1、课时2 探究影响酶催化功能的因素一、pH对酶活性的影响1.典型曲线2.曲线解读(1)酶通常在一定的pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强,该pH称为最适pH。(2)在一定pH范围内,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强,酶促反应速率逐渐加快;在最适pH时,酶的活性最大,酶促反应速率最快;超过最适pH,随着pH的升高,酶的活性逐渐减弱,酶促反应速率逐渐减慢。(3)不同酶的最适的pH范围可能很窄,也可能较宽,这取决于不同酶的特性。二、温度对酶活性的影响1.典型曲线2.曲线解读(1)酶促反应都有一个最适温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。(2)温度对酶促反应的影响有两个方面:温度升高,反应物
2、分子具有的能量增加,反应速度加快,如图示中曲线 a所示。温度影响酶的空间结构,温度升得越高,酶变性的速率越快,升到一定温度,酶将完全失活,如曲线b所示。a、b所示的作用叠加在一起,使得酶催化的反应表现出最适温度,如曲线c所示。三、其他影响因素有机溶剂、重金属离子、酶的激活剂和抑制剂等都会影响酶的活性。四、探究影响酶催化功能的因素pH对过氧化氢酶的影响1.实验原理(1)过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解产生水和氧气,通过检测氧气的变化可反映酶催化速率的强弱。(2)不同的pH能影响酶的活性,在最适pH条件下酶的催化效率最高。2.实验装置(1)甲表示反应前的状态,浸过肝脏匀浆滤纸片不与H2O2溶液接触。
3、(2)乙表示旋转反应小室,使浸过肝脏匀浆滤纸片与H2O2溶液接触,倒置的量筒收集气体。3.实验步骤(1)安装装置。乙装置的水槽中加水至快满为止。将大小相同的8片滤纸片在新鲜肝脏匀浆中浸泡1 min,用镊子夹起滤纸片贴靠在培养皿壁上,待多余的匀浆流尽后,贴在甲反应小室的内壁上。向反应小室中加入2 mLpH缓冲液、2 mL 3%的过氧化氢溶液,将小室塞紧。将装置按图乙所示进行组装。(2)反应与气体收集。将反应小室小心旋转180,使过氧化氢溶液与滤纸片接触,并开始计时。每隔30 s读取量筒中水平面的刻度1次,共进行4次,并记录结果。(3)利用该装置进行其他pH的检测(特别提醒:每次检测之前需要反复冲
4、洗反应小室,再重复上述实验过程)。1.当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克甚至有生命危险。人发烧时为何食欲不振?提示:高温使体内的酶,包括消化酶活性降低,消化能力减弱,所以食欲不振。2.某同学胃部消化不良,该同学决定大口吞咽唾沫,想利用唾液中的唾液淀粉酶帮助自己消化食物,请分析该同学能否实现自己的初衷?原因是什么?提示:不能。唾液淀粉酶的最适pH约为7,而胃部的pH约为1.8,唾液淀粉酶进入胃部后因pH过低失活,不能发挥催化作用。自主学习检测教材基础熟记于心1.不同酶最适pH的范围都是相同的。()提示:不同酶的特性不同,对pH耐受性不同,因此不同酶的最适pH范围有差异
5、。2.低温、高温均会破坏酶的分子结构,使酶的活性降低。()提示:低温会抑制酶的活性,但不会破坏酶的分子结构。3.温度越高,酶变性的速率越快,升到一定温度酶的活性完全丧失。()4.保存酶一般在酶的最适温度下保存。()提示:保存酶一般在低温下保存。5.经高温处理的胃蛋白酶,加入双缩脲试剂后不会出现紫色。()提示:高温处理胃蛋白酶,胃蛋白酶虽然变性但仍为蛋白质,加入双缩脲试剂后仍会出现紫色。6.探究“pH对过氧化氢酶的影响”时,反应小室旋转180时开始计时。()任务一酶促反应曲线及分析方法任务突破1.归纳总结与酶相关曲线酶的特性曲线曲线解读高效性酶的催化效率远高于无机催化剂;酶只能缩短达到化学平衡所
6、需的时间,不能改变化学反应的平衡点;酶只能催化已存在的化学反应专一性加入酶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,而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性反应物浓度及酶浓度对酶促反应的影响甲:底物充足,其他条件适宜,酶促反应速率与酶浓度成正比;乙:其他条件适宜,酶量一定,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,当反应物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性的限制,酶促反应速率不再增加温度和pH对酶促反应的影响在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱;过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑
7、制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复活性2.分析酶促反应曲线的方法迁移应用典例1-1 影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。如图表示在最适温度下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。下列有关说法正确的是(D)A.若在B点增加酶的浓度,反应速率会减慢B.若在A点提高反应温度,反应速率会加快C.若在C点增加反应物浓度,反应速率将加快D.若在A点增加反应物浓度,反应速率将加快解析:曲线BC段随反应物浓度的增加,催化速率基本不变,可能受酶浓度限制,若在B点增加酶的浓度,反应速率会加快;本实验是在最适温度下完成的,所以如果提高反应温度,反应速率会下降;曲线BC段随反
8、应物浓度的增加,催化速率不变,可能受酶浓度限制,所以如果在C点增加反应物浓度,反应速率不变;曲线AB段,随着反应物浓度的增加,反应速率加快,所以在A点增加反应物浓度,反应速率将加快。典例1-2 用某种纤维素酶催化纤维素水解的实验来探究温度对酶活性的影响,得到如图所示的实验结果,下列说法正确的是(B)A.本实验的自变量是反应时间B.适当升高温度,甲组反应速率加快C.该酶的最适温度是45 D.丙组t1时酶活性达到最大值解析:由题图曲线可知,本实验的自变量是反应时间和温度;由图示曲线看出,在t1t3时,乙组(45 )比甲组(20 )反应速率快,因此适当升高温度,甲组反应速率加快;该实验只验证了三个温
9、度下酶活性情况,不能说明该酶的最适温度是45 ;丙组t1时酶接近失活。任务二探究pH对过氧化氢酶活性的影响任务突破分析实验操作过程中的细节(1)实验操作过程中装置只有一套,因此检测不同pH对过氧化氢酶活性的影响,需要对实验装置进行反复冲洗,以免影响实验结果。(2)浸过肝脏匀浆的滤纸片表示酶的数量,不同装置中滤纸片的数量需相同,但特别指出的是改变滤纸片的数量无法改变产物的量,只可以改变反应速率。(3)先将不同的pH缓冲液与过氧化氢溶液混合,构建具有不同pH的反应底物,再将反应小室颠倒180进行催化反应。(4)收集到的气体不能直接表示酶的活性(或催化效率),而是需要计算单位时间内的气体产生量以此表
10、示不同pH下的酶活性。迁移应用典例2-1 某兴趣小组进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验,实验结果如表所示。下列叙述错误的是(A)pH5.06.07.08.0收集到气体体积/ mL0.5 min6.57.68.38.01 min9.511.312.311.6A.先将过氧化氢溶液与过氧化氢酶溶液混合,然后调节pHB.每一个实验组中酶的含量要相等C.与pH为6.0时相比,pH为8.0时过氧化氢酶的活性较高D.新鲜的动物肝脏中含有较多的过氧化氢酶解析:先将过氧化氢溶液调节pH,再与过氧化氢酶溶液混合;酶的含量属于无关变量,应该相同且适宜;由表中数据可知,与pH为6.0时相比,pH为8.0时收集
11、到气体体积稍微多一点,说明过氧化氢酶的活性较高;新鲜的动物肝脏中含有较多的过氧化氢酶。典例2-2 某同学采用新鲜肝脏匀浆探究pH对过氧化氢酶的影响。下列叙述正确的是(C)A.反应小室不宜放入满水位的托盘中,以防其漂浮B.在新鲜肝脏匀浆中浸泡后的滤纸片用镊子直接转移到反应小室内壁上C.用于收集气体的量筒内若出现少量气泡,应先将气泡赶出,才可以继续实验D.一组实验结束后,为保证下一组实验的准确度,应充分清洗反应小室并用H2O2溶液再冲洗一遍解析:反应小室不宜放入满水位的托盘中,以防水溢出;应将新鲜肝脏匀浆中浸泡后的滤纸片先贴靠在培养皿壁上,使多余的匀浆流尽,再转移到反应小室上侧的内壁上;用于收集气体的量筒内若出现少量气泡,应先将气泡赶出,才可以继续实验,以免造成实验误差;一组实验结束后,为保证下一组实验的准确度,应用相应缓冲液清洗反应小室,不能用H2O2溶液冲洗。
