課件降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1_第1頁
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文檔簡介

光合作用細胞呼吸能量ATP酶物質(zhì)代謝有機物分解有機物合成第5章細胞的能量供應(yīng)和利用細胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng),統(tǒng)稱為

。(新陳代謝)細胞代謝學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容框架1.通過對酶催化作用具體實例的討論,說明酶在細胞代謝中的作用及酶的本質(zhì)和特性。2.通過對相關(guān)的實驗和探究,嘗試控制自變量、觀察和檢測因變量,設(shè)置對照組和重復(fù)組。降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶(第1課時)第5章第1節(jié)2H2O22H2O+O2↑細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ),但代謝也會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì),如過氧化氫,體內(nèi)過氧化氫過多會導(dǎo)致皮膚發(fā)黃,毛發(fā)(包括頭發(fā))變白,會加速人體衰老。資料加熱、強酸、強堿、加催化劑(如Fecl3)細胞中含有過氧化氫酶在體外要使過氧化氫快速分解需要什么條件?細胞內(nèi)的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢?一、酶在細胞代謝中的作用問題探討是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。便于取出實驗材料(肉塊),排除物理性消化對肉塊的影響,確定其是否發(fā)生了化學(xué)性消化。收集胃內(nèi)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。【細胞代謝】問.斯帕蘭扎尼的實驗說明了什么?問.什么是細胞代謝?問.細胞代謝的主要場所?問.誰通過實驗發(fā)現(xiàn)了胃蛋白酶?①②③胃蛋白酶發(fā)現(xiàn)過程:細胞代謝:細胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶催化的。酶促反應(yīng)又稱為酶催化作用,指的是由酶作為催化劑進行催化的反應(yīng)。問.細胞代謝為什么離不開酶?細胞質(zhì)【探究一】酶在細胞代謝中的作用一、【探究一】酶在細胞代謝中的作用1實驗原理:①②2H2O22H2O+O2↑不同條件①高溫②FeCl3(無機催化劑)③過氧化氫酶2實驗材料:新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶且活性高。使肝細胞破裂從而釋放出過氧化氫酶,有利于過氧化氫酶與試管內(nèi)過氧化氫分子充分接觸,加速過氧化氫的分解為什么要將豬肝制成研磨液?【探究一】酶在細胞代謝中的作用3實驗步驟:3%2ml2ml2ml常溫2滴②點燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況①氣泡冒出情況滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時,能否共用一個吸管?不能【探究一】酶在細胞代謝中的作用4實驗結(jié)果:3%2ml2ml2ml常溫2滴②點燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況①氣泡冒出情況不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃【探究一】酶在細胞代謝中的作用說明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。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。不能。細胞是在常溫下生活,若加熱,會使細胞死亡加熱能促進H2O2的分解,提高反應(yīng)速率【探究一】酶在細胞代謝中的作用合作探究:閱讀教材P78“科學(xué)方法”相關(guān)知識,在下表中標(biāo)出相應(yīng)知識(1)在試管編號處標(biāo)出哪幾只是對照組?哪幾只是實驗組?(2)分別代表什么變量?(相同條件:相同且適宜)【探究一】酶在細胞代謝中的作用自變量因變量無關(guān)變量1與2對照:加熱能促進過氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。(加熱為反應(yīng)提供能量)1與3對照:FeCl3在常溫下能促進過氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。(無機催化劑具有催化作用)1與4對照:過氧化氫酶在常溫下能促進過氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。(酶具有催化作用)3與4對照:過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。(酶具有高效性)通過將不同類型催化劑(主要是酶與無機催化劑)催化底物的反應(yīng)速率進行比較,得出結(jié)論。5實驗結(jié)論:對照實驗對照組實驗組酶和無機催化劑一樣,都能催化化學(xué)反應(yīng),并且酶的催化效率遠高于無機催化的催化效率?!咎骄恳弧棵冈诩毎x中的作用加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號試管,可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號試管進行對照;加入2滴蒸餾水的6號試管可以作為3號試管和4號試管的對照組。課本P80【拓展】【拓展】實驗設(shè)計應(yīng)該遵循以下原則:多次實驗,取平均值,用以減少誤差和偶然性【拓展】【拓展】對照類型:空白對照對照組為自然狀態(tài)下不做處理的對象組實驗組為施加實驗變量處理的對象組自身對照實驗處理前的對象組為對照組,實驗處理后的對象組為實驗組相互對照不單設(shè)對照組,而是幾個實驗組相互對照條件對照即給對象施加某種實驗處理,雖不是檢驗假設(shè)需要的,但更能充分說明實驗變量的對照。加熱為什么能加快過氧化氫分解?3號、4號試管沒有加熱,為什么也有大量氣泡產(chǎn)生?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。加熱:為分子提供了能量。無機催化劑:降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。酶:同無機催化相比,酶。更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,因而催化效率更高。二、酶的作用機理閱讀書本P78第一、二段,思考:以下不同條件加快反應(yīng)速率的原理bade反應(yīng)過程能量初態(tài)(反應(yīng)物)終態(tài)(產(chǎn)物)活躍狀態(tài)①②③ad段的含義?ac段?ac>ab段,說明?

沒有催化劑無機催化劑酶酶降低的活化能。二、酶的作用機理c②①③請說明每條曲線是在何種條件下進行的反應(yīng)?在沒有催化劑條件下,反應(yīng)所需要的活化能。酶降低活化能的作用比無機催化劑更顯著,酶具有高效性。

表示自然條件下反應(yīng)所需要的活化能

表示使用無機催化劑時反應(yīng)所需要的活化能

表示使用酶時反應(yīng)所需要的活化能

表示酶所降低的活化能E2E1E3E2-E3

表示加熱時反應(yīng)所需要的活化能E2練習(xí):《金》P88例1、2、3、4發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng),與生命活動無關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納其他科學(xué)家切赫和奧爾特曼胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)發(fā)酵與活細胞有關(guān)發(fā)酵與死細胞中的物質(zhì)有關(guān)死細胞中的物質(zhì)和活細胞都能引起發(fā)酵脲酶是蛋白質(zhì)切赫奧爾特曼少數(shù)酶是RNA三、酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。課本P80二、2酶的本質(zhì):絕大多數(shù)為________,少數(shù)為_____。蛋白質(zhì)RNA三、酶的本質(zhì)是_______產(chǎn)生的一類具有_____作用的_______?;罴毎呋袡C物(來源)(作用)(本質(zhì))思考1:酶的基本組成單位是

_____。思考2:酶是具有分泌功能的細胞產(chǎn)生的,所以要在細胞外才能發(fā)揮催化作用()思考3:細胞中的酶可來自于食物。(

)氨基酸或核糖核苷酸××細胞內(nèi)、外,體外均可起作用練習(xí):課本P801、2《金》P90例6對點精練:1.下列有關(guān)生物體內(nèi)酶的說法正確的是(

)A.酶是一類具有生物催化作用的有機物B.酶都是在核糖體上合成的C.酶與雙縮脲試劑都可以產(chǎn)生紫色反應(yīng)D.絕大多數(shù)活細胞都能產(chǎn)生酶

E.酶離開了活細胞還能發(fā)揮作用

F.在化學(xué)反應(yīng)前后,酶本身的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量會發(fā)生變化

ADE可用第2章中學(xué)過的檢測蛋白質(zhì)的方法。在薩姆納之前,之所以很難鑒定酶的本質(zhì),主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難。思維拓展:設(shè)計實驗,探究某種酶是不是蛋白質(zhì)某種酶+蛋白質(zhì)底物被催化→該酶是蛋白質(zhì)底物沒有被催化→該酶是RNA某種酶+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色→該酶是蛋白質(zhì)不出現(xiàn)紫色→該酶是RNA方案1:染色法方案2:酶解法3.給你一份某種酶的結(jié)晶,你能設(shè)計實驗檢測它是不是蛋白質(zhì)嗎?請簡略寫出實驗步驟。想一想,在薩姆納之前,為什么很難鑒定酶的本質(zhì)?P7610《書》P80設(shè)計實驗,探究某種酶是不是蛋白質(zhì)實驗步驟:選材、分組、編號第一步:取2支試管,編號為1號試管、2號試管;第二步:向1號試管中加入2mL雞蛋清,2號試管中加入2mL該酶;設(shè)置自變量第三步:向2支試管中各加入1mL雙縮脲A液(NaOH溶液),搖勻,再向2支試管加入4滴雙縮脲B液(CuSO4溶液),搖勻??刂茻o關(guān)變量第四步:觀察2支試管中溶液顏色的變化。觀察,記錄結(jié)果預(yù)測:若兩試管均呈現(xiàn)紫色,則說明

;若1號試管呈現(xiàn)紫色,2號試管沒有呈現(xiàn)紫色,則說明

。該酶是蛋白質(zhì)該酶不是蛋白質(zhì)實驗組對照組相同且適宜對照實驗設(shè)計的一般步驟實驗一般步驟:第一步:選材、分組、編號;第二步:設(shè)置自變量第三步:控制無關(guān)變量

根據(jù)實驗?zāi)康暮推鞑?,分析實驗的自變量,找出主要的無關(guān)變量,明確因變量的檢測方法。第四步:觀察、比較因變量常用句:取相同的×××平均(隨機)分為×組,編號為A、B、C……常用句:A組(實驗組)添加一定量的……,B組(對照組)添加等量的……常用句:相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間……常用句:觀察并記錄……課堂小結(jié)三、探究酶的特性資料1:酶的催化效率約是無機催化劑的107-1013倍。資料2:下圖為某種酶的作用模型,A為酶,B/C/D為反應(yīng)物,E/F為產(chǎn)物。資料3:腸淀粉酶的最適PH為6.7-7.0,最適溫度為37℃左右;傳統(tǒng)淀粉分解成葡萄糖需要在245kPa的高壓、140-150℃的高溫、強酸處理下進行。1.高效性2.專一性3.作用條件溫和每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。例如:脲酶——只能使過尿素分解;

蛋白酶——可以催化多種蛋白質(zhì)水解下述資料分別反映了酶的什么特性?思考:無機催化劑是否具有專一性?練習(xí):課本P85二1、《金》P94例3、看《課本》P81看:《課本》P84與社會聯(lián)系、相關(guān)信息結(jié)合左圖思考以下問題:1-3分別對應(yīng)哪種條件?(加酶、加無機催化劑、不加催化劑)哪些曲線對比可說明酶具有高效性?加入酶是否會改變反應(yīng)平衡點(生成物的量)?反應(yīng)前后,酶的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生改變?1.高效性生成物的量加酶無機催化劑不加催化劑1-2。高效性(與無機催化劑比)1-3對比說明可說明什么問題?酶具有催化作用(與不加催化劑比)不改變。不改變。酶具有高效性的原因是?降低的活化能的作用更顯著2.專一性Q1:如何設(shè)計實驗驗證酶具有專一性?同種酶+不同底物

探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用Q2:本實驗的自變量是?因變量是?因變量如何檢測?底物種類淀粉蔗糖+淀粉酶水解情況產(chǎn)生還原糖不產(chǎn)生還原糖+斐林試劑出現(xiàn)磚紅色沉淀不出現(xiàn)磚紅色沉淀不同酶+同種底物Q3:能否用碘液對實驗結(jié)果進行檢測?不能,因為碘液無法檢測蔗糖是否發(fā)生水解。練習(xí):課本P85一1、2《金》P94例4、

看《金》P94點撥提升實驗步驟試管編號2A(1號)B(2號)

1淀粉2ml蔗糖2ml2淀粉酶2ml2ml3發(fā)生反應(yīng)60℃水浴加熱5min4結(jié)果檢測分別加入2ml斐林試劑,沸水浴加熱1min實驗結(jié)果實驗結(jié)論

探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用無磚紅色沉淀有磚紅色沉淀淀粉蔗糖淀粉酶只能催化

水解,不能催化

水解酶具有專一性書P82:討論1:在已知淀粉酶能夠催化淀粉水解的情況下,本實驗設(shè)置1號試管還有沒有必要?有必要(排除無關(guān)變量的影響,比如淀粉酶本來就失活了)3.作用條件溫和結(jié)合下列資料分析有哪些條件會影響酶的作用?資料1:某種加酶洗衣粉的包裝袋上,注明該洗衣粉的適用水溫為不能超過60℃。資料2:口腔溫度和體溫差不多,唾液淀粉酶進入胃后,卻不能催化淀粉分解。溫度pH探究溫度和pH對酶活性的影響酶活性:酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。(單位時間

的減少量或

的增加量來表示)表示方法:在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率。反應(yīng)物生成物(底物)(產(chǎn)物)課題名稱探究溫度對酶活性的影響探究pH對酶活性的影響實驗材料淀粉溶液、淀粉酶溶液肝臟研磨液、過氧化氫溶液自變量溫度pH自變量的設(shè)置方法60℃的水、沸水、冰塊蒸餾水、鹽酸、NaOH溶液因變量酶活性因變量的觀察指標(biāo)加碘液后溶液顏色的變化氧氣產(chǎn)生的速率無關(guān)變量pH等溫度等提供材料:淀粉溶液、唾液淀粉酶溶液、H2O2溶液,新鮮質(zhì)量分數(shù)20%的肝臟研磨液能用H2O2?能用淀粉?斐林試劑?不能用H2O2,因為溫度不僅影響H2O2酶的活性,而且直接影響H2O2的分解。

不能用淀粉,因為淀粉在酸性條件下會發(fā)生水解。

不能用斐林試劑,因為用斐林試劑檢測時需要水浴加熱,會改變溫度。

見《金》P98實驗注意事項《金》P97

探究溫度對酶活性的影響組別第1組(1和2號)第2組(3和4號)第3組(5和6號)實驗步驟一1、3、5號試管各加入:淀粉酶10滴2、4、6號試管各加入:淀粉溶液2mL二1和2號試管分別冰水浴3min3和4號試管分別60℃水浴3min5和6號試管分別沸水浴3min三同組的兩支試管溶液混合,然后在各自溫度維持5min四各加入2滴

碘液

,搖勻五觀察并記錄結(jié)果結(jié)果結(jié)論變藍變藍不變藍酶活性受到溫度影響,高溫和低溫都會降低酶活性。將酶、反應(yīng)物分別保溫至設(shè)定溫度后再混合,目的?《金》P97探究pH對酶活性的影響試管編號1號2號3號實驗步驟一各加入4滴新鮮肝臟研磨液(酶)二加入1mL蒸餾水加入1mLHCl加入1mLNaOH三各加入2mLH2O2溶液,搖勻四觀察并記錄各試管氣泡產(chǎn)生速率實驗結(jié)果實驗結(jié)論極慢極慢極快酶活性受到pH影響,過酸和過堿都會降低酶活性。先調(diào)好酶溶液的PH再與反應(yīng)物混合步驟二、三順序能否對調(diào)?若要進一步探究酶作用的最適溫度/最適pH,如何設(shè)計實驗?通過上述實驗,能否判斷上述酶作用的最適溫度/最適pH?

探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用見《金》P98歸納提升請描述溫度和pH對酶活性的影響:最適溫度最適pH存在最適溫度/pH,低于最適溫度/pH時,隨溫度/pH升高,酶活性……高于最適溫度/pH時,隨溫度/pH升高,酶活性……溫度過高、過酸、過堿會使酶永久失活。原因:使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞低溫抑制酶活性,但不破壞酶的空間結(jié)構(gòu)(升溫可恢復(fù))保存酶的條件:低溫,最適pH縮小梯度,定量測定多個溫度、pH下的酶活性(教材P84:相關(guān)信息)3.作用條件溫和左圖為某酶促反應(yīng)的實驗結(jié)果,由此可得出什么結(jié)論:存在最適pH,低于最適pH時,隨pH升高,酶活性上升,高于最適pH時,隨pH升高,酶活性下降。當(dāng)溫度從30℃上升到37℃,酶活性的先升后降。溫度不影響最適pH。練習(xí):課本P85一

3、《金》P1007(4)(5)1、在測定植物α-淀粉酶活性時,將溫度由0℃上升到60℃的過程中,酶活性將:A、不斷上升B、沒有變化C、先升后降D、先降后升【練】B變式訓(xùn)練:若將溫度由100℃下降到60℃的過程中,酶活性將:(溫度過高:失活)2、測定胃蛋白酶的活性時,將pH由1.5上升到6的過程中,該酶活性將_______A、不斷下降B、沒有變化C、先升后降D、先降后升變式訓(xùn)練:測定胃蛋白酶的活性時,將pH由

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