5.1第一节降低化学反应活化能的酶-【公开课教学PPT课件 高中生物】

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斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用1、这个实验要解决什么问题？2、是什么物质使肉块消失了？3、怎样才能证明你的推测？鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化是胃内的化学物质将肉块分解了收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。2H2O22H2O+O2一、酶在细胞代谢中的作用加热、催化剂细胞代谢中的又是什么呢？催化剂酶在化学反应里能改变其化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做

。催化剂1.比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O22H2O+O2加热或Fe3+或过氧化氢酶或常温实验原理：新配制的体积分数为3%的H2O2溶液新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液--质量分数为3.5%的FeCl3溶液---Fe离子相对数量25万卫生香等实验目的：通过比较H2O2过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。实验材料：H2O2酶相对数量1步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

二

结果气泡产生带火星木条结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3鲜肝研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃反应条件自变量因变量无关变量变量对照组实验组对照实验等量性原则单一变量原则等量性原则无关变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量1.高温可以加快过氧化氢分解2.FeCl3能催化过氧化氢分解3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解4.过氧化氢的催化效率比FeCl3高控制变量与对照实验

P791、自变量：实验中人为控制改变的变量。2、因变量：随自变量而变化的变量。3、无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些可变因素，对实验结果造成影响。无关变量要保持相同且适宜。4、对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。5、对照实验一般要设置对照组与实验组。

自变量：因变量：无关变量：自变量因变量无关变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量除自变量和因变量外，其他对实验结果造成影响的一些变量反应条件的不同H202分解的速度（单位时间内产生02的多少）加入H202的量、实验室的温度、FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度等。自变量、因变量、无关变量之间有什么关系？2.控制变量自变量因变量不同的反应条件H2O2分解速率无关变量试管洁净程度试剂的浓度实验操作程序等CompanyLogo二、酶的作用步骤试管编号说明1234一H2O2浓度3%3%3%3%剂量2ml2ml2ml2ml二反应条件常温90℃FeCl3溶液新鲜肝脏研磨液剂量2滴2滴结果气泡产生卫生香燃烧对照组实验组实验应遵循的原则：等量性原则单一变量原则对照实验实验科学方法对照原则1、和1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？2、在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?

3、3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？4、3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？

2号试管产生的气泡多，说明加热能促进过氧化氢分解不能，温度过高会造成生物体的细胞死亡Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解,起催化作用4号，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高的多不能；由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验准确性注意的问题（1）、一定要选用新鲜的肝脏，为什么？（2）、将肝脏制成研磨液有什么意义？（3）、滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，可否共用一个吸管？为什么？

H2O2酶的含量较多且活性较高。

保证肝细胞破裂，使肝细胞内的H2O2酶释放出来，增加酶与底物的接触面积。2mlH2O20.4mlFeCl3溶液等量鲜肝研磨液观察液面高低变化3号试管4号试管酶比氯化铁的催化效率更高有较多气泡产生与3号试管相比，气泡大而且产生速度快。活化能

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酶为什么能提高反应速率呢？3·酶的作用机理酶降低化学反应活化能的图解与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应活化能，催化效率更高在20℃测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能/kJ·mol-1没有催化剂催化

用Fe3+催化

用过氧化氢酶催化75

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29思考：1、从表格所示数据能否推测出催化剂的作用原理？2、为什么酶比无机催化剂催化效率更高？活化能

酶并未供给过氧化氢能量，只是降低了过氧化氢分解反应的活化能。

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。为什么在酶的催化作用下,过氧化氢的分解速度加快了呢？(1)没有酶催化的反应曲线是_______。(2)有酶催化的反应曲线是________。(3)AC段的含义是_________________________________(4)BC段的含义是_________________________。②①酶降低的活化能酶的作用机理分析曲线：在无催化剂催化条件下，反应所需的活化能。条件加快反应速率的本质加热用氯化铁催化用过氧化氢酶催化为化学反应提供能量降低化学反应的活化能显著降低化学反应的活化能思考总结：共性：①改变(加快)反应速率，本身_______消耗；②只能催化__________的化学反应；③______活化能，使反应速率加快；④______达到平衡的时间，但_______化学反应的方向和化学平衡；酶与无机催化剂对比：不同：(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。不被已存在降低缩短不改变巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关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、奥特曼少数RNA也具有生物催化功能二关于酶本质的探索酶的化学本质酶的来源

酶的功能活细胞产生的具有生物催化作用的是有机物一类什么是酶？酶的本质酶是一类生物催化剂大部分酶是蛋白质，少数酶是RNA。总结：对酶的认识本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA合成原料：氨基酸或核糖核苷酸合成场所：核糖体、细胞核等作用场所：细胞内外或生物体外来源：一般来说，活细胞都能产生酶(酶只在生物体内合成)功能：只起催化作用最终去向：被体内相关的酶分解

【例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B三酶的特性

过氧化氢酶与铁离子对过氧化氢的催化产生的气泡的情况怎样？这说明了什么？3443少量肝脏研磨液酶的催化效率一般是无机催化剂的倍。

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～10131、酶具有高效性酶具有高效性的意义：（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。这对细胞有什么意义？蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麦芽糖酶……我们熟悉的酶：2、酶具有专一性酶具有专一性的意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。

这对细胞有什么意义？每一种酶只能催化一种或一类化学反应如：脲酶——只能催化尿素分解。过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。二肽酶——可以催化所有的二肽分解练习一(P86)2.下图表示的某类酶作用的模型。尝试用文字描述。这个模型能解释酶的什么特性？1.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（）A.淀粉酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.麦芽糖酶B酶反应底物反应产物探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

现在给你淀粉酶溶液，淀粉溶液蔗糖溶液酶的专一性1.如何设计实验探究淀粉酶催化哪一种糖分解？2.你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？编号1号试管2号试管实验步骤一二三实验现象结论每管各加入淀粉酶2滴，置于37℃左右的热水中，反应5min2mL蔗糖溶液加入斐林试剂，振荡混匀，60℃水浴2min2mL淀粉溶液无砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用思考：实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解不能用碘液检测。

许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件催化化学反应。酶起催化作用需要怎样的条件呢？三、酶的作用条件较温和酶作用需要适宜的温度和PH资料一:实验证明用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好。资料二:唾液的PH为6.2—7.4小肠液的PH为7.6胃液的PH为0.9—1.51、酶的催化效率可能受温度影响。2、酶的催化效率可能受PH值的影响。并且不同的酶需要不同的PH条件。阅读上述材料，得出什么？探究：影响酶活性的条件酶活性：指酶对化学反应的催化效率。1.温度对酶活性的影响2.pH对酶活性的影响试一试：设计实验探究影响酶活性的因素1.实验中的自变量是什么？2.实验中选用何种试剂？科学探究的程序设计实验提出问题作出假设进行实验分析结果得出结论其中实验是实施探究的重要方式。表达交流知识回顾实验一：探究温度对淀粉酶活性的影响提出问题：温度会影响酶的活性吗？作出假设：温度会影响酶的活性。设计实验：淀粉→麦芽糖和葡萄糖↓碘液↓碘液蓝色不形成蓝色实验原理：本实验能否选择斐林试剂代替碘液作鉴定试剂？不能，因为斐林试剂需要加热而该实验需要严格控制温度。方法步骤取六只试管编号11＇22＇33＇淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL温度处理5min60℃100℃0℃混合后保温5min将同一温度内的两物质混合后保温5min滴加碘液1滴1滴1滴结果现象不变蓝变蓝变蓝结论酶的催化作用需要在适宜的温度下进行探究温度对淀粉酶活性的影响自变量因变量自变量、因变量分别是？思考讨论：1、能否先混合，再置于不同温度中保温？否，酶具有高效性，混合后会立即发生反应，影响实验结果2、实验中可用H2O2溶液来探究温度对酶活性的影响吗？不可以。因为H2O2在加热条件下会分解。酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。0最适温度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受温度影响示意图

一般地，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间；

植物体内的酶最适温度在40~50℃之间；

细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。温度对酶活性的影响在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。酶活性受温度影响示意图温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活v/mmolT每种酶都有自己的最适温度在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的遭到破坏而。在0℃左右酶活性很低，但

，在适宜温度下酶活性可以升高。低空间结构失去活性尝试构建数学模型：绘制温度影响酶的活性函数曲线，并用语言来描述温度变化与酶活性的关系。空间结构稳定酶活性受温度影响示意图小组合作以6—8人为一个小组，合作设计PH对酶活性的影响，写出实验步骤（3分钟）探究实验二PH对酶活性的影响实验步骤项目1号试管2号试管3号试管123现象滴加肝脏研磨液2滴2滴2滴pH处理5%HCl1mL蒸馏水1mL5%NaOH1mL3%过氧化氢2mL2mL2mL气泡几乎无较多几乎无结论：PH对酶的催化活性有很大影响，酶的催化作用应具备适宜的PH。υ/mmol.s-1最适pH0pH酶活性受pH影响示意图

一般地，动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间；

植物体内的酶最适温度在4.5－6.5之间；

细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。pH对酶活性的影响酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH。在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活酶活性受pH影响示意图在最适合的pH下，酶的活性

胃蛋白酶：1.5~2.2唾液淀粉酶:6.8胰蛋白酶:8~10过氧化氢酶:6.8在过酸过碱的条件下，都会使酶的遭到破坏而失去。最高活性空间结构

高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？

不同，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；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。酶适于在0－4℃保存。思考（1）曲线中的AB段表明：

。（2）曲线中的B点表示：

。（3）曲线中的BC段表明

。（4）B点对应的温度称为

，B’点对应的pH称为

。（5）图中A’、C、C’表示酶的

遭到破坏，使酶

。（6）图中A点若为0℃，酶活性

，但酶的空间结构

。酶促反应受到多种因素的影响，下图中左图是酶受温度影响示意图，右图是酶受pH影响示意图。在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强。

在此温度时，酶的活性最强。

超过一定范围，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低。

最适温度

最适pH空间结构

失活

很低

没有被破坏

难点突破：【警示】实验中温度和pH的控制在设计酶需要适宜的温度和pH的实验中，每一组实验都必须事先将底物、酶液分别处理到各自所需要控制的温度和pH，使反应一开始便达到预设温度和pH，减小实验误差。若先将底物与酶液混合后再控制温度和pH，则会由于酶的高效性，导致酶促反应在达到所控温度和pH条件前发生。1.具有高效性2.具有专一性3.作用条件较温和要有合适的温度要有合适的pH比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用温度对淀粉酶活性的影响pH对过氧化氢酶活性的影响总结酶的特性四、影响酶促反应速率的因素：1.温度3.酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快4.底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快；但达到一定浓度后，反应速率不再变化酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2.pH影响酶活性的因素一定影响酶促反应的速率。【例2】(2013·海南高考)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是(

)A.不同酶的最适温度可能相同B.随着温度降低,酶促反应的活化能下降C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存D.高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果B【解题指南】解答本题时需关注以下两点:(1)温度能影响酶的活性,最适温度时酶的活性最高。(2)高温使酶变性失活,低温使酶活性降低,但不失活,可用于酶的保存。【解析】本题考查酶的活性与温度的关系。A项,不同酶的最适温度可能相同,也可能不同,故正确。B项,活化能是指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,活化能与温度无关,故错误。C项,酶是保存在低温环境下的,酶活性较高时不适合酶的保存,故正确。D项,高温、强酸、强碱破坏酶的空间结构使酶变性失活