2019高中生物 第5章 第1节 第2课时 酶的特性教案 新人教版必修1

1酶的特性一、酶的高效性和专一性1．高效性(1)含义：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。(2)意义：使细胞代谢快速进行。2．专一性(1)含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。二、酶的作用条件较温和1．酶活性(1)含义：酶对化学反应的催化效率。(2)影响酶活性的主要因素：温度和pH。2．探究影响酶活性的条件阅读教材P83～P84[探究]，将下列实验过程补充完整。(1)探究影响酶活性的因素：试管步骤11′22′33′淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL不同温度下处理5min100_℃(或0_℃)60℃0_℃(或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)变蓝不变蓝变蓝结论酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性(2)pH对酶活性的影响：①取8支洁净的试管编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。②用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。2③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．温度和pH对酶活性的影响下列是温度和pH对酶活性的影响示意图，请写出其中某点或某段表示的含义。温度(t/℃)酸碱度(pH)(1)P点：最适温度；Q点：最适pH。(2)偏离P点或Q点：酶的活性降低。一、酶的高效性和专一性实验验证1．怎样设计实验验证酶具有专一性？(写出实验思路)提示：(1)同一种反应物＋不同的酶→检测反应物是否发生变化；(2)不同反应物＋同一种酶→检测反应物是否发生变化。2．怎样设计实验验证酶具有高效性？(写出实验思路)提示：(1)H2O2＋新鲜肝脏研磨液→观察产生气泡的多少、大小；(2)H2O2＋Fe3＋→观察产生气泡的多少、大小。二、酶的作用条件较温和1．温度对酶活性的实验探究分析教材P83～P84探究温度对淀粉酶活性影响的实验，思考下列问题：(1)分析实验中哪个因素是自变量，哪些因素应该保持不变？提示：温度是自变量，应控制淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度和用量、水浴时间、混合物的pH和实验步骤的操作顺序等所有其他条件不变。(2)该实验可否用斐林试剂代替碘液？提示：由于斐林试剂与还原糖只有在水浴加热至50℃～65℃时才出现砖红色沉淀，而该实验需要严格控制温度，故不宜用斐林试剂。2．影响酶活性的因素(1)仔细阅读教材P85内容，总结出影响酶活性的因素有哪些？提示：温度、pH、抑制剂或激活剂等。(2)甲、乙两图是温度或pH对酶活性影响的数学模型。3①观察分析模型，判断甲、乙两图中影响酶活性的因素分别是什么？说明判断理由。提示：甲图：温度；低温抑制酶的活性，不破坏酶分子结构，高温破坏酶分子结构导致永久性失活。乙图：pH。过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏，使酶活性永久性丧失。②分别分析甲、乙两图中AB段(或BA段)与BC段的含义。提示：a．甲图AB段：当温度低于最适温度时，酶活性随温度升高而升高BC段：当温度高于最适温度时，酶活性随温度升高而降低甚至失活b．乙图BA段：当pH低于最适pH时，酶活性随pH降低而降低，并最终失活BC段：当pH高于最适pH时，酶活性随pH升高而降低，并最终失活3．判断下列说法是否正确(1)细胞生活的环境条件改变，不会影响细胞内酶的活性。(×)(2)细胞内所有的酶都具有相同的最适温度和最适pH。(×)(3)温度、pH主要通过影响酶活性来影响酶促反应速率。(√)(4)酶浓度、反应物浓度通过反应物与酶的接触是否充分来影响酶促反应速率。(√)影响酶促反应速率的因素1．酶浓度对酶促反应速率的影响(1)甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正相关。4(2)丙图说明：①酶与无机催化剂都具有催化能力，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，即酶具有高效性。②酶只会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．反应物浓度对酶促反应速率的影响通过乙图示可看出：(1)加入酶A时，一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。(2)酶A会促进酶促反应进行，而酶B不会，说明酶具有专一性。3．温度、pH、抑制剂或激活剂对酶促反应速率的影响(1)温度、pH、抑制剂或激活剂通过影响酶活性对酶促反应速率起到影响作用。(2)温度过高、过酸、过碱都会使酶分子结构遭到破坏，酶活性永久性失活，不可再恢复。(3)低温仅抑制酶的活性，在适宜温度范围内，升高温度酶的活性恢复。(4)不同的酶最适温度(或pH)不同。4．影响酶促反应速率的因素及其作用实质温度pH抑制剂或激活剂――→影响酶活性酶浓度底物浓度――→影响酶与底物的接触面积――→影响酶促反应速率探究影响酶活性的因素1．实验原理(1)温度对酶活性的影响：①反应原理：②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)pH对酶活性的影响：①反应原理：2H2O2――→过氧化氢酶2H2O＋O2(反应式)。②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的5情况来检验O2产生量的多少。2．实验流程(1)温度对酶活性的影响：序号实验操作内容试管1试管2试管31加入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同的温度条件60℃热水(5分钟)沸水(5分钟)冰块(5分钟)3加入等量的新鲜淀粉酶溶液1mL(5分钟)1mL(5分钟)1Ml(5分钟)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色蓝色(2)pH对酶活性的影响：序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH3注入等量的3%的H2O2溶液2mL2mL2mL4观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生5将带火星的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱3.实验结论温度和pH都会影响酶的活性，酶活性的发挥需要较温和的条件；温度过高或过低、pH过大或过小都会影响酶的活性；过氧化氢酶在中性条件下活性最大。[特别提醒](1)实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同：若淀粉酶为市售的α­淀粉酶，其最适温度为50℃～75℃；若淀粉酶来自人体组织细胞，则最适温度为37℃左右。6(2)实验中操作步骤要规范：在探究温度对酶活性影响的实验中，操作过程中第一步与第二步不能颠倒；在探究pH对酶活性影响的实验中，操作步骤第二步与第三步也不能颠倒顺序，否则在调节温度或pH的过程中，酶会将淀粉或H2O2分解，导致实验失败。[例1](福建高考)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。(1)查询资料得知，18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。a由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是___________________________。图1(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15℃～18℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃～18℃之间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三b种酶的最适温度。①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在____________。③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。单位时间内________可以表示蛋白酶催化效率的高低。④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？。c理由是____________________________________________________________________。7图2(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲d料和成分中要注意降低_______的比例，以减少对海洋的污染。[研析]本题以实验情景考查酶的本质、检测和影响酶活性的因素等知识。具体解题过程如下：[审]——关键信息信息解读a：分析图1可知，胃蛋白酶的适宜pH为2，肠蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的适宜pH为8。在各自适宜的pH下，幽门盲囊蛋白酶的活性最高。信息解读b：据设问(2)知实验假设是大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃～18℃之间。为探究三种酶的最适温度，设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度。信息解读c：据图2显示的实验结果可知，在15℃～18℃之间，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，没有出现拐点。信息解读d：据设问(3)知大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低。[破]——联系基础设问(2)①可联系：酶具有专一性。蛋白酶的作用底物是蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。设问(2)②可联系：实验中变量的控制。据信息b知此实验温度为自变量，pH等为无关变量，为了排除pH对实验结果的影响，pH应为对应蛋白酶的最适值，胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶和肠蛋白酶的最适pH为8。设问(2)③可联系：实验中变量的控制。为了控制温度保持不变，底物和酶都应放在恒温箱中保温一定时间后，然后混合。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。设问(2)④可联系：据信息c可知，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，酶活性峰值未出现，因此不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃～18℃之间。设问(3)可联系：酶具有专一性。由信息d可知，大菱鲆对淀粉和脂肪的消化存在障碍。食物中淀粉和脂肪含量高，不能完全被消化，会造成海洋的有机物污染。8[答]——解题规范(1)未注意到题干中的关键信息：三种酶都是蛋白酶，从而不能准确回答出干酪素的化学本质。(2)不明确探究酶的最适温度时，pH应控制在最适值，从而不能答出设问(2)中的第②小题。(3)误把图2中曲线的终点认为是曲线的峰值，把设问(2)中的第④小题错答为假设成立。[答案](1)幽门盲囊蛋白酶(2)①蛋白质双缩脲②2和8③恒温箱底物消耗量(或产物生成量)④不能据图可知随着温度升高酶活性逐步升高，但酶活性峰值未出现(3)淀粉、脂肪[例2]下面三个图中的曲线是某研究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。试回答下列有关问题：(1)图1、2、3所代表的实验中，实验自变量依次为________、________、________。(2)根据图1可以得出的实验结论是_____________________________________________。(3)图2曲线bc段产生的最可能原因是__________________________________________。(4)根据你的理解，图3曲线纵坐标最可能代表____________________________________。[解析]本题考查了与酶相关的曲线分析。(1)图1中两条曲线中一组加入过氧化氢酶，另一组加入Fe3＋，所以自变量为催化剂的种类，图2、3中只有一条曲线，则横坐标即为自变量。(2)图1中两条曲线对比，加过氧化氢酶的反应速率快，而并未改变平衡点，说明酶具有高效性。(3)图2中bc段反应速率不再变化，而H2O2是过量的，因此酶数量(浓度)是限制因素。(4)图3中横坐标为温度，而曲线表示的含义与酶活性的曲线刚好相反，所以应表示反应物剩余量的多少。[答案](1)催化剂种类H2O2浓度温度(2)酶的催化作用具有高效性(3)反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制(4)溶液中H2O2的剩余量9有关曲线分析的方法步骤第一步：明确横、纵坐标的含义，一般情况下横坐标为自变量，纵坐标为因变量。第二步：分析曲线中的起点、关键点，如图2中b点所表示的含义，并分析出横纵坐标的关系。第三步：坐标系中有多条曲线时，应从两方面进行分析：①当横坐标相同时，对应的纵坐标两者之间的关系。②当