高中生物 第五章 第1节 降低化学反应活化能的酶课件 新人教版必修1.ppt

第5章 细胞的能量供应和利用 第1节降低化学反应活化能的酶 自主学习新知突破 1 识记细胞代谢的概念和酶的本质 2 理解酶在代谢中的作用和特性 3 会设计实验探究或验证酶的特性及影响因素 1 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 是细胞 的基础 酶的作用和本质 生命活动 2 酶的作用及机理 1 酶的作用 具有 作用 2 活化能 分子从 转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量 3 作用机理 同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 因而催化效率更高 生物催化 常态 降低化学反应的活化能 3 酶的本质酶是 产生的具有 作用的 其中绝大多数酶是 少数是rna 活细胞 催化 有机物 蛋白质 思考探讨 1 细胞代谢的场所在哪里 2 在 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验中 自变量 因变量和无关变量分别是什么 3 酶发挥作用的场所是什么 提示 1 细胞 2 自变量 常温和90 水浴 加入的fecl3溶液和肝脏研磨液 因变量 气泡释放的多少 卫生香的复燃程度 无关变量 h2o2的用量 ph等 3 细胞内外 1 酶的本质 2 酶的作用机理酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能 分析如下 1 图中a和b分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能 2 若将酶变为无机催化剂 则b在纵轴上向上移动 3 用加热的方法不能降低活化能 但会提供活化能 3 酶本质的实验验证 1 证明某种酶是蛋白质 实验组 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应 对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 出现紫色反应 若实验组出现紫色反应 则说明待测酶液是蛋白质 2 证明某种酶是rna 实验组 待测酶液 吡罗红染液 是否呈现红色 对照组 已知rna溶液 吡罗红染液 出现红色 若实验组出现红色 则说明待测酶液是rna 1 酶具有 酶催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 2 酶具有 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 酶的特性 高效性 专一性 3 酶的作用条件较温和 酶在最适宜的 条件下 其活性最高 0 左右的低温使酶的活性 过酸 过碱 高温会使酶 温度和ph 降低 失活 思考探讨 4 在反应前后酶的数量和性质是否发生改变 5 过酸 过碱 高温会使酶失活的原因是什么 提示 4 不发生改变 5 使酶的空间结构发生改变 1 酶活性 1 概念 酶对化学反应的催化效率 2 酶活性的表示方法 酶对化学反应的催化效率 可用单位时间内反应物减少量或产物生成量来表示 3 影响酶活性的因素 温度 ph 2 表示酶高效性的曲线 如右图 1 催化剂可加快化学反应速率 加入酶与无机催化剂对比 说明酶具有高效性 加入酶与未加酶对比 说明酶具有催化作用 2 酶只能缩短达到化学平衡所需的时间 不能改变化学反应的平衡点 3 酶具有专一性 4 影响酶促反应的因素 1 温度 在一定温度范围内 酶的活性随温度升高而升高 酶活性最高时的温度 为酶的最适温度 若超过最适温度 酶活性随温度升高而逐渐下降 甚至停止 酶失活 如右图所示 2 ph 酶活性最强时的ph 为该酶的最适ph 若超过或低于最适ph 酶活性降低 甚至丧失 如右图所示 反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度 如下图所示 3 酶浓度 在有足够底物而其他因素适宜的情况下 则酶促反应速率与酶浓度成正比 如图1所示 图1图2 4 底物浓度 当酶浓度 温度和ph恒定时 在底物浓度很低的范围内 反应速率与底物浓度成正比 当底物浓度达到一定限度时 所有的酶全部与底物结合 反应速率达到最大 再增加底物浓度 反应速率也不再增加 如上图2所示 1 影响酶活性的因素是温度 ph 影响酶促反应速率的因素是酶活性 酶浓度 反应物浓度 酶活性和酶促反应速率是两个概念 但两者存在相关性 酶活性的改变一定导致酶促反应速率改变 而酶促反应速率的改变不一定是由酶活性改变引起的 2 过酸 过碱或温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 但并未涉及肽键的断裂 0 左右 酶活性很低 但酶的空间结构稳定 在适宜的温度下 酶的活性可以升高 记知识纲要 背关键语句 1 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 2 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 绝大多数酶是蛋白质 3 酶具有生物催化作用 能够降低化学反应的活化能 4 酶的作用具有高效性 专一性和作用条件较温和的特点 温度过低 酶的活性降低 过酸 过碱或温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 酶丧失活性 合作探究课堂互动 酶的本质和作用 关于酶的叙述 错误的是 a 同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中b 低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构c 酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度d 酶既可以作为催化剂 也可以作为另一个反应的底物 自主解答 解析 无论细胞分化到什么程度 某些基本的物质和能量代谢是所有细胞共有的 如细胞呼吸 转录 翻译等 这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶 如呼吸酶 rna聚合酶等 a正确 酶的催化作用需要一个适宜的温度 如果低于这个温度 会使分子运动减弱 反应速度降低 表现为酶活性降低 但并没有改变酶的空间结构 是一种可逆的过程 b错误 酶在生化反应中起着催化剂的作用 其作用机理是降低化学反应的活化能 提高了反应速度 c正确 绝大多数酶的化学本质是蛋白质 酶在一些化学反应中可作为催化剂 而在另一些化学反应中 则可能作为底物被相关蛋白酶分解 d正确 答案 b 1 甲 乙两种酶用同一种蛋白酶处理 酶活性与处理时间的关系如下图所示 下列分析错误的是 a 甲酶能够抗该种蛋白酶降解b 甲酶不可能是具有催化功能的rnac 乙酶的化学本质为蛋白质d 乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 解析 酶的作用具有专一性 用蛋白酶处理后 蛋白质类酶的活性会因其分子结构改变而逐渐降低 非蛋白质类酶的活性不受影响 酶的化学本质是蛋白质或rna 因此乙酶的化学本质是蛋白质 甲酶的化学本质是rna 酶的生理作用都是催化作用 答案 b 影响酶促反应的因素 图一曲线a表示在最适温度 最适ph条件下时间与生成物量的关系 图二曲线b表示在最适温度 最适ph条件下 反应物浓度与酶促反应速率的关系 据图分析正确的是 a 图一曲线a中 甲点后 限制生成物量不再增加的因素是酶的数量不足b 图二曲线 酶减少后 图示反应速率可用曲线f表示c 分别在图二中取乙 丙点的速率值 对应图一中的曲线c和dd 减小ph 重复该实验 图二曲线b应变为曲线f 增大ph 应变为曲线e 自主解答 解析 图一曲线a中 甲点后 限制因素为底物的浓度 a错误 图二曲线中当底物浓度一定时 减少酶量 反应速率降低 b正确 图二乙 丙点的速率值是一个定值 无法用曲线c和d表示 c错误 图二曲线b是在最适ph下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系 无论ph增大还是减小 曲线b都应变成曲线f d错误 答案 b 影响酶活性条件的最适值 1 酶催化反应时 酶不同 其最适ph不同 最适温度不同 但特定的酶最适值为定值 在最适值条件下 催化效率最高 2 并非在最适的ph或温度下反应就一定能进行 若将温度调至100 那么 即使在最适ph时 多数酶会丧失活性 2 影响酶催化反应速率的因素有温度 反应物浓度 酶的浓度等 如图表示在最适温度下 某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系 有关说法正确的是 a 在a点增加反应物浓度 反应速率将加快b 在c点增加反应物浓度 反应速率将加快c 若在a点提高反应温度 反应速率会加快d 若在b点增加酶的浓度 反应速率会减慢 解析 a点的限制因素是横坐标 反应物浓度 故增加反应物浓度 反应速率将加快 a正确 而c点时反应物浓度已不再是限制反应速率的因素了 b错误 a点提高温度必然会导致反应速率减慢 c错误 b点的限制因素是酶的浓度 若增加会使反应速率加快 d错误 答案 a 探究酶的高效性及影响酶活性的因素 下列关于酶的实验不正确的是 a 上述反应中的自变量是催化剂的种类b 该实验能证明酶具有高效性c 该实验如果将肝脏进行研磨 效果会更好d 该实验的因变量是肝脏质量的变化 自主解答 解析 本实验中用的是过氧化氢酶和氯化铁溶液两种不同的催化剂 所以催化剂的种类是本实验的自变量 而加入肝脏 含过氧化氢酶 的试管反应更快 说明了酶具有高效性 因变量是产生o2的快慢 答案 d 实验步骤 实验结论 1 酶具有高效性 2 酶的作用 通过降低活化能 使生物化学反应尽快达到平衡点 并使细胞代谢在温和条件下快速进行 操作要点 1 本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜 肝脏必须进行研磨 使过氧化氢酶释放出来 2 h2o2有腐蚀性 不要使其接触皮肤 3 卫生香不要插到气泡中 以免卫生香因潮湿而熄灭 探究温度对酶活性的影响 实验原理 唾液淀粉酶的最适温度为37 淀粉在淀粉酶的催化作用下分解为麦芽糖 淀粉遇碘液变蓝色 实验步骤 3 下图是验证酶的催化特性的几组对比实验 1 5号试管内装有等量的h2o2溶液 1 4号试管控制温度与投入物品如图所示 请回答 1 若投入物品后 立即用带有火星的卫生香去试探1 4号试管口 号试管口会出现猛烈燃烧现象 2 若1号 2号 3号 4号都是为了验证酶的某特性而设置的对照 号没有设置的必要 3 若要证明酶的活性受酸碱度的影响 而再增设5号试管 请补充 5号试管内应加入 5号试管温度应控制在 你设置的5号试管与 号试管可作为一组对比实验 解析 2号试管中为新鲜猪肝 酶活性最强 反应生成的o2最多 会出现猛烈的燃烧 1 2号是催化剂的种类对实验的影响 即验证酶的高效性 那么4号没有必要设置 如果要证明酶的活性受酸碱度的影响 那么保证酶正常 变量是酸碱度 即在5号试管加入新鲜的猪肝 改变其所处环境的ph 将5号作为实验组 2号为对照组 答案 1 2 2 4 3 1g新鲜猪肝 盐酸 或naoh 37 2 高效测评知能提升 1 下列实验所采取的措施 不涉及 降低化学反应活化能 原理的是 a 利用果胶酶提高水果的出汁率b 滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解c 滴加fecl3溶液提高过氧化氢的分解速率d 利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率 解析 a项中的果胶酶 b项中的过氧化氢酶 都是具有催化作用的有机物 c项中的fecl3是无机催化剂 酶和fecl3的作用原理均是降低化学反应活化能 利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率中无催化反应的发生 答案 d 2 胰蛋白酶作用于一定量的某种物质 温度保持37 ph保持在最适值 生成物量与反应时间的关系如图 下列叙述不正确的是 a 该酶作用的底物是蛋白质b 在140min后曲线变成水平 这是因为底物量一定 底物已被消耗尽c 若增加胰蛋白酶的浓度 其他条件不变 则生成物量可在更短时间达到最大值d 若胰蛋白酶的浓度和其他条件不变 反应液的ph由2逐渐升高到10 则酶催化反应的速率将上升 解析 酶具有专一性 胰蛋白酶的作用底物是蛋白质 a正确 在140min后曲线变成水平 这是因为底物已被消耗尽 b正确 若增加胰蛋白酶的浓度 其他条件不变 则反应速率会加快 生成物量可在更短时间达到最大值 c正确 胰蛋白酶作用的最适ph是8 ph过低会使胰蛋白酶变性失活 再改变ph 催化反应的速率不变 d错误 答案 d 3 下图过氧化氢分解速率曲线 说明了酶的哪种特性 专一性 高效性 催化特性 在温和条件下进行a b c d 解析 该图设置的三组实验说明酶 无机催化剂 不使用催化剂的条件下 加入酶的化学反应到达平衡点快 说明酶具有高效性和催化特性 答案 d 4 为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶 某学生设计了两组实验 如下图所示 在37 水浴中保温一段时间后 1 2中加入适量双缩脲试剂 3 4中不加任何试剂 下列实验能达到目的的是 a 实验 b 实验 c 实验 实验 都能d 实验 实验 都不能解析 双缩脲试剂检测的是蛋白质 蛋白酶也是蛋白质 故本题无法从化学特性上达到目的 只有考虑物理特性 如蛋白块的变小或消失 答案 a 5 已知大麦在萌发过程中可以产生 淀粉酶 用ga 赤霉素 溶液处理大麦可使其不用发芽就产生 淀粉酶 为验证这一结论 某同学做了如下实验 回答下列问题 1 淀粉酶催化 水解生成二糖 该二糖是 2 综合分析试管1和2的实验结果 可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的 这两支试管中淀粉量不同的原因是 3 综合分析试管2 3和5的实验结果 说明在该实验中ga的作用是 4 综合分析试管2 3和4的实验的结果 说明 解析 该实验的目的是验证ga可诱导种子产生 淀粉酶 通过对表格中的实验分组和操作加以对比 分析得知 实验的变量是ga的浓度变化 是否加种子 种子是否带胚 试管中添加水量不同的目的是保证试管中液体总体积不变 实验过程中 一定要遵循单一变量原则 选好对照组和实验组 如1和2 2和3 3和4 4和5等 在无关变量保持一致的条件下 根据因变量 即淀粉加碘液变蓝后颜色的深浅 确定淀粉剩余量的多少 从而推出含有 淀粉酶量的多少 进而推出种子产生 淀粉酶的场所和ga浓度对 淀粉酶产生量的影响 1 酶具有专一性 淀粉酶催化淀粉水解生成的二糖是麦芽糖 2 试管1和试管2的实验中 单一变量为种子是否有胚 根据实验结果 试管1颜色比试管2浅 则试管1含有的淀粉少于试管2含有的淀粉