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1、第 2 课时 酶与酶促反应第 2 课时 酶与酶促反应 学 习 目 标核 心 素 养 1.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和温度等) 的影响。 2探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活 性的因素。 1.归纳总结酶的作用机理及特性, 解释酶特性 在生产实际中的应用。 2依据教材方案完成“目标 2” ,记录实验数 据,阐明实验结果,以口头或书面形式展开交 流。 3基于对相关资料的查阅,能对教材 P67“探 究其他因素对酶促反应速率的影响” ,设计并 实施恰当可行的方案。 一、酶的本质及作用实质 1酶的概念 (1)产生场所:活细胞。 (2)作用:具有催化活性。
2、(3)化学本质:有机物(绝大多数酶是蛋白质)。 2酶促反应:指由酶催化的化学反应。 3酶催化作用实质:降低活化能,使化学反应在较低能量水平上进行,从而加快化学反 应。 4实验验证:酶具有催化性。 (1)实验步骤 试管号 步骤 12 相同处理向 2 支试管中分别注入 3 mL 体积分数为 3%的过氧化氢溶液,并放在试管架上 不同处理滴入等量蒸馏水滴入等量新鲜的酵母菌溶液 试管内产生的气泡数量 观察 插入试管内的卫生香燃烧情况 (2)实验结果:2 号试管产生的气泡多,卫生香燃烧猛烈。 (3)实验结论:酶具有催化性。 二、酶的特性 1酶具有高效性 (1)含义:在常温、常压、适宜 pH 等温和的条件下
3、,酶具有很高的催化效率。 (2)实例:在 25 条件下,一个过氧化氢酶分子,1 min 内可催化 500 万个过氧化氢分子 发生分解反应。 2酶具有专一性 (1)含义:一种酶只能催化一定的反应物(底物)发生反应。 (2)实验验证:酶具有专一性 对照实验 a可溶性淀粉溶液淀粉酶溶液现象:出现砖红色沉淀。 斐林试剂 隔水加热 b蔗糖溶液淀粉酶溶液现象:没出现砖红色沉淀。 斐林试剂 隔水加热 结论:酶具有专一性。 (3)意义:保证了体内化学反应有序地进行。 三、影响酶促反应速率的因素 1pH 对酶促反应速率的影响 (1)在最适 pH 时酶活性最大,酶促反应速率最大。 (2)pH 偏高或偏低,酶活性均
4、降低。 (3)pH 过高或过低,酶会失活。 (4)探究 pH 对酶活性的影响的实验: 项目内容 实验原理 2H2O22H2OO2 过氧化氢酶 滤纸片随附着氧气泡的增多,逐渐浮出液面 实验装置 示意图 2.温度对酶促反应速率的影响 (1)最适温度时酶活性最大,酶促反应速率最大。 (2)温度偏高或偏低,酶活性降低。 (3)温度过高,酶会变性。 3酶浓度和反应物浓度对酶促反应速率的影响 (1)当反应物浓度大大超过酶浓度时,酶浓度和酶促反应速率成正比例关系。 (2)在一定的反应物浓度范围内,酶促反应速率与反应物浓度成正比例关系;当反应物浓 度达到某一定值后,再增加反应物浓度,酶促反应速率不再上升。 1
5、酶在生物体内有催化和调节作用。( ) 2酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。( ) 3酶催化作用的实质是提供化学反应所需的活化能,使化学反应顺利进行。( ) 4酶在生物体内属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢不可缺少。( ) 5酶在化学反应前后数量改变,而性质不变。( ) 6温度偏高或偏低,酶的活性都会明显降低,过高或过低都会使酶变性失活。( ) 答案 1. 提示:酶在生物体内有催化作用,无调节作用。 2 提示:绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA。 3 提示:酶的作用原理是降低化学反应的活化能,并不能直接提供能量。 4 5 提示:酶在化学反应前后数量和性质都不变。 6 提示:温度过低时
6、酶不失活。 酶的化学本质、作用机理和特性 问题探究 20 世纪 80 年代,科学家发现了一种 RNaseP 酶,由 20%蛋白质和 80%RNA 组成,把这种酶 中的蛋白质部分除去,留下来的 RNA 部分具有与全酶相同的催化活性。这说明什么? 提示:说明有的 RNA 也具有催化作用。 讲解归纳 1酶的解读 化学本质绝大多数是蛋白质少数是 RNA 合成原料氨基酸核糖核苷酸 合成场所核糖体细胞核(主要) 来源一般活细胞中均能产生 生理功能具有生物催化功能 2.酶的作用机理 酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能,分析如下: (1)图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的活化
7、能。 (2)若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但 会提供活化能。 3酶的特性分析 (1)表示酶高效性的曲线(图 1) 与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。 催化剂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)表示酶专一性的曲线(图 2) 在 A 反应物中加入酶 A, 反应速率较未加酶时明显加快, 说明酶 A 催化 A 反应物的反应。 在 A 反应物中加入酶 B,反应速率和未加酶时相同,说明酶 B 不催化 A 反应物的反应。 (3)易变性:由于大多数酶是蛋白质,因而会被高温、强酸、强碱等破坏。 蛋白质的空间结构发生改变或破坏,使酶失去生物活
8、性,这种现象称为变性。 (4)反应条件的温和性:酶促反应在常温、常压、适宜 pH 条件下进行。 1下列关于酶的叙述,正确的是( ) A酶的形成需经内质网、高尔基体加工 B酶都含有 C、H、O、N 四种元素 C催化过程中酶本身不变,故不必自我更新 D酶可以给反应物供能而提高反应速率 B 酶的本质为 RNA 或蛋白质,RNA 及胞内酶不需内质网、高尔基体加工。酶长久使用会 钝化而失去作用,也需自我更新。酶通过降低活化能来提高反应速率。 2过氧化物酶能分解 H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧 化物酶,设计实验如表所示。下列相关叙述正确的是( ) 管号 1%焦性没 食子酸/
9、mL 2% H2O2/mL 缓冲 液/mL 过氧化物 酶溶液/mL 白菜梗 提取液 /mL 煮沸冷却后的 白菜梗提取液 /mL 1222 2222 3222 4222 A.1 号管为对照组,其余不都是实验组 B2 号管为对照组,其余都为实验组 C若 3 号管显橙红色,无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D若 4 号管不显橙红色,可证明白菜梗中无过氧化物酶 A 由题干信息可知,该实验的自变量为是否加入白菜梗的提取液,故加入白菜梗提取 液的 3 号管为实验组, 其他都为对照组, A 正确、 B 错误 ; 若 3 号管显橙红色, 还需要与 1、 2、 4 号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶,
10、C 错误;4 号管不显橙红色是因为高温处理使白 菜梗提取液中的过氧化物酶变性失活,D 错误。 影响酶促反应速率的因素 问题探究 1当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克甚至有生命危 险。人发烧时为何食欲不振? 提示:高温使体内酶(包括消化酶)的活性降低,人消化能力减弱,所以食欲不振。 2根据 pH 对酶活性的影响,试分析:胃蛋白酶进入小肠后还能发挥作用吗?为什么? 提示:不能。 胃蛋白酶的最适 pH 大约是 2.0,人体小肠内的 pH 约为 7.8,胃蛋白酶进 入小肠后,失去活性,不能发挥作用。 讲解归纳 1酶浓度对酶促反应速率的影响 (1)酶浓度对酶促反应速率的影响
11、由图说明在底物充足,其他条件适宜的情况下,酶浓度与酶促反应速率成正比。 (2)反应底物浓度对酶促反应速率的影响 通过图可以看出: 加入酶 B 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,原因是酶 B 饱和了。 酶 B 会促进酶促反应的进行,而酶 A 不会,说明酶具有特异性。 2温度、pH 对酶活性的影响 (1)图 a 说明:在最适 pH 时,酶的催化作用最强,高于或低于最适 pH,酶的催化作用 将减弱。 过酸、过碱都会使酶失活。 不同的酶最适 pH 不同。 (2)图 b 说明:在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围 酶催化作用
12、将减弱。 低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。 (3)图 c 说明:反应溶液中酸、碱度的变化不影响酶作用的最适温度。 方法规律:酶曲线的分析方法 (1)明确横、纵坐标表示的变量。横、纵坐标不同,曲线表示的意义不同。 (2)理解曲线所表示的意义。横坐标是自变量,纵坐标是因变量,曲线表示因变量随自变 量的变化而变化。 (3)图中出现多个自变量时,要分析图中某一自变量对因变量的影响,应首先确定其他自 变量为一定值。 1在生产中常用的普通淀粉酶最适温度在 4060 之间,而极端耐热淀粉酶在 100 仍能保持较高的活性。某同学想设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响。判断下 列与该同学实验设计
13、的相关叙述,其中正确的是( ) A设计实验时除自变量和因变量外,还应注意温度、pH 等无关变量对实验的影响 B极端耐热淀粉酶最适温度为 100 C高温不会使极端耐热淀粉酶失去活性 D该实验的因变量可用碘液检测 D 温度是该实验的自变量。题干中只指出:“极端耐热淀粉酶在 100 仍能保持较高 的活性” ,据此并不能确定极端耐热淀粉酶最适温度为 100 。温度影响酶活性,同样会对极 端耐热淀粉酶有影响。淀粉遇碘变蓝,而淀粉在该实验中作为反应底物,可用碘液检测底物 的存在。 2下表是验证酶的催化特性的几组对比实验,14 号试管内装有等量的 H2O2溶液。各试 管温度控制与投入物品如表所示,请回答下列
14、问题: 试管 操作 1 号2 号3 号4 号 H2O2溶液(mL)2222 FeCl3溶液(滴)2 鲜肝研磨液(滴)22 HCl 溶液 NaOH 溶液 蒸馏水(滴)2 保持温度()3737370 (1)投入物品后,立即用带有余烬的火柴去试探 14 号试管口,出现复燃现象的是 _号试管。1 号和 2 号试管对比得出的结论是_。 (2)4 号和_号试管对比可以得出“温度影响酶活性”的结论。该组实验中各步操 作的正确顺序应为:两试管分别加入2 mL H2O2溶液 _观察现象。 (3)若要证明酶的活性受酸碱度的影响,应再增设 5、6 号试管:5 号试管内应加入 _,6 号试管内应加入_,5、6 号试管
15、温度应控制在 _。 (4)有同学将 5、6 号试管与 2 号试管作为完成上述(3)命题的一组对比实验,这样做仍存 在的不足之处是_,改进措施是_。 解析 本题中用过氧化氢作实验材料验证酶的催化特性,特别注意对照组和实验组的 设计,同时注意无关变量的控制。 答案 (1)2 酶具有高效性 (2)2 在 37 和 0 环境中分别保温 5 min 分别滴入 2 滴鲜肝研磨液 (3)2 滴鲜肝研磨液、1 mL HCl 溶液 2 滴鲜肝研磨液、1 mL NaOH 溶液 37 (4)2 号试管中的溶液总量与 5、6 号试管不同 2 号试管中再加入 1 mL 蒸馏水 课堂小结 知 识 网 络 构 建核 心 语
16、 句 归 纳 1.酶是生物催化剂,其催化原理是降低化学反应的活化 能。 2.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数 是蛋白质,少部分是 RNA。 3.一种酶只能催化一种或一类化学反应。 4.酶的特性是高效性、 专一性和容易受外界环境的影响。 5.酶具有高效性的原因:与无机催化剂相比,酶降低活 化能的作用更显著。 6.过酸、过碱或温度过高,都会使酶因空间结构破坏而 失活。 7.在一定的低温下,酶的活性低,但空间结构稳定,并 未失活,在适宜温度下酶的活性可升高。 1下列关于酶的叙述中,正确的是( ) A酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 B酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的
17、加工等几个阶段 C酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率 D酶只能由内分泌细胞合成 A 酶的化学本质是蛋白质或RNA。 化学本质是RNA的酶的形成不需要经过核糖体的合成、 内质网和高尔基体的加工。酶是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率的。能进行 正常代谢的细胞都能合成酶。 2将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入容器内,调整 pH 至 2.0, 保存于 37 的水浴锅内。过一段时间后,容器内剩余的物质是( ) A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 A 容器内的
18、pH 值为 2.0,适于胃蛋白酶,不适于唾液淀粉酶。乳清蛋白和唾液淀粉酶 均是蛋白质,被胃蛋白酶分解成多肽,导致容器内的剩余物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽和水。 故选 A。 3如下图中的新鲜土豆片与 H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是( ) A若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 B若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生气体的速度加快 C一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量 C 有气体产生,可知 H2O2被分解,可推测土豆片中有过氧化氢酶,A 正确 ; 增加酶的量, 酶促反应加快,B 正确;气体量不再增加的原因是 H2O2已分
19、解完,C 错误;减少误差应控制无 关变量,D 正确。 4下列 A、B、C 三图依次表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH 的关系。 请据图回答下列问题: (1)图 A 中 , 反 应 物 达 到 某 一 浓 度 时 , 反 应 速 率 不 再 上 升 , 其 原 因 是 _。 (2)图 B 中,a 点所对应的温度称_。 (3)图 B 中, a 点到 b 点的曲线急剧下降, 其原因是_。 (4)将酶与反应物混合后,装入甲、乙两试管并分别放入 12 和 75 水浴锅中,20 min 后取出转入 37 的水浴锅中保温,两试管内的反应分别为:甲_, 乙_。 (5)图 C 表示了_催化反应的
20、速率变化曲线。 A唾液淀粉酶 B胃蛋白酶 C胰蛋白酶 D植物淀粉酶 解析 (1)图 A 中,当反应物在低浓度范围内增加时,反应速率上升。当反应物达到某 一浓度时,反应速率不再上升,这是因为虽然酶具有高效性,但它的催化能力也是有一定限 度的,当所有的酶都发挥了最高催化效率后,反应物浓度增加,反应速率也不会再增加,其 原因是受酶浓度的限制。(2)图 B 中,a 点对应的酶的催化效率最高,说明它对应的温度就是 酶促反应的最适温度。(3)从 a 点到 b 点,由于温度逐渐升高,酶的分子结构逐渐被破坏,从 而使酶活性降低,反应速率下降。(4)由于甲试管的温度较低,所以酶的活性较低,反应速率 很慢,当转入
21、 37 的水浴锅中保温后,其反应速率会迅速增加。乙试管在 75 的高温下,酶 的结构被破坏,酶丧失活性,即使再转入 37 的水浴锅中保温,酶的活性也不能恢复,不再 具有催化作用。(5)图 C 中,酶的最适 pH 为弱碱性,唾液淀粉酶和植物淀粉酶的最适 pH 近于 中性,胃蛋白酶的最适 pH 为强酸性,只有胰蛋白酶的最适 pH 为弱碱性。 答案 (1)受反应液中的酶浓度限制 (2)酶促反应的最适温度 (3)温度升高使酶活性下降 (4)催化速度加快 无催化反应 (5)C 教材课上思考答案(教师用书独具) 边做边学(P65) 讨论一: 新鲜酵母菌溶液中的过氧化氢酶活性较高,若用陈旧酵母菌溶液,过氧化氢酶可能发生 变性,失去催化能力。新鲜的酵母菌溶液能加快过氧化氢的分解。 讨论二: 1本实验说明酶具有特异性。 2在这个实验中,淀粉酶只催化淀粉水解。该实验中不能将斐林试剂改为碘液,该实验 是要检验淀粉是否发生了分解,加入斐林试剂并经水浴加热后只要能产生砖红色沉淀,就说 明淀粉分解了。若用碘液代替斐林试剂,当淀粉没有完全分解时,溶液也变蓝,可能得出错 误结论:淀粉未分解。因而不能将斐林试剂改为碘液。 教材课后习题答案(教师用书独具) 评价指南 一、单项选择题 3C 4.D 二、技能增进题 提示:低温、高温及 pH 的高低均会影响酶活性,且温度过高或 pH 过高及过低还会使酶 失活。
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