【課件】降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章

細胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶討論：(1)這個實驗要解決什么問題?(提出問題)(2)實驗中為什么要把肉塊放

入金屬籠內(nèi)?(設(shè)計實驗、觀察

現(xiàn)象)(3)是什么物質(zhì)使肉塊消失了?對此，你會作出怎

樣的推測?(作出假設(shè))(4)通過上述實驗得出什么結(jié)論?趣味情景導(dǎo)學(xué)暹馨提示如果您在觀看本課件的過斯帕蘭札尼實驗推論：胃內(nèi)含有消化肉塊的某種物質(zhì)。如何證明這種物質(zhì)的存在?推敲：金屬小籠的作用?結(jié)論：

誰在起作用呢?——

胃具有化學(xué)性消化的功能。成分：

蛋白酶0.2%,清潔劑15%。用法：

洗滌前先將衣物浸于加有適量洗衣粉的水內(nèi)一段時間，使用溫水30～40℃效

果最佳。切勿用60℃以上的熱水。注意：

切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料；用后須徹底清洗雙手。一般洗衣粉不易清除衣物上的奶漬，但加酶洗衣

粉可以。某加酶洗衣粉包裝袋上印有以下資料：探

究學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.通過對照實驗，掌握酶催化代謝反應(yīng)的實質(zhì)及特征。

(重、難點)2.閱讀資料分析，闡述酶的本質(zhì)。3.通過實驗探究，學(xué)會控制實驗變量及設(shè)計對照實驗。

(重、難點)問題導(dǎo)學(xué)探

究一、酶在細胞代謝中的作用細胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)。2H?O+0?2H?O?播

放山樂世紀(jì)會榜科教文化股份有限公司點

擊

畫

面

播

放紀(jì)

顯

梢比較過氧化氫在不同條件下的分解對照實驗對照組實驗組說明234一H?O?濃

度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl?肝臟研磨液變量無關(guān)變量自變量劑量2滴清水結(jié)果氣泡產(chǎn)生2滴清水不明顯衛(wèi)生香燃燒2滴2滴少量較多大量因變量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃結(jié)論過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣比較過氧化氫在不同條件下的分解y=k·x實驗討論：1

、與

1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同現(xiàn)象?這一現(xiàn)象說明什么?答：

2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化

氫的分解，提高反應(yīng)速率。2、

在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎?答：不能3、3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么?答：

說明FeCl?

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。實驗討論：4、3號和4號試管相比，哪支試管反應(yīng)速率快?

這說明什么?答：

4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多。說明：

過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。5

、為什么說酶對于細胞反應(yīng)的順利進行至關(guān)重要?答：

細胞內(nèi)每時每刻都在進行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些

化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行至

關(guān)重要。酶的作用機理活化能：分于從常態(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。常態(tài)

加熱

Fe3*

過氧化氫酶常態(tài)分子活躍狀態(tài)分子為什么在酶的催化作用下，過氧化氫的分解速度加快了呢?點

擊

畫

面

播

放無催化劑無機催化劑酶產(chǎn)物反應(yīng)進程同無機催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化活化能能量能，催化效率更高。反應(yīng)物討論：1.巴斯德和李比希的觀點各是什么?有什么積極意義?各有什么局限性?2.巴斯德和李比希出現(xiàn)爭論的原因是什么?這一爭論對

后人進一步研究酶的本質(zhì)起

到了什么作用?關(guān)于酶本質(zhì)的探索：閱讀教材P81資料分析，總結(jié)各位科

學(xué)家在“酶的本質(zhì)”的探索過程中做出了哪些貢獻。巴斯德在顯微鏡下觀察到酵母細胞酒怎么變酸了?3.從畢希納實驗中可以得出什么結(jié)論?4.

薩姆納研究的是哪種酶?你認(rèn)為他成功的主要原因是什么?5.切赫和奧特曼有什么新發(fā)現(xiàn)?6.酶的本質(zhì)是什么?畢希納實驗畢希納酵母細胞中的某物質(zhì)能在細胞外起作用薩姆納酶是蛋白質(zhì)巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德

李比希少數(shù)RNA

也具

有催

化功能發(fā)酵與細胞中某些物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與整個細

胞的活動有關(guān)二、

酶的本質(zhì)酶是活

細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物。酶的來源

酶的作用

酶的化學(xué)成分其中絕大多

數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。降低

活化能思考：酶被分解的產(chǎn)物是什么?怎樣設(shè)計實驗證明酶的本質(zhì)?的是(

B

)A.甲酶不被該種蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)【對點訓(xùn)練】

甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯誤解題指南：

通過圖中蛋白酶對兩種酶的作

用結(jié)果來判斷兩種酶的化學(xué)本質(zhì)。D.

乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改酶乙酶時間酶活性甲0為什么2號試管的反應(yīng)速率比1號試管快得多?提示：

酶有催化作用，催化效率高于無機催化劑。肝

胖

必

樂

是

新鮮

的

。三、

酶的特性1.酶的高效性比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率。少量肝臟

研磨液三氯化

鐵溶液過氧化氫溶液過氧化氫溶液過氧化氫溶液過氧化氫溶液2211未加酶也未加無機催化劑催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。哪一條是加酶的曲線?A曲線模型平衡點時間實驗材料：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶(其最適溫度在60℃左右)溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液。新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液，3%的過氧化氫溶液。生物酶牙膏中的淀粉酶能水解所有的殘渣嗎?如何設(shè)計實驗驗證呢?請利用所給的實驗材料設(shè)

計實驗。方案：

同一種酶+不同的底物①淀粉酶+淀粉②淀粉酶+過氧化氫將全班分為四個大組，進行實驗。1號試管中加入2mL

代管中加入2mL淀粉溶液

庶糖溶液加入淀粉酶2滴，據(jù)

試管下半部分浸入

60℃左右的熱水

,

反應(yīng)5min加入斐林試劑

振蕩

→

約60℃水浴2min傳紅色沉淀

無變化淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。提

示

：不能使用碘液，因為碘液可以檢測淀粉是

否能被分解，但是不能檢測蔗糖是否被分解。2.

酶的專

一

性

探究淀粉酶對淀粉利

淀粉溶液能改用碘液來檢測嗎?為什么?糖溶液二三實驗現(xiàn)象結(jié)論白

色

棕

色實驗步驟底物產(chǎn)物產(chǎn)物圖4

-

4

酶促反應(yīng)過程示意圖一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反(a)活性部位酶(b)底物活性部位酶專一性：應(yīng)如果一個條形碼不是專一的開一個柜子，有何后果?酶專一性意義：細胞代謝能夠有條不紊地進行。酶的專一性有什么意義?為什么多酶片不能與酸性藥物同服，也不能用熱開水沖

服呢?人體的不同部位的消化

液pH不同，各種消化酶在不同

的部位都能發(fā)揮作用嗎?探究影響酶活性的條件探究實驗的

一

般程序：提出問題2

作出假設(shè) 設(shè)計實驗4

進行實驗

分析結(jié)果，得出結(jié)論6

表達交流進一步探究點

點唾液淀粉酶pH

6.2~7.4洗

衣

粉超效加酶號

：218

節(jié)胃蛋白酶pH

0.9~1.5洗衣小貼士：小腸內(nèi)的酶不宜用60℃及以上的熱水直pH

7.6接溶解洗衣粉酶的活性是否受pH、

溫度等的影響2

我們作出的假設(shè)酶的活性受pH、

溫度等的影響探究溫度對酶活性的影響探究pH對酶活

性的影響我們選用的底物我們選用的酶底

物：

(酸能促進淀粉分解)①質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的可溶性淀粉溶液②質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的H?O?

溶液酶溶液：

(高溫下H?O?

分解加快)③淀粉酶溶液(適宜溫度60℃左右)④新鮮的肝臟研磨液(含H?O?酶)選擇材料1.

你所設(shè)計實驗的自變量是什么?如何控制?

對照組怎樣設(shè)置(至少設(shè)置幾組)?底物與酶

何時混合，控制變量之前還是之后?2.實驗的因變量是什么?怎樣觀察和檢測因變量?能用斐林試劑檢測淀粉酶的水解嗎?3.無關(guān)變量有哪些?如何進行控制?問題探討設(shè)計實驗溫度對酶活性的影響

(以淀粉為底物)自

變

量

：溫度不同因變量：

酶活性檢測：碘液檢測觀察各試管中顏色的深淺。無關(guān)變量：

pH,

底物量及濃度，酶量，反

應(yīng)時間等。pH對酶活性的影響

(以H?0?為底物)自變量：pH不同因變量：

酶活性檢

測

：相同時間內(nèi)H?O?分解產(chǎn)生氣泡的量。無關(guān)變量：

溫度，底物量及濃度，酶量，反應(yīng)時間等。4

分組進行實驗按實驗方案進行操作，仔細觀察，認(rèn)真記錄實驗結(jié)果。

分析結(jié)果，得出結(jié)論1.哪支試管中酶的活性最高?2.實驗結(jié)果與你的預(yù)期結(jié)果一致嗎?取六支試管編號11'22'33'分別加入1mL淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶分別保溫5min0℃60℃100℃將兩試管混合搖勻1'加入1中2'加入2中3'加入3中分別保溫5min0℃60℃100℃取出冷卻滴加碘液1滴1滴1滴實驗結(jié)果變藍不變藍變藍實驗結(jié)論酶的活性受溫度的影響探究溫度對淀粉酶活性的影響高溫和低溫下的酶恢復(fù)到正常溫度，以及pH由過酸過堿恢復(fù)到中性，酶的活性是否能夠恢復(fù)?為什么?小組討論作出假設(shè)，根據(jù)已做的實驗，設(shè)計實驗。表

達交流

并

進探

究作出假設(shè)溫度由高溫和低溫恢復(fù)到最適溫度，酶的活性能恢復(fù)。設(shè)計實驗將處于0℃環(huán)境下的試管1在60℃下保溫5min;將處于沸水環(huán)境下的試管3冷卻到60℃并保溫5min實驗結(jié)果試管1藍色消失，試管3仍為藍色實驗結(jié)論溫度由低溫恢復(fù)到最適溫度，酶的活性恢復(fù)；溫度由高溫恢復(fù)到最適溫度，酶的活性不能恢復(fù)為什么在過酸、過堿或高溫下，酶的活性不能恢復(fù)，而低溫下酶的活性能恢復(fù)?請同學(xué)們根據(jù)蛋白質(zhì)的特性，閱讀課本第85頁內(nèi)容，回答問題。作出假設(shè)pH由過酸、過堿恢復(fù)到中性，酶的活性能夠恢復(fù)設(shè)計實驗在NaOH試管中加入等量HCl在HCl試管中加入等量NaOH實驗結(jié)果兩支試管都沒有產(chǎn)生大量氣泡實驗結(jié)論過酸、過堿環(huán)境下酶的活性不能恢

復(fù)酶的特性1.具有高效性比較過氧化氫酶和Fe3+

的催化效率2.具有專一性淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用3.作用條件較溫和要有合適的溫度溫度對淀粉酶活性的影響要有合適的pHpH

對過氧化氫酶活性的影響四

、影響酶促反應(yīng)速率的因素：1.溫

度溫度過高時，導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久性失活。低溫時，酶活性降低，給以適宜溫

度，可恢復(fù)活性在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，酶活性上升。超過最適溫度后，隨溫度上升，酶活性下降。BC溫

度AB

段表示：BC

段表示：B

點對應(yīng)的溫度表示：

酶的最適溫度反應(yīng)速率(酶活性)每種酶都有自己的最適溫度1.動物：35—40℃之間2.植物：40—50℃之間3.細菌、真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大，有的高達70℃t/

℃最適溫度PHB點對應(yīng)的pH表示：

酶的最適pHAB段表示：

在一定pH范圍內(nèi)，隨pH上升，酶活性上升。BC段表示：

超過最適pH

后，隨pH

上升，酶活性下降。2.pH在過酸過堿的條件下，都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性反應(yīng)速率

酶活性)A不同，過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)

遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但

在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。思考：

高溫、低溫、過酸和過堿對酶活

性的影響本質(zhì)相同嗎?酶

的

活

性

受

溫

度

影

響

的

示

意

圖

①酶

的

活

性

受

pH

的

影

響最

適

溫

度t/℃酶的濃度：底物充足時反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。反應(yīng)速率不再增加的限制因素是什么?底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快，但達到一定濃度，反應(yīng)速率不再變化。底物濃度

(S)酶的濃度

(E)4.底物濃度3.酶的濃度反應(yīng)速率反應(yīng)速率【對點訓(xùn)練】關(guān)于溫度對酶活性影響的敘述，錯誤的是

(

B

)A.不同酶的最適溫度可能相同B.隨著溫度降低，酶促反應(yīng)的活化能下降C.酶活性最高時的溫度不適合該酶的保存D.高溫下酶失活是酶空間結(jié)構(gòu)破壞的結(jié)男(1)溫度能影響酶的活性，最適溫度時酶的活

性最高。(2)高溫使酶變性失活，低溫使酶活性降低，但

不失活，可用于酶的保存。警示】實驗中溫度和pH的控制在設(shè)計酶需要適宜的溫度和pH的實驗中，每一組實驗都必須事先將底物、酶液分別處理到各自所需要控制的溫度和pH,

使反應(yīng)一開始便達到預(yù)設(shè)溫度和pH,

減小實驗誤差。若先將底物與酶液混合后再控

制溫度和pH,

則會由于酶的高效性，導(dǎo)致酶促反應(yīng)在達到所控溫度和pH條件前發(fā)生。①酶的概念②酶的作用原理石每③酶的本質(zhì)④酶的作用特性a.具有高效性b.具有專一性c.作用條件較溫和知識體系小結(jié)當(dāng)堂訓(xùn)練達標(biāo)1.

關(guān)于酶的特性，下列表述中錯誤的是

(

D

)A.酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機物B.化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變C.

酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度影響D.一旦離開活細胞，酶就失去催化能力2.

下列關(guān)于酶的敘述，

不正確的是

(

B

)A.

絕大多收酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B.

能夠催

\脂肪酶水解的酶是脂肪酶C.酶的催

效率高是因為其降低活化能的作用顯著D.酶催化

學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進行的考察酶的特性及其本質(zhì)3.

(2016

·全