第2課時酶的特性1.說明酶的特性。2.分析溫度和pH對酶活性的影響。3.闡述影響酶活性的因素。「學習目標」預習案·自主學習一、酶的高效性和專一性1.高效性(1)含義:酶的催化效率是

的107～1013倍。(2)意義:使細胞代謝快速地進行。2.專一性(1)含義:每一種酶只能催化

化學反應。(2)意義:使

能夠有條不紊地進行。無機催化劑一種或一類細胞代謝二、酶的作用條件較溫和1.酶活性(1)含義:酶催化特定化學反應的能力。酶活性可用在一定條件下酶所催化某一化學反應的速率表示。(2)影響酶活性的主要因素:

。酶所催化的化學反應一般是在比較

下進行的。溫度和pH溫和的條件2.溫度和pH對酶活性的影響(1)溫度和pH對酶活性的影響示意圖。①P點:

溫度;Q點:最適

。②偏離P點或Q點,酶的活性

。最適pH降低(2)高溫、過酸、過堿導致酶失活,原因是

,不可恢復;低溫時,酶的活性很低,但酶的

,在適宜的溫度下酶的活性會升高。因此,酶制劑適宜在

下保存。酶的空間結構遭到破壞空間結構穩定低溫[正誤判斷](1)在測定唾液淀粉酶活性時,將溶液pH由3升高到6的過程中,該酶的活性將不斷上升。(

)提示:溶液pH為3時,唾液淀粉酶已失活,pH升高到6的過程中酶活性不變。(2)探究溫度對酶活性的影響時,將酶與底物溶液在室溫下混合后置于不同溫度下保溫。(

)提示:探究溫度對酶活性的影響時,將酶與底物溶液置于不同溫度下保溫,然后在相同的溫度下兩者混合。××(3)用淀粉和淀粉酶探究溫度對酶活性的影響時,檢測試劑可用碘液也可用斐林試劑。(

)提示:檢測試劑不能用斐林試劑,因為斐林試劑在使用時需加熱,會改變自變量。(4)高溫和低溫均能破壞酶的空間結構使其失去活性。(

)提示:低溫不會破壞酶的空間結構。(5)酶的最適pH不會隨溫度改變而改變。(

)(6)纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁。(

)提示:細菌細胞壁成分是肽聚糖,不能被纖維素酶降解。××√×(7)反應物的濃度越大,酶的活性越高。(

)提示:反應物與酶活性沒有關系。(8)洗衣時,使用開水能增強加酶洗衣粉中酶的活性。(

)提示:開水會使酶失活。××探究案·互動探究探究一探究酶的高效性和專一性「問題情境」1.如圖表示酶高效性的曲線,請根據教材知識,分析回答下列問題。(1)酶的高效性體現在哪個方面?提示:與無機催化劑相比,酶的催化效率更高,達到化學平衡所需要的時間更短。2.下表為比較淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用實驗,請分析回答下列問題。試管編號12可溶性淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保溫5min新配制的斐林試劑2mL2mL50～65℃溫水浴加熱約2min實驗現象有磚紅色沉淀沒有磚紅色沉淀(2)1號試管有磚紅色沉淀生成,2號試管沒有出現磚紅色沉淀,說明了什么?你能從該實驗得到什么結論?提示:1號試管有磚紅色沉淀生成,說明產生了還原糖,淀粉被水解;2號試管沒有出現磚紅色沉淀,說明蔗糖沒有被水解。結論:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶的作用具有專一性。(3)上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑?提示:不能,因為碘液只能檢測淀粉的有無,而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘液變色。(4)該實驗的自變量和因變量分別是什么?提示:自變量是底物的種類;因變量是底物是否被淀粉酶水解。(5)本實驗的設計思路是什么?你還有其他設計思路嗎?提示:本實驗的設計思路為同一種酶能否催化不同底物水解。另一種設計思路為不同種類的酶能否催化同一種底物水解。歸納總結1.驗證酶高效性的實驗設計思路2.驗證酶專一性的兩種實驗設計思路1.研究表明,一分子過氧化氫酶能在1min內使5×105個過氧化氫分解成水和氧氣,但是對糖的水解卻不起作用。這個事實說明酶具有(

)A.多樣性

B.專一性C.高效性

D.穩定性「即時應用」√解析:過氧化氫酶能使過氧化氫分子分解成水和氧氣,但對糖的水解卻不起作用,說明酶的催化作用具有專一性。2.為探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用,某學習小組設計并完成了以下實驗。第一步:取甲和乙兩支試管,向甲試管中加入2mL可溶性淀粉溶液,乙試管中加入2mL蔗糖溶液。第二步:向甲、乙試管中各加入新鮮淀粉酶溶液2mL,搖勻后置于60℃水浴鍋中保溫5min。第三步:向甲、乙試管中各加入斐林試劑2mL,搖勻后50～65℃水浴加熱2min。第四步:觀察記錄甲、乙試管的顏色變化。請回答下列問題。(1)向甲、乙兩試管加入的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的體積相等的原因是

。

解析:(1)實驗目的是探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用,自變量是底物的種類,而淀粉和蔗糖的體積屬于無關變量,需相同且適宜,遵循實驗的單一變量原則。遵循單一變量原則(可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的體積屬于無關變量,需相同且適宜)(2)該實驗

(填“能”或“不能”)用碘液進行檢測,原因是

。

解析:(2)該實驗不能用碘液進行檢測,原因是碘液不能檢測蔗糖和蔗糖的水解產物,不能判斷淀粉酶是否能催化蔗糖水解。不能碘液不能檢測蔗糖和蔗糖的水解產物,不能判斷蔗糖是否水解(3)實驗結果是甲、乙兩試管的顏色分別是

,該實驗證明了

。

解析:(3)甲試管加入了淀粉和淀粉酶,會產生還原糖,加入斐林試劑,經過水浴加熱后,會產生磚紅色沉淀,乙試管中淀粉酶不能水解蔗糖,沒有還原糖,所以不會有磚紅色沉淀產生,試管溶液呈藍色;該實驗說明一種酶只能催化一種或一類化學反應,即酶具有專一性。磚紅色、藍色酶具有專一性探究二酶的作用條件較溫和「問題情境」1.探究溫度對酶活性影響的實驗方案步驟項目試管1試管2試管31加入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2放置在不同溫度環境中0℃100℃60℃3加入新配制的相應溫度下保溫的淀粉酶溶液1mL1mL1mL4反應時間5min5min5min5滴入碘液2滴2滴2滴6觀察結果變藍變藍不變藍(1)該實驗的自變量是什么?實驗是否要保持酶的最適pH條件?pH在該實驗中屬于什么變量?提示:該實驗的自變量是溫度。該實驗需要在酶的最適pH條件下進行。pH在該實驗中屬于無關變量。(2)能否用過氧化氫溶液來探究溫度對酶活性的影響?提示:不能。探究溫度對酶活性的影響時,自變量是溫度,而過氧化氫會隨溫度升高而分解加快,從而影響實驗結果。(3)在“探究溫度對淀粉酶活性的影響”的實驗中能否用斐林試劑來檢測?提示:不能。因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成,而該實驗需嚴格控制不同溫度。(4)同一溫度下的淀粉和淀粉酶為什么要預熱到同一溫度再混合?提示:嚴格控制實驗的自變量,以免底物與酶接觸時未達到預設溫度而影響實驗結果,增強實驗的說服力。(5)該實驗的結論是

。溫度偏高或者偏低都會影響酶的活性,使酶活性降低2.探究pH對酶活性影響的實驗方案步驟試管1試管2試管31.注入新鮮的肝臟研磨液2滴2滴2滴2.注入不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL鹽酸1mLNaOH溶液3.注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4.觀察現象有大量氣泡產生無明顯氣泡產生無明顯氣泡產生(6)該實驗中,能否將步驟2、3調換?為什么?提示:不能。若調換步驟2、3,在調節pH之前,試管中已經發生了反應,會影響實驗結果。(7)該實驗不宜選用淀粉酶催化淀粉的水解做實驗,為什么?提示:因為淀粉酶催化的底物——淀粉在酸性條件下也會發生水解反應,無法排除無關變量的干擾。(8)該實驗的結論是什么?提示:酶的作用需要適宜的pH。歸納總結1.探究溫度、pH對酶活性的影響的實驗設計思路(1)在探究pH對酶活性影響時,“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸,“不宜”在未達到預設pH前就讓反應物與酶接觸。(2)在探究溫度對酶活性的影響時,“宜”保證酶的最適pH(排除pH干擾),且將酶和底物分別保溫(實驗要求的溫度)后,再混合繼續保溫,“不宜”在未分別保溫前就讓反應物與酶接觸。2.底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響圖甲中OP段酶促反應速率的限制因素是底物濃度,而P點之后的限制因素可能為酶濃度或酶活性;圖乙對反應底物的要求是底物足量。3.抑制劑對酶活性的影響模型A中的抑制劑與底物競爭酶的活性位點,從而降低酶對底物的催化效應;模型B中的抑制劑和酶活性位點以外的其他位點結合,能改變酶的構型,使酶不能與底物結合,從而使酶失去催化活性。3.某小組為研究溫度對酶活性的影響,在t1、t2、t3溫度下,分別用淀粉酶水解淀粉,保溫相同時間后測定生成物的量分別為a、b、c,且b>a>c,溫度各升高相同幅度,重復上述實驗,測定生成物的量分別為a′、b′、c′,且a′>a、b′>b、c>c′。下列相關分析正確的是(

)A.該實驗中的自變量為酶的活性,因變量為溫度B.該淀粉酶的最適溫度在t1～t2C.當溫度在t2～t3時,隨溫度升高酶的活性降低D.溫度為t3時,部分酶的空間結構可能發生改變「即時應用」√解析:本實驗研究溫度對酶活性的影響,自變量為溫度,因變量為酶活性。t1、t2、t3溫度下相同時間后測定生成物的量分別為a、b、c,且b>a>c,說明t2在三個溫度中最接近最適溫度;升高相同溫度后,a′>a、b′>b,說明升高溫度后相比t1、t2時酶活性上升了,說明t1、t2溫度均低于最適溫度,且t2更接近最適溫度;而c>c′,說明升高溫度后t3時酶活性反倒降低了,則t3溫度應高于最適溫度,故最適溫度在t2～t3。升高溫度后b′>b,證明在t2時升高溫度,酶活性上升;升高溫度后,c>c′,說明升高溫度后t3酶活性反倒降低了,據此推測,溫度為t3時,部分酶的空間結構可能發生改變,導致酶活性下降。4.在測定胃蛋白酶活性時,將溶液的pH由10降到2的過程中,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√解析:胃蛋白酶的最適pH約為1.5,當處在pH為10的溶液中,由于堿性過強而失去活性。因此,將溶液pH由10降到2的過程中,胃蛋白酶不再具有活性,所以活性不發生變化。長句應答檢驗蛋白質是否被蛋白酶完全水解

(填“能”或“不能”)用雙縮脲試劑,原因是

。不能蛋白酶也是蛋白質,也可以與雙縮脲試劑反應呈紫色課堂小結思維導圖金句必備1.酶的特性包括高效性、專一性和作用條件較溫和。2.酶具有高效性的原因:與無機催化劑相比,酶降低化學反應活化能的作用更顯著。3.過酸、過堿或溫度過高,會使酶的空間結構遭到破壞,使酶永久失活。4.在低溫條件下,酶的活性低,但酶的空間結構穩定,并未失活,在適宜溫度下酶的活性會升高,故常選擇低溫保存酶。隨堂檢測1.溫度會影響酶的活性,下列敘述正確的是(

)A.低溫條件下,酶活性較低的原因是其空間結構被破壞B.高溫和低溫都會降低酶的活性,且都不可恢復C.最適溫度條件下酶活性最高,此時酶為反應提供的活化能最多D.酶制劑適宜在低溫條件下保存√12341234解析:低溫不會破壞酶的空間結構,但酶的活性受抑制;低溫會降低酶活性,但不會改變酶的結構,隨溫度升高酶的活性可恢復;酶的作用機理是降低化學反應的活化能,酶不能為化學反應提供能量;低溫和最適pH條件適合長期保存酶,故酶制劑適宜在低溫條件下保存。2.下列有關酶的探究實驗的敘述,正確的是(

)2341選項探究內容實驗方案A酶的高效性用FeCl3和過氧化氫酶分別催化等量H2O2分解,待H2O2完全分解后,檢測產生的氣體總量B酶的專一性用淀粉酶催化淀粉水解,檢測是否有大量還原糖生成C溫度對酶活性影響用α-淀粉酶分別在100℃、60℃和0℃下催化淀粉水解,充分反應后,用碘液檢測淀粉水解程度DpH對酶活性的影響用淀粉酶在不同pH條件下催化淀粉水解,用斐林試劑檢測√解析:用FeCl3和過氧化氫酶分別催化等量H2O2分解,在相同時間內檢測產生的氣體量;驗證酶的專一性,實驗需要鑒定淀粉和蔗糖是否被淀粉酶分解,用斐林試劑進行檢測;探究溫度對酶活性的影響,自變量為溫度,可以設置低于最適溫度、最適溫度和高于最適溫度至少三種溫度下,檢測底物水解的情況,可用碘液檢測;探究pH對酶活性的影響,底物不能用淀粉,因為淀粉在酸性條件下水解。23413.如圖表示最適溫度、pH=7條件下,向2mL的H2O2溶液中加入兩滴肝臟研磨液,H2O2分解產生O2的量的隨時間的變化。若該酶促反應過程中改變某一條件,下列敘述正確的是(

)A.適當提高或降低溫度,a值和b值均不變B.H2O2量增加為4mL時,a值增大,b值減小C.將肝臟研磨液煮沸后使用,a值減小,b值減小D.以適量FeCl3溶液替代肝臟研磨液,a值不變,b值增大√34123412解析:題目中使用的是最適溫度,故無論降低還是提高溫度,均會導致酶活性下降,使H2O2完全分解所需要的時間延長,但最終生成O2的總量不變,即a值不變,但b值變大;H2O2量增加為4mL時,反應結束生成的O2總量增加,平衡點a值會變大,達到平衡點的時間會延長,b值也變大;若將肝臟研磨液煮沸,則會導致酶變性失活,但H2O2自身會分解,因此a值不變,b值會變大;與無機催化劑相比,酶具有高效性,因此以適量FeCl3溶液替代肝臟研磨液,反應速率會變小,但平衡點不變,故a值不變,b值增大。4.甲、乙兩圖是溫度或pH對酶活性的影響的數學模型。1234解析:(1)酶是由活細胞產生的具有催化作用的有機物,少數酶是RNA,大多數酶的本質是蛋白質,蛋白質的合成場所是核糖體。1234(1)生物體內,大多數酶的本質是

,其合成場所在