2019_2020学年高中生物第三章第三节酶课件浙科版必修1

一、酶的催化效率 实验指导 1.原理
2.实验设计及现象分析
2%的过
H2O2 分解 带火星
试管号 氧化氢 实验处理 速度(气泡 的卫生 结果分析
溶液
多少)
香检测
1
少许 3 mL MnO2
较多
助燃性 MnO2 能催化 较强 H2O2 分解
2
3 mL
滴加 20% 鸡肝匀 很多 浆2滴
助燃性 更强
过氧化氢酶有催 化 H2O2 分解 的作用,且效率高
的反应。 4.温度不同,酶的活性一定不同。( ) 提示 × 温度不同,酶的活性可能相同。
探究点一
易错点排查
5.低温时,酶的活性低,适当升高温度,酶的活性升高。( ) 提示 √ 6.高温时,酶的活性低,适当降低温度,酶的活性升高。( ) 提示 × 高温时,酶会变性,适当降低温度,酶的活性不会升高。 7.人体内的酶最适pH都是7。( ) 提示 × 人体内大多数酶的最适pH是7,胃蛋白酶的最适pH约 为2,胰蛋白酶的最适pH约为8。
3 mL 3 mL
2
加入马铃薯匀浆
少许
—
3
加入二氧化锰
—
少许
4
检测
据此分析,下列叙述错误的是( ) A.实验的可变因素是催化剂的种类 B.可用产生气泡的速率作检测指标 C.该实验能说明酶的作用具有高效性 D.不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
解析 由表可知,该实验的自变量是催化剂的种类,A正确;二氧 化锰和马铃薯匀浆都可催化过氧化氢的分解,因此可用产生气泡的 速率作检测指标,B正确;马铃薯匀浆中含有生物催化剂,催化效率 比无机催化剂二氧化锰更强,可说明酶的作用具有高效性,C正确; 鸡肝匀浆中也含有过氧化氢酶,因此可用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆 进行实验,D错误。
探究点一
易错点排查
1.酶的化学本质是蛋白质。( ) 提示 × 大部分酶是蛋白质,少数酶是RNA。 2.酶可以加快化学反应的速率是因为酶提高了化学反应的能量。
() 提示 × 酶可以加快化学反应的速率是因为它降低了化学反
应的活化能。 3.一种酶只能催化一种化学反应。( ) 提示 × 一种酶能催化一种或一类化学反应,能催化相似底物
第三节 酶
ห้องสมุดไป่ตู้
情境导入
课程目标
1.描述酶的发现过程。 2.说出酶在细胞代谢中的作用、本 质,归纳出酶的概念。 3.举例说明酶的高效性和专一性 及酶的活性受其他因素影响。 4.通过对照实验探究酶的专一性。
一、酶的发现 1.18世纪末,意大利科学家斯帕兰扎尼发现:胃液中有一种能消化 肉的物质。 2.1853年,科学家发现正在发酵的葡萄酒中有酵母菌。巴斯德认 为:酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果。李比希认为:酒精发酵仅 仅是一种化学反应,与酵母菌的活动无关,最多只需要酵母菌中 某种物质的参与而已。 3.1897年,德国的毕希纳证明:促使酒精发酵的是酵母菌中的某种 物质——酶,而不是酵母菌细胞本身。 4.1926年,美国的萨姆纳尔得到脲酶结晶,才弄明白酶的本质是 蛋白质。 5.20世纪80年代初,科学家们发现:极少数特殊的酶是RNA,我们 称这一类酶为核酶。
3.注意事项 (1)肝脏提取液若不新鲜,其中过氧化氢酶会被细菌分解。 (2)吸取MnO2溶液与肝脏研磨液不可共用同一吸管。 (3)防止卫生香插入液体中被熄灭。
设计体验 1.(2019年4月学考,10)为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如 下表所示:
步骤 基本过程
试管 A 试管 B
1
加入 2%过氧化氢溶液
3 mL —
— 3 mL
——
1 mL 1 mL
无红黄 产生红黄 色沉淀 色沉淀
(3)结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,而不能催化蔗糖水解;蔗糖酶 只能催化蔗糖水解,而不能催化淀粉水解,说明酶具有专一性。
四、酶的作用受许多因素的影响 影响酶作用的因素很多,pH、温度和各种化合物等都能影响酶的 作用。 1.pH对酶活性的影响 (1)酶通常在一定pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强。
三、酶的特性
1.酶的催化活性极高(具有高效性)
(1)验证酶高效性的实验。
①原理:2H2O2 ②实验步骤及现象。
2H2O+O2
试管
体积分数为 2%的 H2O2 溶液 鸡肝匀浆或 马铃薯匀浆
1号 3 mL 少许
2号 3 mL —
二氧化锰
—
少许
观察
气泡产生快而多 气泡产生比 1 号慢而少
用点燃后无明火的 卫生香放在试管口处
↓ ②检验:向2支试管中各加2 mL本尼迪特试剂;再向1号试管中加 1%淀粉溶液3 mL,向2号试管中加2%蔗糖溶液3 mL;混匀后沸水浴 加热2~3 min
↓
③观察:记录实验结果
试管 本尼迪特试剂 1%淀粉溶液 2%蔗糖溶液
实验结果
1 2 mL 3 mL — 无红黄色沉淀生成
2 2 mL — 3 mL 无红黄色沉淀生成
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。
(2)活动:探究pH对过氧化氢酶的影响。 实验步骤: ①托盘加水至快满。 ②取8片滤纸片放入培养皿里的鲜肝匀浆中浸泡1 min,用镊子夹 起,靠在培养皿壁上。 ③将2片含有酶的滤纸片放入反应小室的一侧内壁上,使滤纸片 贴在内壁上。 ④向反应小室中加入pH为5.0的缓冲液2 mL,再加入体积分数为 3% 的H2O2溶液2 mL。将小室塞紧。 ⑤将25 mL量筒横放于盘中使之灌满水,将量筒倒立,使筒口一直 在水中。
五、有关酶的知识的总结归纳
化学本质
合成原料 来源 生理功能 影响因素 特性
绝大多数酶是蛋白质,少数是 RNA
氨基酸或核糖核苷酸 活细胞 具有生物催化作用 温度、pH 和各种化合物等 催化活性极高、具专一性等
自主思考 酶和化学催化剂有什么相同点和不同点? 提示
酶
化学催化剂
化学本质 不
有机物,有些是蛋白质, 有些是 RNA
探究点一
易错点排查
酶的发现和酶的作用机理 问题导引 假设从一个村庄到另一个村庄必须经过一座高山,若要越过高山, 则既费时又费力。如果能修建一条过山隧道,就能极大地方便村民 的出行。在修隧道之前,村民越过高山到达另一个村庄相当于普通 的化学反应,而修建的过山隧道相当于在反应中加入酶。你能从中 得出什么结论吗? 提示 酶使化学反应更加容易进行,加快了化学反应速率。
探究点一
易错点排查
变式训练 下图表示人体内某个化学反应,下列关于酶的叙述正
确的是( )
A.图中A表示酶,A一定是RNA B.图中B表示酶,B一定是蛋白质 C.图中A表示酶,A一定是有机物 D.图中A表示酶,A只能在人体内起作用 解析 酶是生物催化剂,它具有一般催化剂的特性,反应前后本 身不发生变化,从图中可判断出A表示酶。酶的化学本质是有机物, 大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。酶发挥催化作用需要适宜的条 件,条件适宜时在体外也可发挥催化作用。 答案 C
探究点一
易错点排查
2.酶的概念
定义:活细胞内产生的具有生物催化作用的有机物。
↑
↑
↑
来源
功能
化学本质
来源 化学本质 合成原料(单体)
合成场所 生理作用 作用机理
一般来说,活细胞都能产生酶 大多数是蛋白质,少量是 RNA 氨基酸或核糖核苷酸
主要是在核糖体上,也可在细胞核内 具有生物催化作用 降低化学反应的活化能
探究点一
易错点排查
3.酶催化化学反应的过程 酶与底物结合,形成酶—底物复合物,然后这个复合物会发生一 定的形状变化,使底物变成产物,并从复合物上脱落,同时酶分子又 恢复原状。
探究点一
易错点排查
【例题】 酶对生物的生命活动有着重要的意义。下列说法不正 确的是( )
A.酶虽然是由活细胞产生的,但在体外也可以发挥催化作用 B.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸 C.在人体的消化道中没有纤维素酶,所以人体不能利用纤维素中 的能量 D.大部分酶溶液与双缩脲试剂产生紫色反应 解析 酶在活细胞中产生,可以在细胞内或细胞外发挥作用;绝 大多数酶是蛋白质,能与双缩脲试剂发生紫色反应,其组成单位是 氨基酸;少数酶是RNA,组成单位是核糖核苷酸。 答案 B
—
1 mL 1 mL
温度处理
37 ℃恒温水浴 15 分钟
本尼迪特试剂 2 mL
2 mL
2 mL 2 mL
水浴加热
沸水浴中煮 2~3 min
实验结果
有红黄色 无红黄色沉 无红黄色 有红黄色沉 沉淀生成 淀生成 沉淀生成 淀生成
结论:淀粉只在淀粉酶作用下水解产生还原糖,蔗糖只在蔗糖酶 作用下水解产生还原糖,说明酶具有专一性。
2.温度对酶活性的影响
(1)在最适温度前,随温度的升高,酶活性逐渐增强;高于最适温度 后,随温度的升高,酶活性逐渐下降。
(2)温度对酶促反应的影响。 ①酶所催化的化学反应会随温度的升高而加快反应速率; ②酶分子本身会随温度的升高而发生热变性,温度升得越高,酶 变性的速率也越快,升到一定温度,酶将完全失去活性。 自主思考 如何长期保存酶制剂?为什么? 提示 低温保存。因为在低温条件下,酶长期保存不易变性,温 度升高到最适时,酶的活性可以恢复。
无机物,有些是离子,有些 是化合物
同 来源
由活细胞产生的
来自于自然界或人工合成
点 催化效率 具有高效性
具有一般催化效果
生物活性 具有生物活性
不具有生物活性
相同点
都是具有催化作用的物质,催化的实质都是降低反应 的活化能;都是反应前后质量和化学性质不发生改 变;都是对一种或一类化学反应起作用;都受温度、 pH、底物浓度等的影响
复燃快而剧烈
复燃
③实验结论:酶具有高效性。 (2)高效性的具体表现。 以过氧化氢酶为例,每个酶分子能在1 s之内将105个过氧化氢分 子分解。有酶参与的反应速率是没有酶参与情况下的1 000万 倍。 2.酶有专一性 (1)概念:一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应, 这就是酶的专一性。 (2)探究酶的专一性实验。 ①原理:还原糖(如麦芽糖、葡萄糖、果糖)遇本尼迪特试剂在 水浴煮沸后会出现红黄色沉淀;淀粉水解得到麦芽糖,而蔗糖水解 后可得到葡萄糖和果糖;淀粉与蔗糖都不是还原糖。
探究点一
易错点排查
名师精讲 1.酶的发现过程
科学家
成就
斯帕兰扎尼 胃液中有一种能消化肉的物质
巴斯德 李比希 毕希纳
酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果 酒精发酵仅仅是一种化学反应,与酵母菌的活动 无关,最多只需要酵母菌中某种物质的参与
促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质——酶
萨母纳尔
酶是蛋白质
切赫和奥特曼 少数 RNA 也有催化作用(核酶)
自主思考 构成酶的基本单位是什么? 提示 绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。所以构成酶的基本 单位是氨基酸和核糖核苷酸。
二、酶是生物催化剂 1.催化剂的作用 促使反应物发生化学变化,本身却不发生化学变化。 2.酶的催化作用 (1)受酶催化而发生化学反应的分子叫底物。 (2)酶的作用机理——“钥匙与锁”的原理。 ①反应过程:酶与底物结合,形成酶—底物复合物,然后这个复合 物会发生一定的形状变化,使底物变成产物,并从复合物上脱落,同 时酶分子又恢复原状。 ②酶作用的强弱可用酶活性表示。
⑥将反应小室平放在盘中的水里,量筒移至反应小室口伸出的玻 璃管上方。
⑦将反应小室旋转180°,使H2O2溶液接触滤纸片,同时开始计时, 分别记录在0.5 min和1 min时量筒中水平面的刻度。
⑧反复冲洗反应小室,重复上述实验,测量pH分别为6.0,7.0,8.0时 产生的气体量。
⑨记录实验结果。
②实验步骤及结果。
试管 1
2
本尼迪 特试剂 2 mL 2 mL
1%淀粉 溶液
3 mL
—
2%蔗糖 溶液
—
3 mL
新鲜
唾液 —
—
蔗糖酶
溶液 —
—
实验 无红黄 无红黄
结果 色沉淀 色沉淀
3 2 mL
4 2 mL
3 mL
—
—
3 mL
1 mL
1 mL
—
—
产生红黄 无红黄 色沉淀 色沉淀
5
6
2 mL 2 mL
答案 D
二、酶的专一性 实验指导 1.实验原理 (1)淀粉、蔗糖不具还原性,但淀粉的水解产物(葡萄糖)及蔗糖的 水解产物(果糖和葡萄糖)具有还原性。 (2)还原糖可据其与本尼迪特试剂在水浴加热条件下是否产生红 黄色沉淀来判断。 (3)新鲜唾液中含有淀粉酶。
2.方法步骤 (1)检验淀粉、蔗糖与本尼迪特试剂是否发生特异性颜色反应。 ①分组编号:取2支试管,并编号为1、2
↓ ④结论:淀粉、蔗糖均不具还原性
(2)探究酶的专一性。
①分组编号:另取4支试管,并编号为3、4、5、6;
②按下表顺序向各试管中加入相应物质并控制实验条件,记录实
验结果
试管
3
4
5
6
1%淀粉溶液 3 mL
—
3 mL
—
2%蔗糖溶液 —
3 mL
—
稀释新鲜唾液 1 mL
1 mL
—
3 mL —
蔗糖酶溶液 —