第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第2課時(shí)）1酶的特性及探究實(shí)驗(yàn)2酶在日常生活的應(yīng)用一、酶的特性1．酶具有高效性酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的107～1013倍。ABCA、B曲線比較，說(shuō)明酶具有________A、C曲線比較，說(shuō)明酶具有________高效性催化作用意義：①保證了細(xì)胞代謝快速有效地進(jìn)行；

②保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)的穩(wěn)定。課堂練習(xí)：《課時(shí)》第27頁(yè)第1題一、酶的特性2．酶具有專一性資料一:口腔里有唾液淀粉酶，可塞牙縫的肉絲兩天后還沒(méi)被消化。資料二：一種酶只能催化一種或一類反應(yīng)。保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行。(3)原因：(1)內(nèi)容：(2)意義：舉例：唾液淀粉酶——只催化淀粉水解。脲酶——只能催化尿素分解。蛋白酶----只能催化蛋白質(zhì)水解。（一類反應(yīng)）底物(A)鎖鑰模型示意圖①酶上有活性部位②底物(S)的形狀與酶的活性部位吻合③底物(S)與酶結(jié)合酶和底物有特定的結(jié)合位點(diǎn)，即酶的活性部位與底物分子空間結(jié)構(gòu)相匹配，酶才能催化該反應(yīng)。一、酶的特性驗(yàn)證酶專一性的設(shè)計(jì)思路思路2：用同一種酶催化兩種不同物質(zhì)。思路1：用不同種酶催化同一種物質(zhì)。見(jiàn)《能培》第82頁(yè)方法技巧驗(yàn)證酶專一性的探究實(shí)驗(yàn)探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用（1）目的要求（2）實(shí)驗(yàn)原理探究淀粉酶是否只催化特定的化學(xué)反應(yīng)淀粉（非還原糖）

麥芽糖（還原糖）蔗糖（非還原糖）

葡萄糖+果糖（還原糖）還原糖+斐林試劑

磚紅色沉淀淀粉酶蔗糖酶水浴加熱1.本實(shí)驗(yàn)的自變量是？2.本實(shí)驗(yàn)的因變量是？3.本實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量是？問(wèn)題探討：答：底物種類。答：底物是否被水解。答：底物和酶的量、溫度、反應(yīng)時(shí)間等驗(yàn)證酶專一性的探究實(shí)驗(yàn)探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果加熱前加熱后1212試管編號(hào)試管1試管2淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL淀粉酶溶液2mL2mL斐林試劑（沸水浴1min）2mL2mL實(shí)驗(yàn)結(jié)果磚紅色沉淀無(wú)顏色變化（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。驗(yàn)證酶專一性的探究實(shí)驗(yàn)（6）問(wèn)題探討問(wèn)題1:探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)試劑為什么選擇斐林試劑而不是碘液？答：不能，因?yàn)榈庖嚎梢詸z測(cè)出淀粉是否被分解，但是無(wú)法檢測(cè)出蔗糖是否被水解。問(wèn)題7:已知淀粉酶能夠催化淀粉水解，設(shè)置1號(hào)試管有無(wú)必要？答：有必要，可排除無(wú)關(guān)變量的影響。如淀粉酶的活性、濃度，加熱時(shí)間等。如果沒(méi)有1號(hào)試管，就不能證明蔗糖沒(méi)有被水解的原因是淀粉酶不能催化蔗糖水解，因?yàn)橛锌赡苁堑矸勖笣舛炔蛔慊蛎甘Щ钫n堂練習(xí)：《課時(shí)》第27頁(yè)第2題課堂練習(xí)（經(jīng)典題1）研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學(xué)物質(zhì)，有人認(rèn)為這是一種能催化葡萄糖分解的酶，有人認(rèn)為這是一種能催化蔗糖分解的酶。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：①寫(xiě)出鑒定此物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)的兩種方法：第一種鑒定方法：__________________。第二種鑒定方法：__________________。②為了探究此物質(zhì)是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶，研究人員設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，請(qǐng)預(yù)測(cè)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。水浴加熱后，如果__________________________，說(shuō)明該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；如果___________________________，則說(shuō)明該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。兩支試管均不出現(xiàn)磚紅色沉淀兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀用雙縮脲試劑用蛋白酶處理一、酶的特性3．酶的作用條件溫和(1)含義:酶通常在一定pH范圍和一定溫度范圍內(nèi)才能起作用，而且在某一pH、某一溫度下作用最強(qiáng)。(2)意義：保證細(xì)胞代謝能夠在溫和條件下高效進(jìn)行。酶活性細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶催化的。酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活性。酶活性可用

表示。在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1——溫度對(duì)酶活性的影響（1）實(shí)驗(yàn)原理

淀粉

麥芽糖（遇碘變藍(lán)）

（遇碘不形成藍(lán)色）淀粉酶1.實(shí)驗(yàn)材料和檢測(cè)試劑是什么？2.實(shí)驗(yàn)材料先分別處理溫度，還是先混合？3.找出自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量。問(wèn)題探討：答：實(shí)驗(yàn)材料：淀粉酶和淀粉；檢測(cè)試劑：碘液答：酶和底物先分別在對(duì)應(yīng)溫度下保溫后再混合答：自變量：溫度；因變量：酶活性；

無(wú)關(guān)變量：底物和酶的量、pH等編號(hào)123456實(shí)驗(yàn)步驟一二三四五實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論藍(lán)色0℃冰水中水浴5min100℃沸水中水5min60℃溫水中水5min無(wú)明顯現(xiàn)象酶的催化作用需要適宜的溫和條件，溫度過(guò)高和過(guò)低都會(huì)影響酶的活性藍(lán)色或深褐色2mL淀粉溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉酶溶液1和2試管混合搖勻5和6試管混合搖勻3和4試管混合搖勻0℃冰水中水浴5min60℃溫水中水5min100℃沸水中水浴5min取出試管，分別加2滴碘液，搖勻，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1——溫度對(duì)酶活性的影響第一組第二組第三組自變量：溫度自變量的設(shè)置方法：分別用60℃的水、沸水和冰水處理因變量：酶活性因變量的觀察指標(biāo)：加碘液后溶液的顏色變化無(wú)關(guān)變量：底物和酶的量、pH等分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第二組試管中，淀粉被唾液淀粉酶分解成麥芽糖，因此遇碘不變藍(lán)；第一組和第三組試管所處溫度過(guò)低或過(guò)高，酶無(wú)催化活性或喪失活性，淀粉不被分解，遇碘液變藍(lán)。問(wèn)題探討：1.本實(shí)驗(yàn)中，能否將淀粉和淀粉酶混合均勻后，再在不同溫度下處理？答：不能，底物和酶可能還沒(méi)有經(jīng)過(guò)自變量的處理，便已反應(yīng)完全。2.為什么不能用斐林試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)？答：該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，用斐林試劑檢測(cè)時(shí)需要水浴加熱，會(huì)干擾自變量。3.為什么不能用過(guò)氧化氫酶和過(guò)氧化氫來(lái)探究溫度對(duì)酶活性的影響？答：不能，因?yàn)镠2O2在加熱條件下才會(huì)分解。所以溫度除了影響酶的活性外，也會(huì)影響過(guò)氧化氫分解速率,不能體現(xiàn)單一變量原則.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1——溫度對(duì)酶活性的影響一、酶的特性溫度對(duì)酶活性的影響曲線解讀：溫度反應(yīng)速率最適溫度ABC在一定溫度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快。在最適溫度時(shí)，酶促反應(yīng)速率最快。AB段：B點(diǎn)：BC段：超過(guò)最適溫度，酶促反應(yīng)速率隨溫度升高而減慢，直至酶失活。低溫保存酶等蛋白質(zhì)制品高溫破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶失活討論：低溫、高溫對(duì)酶活性的影響一樣的嗎？低溫(如A點(diǎn))影響酶的活性，但酶的空間結(jié)構(gòu)未遭到破壞，溫度適當(dāng)升高后，酶仍能恢復(fù)活性。高溫(如C點(diǎn))會(huì)導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使其永久失活。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2——pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)步驟

一取三支試管，編號(hào)1、2、3。

二三支試管都加入2滴新鮮肝臟研磨液，振蕩，反應(yīng)

三1號(hào)試管中加入1mL蒸餾水2號(hào)試管中加入等量1mL鹽酸溶液3號(hào)試管中加入等量1mLNaOH溶液

四三支試管都三支試管都加入2mLH2O2溶液，振蕩，反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生大量氣泡問(wèn)題1.實(shí)驗(yàn)材料是什么？問(wèn)題2.先往試管加入酶溶液還是底物?答：肝臟研磨液和H2O2答：先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物。自變量：pH自變量的設(shè)置方法：分別用蒸餾水、鹽酸和氫氧化鈉處理因變量：酶活性因變量的觀察指標(biāo)：產(chǎn)生氧氣的速率無(wú)關(guān)變量：底物和酶的量、溫度等實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過(guò)酸、過(guò)堿會(huì)影響酶的活性，適宜pH下酶的催化效率最高實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2——pH對(duì)酶活性的影響問(wèn)題探討：1.該實(shí)驗(yàn)中,能否將先加H2O2溶液，再加不同pH的溶液?答：不能。若調(diào)換步驟,在調(diào)節(jié)pH之前,試管中已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng),從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2.可否以淀粉為底物，酶用淀粉酶來(lái)探究pH對(duì)酶活性的影響？答：本試驗(yàn)不宜選用淀粉酶催化淀粉分解，因?yàn)樗嵝詶l件下淀粉酶失活，但是淀粉仍然會(huì)被水解，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)的自變量pH，這是不能體現(xiàn)單一變量原則。一、酶的特性pH對(duì)酶活性的影響曲線解讀：pH反應(yīng)速率最適pHDEF在一定pH范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨pH的升高而加快。在最適pH時(shí)，酶促反應(yīng)速率最快。DE：E點(diǎn)：EF：超過(guò)最適pH后，酶促反應(yīng)速率隨pH升高而減慢，直至酶失活。①在最適pH條件下，酶活性最高（如E點(diǎn)）。pH偏高和偏低，酶活性都會(huì)明顯降低。②過(guò)酸（如D點(diǎn)）、過(guò)堿（如F點(diǎn)）都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。討論：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿對(duì)酶活性的影響一樣的嗎？0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活性的影響本質(zhì)相同嗎？過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫下，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會(huì)升高。易錯(cuò)提醒與酶有關(guān)實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)注意點(diǎn)★影響酶活性的因素：溫度、pH

在一定溫度(或pH)范圍內(nèi)，隨溫度(或pH)的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過(guò)這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。過(guò)酸、過(guò)堿、高溫都會(huì)使酶變性失活，而低溫只是抑制了酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)其活性。1．酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響甲圖說(shuō)明：在底物充足，其他條件適宜的情況下，酶濃度與酶促反應(yīng)速率呈正相關(guān)。2．反應(yīng)物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響通過(guò)乙圖示可看出：在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)隨底物濃度的增加反應(yīng)速率增加，當(dāng)?shù)孜餄舛瘸^(guò)一定范圍后反應(yīng)速率不再改變?！镉绊懨富钚缘囊蛩兀好傅臐舛取⒌孜锏臐舛纫话銇?lái)說(shuō)，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35～40℃;植物體內(nèi)的酶最適溫度在40～50℃;細(xì)