【公開(kāi)課】降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶++課件高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第一節(jié)

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶高中生物必修第1冊(cè)第1課時(shí)酶的作用和本質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)酶催化作用具體實(shí)例的討論,說(shuō)明酶在細(xì)胞代謝中的作用。2.通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料,闡明絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)的事實(shí),認(rèn)同科學(xué)是在不斷地探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的。3.通過(guò)“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn),學(xué)會(huì)控制自變量,觀察和檢測(cè)因變量,以及嘗試設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用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)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。2.酶的作用原理(1)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。(2)原理:與無(wú)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。(3)意義:使細(xì)胞代謝能在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。二、比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解1.實(shí)驗(yàn)原理H2O2H2O+O22.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

試

管

現(xiàn)象氣泡幾乎無(wú)少較多很多帶火星衛(wèi)生香不復(fù)燃復(fù)燃復(fù)燃性較強(qiáng)復(fù)燃性很強(qiáng)要點(diǎn)筆記

每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)大約是每滴肝臟研磨液中過(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)酶具有催化作用。(2)與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高。三、酶的本質(zhì)1.合成場(chǎng)所:活細(xì)胞中。2.化學(xué)本質(zhì):絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),極少數(shù)是RNA。連線。

探究點(diǎn)一酶在代謝中的作用及本質(zhì)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,很多反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行,是因?yàn)榧訜崾狗磻?yīng)物獲得了能量,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)。細(xì)胞的代謝,其本質(zhì)就是化學(xué)反應(yīng),細(xì)胞代謝不是通過(guò)加熱的方式,而是利用酶的作用保證其順利進(jìn)行。酶的作用原理是什么?1.請(qǐng)概述曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的含義。答案

曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示沒(méi)有催化劑作用時(shí)的反應(yīng)能量變化曲線、無(wú)機(jī)催化劑催化時(shí)的反應(yīng)能量變化曲線、酶催化時(shí)的反應(yīng)能量變化曲線。2.圖中a、b、c分別表示相應(yīng)的能量值,請(qǐng)利用圖中字母表示出相應(yīng)反應(yīng)進(jìn)行所需能量值的多少。由此說(shuō)明什么問(wèn)題?答案

沒(méi)有催化劑作用時(shí)反應(yīng)所需的活化能為a+b+c,無(wú)機(jī)催化劑催化反應(yīng)所需的活化能為b+c,酶催化反應(yīng)所需的活化能為c。通過(guò)曲線可知,酶和無(wú)機(jī)催化劑都能降低反應(yīng)活化能,但是酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著?！練w納提升】1.與酶有關(guān)的知識(shí)總結(jié)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核(真核生物)作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)、外或生物體外來(lái)

源一般來(lái)說(shuō),活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶生理功能具有生物催化作用作用原理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能2.酶與無(wú)機(jī)催化劑的共同點(diǎn)(1)能催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,并不為化學(xué)反應(yīng)提供物質(zhì)和能量,本身不被消耗,不改變化學(xué)反應(yīng)的方向。(2)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)速率加快,但不改變生成物的量。易錯(cuò)提醒有關(guān)酶的四點(diǎn)提醒(1)酶不僅在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用,在細(xì)胞外和生物體外也能發(fā)揮作用。(2)酶作用的機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,不能為反應(yīng)提供能量。加熱能為反應(yīng)提供能量。(3)酶可改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率,但反應(yīng)前后自身的性質(zhì)和數(shù)量不變。(4)合成酶的原料為氨基酸或核糖核苷酸。探究點(diǎn)二比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解組別實(shí)驗(yàn)處理加入體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液/mL溫度加入試劑試管12常溫—試管2290℃—試管32常溫2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液試管42常溫2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液1.本實(shí)驗(yàn)的自變量有哪些?實(shí)驗(yàn)中為什么把肝臟制備成肝臟研磨液?答案

本實(shí)驗(yàn)的自變量有溫度、催化劑的種類。制成肝臟研磨液會(huì)增大酶與過(guò)氧化氫的接觸面積,加快過(guò)氧化氫分解速率。2.試管1和試管2組成的對(duì)照實(shí)驗(yàn),能說(shuō)明什么問(wèn)題?答案

加熱能使H2O2得到能量,促進(jìn)H2O2分解。3.除了上述的對(duì)照實(shí)驗(yàn),請(qǐng)?jiān)僬页鲆唤M對(duì)照實(shí)驗(yàn),并指出該組對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明的問(wèn)題。答案

①試管1和試管3,說(shuō)明FeCl3能催化H2O2的分解;②試管1和試管4,說(shuō)明肝臟研磨液中的過(guò)氧化氫酶能催化H2O2的分解;③試管1、試管3和試管4,說(shuō)明FeCl3和肝臟研磨液中的過(guò)氧化氫酶都能催化H2O2的分解,且過(guò)氧化氫酶的催化效率高于FeCl3。(答出任意一條即可)【歸納提升】實(shí)驗(yàn)中變量的控制變量:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化因素稱為變量。自變量:在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素,如上述實(shí)驗(yàn)中加熱、FeCl3溶液、肝臟研磨液。因變量:隨著自變量的改變而變化的變量。如上述實(shí)驗(yàn)中H2O2分解速率。無(wú)關(guān)變量:除自變量外,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能還會(huì)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。如反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)時(shí)間、試劑的用量、實(shí)驗(yàn)室溫度等。特別提醒

實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)肝臟必須是新鮮的,過(guò)氧化氫酶是一種蛋白質(zhì),不新鮮的肝臟,酶的活性較低。(2)肝臟要磨碎,充分研磨有利于過(guò)氧化氫酶從細(xì)胞中釋放出來(lái)并與過(guò)氧化氫充分接觸。(3)滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時(shí)不能共用一支滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,導(dǎo)致得出錯(cuò)誤的結(jié)論。第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第一節(jié)

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶高中生物必修第1冊(cè)第2課時(shí)酶的特性學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)“淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用”的探究活動(dòng),闡明酶具有專一性,學(xué)會(huì)“控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)”的科學(xué)方法。2.通過(guò)“影響酶活性的條件”的探究活動(dòng),分析推導(dǎo)“酶的作用條件較溫和”的特性,訓(xùn)練模型建構(gòu)的科學(xué)思維。3.通過(guò)酶在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用的實(shí)例,認(rèn)同酶在生產(chǎn)應(yīng)用上具有高效、環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)。一、淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用1.實(shí)驗(yàn)原理淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們?cè)诿傅拇呋饔孟露寄芩獬蛇€原糖。用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖的水解反應(yīng),再用斐林試劑鑒定溶液中有無(wú)還原糖,就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。2.本實(shí)驗(yàn)的自變量是底物的種類;因變量是底物是否被水解。【微思考】

在已知淀粉酶可以催化淀粉水解的情況下,設(shè)置1號(hào)試管有無(wú)必要?答案

有必要。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置1號(hào)試管,可以進(jìn)一步確認(rèn)淀粉酶能夠催化淀粉水解成還原糖,對(duì)2號(hào)試管起到對(duì)照的作用。二、影響酶活性的條件1.酶活性酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活性。酶活性可用在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率來(lái)表示。2.溫度和pH對(duì)酶活性的影響

酶活性溫

度pH最高最適最適降低偏高或偏低偏高或偏低失活過(guò)高過(guò)高或過(guò)低曲線

預(yù)習(xí)反饋1.酶的特性(連線)。2.識(shí)圖。

(1)圖甲中AB段說(shuō)明在一定溫度范圍內(nèi),隨溫度

,酶的活性逐漸

,溫度為t2時(shí)酶的活性

,t2為酶的

。超過(guò)這一溫度(如BC段),隨溫度升高,酶的活性逐漸

,甚至

。

(2)分析圖乙可知,胃蛋白酶、胰蛋白酶的最適pH分別為

、

。胃蛋白酶能水解進(jìn)入胃中的淀粉嗎?

。胃蛋白酶隨食糜進(jìn)入小腸后,還能催化蛋白質(zhì)水解嗎?

。

升高增高最高最適溫度降低失活1.58不能不能探究點(diǎn)一淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用無(wú)機(jī)催化劑和酶都能催化化學(xué)反應(yīng)。無(wú)機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣,例如,酸既能催化蛋白質(zhì)水解,也能催化脂肪水解,還能催化淀粉水解。目前發(fā)現(xiàn)的酶有8

000多種,酶能像無(wú)機(jī)催化劑一樣,催化多種化學(xué)反應(yīng)嗎?下表是探究“淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用”的實(shí)驗(yàn)流程。序號(hào)項(xiàng)

目試

管121注入可溶性淀粉溶液2mL—2注入蔗糖溶液—2mL3注入新鮮淀粉酶溶液2mL2mL460℃保溫5min5min5滴加斐林試劑2mL,振蕩2mL,振蕩6沸水浴加熱1min1min7觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果有磚紅色沉淀無(wú)磚紅色沉淀1.本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁x用碘液檢測(cè)?答案

本實(shí)驗(yàn)不能選用碘液,因?yàn)檎崽羌捌渌猱a(chǎn)物遇碘液都不會(huì)發(fā)生顯色反應(yīng),無(wú)法檢測(cè)蔗糖是否被水解。2.實(shí)驗(yàn)中如果2號(hào)試管也產(chǎn)生了磚紅色沉淀,可能的原因有哪些?應(yīng)如何處理?答案

蔗糖溶液放置的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),蔗糖被溶液中的微生物分解成還原性的糖,從而影響了實(shí)驗(yàn)效果。這時(shí)應(yīng)臨時(shí)配制蔗糖溶液。另一個(gè)可能的原因是試管不干凈,實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)將試管用清水再清洗一次,試管編號(hào)要醒目。3.本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?答案

淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有專一性?！練w納提升】1.專一性模型(1)物理模型①圖中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì),C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。要點(diǎn)筆記

酶具有專一性,主要與酶的活性部位有關(guān),該活性部位與底物分子在空間結(jié)構(gòu)上有特殊的匹配關(guān)系。(2)曲線模型①加入酶B的反應(yīng)速率和無(wú)酶條件下的反應(yīng)速率相同,說(shuō)明酶B對(duì)此反應(yīng)無(wú)催化作用。②加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快,說(shuō)明酶A可催化該反應(yīng),即酶具有專一性。2.實(shí)驗(yàn)思路

(1)(2)探究點(diǎn)二影響酶活性的條件新買的果蔬放在冰箱中冷藏保鮮、加酶洗衣粉最好用溫水處理洗滌衣物、發(fā)燒后往往食欲不振,這些現(xiàn)象都與酶的活性有關(guān)。影響酶活性的條件有哪些?1.若要探究溫度或pH對(duì)酶活性的影響,應(yīng)分別選擇何種實(shí)驗(yàn)材料?請(qǐng)說(shuō)明原因。答案

最好用淀粉溶液、唾液淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響,因?yàn)檫^(guò)氧化氫在加熱條件下可以分解。應(yīng)用肝臟研磨液、過(guò)氧化氫溶液探究pH對(duì)酶活性的影響,因?yàn)榈矸墼谒嵝詶l件下可以水解。2.變量的控制是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵,請(qǐng)完成下表。

課題用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響用過(guò)氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響自變量

自變量的設(shè)置方法分別用

的水、沸水、冰水處理

分別用蒸餾水、

溶液、

溶液處理

因變量酶活性酶活性因變量的觀察指標(biāo)

無(wú)關(guān)變量

及其他因素均保持相同且適宜

及其他因素均保持相同且適宜

溫度pH37℃

HClNaOH加碘液后溶液顏色變化氣泡產(chǎn)生的速率pH溫度3.若要探究溫度對(duì)酶活性的影響,你怎樣保證酶液和底物在同一溫度下發(fā)揮作用?答案

將底物和酶液分別注入兩支試管中,在同一溫度下保溫一段時(shí)間,然后再把底物和酶液混合處理。4.甲、乙兩圖分別是溫度和pH對(duì)酶活性影響的數(shù)學(xué)模型,請(qǐng)分析比較甲、乙兩圖中甲圖起點(diǎn)酶活性不為0,而乙圖起點(diǎn)、終點(diǎn)酶活性都為0的原因。答案

甲圖起點(diǎn)酶活性不為0的原因是低溫僅僅降低酶的活性但不會(huì)使酶失活;乙圖起點(diǎn)、終點(diǎn)酶活性都為0的原因是pH過(guò)低(或強(qiáng)酸)或過(guò)高(強(qiáng)堿)會(huì)使酶失活?！練w納提升】1.探究溫度對(duì)酶活性影響的思路淀粉淀粉酶

↓

↓各自在所控制的溫度下處理一段時(shí)間 ↓淀粉與相應(yīng)溫度的淀粉酶混合 ↓在各自所控制的溫度下保溫一段時(shí)間 ↓滴加碘液,觀察顏色變化2.探究pH對(duì)酶活性影響的思路

3.探究溫度和pH影