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1、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。(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
2、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观察试管内产生的气泡数量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，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
3、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。b蔗糖溶液淀粉酶溶液现象：没出现砖红色沉淀。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
4、，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
5、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。45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
6、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，
7、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
8、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/mL2%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/mL1222222232224222A.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
9、能证明白菜梗中存在过氧化物酶，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由图说明在底物充足
10、，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、
11、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
12、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，请回答下列问题：试管操作1号2号3号4号H2O2溶液(mL)2222FeCl3溶液(滴)2鲜肝研磨液(滴)22HCl溶液NaOH溶液蒸馏水(滴)2保持温
13、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，
14、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 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
15、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
16、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
17、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
18、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，
19、所以酶的活性较低，反应速率很慢，当转入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3C4.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。第 - 11 - 页 共 11 页