师:同学们,通过前两节的学习,我们已经知道酶具有高效性和专一性的特点。酶的高效性是指酶的催化效率是无机催化剂的10?到1013倍;酶的专一性是指每种酶只能催化一种或一类化学反应。那酶还有没有其他特性呢?今天我们就通过两个探究实验来分析一下影响酶活性的因素。

  许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应,酶起催化作用需要怎样的条件呢?大家小时候可能吃过多酶片或健胃消食片。多酶片是治疗消化不良的药,含有胃蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶。大家有没有仔细看过它的使用说明?这种药的说明里通常会提到,不要用热水服药,否则多酶片会失去活性;不要与酸性食物或药品一同服用,否则会破坏药品的药效。

  大家知道这是为什么吗?为什么温度和酸碱度会影响药效呢?下面我们先通过一个实验来探究温度对淀粉酶活性的影响。酶活性是指酶催化特定化学反应的能力,简单说就是它能降低多少化学反应的活化能,可用酶促反应速率来表示。酶促反应速率可用单位时间内或单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。

  首先分析一下这个实验的自变量和因变量。从实验标题可知,自变量是温度,因变量是酶活性。所以同学们以后分析变量,要先从实验标题找线索。在这个实验中,设置了三个不同温度:0℃、60℃和100℃。最后通过观察3组试管中的溶液在添加碘液后变色的情况,来判断淀粉是否被催化水解或水解程度,从而判断淀粉酶在该温度下的活性。下面请同学们通过视频看一下实验步骤和结果。

  取6支试管,编号1 - 6号。向1、3、5号试管分别加入两毫升淀粉溶液;向2、4、6号试管分别加入一毫升淀粉酶溶液。将1、2号试管放入冰水中;3、4号试管放入60℃的水浴中;5、6号试管放入沸水中,保温5分钟。将2号试管中的酶倒入1号试管;4号试管中的酶倒入3号试管;6号试管中的酶倒入5号试管。混匀后放回原温度保温2分钟。取出5号试管,用凉水冲凉,再取出1号和3号试管。分别向这三支试管加入两滴碘液并混匀。

  生:实验结果如何呢?

  师:通过观察结果我们发现,0℃的处理下溶液呈红棕色,说明淀粉酶催化淀粉部分水解了;60℃的处理下溶液未变色,说明淀粉酶催化淀粉彻底水解了;100℃的处理下,溶液呈蓝黑色,说明淀粉酶未能催化淀粉水解。而且老师还发现,将3支试管继续放置在室温下,15分钟后再观察,发现0℃处理的那支试管红棕色褪去了,也变成了和60℃处理的结果一样的颜色,说明淀粉酶在0℃恢复为室温的过程中继续催化淀粉彻底水解了。

  由此我们可以得出实验结论,酶的催化作用需要适宜的条件,温度过高或过低都会抑制酶的活性。那为什么1号试管在室温放置15分钟后,酶的活性好像又恢复了呢?科学家通过一系列的实验并绘制曲线给我们揭示了答案。曲线的横坐标是温度,纵坐标是反应速率。AB段表示在一定的范围内,随着温度的升高,酶的催化作用逐渐增强。B点表示酶的最适温度,在该温度下,酶的催化作用最强,酶促反应速率也是最快。BC段表示超过最适温度后,随着温度升高,酶的催化作用逐渐减弱,直至失活。

  由此可见,高温和低温对酶活性的影响不同,因为高温能够破坏酶的结构,使酶永久失活;低温只是抑制酶的活性,0℃左右时酶的活性很低,但空间结构稳定,在适宜温度下酶活性会升高。所以我们可以将酶冷藏保存。

  不同的生物,酶的最适温度也不同。一般来说,动物酶的最适温度在35 - 40℃之间,植物酶的最适温度在40 - 50℃之间,细菌和真菌的差别较大。下面通过一道练习,我们来巩固一下前面所学。加酶洗衣粉一般添加了蛋白酶等。请回答:第一,这种洗衣粉为什么能很好地除去衣物上的奶渍和血渍?

  生:是不是因为奶渍和血渍中含有比较多的蛋白质,由于酶具有专一性,所以洗衣粉中的蛋白酶能催化蛋白质水解成小分子的多肽或氨基酸,更容易从衣物的纤维缝隙中洗出来,衣物就更容易洗干净了。

  师:非常正确。第二,使用这种洗衣粉用温水效果好,为什么酶的催化需要适宜的温度?

  生:是不是因为洗衣粉中所加的酶的最适温度是比室温稍高的。

  师:对。第三,含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪类衣物?A.化纤 B.尼龙 C.纯棉 D.真丝(也就是蚕丝,它的化学成分是蛋白质)。

  生:应该选D,如果用含蛋白酶的洗衣粉来洗涤,蛋白酶会催化蛋白质的水解,容易把衣料损坏。

  师:很棒。第四,为了更好地除去衣物上的油渍,在洗衣粉中还可以加入什么酶?

  生:由于酶的专一性,当然是加脂肪酶了。

  师:没错。下面我们再通过一个实验,探究pH对过氧化氢酶活性的影响,来看看酸碱度对酶活性的影响。在这个实验中,自变量是pH,我们通过分别滴加等量的pH为7的缓冲液、质量分数为5%的盐酸溶液、质量分数为5%的氢氧化钠溶液来控制;因变量是酶的活性,我们通过观察气泡的生成速率和生成量来检测;其他无关变量,如肝脏研磨液的体积、室温等要进行等量控制。下面我们通过视频来看一下实验步骤和结果。

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《生物 必修1 第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶 第3课时 逐字稿-3,722字 第5版》.docx
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