【課件】降低化學(xué)反應(yīng)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

問題探討1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼（L.Spallanzani，1729---1799）做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入一個(gè)小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時(shí)間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測(cè)？ 討論排除物理性消化干擾胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解1.說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)。2.在探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)會(huì)控制自變量以及設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。學(xué)習(xí)目標(biāo)酶的作用和本質(zhì)一、酶在細(xì)胞代謝中的作用

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)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。2H2O22H2O+O2加熱、催化劑細(xì)胞代謝中的催化劑又是什么呢？

在化學(xué)反應(yīng)里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有變化的物質(zhì)叫做催化劑。酶2H2O22H2O+O2加熱或Fe3+或過氧化氫酶新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液；新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液等。通過比較H2O2過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。實(shí)驗(yàn)材料比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理一、酶在細(xì)胞代謝中的作用步驟試管編號(hào)

說明1234

一H2O2濃度劑量

二

劑量

結(jié)果氣泡產(chǎn)生帶火星木條2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴反應(yīng)條件比較過氧化氫在不同條件下的分解比較過氧化氫在不同條件下的分解---實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論步驟試管編號(hào)

說明1234

一H2O2濃度劑量

二

劑量

結(jié)果氣泡產(chǎn)生帶火星木條2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說明了什么？(2)3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么?(3)3號(hào)試管Fe3＋數(shù)比4號(hào)試管H2O2酶高25萬倍，但4號(hào)試管反應(yīng)速率更快，這說明什么？加熱能促進(jìn)H2O2的分解，提高反應(yīng)速率FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率,它們都有催化作用過氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多比較過氧化氫在不同條件下的分解---實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論(4)該實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？酶具有催化作用，同無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。變量：自變量：因變量：實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素因自變量改變而變化的變量控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)無關(guān)變量：對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置()和(

)實(shí)驗(yàn)過程中存在的其他一些會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組步驟試管編號(hào)

說明1234

一H2O2濃度劑量二反應(yīng)條件劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生帶火星木條2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃自變量因變量無關(guān)變量變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)等量性原則單一變量原則等量性原則無關(guān)變量比較過氧化氫在不同條件下的分解酶的作用原理

與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。酶的意義：正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下快速有序的進(jìn)行。

活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。1.加熱時(shí)所需活化能：____

Fe3+參與時(shí)所需的活化能：____有酶參與時(shí)所需活化能：____2.Fe3+降低的活化能：____酶降低的活化能：___用加熱的方法不能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，但可以增加反應(yīng)物分子的內(nèi)能，從而增加活化分子數(shù)。酶的作用機(jī)理E1E2E3E2－E1E2—E3巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)。發(fā)酵是由酵母菌細(xì)胞的存在所致，需要活細(xì)胞的參與引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用酵母細(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，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。巴斯德李比希畢希納二、酶的本質(zhì)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)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA具有催化功能，稱為核酶。薩姆納之后科學(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)。切赫、奧爾特曼二、酶的本質(zhì)二、酶的本質(zhì)酶是

產(chǎn)生的具有

的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。活細(xì)胞催化作用產(chǎn)生場(chǎng)所功能化學(xué)本質(zhì)酶的概念歸納總結(jié)酶的相關(guān)知識(shí)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_____合成原料__________________組成元素至少含有C、H、O、N_________________合成場(chǎng)所_______細(xì)胞核(真核生物)來源活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞除外)蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸C、H、O、N、P核糖體作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、生物體外生理功能_____作用機(jī)理酶的底物酶促反應(yīng)的反應(yīng)物催化降低化學(xué)反應(yīng)的活化能1.如圖曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)M在無催化劑條件和有酶催化條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過程。下列敘述正確的是A.ad段表示無催化劑時(shí)，反應(yīng)所需要的活化能B.ac段表示有酶催化時(shí)，酶降低的活化能C.若換用無機(jī)催化劑，b點(diǎn)將向上移動(dòng)D.加熱加壓不能使物質(zhì)M更容易從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

活躍狀態(tài)C2.如圖為“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)裝置，下列有關(guān)說法正確的是A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是過氧化氫的分解速率B.2號(hào)試管進(jìn)行水浴加熱，降低了反應(yīng)所需的活化能C.4號(hào)試管中的過氧化氫分子所含能量最高D.4支試管中H2O2的濃度和用量都應(yīng)相同D1.探究酶催化反應(yīng)的特性。2.探究影響酶活性的因素。學(xué)習(xí)目標(biāo)酶的特性

過氧化氫酶與鐵離子對(duì)過氧化氫的催化產(chǎn)生的氣泡的情況怎樣？這說明了什么？3443少量肝臟研磨液1.酶具有高效性三、酶的特性①曲線

比較，說明酶具有高效性。②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。abc（1）含義：酶的高效性是相對(duì)無機(jī)催化劑而言的。酶的催化效率是無機(jī)催化劑的

倍。（2）意義：保證細(xì)胞代謝快速進(jìn)行。（3）曲線：107~1013三、酶的特性1.酶具有高效性a、b（沒有改變產(chǎn)物的生成量）

無機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)的范圍比較廣，比如酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉的水解。酶也能催化多種化學(xué)反應(yīng)嗎？三、酶的特性2.酶具有專一性實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理

淀粉酶能讓淀粉水解成還原性糖，還原性糖能與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀。

淀粉酶不能讓蔗糖水解，所以與斐林試劑反應(yīng)不能生成磚紅色沉淀。探究淀粉酶是否只催化特定的化學(xué)反應(yīng)探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用三、酶的特性2.酶具有專一性探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液1號(hào)試管蔗糖溶液2號(hào)試管步驟一二三現(xiàn)象結(jié)論

2ml淀粉溶液2ml蔗糖溶液加入淀粉酶2滴，振蕩，放在60℃左右的熱水中，反應(yīng)約5min加斐林試劑，水浴加熱藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀無磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。說明酶具有專一性。(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么？自變量：底物的種類

因變量：底物是否被淀粉酶水解(3)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是什么？你還有其他設(shè)計(jì)思路嗎？探究同一種酶是否能催化不同底物水解。另一種設(shè)計(jì)思路：探究不同種類的酶能否催化同一種底物的水解，蔗糖酶、淀粉酶和淀粉。分析淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)(2)實(shí)驗(yàn)中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？不能，因?yàn)榈庖褐荒軝z測(cè)淀粉的有無，而蔗糖分子無論是否被水解都不會(huì)使碘液變色。（1）含義：每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。一種或一類1)字母A、B、C和D分別代表______、______、______。2)如何解釋這一模型？體現(xiàn)酶具有專一性。反應(yīng)前后酶的理化性質(zhì)不發(fā)生變化。酶反應(yīng)物產(chǎn)物三、酶的特性2.酶具有專一性（2）模型：

許多無機(jī)催化劑能在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)。酶起催化作用需要什么樣的條件呢？三、酶的特性3.酶的作用條件較溫和酶活性：資料一:實(shí)驗(yàn)證明用加酶洗衣粉時(shí)，溫水的洗滌效果要比冷水好。資料二:唾液的pH為6.2—7.4；胃液的pH為0.9—1.5；小腸液的pH為7.6①酶的催化效率可能受溫度影響。②酶的催化效率可能受pH值的影響。并且不同的酶需要不同的pH條件。閱讀上述材料，能得出什么？影響酶活性的條件三、酶的特性3.酶的作用條件較溫和指酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)5.分析結(jié)果、得出結(jié)論6.表達(dá)與交流7.進(jìn)一步探究探究影響酶活性的條件2.作出假設(shè)1.提出問題溫度或pH會(huì)影響酶的活性溫度或pH的改變會(huì)不會(huì)影響酶的活性呢？提出問題：溫度會(huì)影響酶的活性嗎？作出假設(shè)：溫度會(huì)影響酶的活性。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)一：探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響三、酶的特性淀粉

麥芽糖和葡萄糖↓碘液↓碘液藍(lán)色不形成藍(lán)色

方法步驟取六只試管編號(hào)11＇22＇33＇淀粉溶液2ml/2ml/2ml/淀粉酶溶液/1ml/1ml/1ml溫度處理5min100℃60℃0℃混合后保溫5min將同一溫度內(nèi)的兩物質(zhì)混合滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果現(xiàn)象結(jié)論變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)實(shí)驗(yàn)一：探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響只有在一定溫度下酶的催化效率最好(1)溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，操作順序應(yīng)注意什么？將底物和酶先混合再保溫，還是先保溫再混合？(3)本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁x擇斐林試劑代替碘液作鑒定試劑？分析溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)(2)溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)中，底物能否選擇H2O2和H2O2酶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？先保溫再混合不能，H2O2在不同溫度下分解速率不同，高溫下自身分解。不能，因?yàn)殪沉衷噭┬枰訜?而該實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格控制溫度。實(shí)驗(yàn)二：探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響實(shí)驗(yàn)步驟項(xiàng)目1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管123現(xiàn)象結(jié)論滴加肝臟研磨液2滴2滴2滴pH處理5%HCl1mL蒸餾水1mL5%NaOH1mL3%過氧化氫2mL2mL2mL氣泡幾乎無較多幾乎無酶的催化作用應(yīng)具備適宜的pH失活失活失活

酶和無機(jī)催化劑相比有高效性和專一性，但還必須要有一定的適宜條件（溫度和pH）。抑制3.酶的作用條件較溫和意義：保證細(xì)胞代謝能夠在溫和條件下高效進(jìn)行。原因：

，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫使酶活性

，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜溫度下酶的活性會(huì)升高。含義：酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。在

條件下，酶活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶活性都會(huì)降低。保存：3.酶的作用條件較溫和過酸、過堿或溫度過高受到抑制低溫保存最適溫度和最適pH影響酶促反應(yīng)速率的其它因素：酶的濃度：

反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。底物濃度：

在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨底物濃度的升高而加快，但達(dá)到一定濃度，反應(yīng)速率不再增大酶促反應(yīng)速率底物濃度酶促反應(yīng)速率酶的濃