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4.1.2 生物催化剂——酶(二) 学案(含答案)

1、第第 13 课时课时 生物催化剂生物催化剂酶酶(二二) 目标导读 1.通过教材 P6465探究,归纳 pH 和温度变化对酶活性的影响。2.学会分析酶的 相关曲线。 重难点击 1.温度和 pH 变化对酶活性的影响。2.酶的相关曲线分析。 一、酶的催化容易受到外界环境的影响 由于多数酶是容易变性的蛋白质,所以酶的作用需要温和的条件,特别是 pH 和温度, 请阅读教材 P6465内容,并结合下面的探究实验来进行分析。 1探究不同 pH 对过氧化氢酶活性的影响 (1)实验原理 过氧化氢分解反应式:2H2O2 过氧化氢酶 2H2OO2。 pH 影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可通过比较氧气泡大小和数

2、量的不同,判断出 不同条件下酶的活性。 (2)实验材料 新鲜肝脏提取液(含过氧化氢酶), 3%过氧化氢溶液, 缓冲液(pH 5.0、 pH 6.0、 pH 7.0、 pH 8.0、 pH 9.0)等。 (3)方法步骤 步骤 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3 1 注入等量 3%的 H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 注入不同 pH 的溶液 1 mL 5%的 HCl 1 mL 5%的 NaOH 1 mL 蒸馏水 3 注入等量过氧化氢酶溶液 2 滴 2 滴 2 滴 4 观察现象 无气泡产生 无气泡产生 有大量气泡产生 3 号试管中有大量的气泡产生,说明过氧化氢酶的活性很高,1、

3、2 号试管无明显气泡,说 明在不适宜的 pH 范围内,过氧化氢酶的活性很低。 该实验说明:酶的作用需要适宜的 pH,pH 偏高或偏低都会使酶活性降低。 (4)实验结论:pH 能影响酶的活性。 2探究温度对唾液淀粉酶活性的影响 (1)实验原理 唾液淀粉酶能催化淀粉分解成麦芽糖,在 37 左右时,催化作用最强。 淀粉遇到碘液呈蓝色,麦芽糖遇到碘液不变蓝色,可以用蓝色的有无或者深浅来检验淀粉 的多少。 (2)实验设计 步骤 试管编号 1 2 3 加入 3%可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 提供环境温度 37 的温水 沸水 冰水 保温 5 min 5 min 5 min 注入 2%新鲜唾液

4、淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 继续保温 5 min 5 min 5 min 滴入碘液 1 滴 1 滴 1 滴 观察实验现象 (3)实验结果和结论 1 号试管无明显颜色变化,说明淀粉被完全分解了,2、3 号试管呈蓝色,说明淀粉没有被 完全分解。 该实验说明:唾液淀粉酶在 37 时活性很高,温度偏高或者偏低都会影响酶的活性,使酶 活性降低,因此酶的作用需要适宜的温度。 (4)讨论 有同学设计了下面的实验,与上面的实验相比,有什么好处? 答案 保证反应从一开始就是预设的温度,避免了不同温度溶液混合时对反应温度的影响。 如果把2号和3号试管放到37 的温水中保温, 发现2号试管内颜色不会变

5、化, 仍是蓝色; 3 号试管蓝色会变浅,试推测其原因。 答案 高温条件下酶活性丧失;低温下酶活性受抑制,但仍具有活性,恢复到适宜温度仍能 发挥催化作用分解淀粉。 能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验? 答案 不行,过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率的差异,会干扰实验结果。 3通过上述实验分析可知,在体外应用酶进行催化的过程中,应该随时注意环境温度和 pH 的变化情况,并及时调节,使酶在最适条件下发挥出最高的效率。 4酶在医学方面的应用主要体现在以下两个方面:一方面,可以利用酶直接医治一些恶疾顽 症,或者用酶催化生产出其他化学方法难以合成的药物;另一方面,可以通过检测体内某种 组织中特定酶

6、催化作用的变化来诊断疾病。 归纳提炼 1对大多数化学本质是蛋白质的酶来说,过高的温度和过高或者过低的 pH,都会破坏酶的 分子结构,使酶失去催化作用;低温也能使酶的催化效率明显降低,但是酶的分子结构没有 被破坏,在适宜温度下还可以恢复。 2酶的活性除了受温度和酸碱度的影响外,有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等 都会影响酶的活性。 活学活用 1将 1 mL 5%的新鲜唾液倒入装有 10 mL 糨糊的试管内,置于 25 的温水中水浴加热,下 列各方法中能提高试管内反应速率的是( ) A向试管内通气 B适当提高实验温度 C向试管内加入少量麦芽糖 D向试管内加入大量的酸或碱 答案 B 解析 过

7、酸或过碱会使酶失活,而新鲜唾液淀粉酶的最适 pH 为 7 左右。通气、加入少量的 麦芽糖不影响酶的活性。在一定温度范围内,随温度升高酶的活性增强。 二、有关酶的曲线分析 曲线图是分析生物学原理常用的一种形式,具有直观明了的特点,试分析下列与酶有关 的曲线图。 1酶和无机催化剂的比较曲线 (1)酶和无机催化剂的共同点是: 都能改变化学反应的速率; 都不改变化学反应的平衡点。 (2)酶和无机催化剂的不同点是:酶的催化效率更高。 2温度和 pH 变化对酶活性的影响曲线 (1)曲线解读 AB(DE)段:在一定温度(pH)范围内,酶促反应速率随温度(pH)的升高而加快。 B(E)点: 酶促反应速率最快,

8、 酶活性最高, 此时对应的温度(pH)称为该酶的最适温度(pH)。 BC(EF)段:酶促反应速率随着温度(pH)的升高而下降。 (2)比较 A、B、C、D 四点说明:低温影响酶的活性,但不会使酶的空间结构破坏,温度升高 后,酶仍能恢复活性;但高温、过酸、过碱会导致酶变性,使其永久失活。 3依赖于酶的催化反应叫酶促反应,影响酶促反应的因素除了酶的活性外,还有酶的浓度和 底物的浓度 (1)底物(反应物)浓度对酶促反应速率的影响(如图 1) 在底物浓度较低时,反应速率随底物浓度增加而加快,反应速率与底物浓度近乎成正比。 当底物浓度达到一定限度时,反应速率就达到一个最大值,此时即使再增加底物浓度,反

9、应速率也几乎不再改变,这是受酶浓度或酶活性的限制。 (2)酶浓度对酶促反应速率的影响(如图 2) 在底物足够、其他条件适宜的条件下,酶促反应速率与酶浓度成正比。 归纳提炼 坐标曲线题可以考查多个知识点,涉及到生物学的各个方面。坐标曲线题具有情景新、重能 力、区分度高的特点。分析坐标曲线图时,一般要做到三点:识标、明点、析线。 (1)识标:要看清楚横轴、纵轴代表什么变量。 (2)明点:注意曲线的关键点,如:曲线的起点、终点;曲线的交点(曲线与横轴的交点、 与纵轴的交点、两条曲线相交的交点);曲线的顶点、转折点、最低点等。 (3)析线:分析整条线或者线段的变化趋势,如:上升(直线上升,逐渐上升);

10、下降(直线 下降,逐渐下降);保持稳定;先上升后下降,先下降后上升等。 活学活用 2.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 t1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 问题导析 (1)在最适宜的温度下,酶的活性最高,温度偏高或偏低,酶活性都会明显降低。 (2)t1时酶没有失活,当反应温度由 t1调到最适温度时,酶活性上升。 (3)高温会使酶的空间结构遭到破坏,因此t2时酶的空间结构破坏更严重,t1时更适合酶的

11、保存。 答案 B 解析 在最适宜的温度下,酶的活性最高,温度偏高或偏低,酶活性都会明显降低;当反应 温度由 t1调到最适温度时,酶活性上升;温度过高,还会使酶的空间结构遭到破坏,甚至使 酶永久失活,故 A 错误;0 左右的低温虽然使酶的活性明显降低,但能使酶的空间结构保 持稳定;在适宜的温度下酶的活性可以恢复,酶适于在低温下保存,故 C、D 错误。 1下列叙述,正确的打“”,错误的打“”。 (1)高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活( ) (2)pH 影响酶活性的实验中实验材料不选择淀粉,原因是酸能促进淀粉水解( ) (3)探究酶的最适 pH,需要在酶的最适温度条件下进行( ) 答案 (1) (

12、2) (3) 2小张进行“酶活性的影响因素”实验,结果如图所示,下列分析正确的是( ) A随温度升高,酶活性不断上升 B随 pH 下降,酶活性不断升高 C最适温度为 t,最适 pH 为 x D酶活性受温度影响,但不受 pH 影响 答案 C 解析 在一定范围内, 随着温度(pH)的升高, 酶的活性升高, 但当温度(pH)超过最适温度(pH) 后,酶的活性又逐渐降低,A、B 项错误;在温度为 t 时,酶活性最高,所以最适温度为 t, 当 pH 为 x 时,酶活性最高,所以最适 pH 为 x,C 项正确;温度和 pH 都影响酶活性,D 项 错误。 3将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻,可保持其甜味。

13、这是因为加热会( ) A提高淀粉酶活性 D改变可溶性糖分子结构 C防止玉米粒发芽 D破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶 答案 D 解析 玉米放入沸水中,使可溶性糖转化为淀粉的酶受热失活,不能催化可溶性糖转化为淀 粉的反应。 4胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物),温度保持在 37 ,pH 保持在最适值,生成物 的量与反应时间关系如下图。请据图回答下列问题: (1)该酶作用的底物是 。 (2)在 140 min 后,曲线变成水平,这是因为 。 (3)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。 (4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液 pH 由 2 逐渐升高到 10,则

14、酶催化反应的速度 将 ,原因是 。 (5)下面图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是 。 答案 (1)蛋白质 (2)底物量一定,底物已被耗尽 (3)如图所示 (4)不变 在 pH2 时酶已经失活 (5)C 解析 酶具有专一性,一种酶只能催化某一种或某一类化合物的反应。第(1)小题蛋白酶只能 催化蛋白质水解。酶催化反应,只能改变反应速度,不能改变反应结果,故第(3)小题画坐标 曲线时,反应速度加快,时间缩短,最终生成物量不变。受 pH 影响,酶在强酸或强碱环境 中会因结构改变而变性失活。受温度的影响,低温影响酶活性,但不会变性失活,随温度升 高,反应速度加快,超过最适温度,随温度升高而下降,但第(5)小题侧重于考查胰蛋白酶的 最适温度为 37 。 另外第(2)小题考查化学反应的常识, 随着反应时间推移, 反应底物耗尽, 生成物量不再增加。