降低化学反应活化能的酶课件【备课精讲精研】 高一上学期生物人教版必修1

降低化学反应活化能的酶5.1

第一课时酶在细胞代谢中的作用一二酶

的

作

用

机理三酶

的

化学本质为什么要将肉放在金属笼内？是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的推测？

1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。

排除物理性消化消化道内的化学物质将肉块分解了收集胃内化学物质，进行体外实验问题探讨后来，科学家发现胃液中含有大量盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。1835年，德国科学家施旺，通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。酶

有什么作用呢？它是什么物质呢？细胞代谢

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。

CO2+H2O

有机物+O2光能叶绿体:氨基酸多肽(蛋白质）脱水缩合核糖体：线粒体:有机物+O2CO2+H2O+能量随着对细胞研究的不断深入，人们认识到，细胞的生活需要物质和能量，能量的释放、储存和利用，必须通过化学反应来实现。

细胞代谢过程中会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中有过氧化氢酶能将它及时分解为氧气和水。2H2O22H2O+O2酶在细胞代谢中的作用一新鲜猪肝等活细胞中均含有过氧化氢酶，Fe3+是一种无机催化剂，他们都可以催化过氧化氢分解成水和氧.

2H2O2

2H2O+O2无机催化剂生物催化剂1酶在代谢中的作用实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解速率1.实验原理：通过比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解过H2O2酶的作用。2.实验目的：过氧化氢酶加热FeCl3检测指标：气泡产生快慢多少；点燃的卫生香复燃情况3.实验步骤：①常温下反应②加热③Fe3+做催化剂④过氧化氢酶猪肝研磨液加入试管直接观察90水浴加热滴加FeCl3溶液想一想1、为什么要选用新鲜的猪肝？2、为什么要将猪肝制成研磨液？3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶，增加酶与底物的接触面积。不能，影响实验的准确性4、为什么要新配制的H2O2：H2O2不稳定，易分解5、实验现象不明显的原因：肝脏不够新鲜、

H2O2放置过久步骤试管编号1234

一二

观察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量燃烧燃烧更旺H2O2

在不同条件下的分解速率不一样，在H2O2

酶的作用下分解速率最快。反应条件

H2O2

浓度剂量剂量气泡产生点燃的卫生香3.实验步骤：4.实验结论:1、与1试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？为什么？2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。不能2、在细胞内能通过加热提高反应速率吗？问题探讨3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？FeCl3中的Fe3+

和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？说明什么？为什么？4号，过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。问题探讨2、对照实验、空白对照控制变量和设计对照实验经实验因素处理的人为改变条件的组。未经实验因素处理的组。实验组：对照组：3、设计原则：对照原则、单一变量原则、随机性原则、平行重复原则、科学性原则1、变量自变量因变量无关变量（也叫实验变量，是实验目的研究的变量）反应变量实验结果未知实验结果已知科学方法对照实验设计的一般步骤

对照实验的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。自变量因变量无关变量(相同适宜)(控制)(检测)一般步骤：第一步：分组编号，统一处理；第二步：分组施加自变量第三步：一段时间后，检测因变量根据实验目的和器材，分析实验的自变量，找出主要的无关变量，明确因变量的检测方法。控制变量和设计对照实验科学方法步骤试管编号

1234

一二

观察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量燃烧燃烧更旺反应条件自变量因变量无关变量变量

H2O2

浓度剂量剂量气泡产生点燃的卫生香对照实验对照组实验组实验结果未知实验结果已知为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态加热使反应速率加快的原因？1、酶在细胞代谢中的作用常态活跃状态终态

分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能活化能无机催化剂与酶是否也提供能量，从而使反应速率加快？不提供能量，而是降低化学反应的活化能1、酶在细胞代谢中的作用条件活化能kJ·mol-1没有催化剂催化

用Fe3+催化

用过氧化氢酶催化75

40

29与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。酶到底是什么？想一想：如何表示？无催化剂曲线：______酶促反应曲线：______无酶促反应所需活化能：______酶促反应所需活化能：______酶降低的活化能：______曲线B曲线AE2E3—E2E31、酶在细胞代谢中的作用酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。酶

的

化学本质三阅读教材P79-80页思考讨论部分，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系。巴斯德之前巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳酶是蛋白质李比希切赫、奥尔特曼少数RNA也具有生物催化功能探索酶的本质发酵是纯化学反应，与生命活动无关讨论：2.在科学发展过程中出现争论是正常的，巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？

巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。

李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。

巴斯德是微生物学家，特别强调生物体和细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。

他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。3.从毕希纳的实验可以可以得出什么结论？4.萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得的成功靠的什么样的精神品质？5.请给酶下一个比较完整的定义。

毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。

萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。（1）酶的发现（2）酶的定义

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶的探索历程来源功能化学本质显著降低活化能2、酶的本质①酶只有一个作用：催化作用，不具有传递信息、调节的作用。②酶作用场所：细胞内或细胞外；也可以在体外发挥作用注意：酶的特点？？

降低化学反应活化能的酶5.1

第二课时聚焦1酶有哪些特性？2酶的活性受哪些条件的影响？比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？

：酶的催化效率大约是无机催化剂的倍107

～1013

①内容1、酶具有高效性

：（1）保证了细胞内化学反应的顺利进行。（2）保证了细胞内能量供应的稳定。②意义建构“在加酶、无机催化剂条件下物质分解得到的产物量与时间关系”的数学模型一酶具有高效性时间产物浓度加酶

加无机催化剂不加催化剂注意：平衡点酶缩短反应达到平衡的时间，但不改变平衡点（即酶不能增加产物的生成量）

无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。酶与无机催化剂的比较酶也催化多种化学反应吗？

淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用实验原理：淀粉

麦芽糖淀粉酶（非还原性）（还原性）蔗糖葡萄糖+果糖蔗糖酶（非还原性）（还原性）（还原性）实验思路探究·实践探究一

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用3、是否可用碘液代替斐林试剂检测？1、实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？2、在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，设置该试管还有没有必要？方案一相同酶+不同底物①底物1+酶溶液②底物2+相同酶溶液方案二①底物+酶溶液1②相同底物+酶溶液2淀粉完全分解+碘液→无现象蔗糖分解/不分解+碘液→无现象步骤项目试管1试管21注入可溶性淀粉溶液2注入蔗糖溶液3注入新鲜的淀粉酶溶液4保温一段时间5加入斐林试剂6水浴加热7观察颜色变化2mL——2mL2mL2mL60℃水浴，5min2mL保持1min淀粉酶的最适温度为60℃，酶活性最高3.实验步骤探究一

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究一

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究一

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用4.实验结果5.实验结论淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！说明酶具有

。专一性专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。一种H2O2酶：H2O2脲酶：尿素淀粉酶：淀粉一类蛋白酶：蛋白质→多肽肽酶：多肽→氨基酸2、酶具有专一性酶底物产物酶在反应前后，自身数量、性质不变保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。意义：专一性曲线：底物浓度反应速率底物A+酶A底物A+酶B资料1：立白污渍爆炸盐(独有三重复合酶配方）立白教你洗衣小绝招：①洗前浸泡三十分钟，效果更佳②若衣服太脏，可适当增加用量③用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃从上面的现象你能提出来什么问题？资料2：我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。胃液中的蛋白酶随食糜进入小肠后还有催化功能吗？（提示：唾液pH6.2－7.4,胃液pH0.9－1.5小肠液pH7.6）酶的催化作用受温度和pH的影响探究——影响酶活性的条件酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶的活性高低可用单位时间内底物的减少量和生成物的生成量来表示。酶的特性探究——影响酶活性的条件二、酶的特性酶的催化作用受温度和pH的影响1、建议：用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。思考：能否用过氧化氢酶探究？不能加热会加速过氧化氢分解2、建议：用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。思考：能否用淀粉酶探究？不能酸性条件下淀粉能水解1号试管淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2mL淀粉溶液变蓝保持0℃冰水中约5min加热至100℃，约5min加热至60℃，约5min各加入两滴碘液振荡不变蓝变蓝探究温度对淀粉酶活性的影响酶的催化作用需要在适宜的温度下进行酶和淀粉混合前，务必在设定的温度保温5min。不能混合后再保温。自变量因变量无关变量无关变量等量原则等量原则无关变量酶活性能否用斐林试剂？如何进一步探究淀粉酶的最适温度？缩小温度梯度，重复进行上述实验。二、酶的特性过氧化氢溶液1号试管2号试管3号试管实验步骤一二三四实验现象结论探究pH对过氧化氢酶活性的影响加入2滴肝脏研磨液1mL盐酸溶液1mLpH＝7的缓冲液1mL氢氧化钠溶液加入2mL过氧化氢溶液将带点燃的卫生香分别放入试管中无明显变化复燃无明显变化酶的催化作用需要在适宜的PH下进行在肝脏研磨液中加入调节pH的溶液后，再将酶液与底物混合自变量因变量无关变量无关变量等量原则等量原则酶活性等量原则二、酶的特性3、酶的作用条件较温和①含义②意义保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。③原因过酸、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。低温使酶的活性抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和最适PH条件下，酶活性最高。温度和PH偏高或偏低，酶活性都会降低。二、酶的特性科学家采用定量分析法，在不同的pH和温度条件下测定同一种酶的活性，根据所获得数据绘制成曲线υ/mmol.s-1抑制失活t/℃最适温度酶活性受温度影响示意图最适pHpHυ/mmol.s-1失活失活酶活性受PH影响示意图思考：（1）描述曲线含义？（2）低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响其本质相同吗？（3）酶的保存方法？（1）在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶的催化作用逐渐减弱。低温、最适pH（2）高温、过酸、过碱会破坏酶的空间结构，使酶失活。

低温不会使酶结构破坏，只使酶活性受抑制，但在适宜温度下其活性可以恢复。酶活性受pH影响曲线的含义呢？四、影响酶促反应速率的因素：1、温度3、酶的浓度：4、底物浓度：酶促反应速率酶的浓度底物浓度酶促反应速率酶量一定时2、pH底物充足时温度、pH通过影响酶的空间结构进而影响酶活性，影响酶促反应速率。酶浓度、底物浓度通过影响底物与酶的接触面积进而影响酶促反应速率。1.溶菌酶

溶解细菌细