生物必修1《分子与细胞》二 酶的特性图片课件ppt
展开1.酶的高效性:(1)含义:与___________相比,酶的催化效率更高。(2)意义:使_________快速进行。
2.酶的专一性:(1)含义:每一种酶只能催化___________反应。(2)锁钥模型:
图中A表示___,B表示_______________,E和F表示催化后的产物,而C和D则表示不能被该酶催化的物质。(3)意义:使细胞代谢有条不紊地进行。
3.酶的作用条件较温和:
(1)温度对酶活性的影响(如图1):①ab段表示随温度升高,酶活性_________;b点时,酶活性_____,此点所对应的温度为_________;bc段表示随温度升高,酶活性_________。②a点时酶活性_____,但酶的空间结构_____。③c点时酶活性丧失,其原因是_________________________________________。
遭到破坏,使酶永久失活
(2)pH对酶活性的影响(如图2):①de段表示随pH升高,酶活性_________;e点时,酶活性_____,此点所对应的pH为_______;ef段表示随pH升高,酶活性_________。②d点和f点时酶活性丧失,其原因是_______________________________________________。
的空间结构遭到破坏,使酶永久失活
【激疑】小泽同学发烧时,食欲减退,你能说出原因吗?提示:发烧时人的体温超过了体内酶发挥作用的最适温度,酶的活性下降,消化过程减慢。
4.酶与无机催化剂的比较:
知识点一 酶的特性及相关实验的分析1.酶的专一性实验设计:(1)实验原理:①淀粉、蔗糖均为非还原糖,不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖,但不能催化蔗糖水解。
(3)实验分析:①自变量:反应物的不同。②无关变量:溶液的量、温度等。③因变量:溶液是否出现砖红色沉淀。
2.探究不同温度对酶活性的影响:(1)实验原理:淀粉遇碘变蓝,根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量,从而判断不同温度下酶的活性。
(3)实验结论:酶的催化作用需要在适宜的温度下进行,温度过高或过低都会影响酶的活性。
3.探究pH对酶活性的影响:(1)实验原理:过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水,根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。
(2)实验过程。①取8支洁净的试管并编号,分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。②用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。③分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。④用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。
(3)实验结论:酶发挥催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性。
4.实验注意事项:(1)在探究温度影响酶活性的实验中,不宜选用H2O2溶液,原因是H2O2的分解本身受温度影响,温度越高,H2O2分解越快。(2)在探究pH影响酶活性的实验中,不宜选用淀粉溶液,原因是酸性或碱性溶液均会使淀粉水解。
(3)在探究温度影响酶活性的实验中,选取淀粉和淀粉酶,一般用碘液检测实验结果,不宜选用斐林试剂检验,原因是使用斐林试剂需要加热,实验步骤较为烦琐,且可能影响实验的自变量。
【思考·讨论】1.某加酶洗衣粉的成分中标明含有淀粉酶和蛋白酶,若衣服不小心被染上油滴,用上述洗衣粉效果如何,为什么?(科学思维)提示:无效果。根据酶的专一性分析,蛋白酶和淀粉酶分解蛋白质和淀粉,而油滴的主要成分是脂肪,上述酶无法将其分解,故无效果。
2.在使用相关酶的时候,往往需要先测定该酶的最适温度和pH,测定时加入试剂的先后顺序是怎样的?(科学探究)提示:在测定酶的最适温度或pH的实验中,应先分别控制酶和底物的温度或pH,再将酶与底物混合,而不能颠倒,否则酶会在调节温度或pH的过程中,先将底物分解,导致实验失败。
【素养案例】下面为某同学进行的有关酶的实验,基本过程如表所示。据此分析,叙述错误的是( )
A.4支试管都需要在37 ℃恒温水浴中保温B.1号试管与2号试管对照时自变量是底物,与3号试管对照时自变量是酶的种类C.出现砖红色沉淀的试管是1号和3号D.若要缩短实验时间,可将唾液或蔗糖酶的量增加到2 mL
【解题导引】(1)唾液淀粉酶可将淀粉分解为麦芽糖,而蔗糖酶可将蔗糖分解为葡萄糖和果糖。(2)自变量为底物和酶的种类。
【解析】选C。该实验中温度属于无关变量,因此温度要保持相同且适宜,即均需要在37 ℃恒温水浴中保温,A正确;分析表格可知,1号试管与2号试管对照时自变量是底物,与3号试管对照时自变量是酶的种类,B正确;根据酶的专一性可知,淀粉酶只能水解淀粉,蔗糖酶只能水解蔗糖,即出现砖红色沉淀的试管是1号和4号,C错误;增加酶的用量,可加快酶促反应速率,D正确。
【素养·探究】——母题追问(1)科学思维——批判性思维实验中斐林试剂能否换成碘液?说明理由。提示:不能。碘液不能检测蔗糖是否被水解。
(2)科学思维——分析与比较2号试管和4号试管对照,能得出什么结论?提示:酶具有专一性。
【素养·迁移】(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是( ) A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
【解析】选C。本题主要考查酶活力的检测方法。在检测酶活力的实验中,除酶本身外其余条件应保持适宜,即无关变量不能影响酶活力;在该实验中pH为无关变量,为了排除pH的干扰,应在酶和底物混合之前加入缓冲液,为酶促反应提供稳定的pH环境,故C项正确。
【补偿训练】已知淀粉酶可以把淀粉水解为麦芽糖等物质,蛋白酶可以把蛋白质水解为多肽。某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶的化学本质都是蛋白质)探究有关性质,下列分析错误的是( )
A.该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响B.该实验有多组对照,如1号和3号试管,2号和4号试管C.为了遵循等量原则,实验过程中,1号、2号试管加入的蒸馏水的体积相同D.①处预期的颜色变化为蓝色,②处不会发生颜色变化
【解析】选D。由表格实验处理可以看出:该实验把淀粉酶和蛋白酶混合,则实验的目的之一是研究酶之间的相互影响。根据实验设计要遵循单一变量原则,可推出1号和3号试管间形成对照,2号和4号试管间形成对照。根据等量原则,实验过程中,1号、2号试管中各加入2 mL蒸馏水的目的是保证各试管中液体的体积相同,防
止液体体积的差异影响颜色的变化。3号试管中淀粉酶被蛋白酶分解,淀粉没有被水解,没有加入碘液不会变蓝;蛋白酶的化学本质是蛋白质,与双缩脲试剂反应呈紫色。
知识点二 酶的相关曲线分析1.酶高效性:(1)曲线:加入酶、无机催化剂和不加催化剂时,化学反应达到平衡点时所需时间不同:
(2)要素解读:①催化剂可加快化学反应速率,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,不改变化学反应的平衡点。
2.酶专一性:(1)曲线:分别向蔗糖溶液和麦芽糖溶液中加入麦芽糖酶,底物剩余量不同:
(2)要素解读:①加入麦芽糖酶,蔗糖剩余量不变,而麦芽糖剩余量减少。②麦芽糖酶不能催化蔗糖水解,可以催化麦芽糖水解。
3.底物浓度影响酶促反应速率:(1)曲线:
(2)要素解读:①底物浓度较低时,酶促反应速率与底物浓度成正比,即随底物浓度的增加而增加。②当底物浓度达到一定值后,再增加底物浓度,酶促反应速率不再增加。
4.酶浓度影响酶促反应速率:(1)曲线:
(2)要素解读:在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。
5.温度和pH共同作用对酶活性的影响:(1)曲线:
(2)要素解读:①反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。②反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
【思考·讨论】1.酶浓度和底物浓度对反应速率的影响和温度、pH对反应速率的影响,本质上有什么不同?(科学思维) 提示:温度、pH通过影响酶活性影响反应速率;酶浓度、底物浓度通过影响酶与底物的接触面积影响酶促反应速率。
2.底物浓度影响酶促反应速率的曲线中,当底物达到一定浓度后,酶促反应速率不再增加,其原因是什么?(科学思维)提示:受酶浓度或酶数量的限制。
【素养案例】用某种酶进行有关实验的结果如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.该酶的最适催化温度不确定B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C.由图4实验结果可知酶具有高效性D.由图3实验结果可知Cl-是酶的激活剂
【解题导引】应抓住三个关键点:(1)理解酶最适温度和最适pH的含义与测量方法。(2)区别酶的高效性和专一性。(3)明确酶的激活剂和抑制剂的作用相反。
【解析】选C。分析题图1只能说明在这三个温度中,30 ℃比较适宜,温度梯度大,测不出最适温度,A项正确;图2显示该酶的最适pH为7,而胃蛋白酶的最适pH为1.5,由图4可知,该酶为麦芽糖酶,B项正确;图4说明酶具有专一性,C项错误;图3能说明Cl-是酶的激活剂,Cu2+是酶的抑制剂,D项正确。
【方法规律】解答坐标曲线题的“三步曲”
【素养·探究】——母题追问(1)科学探究——制订实验方案结合上题图4,若探究该酶的最适温度,请写出大致的实验思路。提示:设置梯度温度实验,在20~40 ℃间隔5 ℃设置若干实验组。
(2)科学探究——检测实验结果在进行图4实验时,能否选用斐林试剂作为实验结果的检测试剂?为什么?提示:不能。原因是麦芽糖及其水解产物均为还原糖,均可以与斐林试剂发生反应,产生砖红色沉淀。
【补偿训练】1.如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 ( )
A.当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降B.当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升C.酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存D.酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重
【解析】选B。本题曲线表示了酶活性随温度变化而变化的规律。在一定范围内,随着温度的升高,酶活性逐渐上升,当达到一定温度后,温度继续升高,酶活性反而下降,其中酶活性最高时所对应的温度称为最适温度。反应温度由t1调到最适温度(也就是由低温调节到最适温度)时,酶活性上升。保存酶时应该选择低温保存。t1时酶活性受到抑制,但酶的空间结构没有被破坏。
2.图甲表示植物淀粉酶和人淀粉酶的活性与pH的关系,图乙表示三种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的状况。下列说法正确的是( )
①图甲中pH为5时,植物淀粉酶的活性最高②若pH由中性变成酸性,人淀粉酶的活性逐渐升高③图乙中适宜温度范围最广的酶是B④图乙中无法确认C酶作用的最适温度A.①② B.①③ C.①④ D.②③
【解析】选C。由图甲可知,pH为5时,植物淀粉酶的活性最高,①正确;pH为7时,人淀粉酶的活性最高,由中性变成酸性,人淀粉酶的活性逐渐降低,②错误;由图乙可知,B酶适宜温度的范围最窄,③错误;由于C酶活性仍在随温度的升高而升高,因此无法确认C酶作用的最适温度,④正确。
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