【高一生物必修1】5.1 降低化学反应活化能的酶 (二)酶的特性

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酶作为催化剂与无机催化剂有哪些相同的特点?反应前后酶的质量和化学性质不变。酶降低反应的活化能从而加快反应的速率,但不改变反应的结果。无机催化剂和酶都能加速化学反应的速率,哪一种的效率更高?一种无机催化剂可以催化多种反应,酶是否具备同样的特点?那么酶的催化功能与无机催化剂有什么不同呢?问题情景:在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。①由上述资料可看出酶具有什么特性?可用什么实验证明?②这种特性对细胞代谢有何意义?酶的高效性保证了细胞内的化学反应顺利进行,能量供应稳定。资料:酶具高效性无机催化剂既能催化蛋白质的水解,也能催化脂肪、淀粉水解。蛋白酶只能催化蛋白质水解,但不能催化脂肪、淀粉等的水解。口腔里有唾液淀粉酶能使食物中的淀粉分解成麦芽糖,可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。由上述资料大胆的提出问题,作出你的假设。资料:实验材料及器具:稀释的唾液淀粉酶、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、斐林试剂、试管,烧杯,量筒,滴管,温度计,试管夹,三脚架,石棉网,酒精灯,火柴,热水探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用作出假设:唾液淀粉酶只能催化淀粉的水解,而不能催化蔗糖的水解原理:淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖(麦芽糖、葡萄糖、果糖)。还原糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应,生成砖红色的氧化亚铜沉淀.试管1试管2实验步骤一二三实验现象结论分别加入淀唾液粉酶2滴,振荡,试管下半部浸入37℃左右的热水中,反应5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液分别加入1ml斐林试剂振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液无砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用资料、下图表示的是某类酶作用的模型。(1)图中的哪个英文字母代表酶?其它字母代表什么?(2)这个模型的含义是什么?酶具有专一性酶具有专一性是指每种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的种类:目前发现的酶有4000多种,它们分别催化不同化学反应意义:使细胞代谢能够有条不紊地进行。酶A与底物B专一性结合,催化反应的发生,产生了产物C和D。这个模型揭示了酶的专一性。(1)加酶洗衣粉的包装袋上往往注明这种洗衣粉的适用温度。人患感冒发烧时,常常会食欲不振。你由以上现象可以提出什么问题呢?资料:(2)唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。不同部位体温差不多,但消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2~7.4,胃液的pH为0.9~1.5,小肠液的pH为7.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃,入胃后,却发现,唾液不再具有催化淀粉分解的功能。胃蛋白酶会随食糜进入小肠,但这时胃蛋白酶也不会起作用。探究:温度是否影响酶的活性?假设:温度影响酶的活性实验思路1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料?淀粉酶,H2O2受温度影响也会分解2、自变量是什么?设计几组温度?因变量是什么?观察指标怎么确定,选择什么样的鉴定试剂?碘液,看是否变蓝实验原理:淀粉遇碘形成蓝色化合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖,麦芽糖遇碘后,不形成蓝色化合物。1号试管二结论实验现象四三一实验步骤淀粉溶液2号试管3号试管加入淀粉酶2滴,振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持0℃冰水中反应约5min加热至100℃,反应约5min加热至60℃,反应约5min各加入两滴碘液振荡无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响酶活性受到抑制但未失活酶已失活酶的活性与温度关系:在较低温度时(低于最适温度),酶的活性随温度升高而增强;达到最适温度时,酶的活性最强;高于最适温度后,酶的活性随温度升高而降低;直至失去活性一般地,动物体内的酶最适温度在35-40℃之间;植物体内的酶最适温度在40-50℃之间;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。最适温度探究:pH是否影响酶的活性?假设:pH影响酶的活性实验思路1、自变量是什么?设计几组pH?因变量是什么?以什么作为观察指标?2、怎样排除温度和其他因素对实验结果的干扰?材料用具:淀粉溶液、淀粉酶溶液、质量分数为5%的NaOH溶液、质量分数为5%的盐酸、蒸馏水、试管、量筒等。酶对化学反应的催化效率项目试管123淀粉酶溶液1mL1mL1mL蒸馏水1mL//NaOH/1mL/HCl//1mL淀粉溶液2mL2mL2mL结果现象思考:能用碘液检验淀粉是否分解吗?最适pHυ/mmol.s-10pH酶活性受pH影响示意图酶已失活低于最适pH值时,随着pH值的升高,酶的活性增强.不同的酶的最适宜pH值往往不同.超过最适pH值,随着pH值的升高,酶的活性降低.过酸过碱都会使酶失活.酶的活性与pH值关系:达到最适pH时,酶的活性最强;一般地,动物体内的酶最适pH在6.5-8.0之间;植物体内的酶最适温度在4.5-6.5之间。反应速率最快酶的名称最适PH胃蛋白酶1.5~2.2唾液淀粉酶6.8胰蛋白酶8高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗?不同,过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;低温不会使酶结构破坏,只使活性受抑制,但在适宜温度下其活性可以恢复。酶适于在0-4℃保存。酶为什么这么“娇气”?因为绝大多数酶是蛋白质,强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构,所以酶比较娇气。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行。★影响酶促反应速率的因素:1、温度3、酶的浓度:反应速率随酶浓度的升高而加快。4、底物浓度:在一定浓度范围内,反应速率随浓度的升高而加快,但达到一定浓度,反应速率不再变化酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pH影响酶的活性A点:随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。B点:反应速率在此时达到最高。C点:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。如果A点时温度升高10℃,曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。该曲线表明,B点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高,这时加入少量的酶,会使反应速率加快(图略)。构建知识网络酶的专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍酶的性特酶的高效性酶的作用条件较温和1)需要适宜pH值2)需要适宜的温度酶的本质活细胞产生的具有生物催化作用的有机物,大多数是蛋白质,少数是RNA小结降低活化能影响酶促反应速率的因素:温度、pH、酶的浓度、底物浓度练习与拓展:1、现将胃蛋白酶置于PH值为10的溶液中一段时间后,把溶液的PH值逐渐降低,下列有关该酶活性变化的图正确的是()PH值降低酶的活性10BPH值降低酶的活性10CPH值降低酶的活性10APH值降低酶的活性10D2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内,调整pH至2.0,保存在370C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、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水C、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水3.在煮过的和没煮锅的马铃薯片上分别滴几滴过氧化氢。在马铃薯片X上出现泡沫,在马铃薯片Y上没有泡沫,以下哪一项是正确的解释?()A.马铃薯片X是煮过的,因为过氧化氢只影响碳水化合物分解成单糖B.马铃薯片X是煮过的,因为没煮过的马铃薯片酶能使过氧化氢不起作用C.马铃薯片X是没煮过的,因为过氧化氢分解马铃薯片中的酶D.马铃薯片X是没煮过的,马铃薯中含有促使过氧化氢分解的酶,但酶会在高温中失活4.胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物),温度保持37℃,pH保持在最适值,生成物量与反应时间关系如下图。请回答下列问题:⑴该酶作用的底物是________。⑵在140分钟后,曲线变成水平,这是因为_______。⑶若增加胰蛋白酶浓度,其他条件不变,请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。⑷若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液pH值由2逐渐升高到10,则酶催化反应的速度将____________,原因是__________________。⑸下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是…………………()酶的应用

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