【課件】5.1 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能的酶課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

1、第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)與利用第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶問(wèn)題探討1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。討論：1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？2.是什么使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測(cè)？便于取出實(shí)驗(yàn)材料（肉塊），排除物理性消化對(duì)肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學(xué)性消化是胃里的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了收集胃里的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解一.酶的作用和本質(zhì)1.細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶酶在細(xì)胞代謝中到底起什么作

2、用呢？二.酶在細(xì)胞代謝中的作用探究實(shí)踐比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解新鮮的肝臟中有比較多的過(guò)氧化氫酶。經(jīng)計(jì)算，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍134342討論1.與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明什么？2.在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？3.3號(hào)試管和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？4.3號(hào)試管和4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？三.對(duì)照實(shí)驗(yàn)1.變量2.對(duì)照實(shí)驗(yàn)其中人為控

3、制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素叫做自變量因自變量改變而變化的變量叫作因變量除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，叫作無(wú)關(guān)變量除作為自變量的因素外，其余因素（無(wú)關(guān)變量）都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫作對(duì)照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化因素稱為變量3.對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟對(duì)照實(shí)驗(yàn)的目的是排除無(wú)關(guān)變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑模治鰧?shí)驗(yàn)的自變量，找出主要的無(wú)關(guān)變量，明確因變量的檢測(cè)方法自變量因變量無(wú)關(guān)變量（控制）（檢測(cè)）（適宜且相同）一般步驟第一步：分組編號(hào)，統(tǒng)一處理第二步：分組施加自變量第三步：一段時(shí)間后，檢測(cè)因變量123四.酶催化的機(jī)理（1）活化

4、能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍態(tài)所需要的能量。能量反應(yīng)過(guò)程酶使活化能降低有酶催化有無(wú)機(jī)催化劑催化沒(méi)有催化劑酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能示意圖：無(wú)催化劑時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能：無(wú)機(jī)催化劑催化時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能：無(wú)機(jī)催化劑降低的活化能：酶催化時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能：酶降低的活化能四.酶的本質(zhì)探索歷程對(duì)酵母菌發(fā)酵的探索發(fā)現(xiàn)了起催化作用的物質(zhì)酶巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某種物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某種物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能起作用巴斯德李比希酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起到催化作用，就像在

5、活酵母細(xì)胞中一樣畢希納對(duì)酶本質(zhì)的探索發(fā)現(xiàn)了絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA薩姆納：從刀豆中提純脲酶，并證明其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)科學(xué)家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并證明這些酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)薩姆納之后發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA具有催化作用，稱為核酶切赫、奧特曼酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)酶的特性（一）比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多一、酶具有高效性3434探究活動(dòng)利用下面提供的溶液和試劑，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來(lái)探究一種酶只能催化一種物質(zhì)，還是能催化多種物質(zhì)？2%淀粉酶溶液（最適溫度70）、2%蔗糖酶溶液（最適溫度50）、3%淀粉

6、溶液、3%蔗糖溶液、3%葡萄糖溶液、3%蛋白液、100%植物油、0.01g/ml蘇丹III染液、0.1g/mlNaOH溶液、0.01g/mlCuSO4溶液、 0.05g/mlCuSO4溶液每一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的 是分不開(kāi)的。 二、酶具有專一 性一種或一類 8000專一性目前發(fā)現(xiàn)的酶有 多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。活性部位abc酶（E）底物（S1）abcSE復(fù)合物abc酶（E）產(chǎn)物abcX酶具有專一性的解釋：底物（S2） 三、酶的應(yīng)用請(qǐng)同學(xué)們思考，在生活中哪些方面用到酶？為什么不能用于絲質(zhì)及羊毛衣料？酶的應(yīng)用1.溶菌酶溶解細(xì)菌細(xì)胞壁，具有抗菌消炎的作

7、用。在臨床上與抗生素混合使用，能增強(qiáng)抗生素的療效。2.果膠酶分解果肉細(xì)胞壁中的果膠，提高果汁產(chǎn)量，使果汁變得澄清。3.加酶洗衣粉蛋白酶血漬、奶漬脂肪酶油漬4.含酶牙膏殘留在牙縫里的食物殘?jiān)羌?xì)菌的美食，也是導(dǎo)致齲齒的禍根。含酶牙膏可以分解細(xì)菌，使我們的牙齒亮白、口氣清新。5.多酶片多酶片中含有多種消化酶，人在消化不良時(shí)可以服用。6.胰蛋白酶胰蛋白酶可用于促進(jìn)傷口愈合和溶解血凝塊，還可以去除壞死組織，抑制污染微生物的繁殖。7.脂肪酶利用脂肪酶處理廢油脂，制造生物柴油，既保護(hù)環(huán)境又使其得到合理利用。8.青霉素酰化酶青霉素?；改軐⒁仔纬煽顾幮缘那嗝顾卦斐蓺⒕Ω鼜?qiáng)的氨芐青霉素。酶具有高效性和專一性

8、；那么它的這兩個(gè)特性的發(fā)揮是不是在任何條件下都可以呢？資料1：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？唾液淀粉酶在口腔內(nèi)（唾液pH為6.2-7.4）可分解淀粉，但唾液淀粉酶隨唾液流入胃（胃液pH為0.9-1.5）卻不能分解淀粉。酶的名稱最適pH過(guò)氧化氫酶（肝）6.8唾液淀粉酶6.8胃蛋白酶1.5-2.2資料2：四.影響酶活性的條件酶活性：酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率。酶的活性是否受pH、溫度的影響我們作出的假設(shè)：酶的活性受pH、溫度的影響我們探究的問(wèn)題：探究活動(dòng)利用下面提供的溶液和試劑，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來(lái)探究酶的活性受PH的影響，或者探究酶的活性受溫度的影響新配制的2%淀粉酶溶液、新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研

9、磨液、緩沖液（能在加入少量酸或堿時(shí)抵抗pH改變的溶液）、3%可溶性淀粉溶液、3%過(guò)氧化氫溶液、0.01mol/L的鹽酸、0.01g/ml蘇丹III染液、0.01mol/L的NaOH溶液、 0. 1g/mL的NaOH溶液、 0.01g/mL的CuSO4溶液、 0.05g/mL的CuSO4溶液、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑探究溫度對(duì)酶活性的影響探究pH對(duì)酶活性的影響我們選用的底物我們選用的酶 底 物：質(zhì)量分?jǐn)?shù)3的可溶性淀粉溶液（酸能促進(jìn)淀粉分解）質(zhì)量分?jǐn)?shù)3的H2O2溶液（高溫下H2O2分解加快） 酶溶液： 唾液淀粉酶溶液（適宜溫度37左右，適宜pH為6.8） 新鮮的肝臟研磨液（含H2O2酶,

10、適宜pH為6.8 ）選擇材料pH對(duì)酶活性的影響（以H2O2為底物）自變量：因變量：檢 測(cè)：無(wú)關(guān)變量：pH不同酶活性 相同時(shí)間內(nèi)H2O2分解產(chǎn)生氣泡的量溫度，底物量及濃度，酶量，反應(yīng)時(shí)間等探究一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)序號(hào) 操 作試管1試管2 試管3試管4試管5試管61加肝臟研磨液2滴 2滴 2滴2加入1ml(搖勻）NaOH HCl H2O3加H2O2溶液2ml 2ml 2ml4混合（搖勻）試管4試管5試管65觀察現(xiàn)象無(wú)氣泡產(chǎn)生無(wú)氣泡產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶的活性受pH影響。由過(guò)酸過(guò)堿恢復(fù)到適宜pH環(huán)境，酶的活性能夠恢復(fù)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：在堿性環(huán)境的試管中加入等量HCl。在酸性環(huán)境的試管中加入等量NaOH。實(shí)驗(yàn)結(jié)

11、果：兩支試管都沒(méi)有產(chǎn)生大量氣泡。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由過(guò)酸過(guò)堿恢復(fù)到適宜pH環(huán)境，酶的活性不能恢復(fù)。拓展作出假設(shè)：預(yù)測(cè)結(jié)果：處于兩種環(huán)境下酶活性都能夠恢復(fù),都產(chǎn)生大量氣泡。自變量：因變量：檢測(cè)：無(wú)關(guān)變量：溫度不同酶活性 碘液檢測(cè)觀察各 試管中顏色的深淺。 pH，底物量及濃度，酶量，反應(yīng)時(shí)間，碘液的量等。溫度對(duì)酶活性的影響（以淀粉為底物）探究二序號(hào)操作試管1試管2試管3試管4試管5試管61 可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2新鮮的淀粉酶溶液1ml1ml1ml3溫度冰塊蒸餾水熱水冰塊蒸餾水熱水4時(shí)間5min5min5min5min5min5min5混合試管4試管5試管66時(shí)間5min5min5min7碘液2

12、滴2滴2滴8觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)五.與酶相關(guān)的曲線acb在ab段隨著溫度的升高酶的活性 。 在b點(diǎn)酶的活性 。 在bc段隨著溫度的升高酶的活性 。abc在ba段隨著PH的降低酶的活性 。在b點(diǎn)酶的活性 。在bc段隨著PH的升高酶的活性 。增高達(dá)到最大值降低降低達(dá)到最大值降低達(dá)到反應(yīng)的平衡點(diǎn)時(shí)加入酶的反應(yīng)所用的時(shí)間更短，說(shuō)明了酶的 性，加入酶的反應(yīng)，加入無(wú)機(jī)催化劑的反應(yīng)和未加催化劑的反應(yīng)平衡點(diǎn)都相同，說(shuō)明酶并不能改變化學(xué)反應(yīng)的 ，只是縮短了達(dá)到 所需的時(shí)間該曲線說(shuō)明酶B （能，不能）催化該反應(yīng)，酶A （能，不能）催化該反應(yīng)，說(shuō)明酶具有 性高效平衡點(diǎn)化學(xué)平衡不能能專一a此曲線表示自變量是 ，因變量是 ，在oa段隨著 ， 的增大 加快，在a點(diǎn)以后酶促反應(yīng)速率不再增加是受到 的限制，此時(shí) 都與底物結(jié)合，反應(yīng)速率達(dá)到最大o此曲線表示酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比，必修滿足的前提條件是 。底物濃度酶促反應(yīng)速率底物濃度酶促反應(yīng)速率所有的酶酶量底物是過(guò)量的從圖中可看出此酶促反應(yīng)的最適溫度為 ，最適PH為 。358六. 相關(guān)應(yīng)用多酶片為復(fù)方制劑，內(nèi)含胰酶（包括胰脂肪酶、胰淀粉酶）和胃蛋白酶。多酶片為腸溶衣和糖衣的雙層包衣片1.請(qǐng)你根據(jù)以上信息設(shè)計(jì)多酶片的結(jié)構(gòu)2. 多酶片應(yīng)如何服用？加酶洗衣粉在使用時(shí)要注意什么？1、將乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一容器內(nèi)，調(diào)整P