【课件】降低化学反应活化能的酶课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第五章

细胞的能量供应和利用讨论：1、为什么要将肉块放在金属笼内？2、是什么物质使肉块消失了？3、怎样才能证明你的推测？排除物理性消化对肉块的影响。胃里的化学物质。收集胃里的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。酶在细胞代谢中的作用常见有机化学反应的条件高温高压强酸强碱剧烈条件——图片摘自网络细胞内有机化学反应的特点反应缓慢反应过程复杂对反应条件要求高细胞内外的环境温和常温常压水溶液环境pH接近中性细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。是生命活动的基础（一）细胞代谢：细胞生命活动的基础资料据估计人体细胞中每分钟大约发生几百万次的化学反应。产生代谢废物：例如过氧化氢学习目标比较H2O2在不同条件下的分解2H2O22H2O+O2反应条件加热是化学反应的常见条件Fe3+是无机催化剂新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶1.实验原理不同条件产生量通过O2的产生量判断H2O2的分解情况催化剂本身的数量和性质不变比较H2O2在不同条件下的分解2.实验设计1、新鲜的质量分数为20﹪肝脏研磨液；2、新配制的体积分数为3﹪的过氧化氢溶液；3、质量分数为3.5﹪的FeCl3溶液；材料4、各种用具如：试管、滴管、酒精灯、温度计、卫生香等有较丰富的过氧化氢酶；增加反应面积试管编号1234实验处理无90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆H2O2溶液（3%）2

mL2

mL2

mL2

mL检测指标1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况比较H2O2在不同条件下的分解2.实验设计控制变量与对照实验自变量：实验中

的变量。因变量：随

而变化的变量。无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些

，对

造成影响。实验设计的基本原则：对照性原则；单因子变量原则；等量性原则；科学性原则对照实验：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。对照实验一般要设置对照组与实验组。

人为控制改变自变量实验结果可变因素变量:实验过程中可以变化的因素，控制无关变量的方法(等量原则)：1、排除因实验对象的个体差异带来的影响；“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”2、设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；“加入等量的清水”3、设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；“置于相同并适宜条件下培养”4、重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。设计对照实验对照实验：除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。

对照实验一般要设置对照组和实验组对照组实验组空白对照自变量因变量无关变量与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？在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？实验现象3.实验结果与结论2号试管气泡多。说明加热能促进过氧化氢分解。不能3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？实验现象3.实验结果与结论说明Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解速率。4号试管。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。实验现象气泡量第一步第三步第二步1234每支试管各加入2ml3%的H2O2溶液无无变化极少较多大量无变化复燃剧烈燃烧90ºC水浴加热带火星卫生香的变化常温下滴加2滴3.5﹪FeCl3溶液滴加2滴20﹪肝脏研磨液活化能：分子从常态转变为容易发生化学变化的活跃状态所需要的能量。各条件使反应加快的本质是什么？思考

正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速有序地进行。加热（加压）：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能各条件使反应加快的本质：1.2酶的作用原理酶作用特征：与无机催化剂一样，本身并不被消耗，也不改变反应的方向和生成物的量。只是改变了化学反应速率。时间O2量无催化剂加Fe3+加过氧化氢酶为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？讨论：细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求。1、酶具有催化作用2、酶具有高效性实验结论:

酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。1.2酶的作用原理①②④H2O2H2O＋1/2O2⑤③表示：⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能①表示：②表示：④表示：化学反应所需的活化能。无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。酶催化时化学反应所需的活化能。③反应过程能量【例1】如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示反应物A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化过程。下列相关叙述错误的是（）A.E2段表示在有酶条件下反应发生需要的活化能B.E3段表示在无催化剂条件下反应发生需要的活化能C.其他条件不变，E1越大，酶的催化效率越高D.若将酶改为无机催化剂，则曲线Ⅱ将向下移动D关于酶本质的探索

酶到底是什么物质呢？19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着对酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才逐渐揭开了酶的“面纱”。5.1.2酶的本质酿酒与生命活动无关巴斯德：酿酒需活的酵母参与李比希：酿酒是酵母死亡后释放的物质引起的其它实验：大量的酶是蛋白质，酿酒酶为蛋白质萨姆纳：脲酶是蛋白质切赫和奥尔特曼：少数RNA具有酶活性酿酒发酵液中发现酵母酿酒是什么回事呢？毕希纳：活酵母细胞产生能引起发酵的物质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、奥尔特曼少数RNA也具有生物催化功能1、巴斯德和李毕希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性？2、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了什么作用？3、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并荣获诺贝尔化学奖，你认为他成功靠的是什么样的精神品质？4、请给酶下一个比较完整的定义。巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用，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。百折不饶，坚持不懈，不畏艰苦活细胞产生的——酶的来源有机物——酶的化学本质具有催化作用——酶的功能酶定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。30胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶水解酶：在物质水解时起催化作用合成酶：在物质合成时起催化作用酶的种类按存在部位分：按功能分：2酶的本质312酶的本质酶化学本质的实验验证自变量：待测酶液和标准蛋白质样液或RNA样液因变量：是否有紫色反应或红色反应标准蛋白质样液待测酶液标准RNA样液双缩脲试剂吡罗红染液紫色反应红色反应该酶是蛋白质该酶是RNA1酶在反应中的作用酶是一种生物催化剂；酶显著降低了化学反应的活化能。3学习设计对照实验学会确定自变量，控制无关变量，观察和检测因变量；学会设置对照组，明确对照组在实验中的意义。小结2酶的化学本质绝大多数酶是蛋白质，还有少量的RNA。【例2】在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对该实验的分析不正确的是(

)。A．在上表的实验处理中，研究了温度和催化剂两个自变量B．试管2中因为没有加入任何试剂，所以应为空白对照组C．若试管4和试管1组成对照实验，可说明酶具有催化作用D．若要研究酶的高效性，可选用的实验组合是试管4和试管3B

【例3】猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中含有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在35℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量的双缩脲试剂，3、4不加任何试剂，下列实验能达到目的的是(

)。A．实验① B．实验②C．实验①、实验②都能 D．实验①、实验②都不能B【例4】下列有关酶的正确叙述是(

)。①酶是具有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的是体内转化而来③酶是活细胞产生的④绝大多数酶的化学本质是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用⑨酶只在细胞内发挥作用A．①②⑤ B．③⑦⑨C．③④⑧ D．④⑤⑥C【例5】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酶的特性影响酶活性的因素第5章第1节降低化学反应活化能的酶

（第二课时）3443少量肝脏研磨液

比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率1、酶具有高效性酶的催化效率是无机催化剂的107－1013

倍酶高效性的曲线（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高（2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间

不改变化学反应的平衡点（3）酶只能催化已存在的化学反应概念酶促反应:

由酶催化的化学反应称为酶促反应底物:

受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）2.1酶的特性一种酶能催化多种化学反应吗？（提出问题）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。探究·实践做出假设：淀粉酶是/否只能催化特定的化学反应。（实验目的）实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。实验设计思路及预期结果①

淀粉酶分别水解淀粉、蔗糖溶液②

斐林试剂分别鉴定水解后的溶液只有淀粉溶液中有砖红色沉淀，是两种溶液均有砖红色沉淀，否淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究·实践探究·实践实验方法步骤还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等项目试管1试管2可溶性淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL探究·实践12实验结果淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。探究·实践讨论还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等1.在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要？有必要，目的是排除无关变量对实验结果的影响。2.检测试剂能否用碘液代替斐林试剂？不可。不能检测蔗糖是否水解。探究·实践讨论还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等3.有无其他的设计方案？方案一同种酶、不同底物①底物1+酶溶液②等量底物2+等量相同酶溶液方案二同种底物、不同酶①底物+酶溶液1②等量相同底物+等量酶溶液22.1酶的特性酶具有专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行如：脲酶——只能催化____________分解。过氧化氢酶——只能催化___________________分解。尿素过氧化氢酶的催化机理酶+底物酶-底物复合物酶+产物底物：蔗糖化学键葡萄糖葡萄糖果糖酶活性中心①底物结合到酶上，形成酶-底物复合物H2O②酶和底物结合，对葡萄糖和果糖间的化学键产生应力作用，使其断裂③产物被释放，酶又可以自由结合另外的底物果糖催化脂肪酶水解的酶是（）A肽酶B蛋白酶C脂肪酶D淀粉酶B酶既可以作为催化剂，也可以作为催化反应的底物3酶的作用条件较温和科学•技术•社会加酶洗衣粉中一般加入了溶菌酶、淀粉酶、蛋白酶等多种酶，加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加干净鲜亮。请思考：酶作为能够催化生化反应的有机物，有哪些因素会影响酶的作用呢？酶在所有条件下的催化效率都会高于无机催化剂吗？酶任务2：探究影响酶活性的因素三、探究影响酶活性的条件可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示1、酶活性（1）定义：酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。（2）表示方法：（1）探究温度对酶活性的影响（单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示）（2）探究PH对酶活性的影响温度对酶活性的影响1233％可溶性淀粉2ml2ml2ml

温度

淀粉酶

碘液

颜色

结论冰水中60℃水浴100℃水浴放置2min1ml1ml1ml1滴1滴1滴摇匀混合，放置反应5min变蓝变蓝不变蓝唾液淀粉酶在60℃中活性最强0最适温度t/℃υ/mmol.s-1温度对酶活性的影响在最适温度的两侧，反应速率都比较_____;低温：______酶的活性，升温可以恢复。高温：破坏了酶的__________，使酶失去______且不可恢复。低活性空间结构在最适温度下，酶的活性_____。抑制最高探究·实践讨论还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等1.用淀粉酶探究温度对酶活性的影响实验能否用斐林试剂检测还原糖的生成量来判断淀粉分解速率？否。斐林试剂鉴定还原糖需要水浴加热，该实验自变量是温度，需严格控制每组实验的温度。pH对酶活性的影响123

肝脏研磨液1ml1ml1mlpH3％过氧化氢溶液

结果

结论蒸馏水1mLNaOH1mLHCL1mL2ml2ml2ml摇匀混合，放置在室温下反应5min有较多气泡不明显不明显过氧化氢酶在中性条件中活性最强υ/mmol.s-1最适pH0pHpH对酶活性的影响在最适合的pH下，酶的活性

在过酸过碱的条件下，都会使酶的遭到破坏而失去且不可恢复。最高空间结构活性0最适温度t/℃υ/mmol.s-1υ/mmol.s-1最适pH0pH酶活性受pH影响示意图酶活性受温度影响示意图高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响本质相同吗？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。低温下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。pH温度抑制剂激活剂活性浓度底物浓度酶酶促反应速率影响酶促反应速率的因素影响酶促反应速率(常用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量表示)的因素主要有温度、pH、抑制剂、激活剂、酶浓度、底物浓度等。底物足够酶数量有限酶相关实验的三个不宜探究温度对酶活性的影响淀粉

麦芽糖酶1.不宜用H2O2溶液2.不宜用斐林试剂检测H2O2→H2O＋O2探究pH对酶活性的影响3.不宜用淀粉溶液H2O2→H2O＋O2温度会直接影响的H2O2分解斐林试剂使用需水浴加热，会影响实验温度设置酸会使淀粉水解生物体所有的细胞都能产生酶吗？一般来说，只要活细胞都是可以产生酶的。成熟的红细胞是没有细胞核的，也没有大多数的细胞器，红细胞一旦成熟，将不再合成酶。分布：细胞外(胞外酶：如各种消化酶)；细胞内(胞内酶：如呼吸氧化酶)知识延伸本节小结酶多数是蛋白质少数是RNA鉴定双缩脲试剂场所合成原料氨基酸或核糖核苷酸核糖体或细胞核活细胞产生催化作用机理降低化学反应的活化能高效性、专一性作用条件较温和本质来源作用特性影响因素温度、PH等科学方法控制变量和设计对照实验①除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。②除对照实验对照组和实验组。遵循单一变量原则。遵循对照原则。对照实验：科学方法控制变量和设计对照实验对照实验类型：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照。1号试管即为空白对照①空白对照：不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。紫色洋葱鳞片叶外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察滴加清水后，低倍镜观察→→制成装片，低倍镜观察。→②自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)科学方法③条件对照：虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。科学方法④相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。科学方法④相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。科学方法蝾螈