科学·技术·社会　酶为生活添姿彩教学设计模板

第五章

细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

一酶的特性

【目标导入】

1．说明酶的特性； 2．进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变

量的变化，以及设置对照组和重复实验。

【问题导学】

一、酶的特性

（一）与一般催化剂相比,酶具有以下特性: 1.高效性

820一般而言,酶催化反应的速率比非催化反应的速率高10~10倍,比其他无机催化剂催化713反应的速率高①

10~10

倍。

2.专一性

每一种酶只能催化②

一种

或③

一类

化合物的化学反应。二肽酶可以催化任何两个氨基酸组成的④

二肽

的水解反应,但是不能催化多肽的水解。

3.温和性

由于大多数酶都是蛋白质,所以凡是能使蛋白质变性的因素,如强酸、强碱、高温、重金属盐、X射线、紫外线等,都能使酶的⑤

空间结构

遭到破坏,导致酶完全失去活性而不可恢复。所以,酶一般要求⑥

比较温和

的条件,比如常温、常压、接近中性的酸碱度等。

（二）如何证明酶具有高效性和专一性？

★实验1、验证酶具有高效性

思路：实验组：底物＋生物催化剂（酶）→底物分解速率（产物形成速率）

对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率（产物形成速率）

实验中：自变量： 因变量：

无关变量：

思考：如何绘制酶高效的图？

★实验2：证明酶具有专一性

思路：实验组：底物＋相应酶液→底物分解

对照组：相同底物＋另一种酶液→底物不分解

或： 实验组：底物＋相应酶液→底物分解

对照组：另一底物＋相同酶液→底物不分解

★实例：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用

1

实验中：自变量：不同底物 因变量：底物是否被分解或有无产物生成

无关变量：试剂的量、反应温度、pH等

①1号试管有砖红色沉淀生成说明产生了还原糖，说明淀粉

(有、没有)被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖

(有、没有)被水解。

②实验结论是什么？

③肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？

2．为什么用斐林试剂而不用碘液？

3、思考：如何绘制酶专一性的图？

二、影响酶促反应的因素

1.温度与酶活性

每种酶只能在⑦

一定限度

的温度范围内起作用。酶表现最大活性时的温度叫作酶的⑧

最适温度

。低于最适温度时,随着温度的降低,活性也下降,下降到一定程度时,酶的催化效率为⑨

接近于零

,但是此时酶的活性⑩

仍保留

。温度恢复到最适时,酶的活性逐步增加直至

最大

。高于最适温度时,随着温度的上升,酶的活性迅速下降,升高到一定限度时会因为变性而

失去活性

。此时即使再恢复到最适温度,酶的活性

无法恢复

。

2.pH与酶活性

每种酶只能在一定限度的pH范围内起作用。酶表现最大活性时的pH叫作酶的

最适pH 。稍高或稍低于最适pH,酶的活性都会降低;偏离最适pH越远,酶活性就

越低

。过酸或过碱时酶本身会因为变性而

失去活性

,即使再恢复到最适pH,酶的活性

也无法恢复

。

3.底物浓度与酶促反应速率

在底物(反应物)浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而

加快

。

★实验3、探究影响酶活性的因素

（1）、探究温度对酶活性的影响（背景材料：市售淀粉酶的最适温度为60℃）

步骤顺序

3%淀粉液

2%淀粉酶液

温度预处理

混合后摇匀

控制温度

加碘

预期现象

试管1 2ml

混合

0℃保温5min 1滴

？

试管1’

1ml 试管2 2ml

混合

60℃保温5min 1滴

？

试管2’

1ml 试管3 2ml

混合

100℃保温5min 1滴

？

试管3’

1ml 0℃保温5min 60℃保温5min 100℃保温5min 【思考】

1、为什么用相同温度处理淀粉溶液或酶溶液？

防止混合时，由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化，反应温度不是操作

所要控制的温度，影响实验结果

2、能得出什么结论？本实验能否用斐林该试剂检测？为什么？

温度会影响酶的活性；不能，因为用斐林该试剂检测时，需要水浴加热。

3、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？

自变量是不同的温度；无关变量是可溶性淀粉溶液、新鲜淀粉酶溶液、碘液的量

（2）、探究PH对酶活性的影响

步骤顺序

试管1 试管2 20%肝脏研磨液

2滴

2滴

调节PH 5%HCI 2ml 3%H2O2液

2ml 控制温度

预期现象

相同、适宜

？

相同、适宜

？

蒸馏水 2ml 2ml 试管3 2滴

5%NaOH 2ml 2ml 相同、适宜

？

【思考】1.H2O2溶液能否用来做探究温度对酶活性的影响的实验？为什么? H2O2溶液不稳定，在常温下会分解。

2

2.通过上述实验，你能得出什么结论？

PH会影响酶的活性；

三、小结

1.下图表示温度、pH、酶浓度、底物浓度对酶促反应速率的影响曲线。

(1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。

(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。

2．多种因素对酶促反应的影响

(1)分析图甲可知：反应溶液中温度变化不影响酶的最适pH。

(2)分析图乙可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶的最适温度。

3.

高效性

(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。

4.专一性

①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。

②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应，即酶具有专一性。

5.知识网络

①专一性

②温和性

③温度

④酶

⑤pH

3

【能力导练】

1.生物体内各种化学反应能有条不紊地进行,最主要是因为(

)。

A.酶的催化效率具有高效性

B.酶的种类具有多样性

C.酶的催化作用具有专一性

D.酶的空间结构具有稳定性

2.在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的 pH 由 10 降到 2 的过程中,胃蛋白酶的活性将(

)。

A.不断上升

B.没有变化

C.先升后降

D.先降后升

3.人在发高烧时食欲降低,感觉食之无味,其原因是(

)。

A.体温升高,导致肠胃不能及时排空

B.体温升高,完全抑制了消化酶的分泌 C.体温升高,消化酶的活性受到影响 D.体温升高,破坏了体温调节系统,从而影响了肠胃的吸收

4．(2016·北京海淀区第二次练习)为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是(

)

组别

①

②

③

④

⑤

酶

蛋白酶

蛋白酶

淀粉酶

淀粉酶

淀粉酶

反应物

蛋白质

淀粉

蛋白质

淀粉

麦芽糖

A.①和③对比，用双缩脲试剂检测

B．②和④对比，用碘液检测

C．④和⑤对比，用斐林试剂检测

D．③和④对比，用斐林试剂检测

5..下图表示酶的有关实验:取甲、乙、丙三支洁净的试管,分别往甲、乙试管中注入3 mL淀粉糊,往丙试管中注入3 mL蔗糖溶液。然后在甲、丙试管中各注入2 mL新鲜的小麦淀粉酶滤液,在乙试管中注入2 mL清水,振荡这三支试管。下列说法正确的是(

)。

A.往三支试管中分别滴入1滴碘液,在35 ℃水浴中保温5 min,甲、乙试管都变蓝

B.三支试管内各物质的量要求相同,是为了排除物质用量的不同对实验结果的影响

C.35 ℃是小麦淀粉酶起催化作用的最适温度

D.该实验不可以用斐林试剂检验颜色变化

6. 探究温度对酶活性的影响实验的设计思路如下表所示,请回答: 试管

步骤

1 1' 2 2' 3 3' 加入可溶性淀粉溶液

2 mL

2 mL

2 mL

加入新鲜淀粉酶溶液

1 mL

1 mL

1 mL 60 ℃的提供环境温度

沸水

冰块

水

时间

5 min 将淀粉酶溶液倒入相同温

试管1 试管2 试管3 度的淀粉溶液中,保温5 min 滴入碘液

1滴

现象

①

②

③

(1)实验现象分别是:①

;②

;③

。

(2)若直接将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液混合一段时间后再设置不同的温度条件,对实验结果有影响吗?

。

7.根据酶的特性分析下列酶与底物相互作用的模式图解,回答问题:

4

(1)上述图解反映了酶的催化作用的

性。

(2)从上图分析,酶应是

,原因是

,被催化的底物是

。

8.用某种酶进行有关实验的结果如图所示。请回答以下问题：

(1)由图1可知加入某种酶后，蔗糖不分解，而麦芽糖被分解。该实验结果说明酶具有________。

(2)由图2可知该酶最适pH为____，则说明该酶________(一定，不一定)不是胃蛋白酶。

(3)图3说明该酶的最适温度________(确定、不确定)。20 ℃、30 ℃和40 ℃三种温度条件中，________温度条件下该反应速率最快。

(4)由图4实验结果可知________是该酶的激活剂。该实验的自变量为________________。

5

【问题导学】答案：

一·（一）①10~10

②一种

③一类

④二肽

⑤空间结构

⑥比较温和

（二）催化剂

底物分解速率或产生生成速率 试剂的量、反应温度、pH等

实验2：①有 没有 ②酶的催化具有专一性 ③

否 2.如果反应物——淀粉没反应完，则不能得出结论。

二. ⑦一定限度

⑧最适温度

⑨接近于零

⑩仍保留 最大

恢复

最适pH 越低

失去活性

也无法恢复

加快

失去活性

无法713【能力导练】答案：

1.C 2.B 3.C 4．解析：选B。由于蛋白酶本身是蛋白质，遇双缩脲试剂呈现紫色，不能断定蛋白质是否被分解，A错误；淀粉酶能催化淀粉的水解，蛋白酶不能催化淀粉的水解，用碘液检测，颜色反应不同，B正确；淀粉是非还原糖，在淀粉酶的作用下分解生成还原糖，麦芽糖是还原糖，用斐林试剂不能判断麦芽糖是否分解，C错误；斐林试剂不能判断蛋白质是否分解，D错误。

5.

选 B【解析】A选项中,甲试管中的淀粉被淀粉酶水解,丙试管中不存在淀粉,所以只有乙试管中的溶液变蓝色;该实验只在一种温度条件下进行,所以不能说明35 ℃是小麦淀粉酶起催化作用的最适温度;该实验可以用斐林试剂检验颜色变化,其中甲试管会出现砖红色沉淀。

6.(1)①不变蓝色

②变蓝色

③变蓝色

(2)有影响

【解析】该实验的自变量是温度,所以设计实验时,应将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液置于相同的某温度环境中一段时间后再混合,这样才能确保温度对酶活性的影响,前三步的顺序不能改变,这是实验成功的关键。淀粉酶在沸水中丧失活性,在冰水中的活性基本为0,所以试管2、3中的淀粉不会被水解,碘液会变蓝色。

7.(1)专一

(2)A、D 反应前后性质不变

b2

【解析】考查了酶的专一性,酶反应前后性质不变,而底物发生了变化,但一定的酶只能催化一定物质的分解。

－8.[答案]

(1)专一性

(2)7

一定

(3)不确定

30 ℃

(4)Cl

不同种类的离子和底物浓度

6