用斐林试剂进行检测,因为斐林试剂需要加热,而温度是自变量。
③在探究酶的最适温度或pH的实验中,不能把酶与反应物混合后再控制相应的条件。应先将酶、反应物分别置于对应的温度或pH条件下,然后再混合。
【思考探究】
情境探究:现有胃蛋白酶、唾液淀粉酶和蛋白块,如何验证酶的专一性 (科学探
究)
(1)实验思路:_________________________________________________________
________________________________。
(2)预期实验现象:__________________________________________________
___。
(3)实验结论:________________________________________________________
___。
将蛋白块分别加入两支试管中,甲试管加入胃蛋白酶,乙试管加入
唾液淀粉酶,比较两组蛋白块的大小
甲试管中蛋白块逐渐变小,乙试管中蛋白块大小无明显变
化
胃蛋白酶可以催化蛋白质水解,但唾液淀粉酶不能催化蛋白质水
解
拓展探究:
在使用相关酶的时候,往往需要先
测定该酶的最适温度和pH,测定时
加入试剂的先后顺序是怎样的
(科学探究)
提示:在测定酶的最适温度或pH的实
验中,应先分别控制酶和底物的温度
或pH,再将酶与底物混合,而不能颠
倒,否则酶会在调节温度或pH的过程
中,先将底物分解,导致实验失败。
【知识拓展】
影响酶活性的因素
(1)温度和pH均通过影响酶的空间结构影响酶的活性。
(2)激活剂:凡是能提高酶活性的物质,都是激活剂。许多酶只有当某一种激活剂存在时,才表现出催化活性或强化催化活性。激活剂种类有很多,有无机阳离子、无机阴离子、有机化合物。
(3)抑制剂:能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质。①竞争性抑制:与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合,从而降低酶促反应速度,这种作用称为竞争性抑制;②非竞争性抑制:抑制剂与酶活性中心以外的位点结合,底物仍和酶的活性中心结合,但酶不显示活性,这种作用称为非竞争性抑制。
【典例示范】
某兴趣小组为了探究温度对酶活性的影响,用打孔器获取新鲜的厚度为5 mm的三片土豆,进行了以下实验。有关叙述不正确的是 (　　)
实验步骤 土豆片A 土豆片B 土豆片C
①处理 静置 煮熟后冷却 冰冻
②滴加3%H2O2 1滴 1滴 1滴
③观察实验现象 产生大量气泡 几乎不产生气泡 产生少量气泡
A.土豆片的厚度是该实验的自变量
B.新鲜土豆组织中含有过氧化氢酶
C.高温和低温都能影响过氧化氢酶的活性
D.该实验无法确定过氧化氢酶的最适温度
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选A。在实验中,自变量是由实验者操纵、掌握的变量。因变量是随自变量的变化而产生变化的变量,本实验中自变量为温度,温度的改变会引起酶活性的改变,A项错误;由表可知,在土豆片A中会分解产生大量的气泡,在土豆片B中,由于高温使酶失活,几乎不会被分解产生气泡,在土豆片C中,由于低温使酶活性降低,分解产生少量的气泡,三种不同处理后的土豆片分解的能力不同,所以可以推测新鲜土豆组织中含有过氧化氢酶,B项正确;由表可知,在土豆片A中会分解产生大量的气泡,在土豆片B中,由于高温使酶失活,几乎不会被分解产生气泡,在土豆片C中,由于低温使酶活性降低,分解产生少量的气泡,通过对比实验结果,可以推测出高温和低温都能影响过氧化氢酶的活性,C项正确;由表可知,本实验中实验组温度梯度设置的太大,实验组太少,所以无法确定过氧化氢酶的最适温度,D项正确。
【审答误区】本题常见错因有两种
(1)不能通过审题得到关键信息:例如自变量是温度(室温、高温、低温),因变量是气泡产生数目。
(2)不能根据实验现象进行分组对照从而得出结论,例如A、B对照,可以得出高温对酶活性的影响。
【母题追问】
(1)上述实验的无关变量是什么 是否会对实验现象产生影响
提示:土豆片的新鲜程度、厚度、H2O2的量、浓度等。会,无关变量是指除自变量之外仍对实验结果造成影响的可变因素。
(2)上述土豆片换成等量的唾液淀粉酶,实验现象是否相同
提示:不同。酶具有专一性,唾液淀粉酶只能水解淀粉,不能催化H2O2分解。
【类题精练】
如图为不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用结果,下列相关分析正确的是 (　　)
A.该实验可用来探究pH对该淀粉酶活性的影响
B.pH为4和pH为8时该淀粉酶的活性相同
C.pH由9调节到8时,试管中淀粉的量不变
D.该实验可用碘液来准确测定淀粉分解的量
【解析】选A。该实验的自变量为pH,因变量为淀粉剩余量相对值,此实验可用于探究不同pH对淀粉酶活性的影响,A项正确;图中未标出pH为4和pH为8时的淀粉剩余量相对值,因此无法判断,B项错误;由图可知,淀粉酶的最适pH在7左右,而pH为8时的淀粉酶活性未知,但可以确定pH为8时的淀粉酶活性高于pH为9时的淀粉酶活性,且pH为9时淀粉酶没有完全失活,因此pH由9调节到8时淀粉酶的活性会增高,淀粉剩余量减少,C项错误;淀粉遇碘液呈蓝色,可用于淀粉的检测,但无法准确测定淀粉分解的量,D项错误。
【补偿训练】
下面为某同学进行的有关酶的实验,基本过程如表所示。据此分析,叙述错误的是 (　　)
试管 1 2 3 4
1%淀粉溶液 3 mL - 3 mL -
2%蔗糖溶液 - 3 mL - 3 mL
新鲜唾液 1 mL 1 mL - -
蔗糖酶溶液 - - 1 mL 1 mL
斐林试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
实验结果
A.4支试管都需要在37 ℃恒温水浴中保温
B.1号试管与2号试管对照时自变量是底物,与3号试管对照时自变量是酶的种类
C.出现砖红色沉淀的试管是1号和3号
D.若要缩短实验时间,可将唾液或蔗糖酶的量增加到 2 mL
【解析】选C。该实验中温度属于无关变量,因此温度要保持相同且适宜,即均需要在37 ℃恒温水浴中保温,A正确;分析表格可知,1号试管与2号试管对照时自变量是底物,与3号试管对照时自变量是酶的种类,B正确;根据酶的专一性可知,淀粉酶只能水解淀粉,蔗糖酶只能水解蔗糖,即出现砖红色沉淀的试管是1号和4号,C错误;增加酶的用量,可加快酶促反应速率,D正确。
酶的特性
过氧化氢
淀粉
淀粉
过氧化氢
高效性
专一性
作用条件较温和
适宜温度
适宜PH
过氧化氢酶和FeCl3
相同条件下
气泡多少和产生速率
淀粉酶和蔗糖酶
相同条件下
加碘液观察颜色
淀粉酶
不同温度条件
加碘液观察颜色
过氧化氢酶
不同pH条件
气泡产生速率
底物
酶的种类
条件
观察现象
实验探究
　知识点二 与酶相关曲线的分析
1.酶的专一性:
(1)曲线:
分别向蔗糖溶液和麦芽糖溶液中加入麦芽糖酶,底物剩余量不同:
(2)要素解读:
①加入麦芽糖酶,蔗糖剩余量不变,而麦芽糖剩余量减少。
②麦芽糖酶不能催化蔗糖水解,可以催化麦芽糖水解。
2.温度和pH对酶活性的影响:
(1)温度对酶活性的影响曲线:
①在一定温度范围内,随温度升高,酶活性增强,超过这一范围,酶活性逐渐减弱。
②图示曲线在虚线左侧与横坐标没有交点,而在虚线右侧与横坐标有交点,说明低温不会使酶失活。
(2)pH对酶活性的影响曲线:
①在一定pH范围内,随pH的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。
②图示曲线在虚线左、右两侧都与横坐标相交,此时表示酶失活。
(3)温度和pH共同作用对酶活性的影响:
①曲线:
②要素解读:
a.反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。
b.反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
3.底物浓度影响酶促反应速率:
(1)底物浓度较低时,酶促反应速率与底物浓度成正比,即随底物浓度的增加而增加。
(2)当底物浓度达到一定值后,再增加底物浓度,酶促反应速率不再增加。
4.酶浓度影响酶促反应速率:
在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正
比。
【思考探究】
1.拓展探究:综合上面曲线总结影响酶促反应速率的因素有哪些 作用机制是否相同 (科学思维)
提示:酶浓度、底物浓度、温度和pH都能影响酶促反应速率,但作用机制不同。温度和pH通过影响酶活性影响酶促反应速率,而酶浓度、底物浓度通过影响酶与底物的接触面积影响酶促反应速率。
2.教材二次开发:
教材【拓展应用】拓展:底物浓度影响酶促反应速率的曲线中,当底物达到一定浓度后,酶促反应速率不再增加,其原因是什么 (科学思维)
提示:受酶浓度的影响。
【典例示范】
如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应时反应物的量和反应时间的关系,以下关于此图的解读,正确的是 (　　)
A.a、b、c表示温度,则一定是a>b>c
B.a、b、c表示pH,则c>b>a
C.a、b、c表示酶的浓度,则a>b>c
D.a、b、c表示温度,则不可能是c>b>a
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选C。从题图可见,a条件下反应速度最快,b次之,c最慢,所以若a、b、c表示温度,则不一定是a>b>c,只能说明在这三个温度中,a比b和c更适合而已,A、D错误;同理若a、b、c表示pH,也不能说明三者的大小关系,只能说明a比b和c更适合,B错误;若a、b、c表示酶的浓度,则说明a>b>c,C正确。
【审答误区】常见以下两种错误
(1)不理解曲线下降的含义:即单位时间内反应物的变化量可以代表反应速率。
(2)分析温度或pH对酶活性的影响时,容易只分析最适温度一侧,而忽略酶活性相同时可以对应不同温度或pH。
【方法规律】“三步”分析酶促反应曲线
(1)识标:理解图中纵坐标和横坐标的含义,一般横坐标表示温度、pH、反应时间等,纵坐标表示反应速率。
(2)明点:分析图中起止点、最高点的含义,一般起点为零,最高点表示最适pH或温度,酶的活性最大,止点表示酶的活性为零或生成物的量最大。
(3)析图:根据原理判断曲线的变化情况,具体看曲线上升或下降趋势,从而确定酶促反应速率的变化趋势。
【类题精练】
某生物小组用某种酶进行了三组实验,有关实验的结果如图所示,下列说法正确的是
(　　)
A.本实验研究的酶有麦芽糖酶和蔗糖酶
B.三组实验能够证明酶具有专一性、高
效性和温和性
C.通过实验可以证明该种酶活性最大时
的条件接近30 ℃、pH=7
D.pH=5或温度为20℃条件下酶活性下降的原因相同
【解析】选C。图3中,麦芽糖的含量减少,蔗糖保持不变,说明该实验研究的酶是麦芽糖酶,A错误;酶具有高效性是酶与无机催化剂相比,图示中并没有进行此实验,B错误;图1中温度为30 ℃时,达到反应平衡点所用的时间最短,说明此温度最接近最适温度,图2中pH=7时,底物剩余量最少,说明底物被分解的最多,因此,该种酶活性最大时的条件接近30 ℃、pH=7,C正确;pH=5时,过酸破坏酶的空间结构,酶活性下降,温度20 ℃条件下,低于最适温度抑制酶的活性,但并未破坏酶的空间结构,D错误。
【补偿训练】
如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 (　　)
A.当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降
B.当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升
C.酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存
D.酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构
破坏更严重
【解析】选B。本题曲线表示酶活性随温度变化而变化的规律。在一定范围内,随着温度的升高,酶活性逐渐上升,当达到一定温度后,温度继续升高,酶活性反而下降,其中酶活性最高时所对应的温度称为最适温度。反应温度由t1调到最适温度(也就是由低温调节到最适温度)时,酶活性上升。保存酶时应该选择低温。t1时酶活性受到抑制,但酶的空间结构没有被破坏。
酶促反应影响因素
酶与底物接触
酶的活性
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，达到一定程度受酶浓度的限制不再增加
酶量充足,随底物浓度增大，酶促反应速率加快
坐标曲线
分析
【生活情境】 下面请看某工厂生产的一种加酶洗衣粉包装袋的使用说明书
核心素养·情境探究
探究:
(1)使用说明中为什么强调丝质及羊毛衣料不能用该洗衣粉洗涤 (社会责任)
提示:丝质、毛织物中主要成分是蛋白质,加酶洗衣粉含有生物催化剂酶,可以催化蛋白质的分解,容易毁坏衣物。
(2)加酶洗衣粉洗涤时宜用温水,热水或冷水是否可以 为什么 (社会责任)
提示:均不可以。低温会抑制酶的活性,使酶的催化效率降低,达不到理想的洗涤效果;高温会破坏酶的空间结构,使酶永久失活,同样达不到理想的洗涤效果。
【科技情境】饮茶对防辐射、抗癌症有很大的益处。茶叶中的茶多酚可以减轻辐射对人体的危害,对造血功能有显著的保护作用。茶多酚是茶树的叶肉细胞内的一种植物碱,可以在氧化酶的作用下被氧化,氧化的茶多酚使茶叶变红。根据这一原理,人们制作出了绿茶、红茶、乌龙茶等品种的茶叶。
探究:
(1)在制作绿茶时有一道工序是迅速将温度提高到70 ℃左右,其目的是什么
提示:使氧化酶变性失活,使茶叶不会因茶多酚氧化而变色,从而保持茶叶鲜绿。
(2)在制作红茶时,需要将茶叶保持在30 ℃～40 ℃发酵一段时间,原理是什么
提示:增强氧化酶的活性,使茶多酚氧化变为红色,从而使茶叶变为红褐色。
(3)乌龙茶是一种半发酵的茶,即茶叶边缘呈红色,中间为绿色,试推测制作乌龙茶的大致思路。
提示:通过某种手段提高茶叶边缘氧化酶的活性,使茶多酚氧化变为红色,而使中间部分氧化酶失活。