【课件】降低化学反应活化能的酶课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.1降低化学反应活化能的酶1.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。为什么细胞代谢离不开酶？1.酶能高效的催化化学反应，保证细胞代谢快速进行。2.酶能在温和条件下进行催化，保证细胞代谢在正常生理状态下进行。3.酶具有专一性，保证细胞代谢能够按一定顺序进行。一、酶在细胞代谢中的作用2.比较过氧化氢在不同条件下的分解①实验原理2H2O22H2O+O2↑不同条件②实验设计通过O2的产生量判断H2O2的分解情况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不同条件2.比较过氧化氢在不同条件下的分解③材料用具新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液质量分数为3%的FeCl3溶液新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液a.材料：b.用具：量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计2.比较过氧化氢在不同条件下的分解组别对照组实验组1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡无气泡少量较多大量卫生香燃烧情况不复燃不复燃变亮复燃④实验过程及结果几乎不分解对照少量促进过氧化氢发亮过氧化氢酶燃烧猛烈1与2对照：_______________________________⑤实验分析加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)1与3对照：_______________________________FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)1与4对照：_______________________________过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)3与4对照：_______________________________过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。(酶具有高效性)3.酶催化的机理(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。图中①表示：图中②表示：图中④表示：无催化剂时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。不同条件如何提高过氧化氢的分解速率呢？3.酶催化的机理(2)酶催化的机理酶与无机催化剂催化的机理相同，都能降低化学反应的活化能，但是酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。③表示：⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能2.分析酶的作用原理曲线(1)表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。(2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。(3)表示酶降低的活化能是

段。ACBCAB3.酶的催化作用机理(1)活化能：分子从常态转变为

的活跃状态所需要的能量称为活化能。(2)酶催化作用的原理：

的活化能。(3)意义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在

条件下快速有序地进行。容易发生化学反应降低化学反应温和4.控制变量和设计对照实验实验过程中遵循的原则：单一变量原则、对照原则。1)单一变量a.变量:实验过程中变化的因素称为变量。b.自变量:实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。c.因变量:因自变量改变而变化的变量叫做因变量。d.无关变量:实验中除自变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫做无关变量。e.单一变量:实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。组别对照组实验组变量1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡无气泡少量较多大量卫生香燃烧情况不复燃不复燃变量复燃无关变量无关变量自变量因变量因变量分析本实验的变量(2)实验过程的变量及对照分析实验对象温度和催化剂H2O2分解速率气泡产生的多少实验结果4.控制变量和设计对照实验自变量控制a.加法原理与常态相比，人为增加某种影响因素。第2组、第3组、第4组就是利用了加法原理。中的“加法原理”和“减法原理”4.控制变量和设计对照实验自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”b.减法原理与常态相比，人为去除某种影响因素。肺炎链球菌转化实验第一组：R型活菌+S型菌的细胞提取物→混合培养第二组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+蛋白酶→混合培养第三组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+RNA酶→混合培养第四组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+酯酶→混合培养第五组：R型活菌+S型菌的细胞提取物+DNA酶→混合培养第二~五组就是利用了减法原理。4.控制变量和设计对照实验自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”b.减法原理与常态相比，人为去除某种影响因素。研究甲状腺激素的功能第1组：健康的动物不做处理(空白对照)第2组：健康的动物饲喂一定量的甲状腺激素(加法原理)第3组：将健康的动物甲状腺摘除(减法原理)4.控制变量和设计对照实验实验过程中遵循的原则：单一变量原则、对照原则。2)对照原则a.对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。b.常见对照的类型：空白对照、自身对照、相互对照4.控制变量和设计对照实验对照类型含义空白对照不给对照组做任何实验处理，或用等量生理盐水（蒸馏水、清水等）处理，保持原有状态的实验对象1号试管即为空白对照4.控制变量和设计对照实验对照类型含义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)某植物→培养在缺X元素的培养基中→一段时间后加入X元素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→→某动物→摘除甲状腺→一段时间后注射甲状腺激素制成装片，低倍镜观察。→4.控制变量和设计对照实验对照类型含义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。相互对照实验可以称为对比实验。32P标记DNA的T2噬菌体35S标记蛋白质的T2噬菌体→侵染大肠杆菌→侵染大肠杆菌①探究DNA还是蛋白质是遗传物质②探究酵母菌的呼吸方式有氧条件→测定酵母的呼吸无氧条件→测定酵母的呼吸4.控制变量和设计对照实验自变量因变量无关变量(适宜且相等)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。(控制)(检测)巴斯德和李比希的观点分别是什么？毕希纳是如何终结上述争论的？他的实验结论是什么？萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？二、酶的本质1.酶本质的探索历程

看书思考以下问题并在课本划线20世纪80年代，科学家发现少数RNA也具有催化功能！酶本质的探究历程(连线)项目内容解释产生部位_______内产生除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外，其他活细胞都能产生酶作用场所可在细胞内、细胞外、生物体外发挥作用可在生物体外发挥作用，但不能来自体外，只能由细胞合成酶的本质大多数酶是

，少数是______合成原料是

，合成场所是

(真核生物)酶的功能生物催化剂酶只起

功能，且反应前后酶的_____和

不变作用机理降低化学反应的______酶不能提供能量5.酶的本质和作用活细胞蛋白质RNA氨基酸或核糖核苷酸催化数量活化能化学性质核糖体或细胞核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。源于必修1P80“拓展应用”：设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。提示向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。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，请思考回答下列问题：拓展

提升科学思维(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？说出理由。提示

不相同。观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。(2)乙酶活性改变的机理是什么？其活性能否恢复？提示乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复。DDC.肝脏液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以降低该反应的活化能D.左边移液管内红色液体上升的速度比右边慢，最终液面比右边低突破

强化关键能力三、酶与催化剂的共性1.酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。只是酶降低活化能的能力显著。2.不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间。3.酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。关于酶的叙述，正确的是（

）A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B.所有酶的合成都包括转录和翻译两个过程C.酶通过为反应物供能和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，也可以作为另一个化学反应的底物E.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸A、D典型酶的种类和作用归纳总结酶的名称酶的作用淀粉酶催化淀粉水解为麦芽糖麦芽糖酶催化麦芽糖水解为葡萄糖蛋白酶催化蛋白质水解为多肽脂肪酶催化脂肪水解为脂肪酸和甘油DNA酶催化DNA水解为脱氧核苷酸DNA聚合酶催化DNA复制产生子代DNARNA聚合酶催化DNA转录产生RNA典型酶的种类和作用归纳总结纤维素酶分解纤维素果胶酶分解果胶逆转录酶催化RNA形成DNA单链DNA连接酶将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来限制酶识别DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯键断裂酪氨酸酶催化酪氨酸合成黑色素解旋酶催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂1.端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是（）A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长C四、酶的特性1.高效性（1)内容：与无机催化剂相比，酶的催化效率高，是无机催化剂的107~1013倍（2)意义：使细胞代谢快速进行（3)原因：与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能1.酶具有高效性(1)定义：与

相比，酶降低活化能的作用

，催化效率更高。(2)意义：使细胞代谢快速进行。(3)曲线分析①曲线分析：酶对应曲线

，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线

(填字母)。②结论：与无机催化剂相比，酶的催化效率

。归纳

夯实必备知识无机催化剂更显著AC更高四、酶的特性1.高效性（4)实验设计思路项目对照组实验组材料等量的同一种底物试剂一定量的无机催化剂等量的底物对应的酶溶液现象反应速率慢或反应时间长反应速率快或反应时间短结论酶具有高效性（5)实验验证在相同条件下，比较FeCl3和过氧化氢酶对过氧化氢的分解速率。（6)曲线2.专一性（1)内容：一种酶只能催化一种或一类反应。（2)意义：保证了细胞代谢有条不紊的进行（3)原因：锁钥学说酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。四、酶的特性1.高效性（3)原因：诱导契合学说酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能2.专一性四、酶的特性1.高效性（4)实验设计思路项目方案一方案二材料底物A底物A底物A底物B试剂酶B酶A酶B酶B现象不发生反应发生反应不发生反应发生反应结论酶具有专一性2.专一性四、酶的特性1.高效性（5)实验验证？2.专一性四、酶的特性1.高效性淀粉蔗糖淀粉酶如何检测？底物被分解/有产物产生适宜温度保温一定时间后斐林试剂水浴加热有砖红色沉淀无砖红色沉淀

方案一2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的实验中能否用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？为什么？验证酶的专一性的另一思路是什么？提示不能；碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。可以用同一种底物、不同的酶进行实验验证，如用淀粉酶、蔗糖酶水解淀粉。（5)实验验证实验过程与结果步骤项目试管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5加斐林试剂6水浴加热7观察颜色变化2mL——2mL2mL2mL60℃保温5min各加入2mL沸水浴煮沸1min砖红色无砖红色2.专一性四、酶的特性1.高效性（6)结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性具有“专一性(特异性)”的五类物质(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(2)载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。3.条件温和（1)含义酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下酶活性最强。（2)意义保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。过酸、过碱、高温，会使酶的空间结构遭到破坏，甚至使酶永久失活，低温使酶的活性抑制，空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。2.专一性四、酶的特性1.高效性(1)源于必修1P84“相关信息”：已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH约为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？提示不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。(2)源于必修1P85“科学·技术·社会”：溶菌酶能够溶解细菌的_______，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。细胞壁1.同种酶有时会催化不同的反应，是不是就说明酶不具有专一性？拓展

提升科学思维提示酶的专一性指的是酶可以催化一种或一类化学反应，不同的化学反应可能是同类的化学反应，故仍说明酶具有专一性。CC（4)实验探究：影响酶活性的条件①原理酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶活性可用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的速率表示。3.条件温和2.专一性四、酶的特性1.高效性②材料用具③实验设计思路(探究温度对酶活性的影响)④实验过程与结果(探究温度对酶活性的影响)操作1试管2试管3试管4试管5试管6试管0℃0℃60℃60℃100℃100℃加淀粉2mL—2mL—2mL—加淀粉酶—2mL—2mL—2mL保温在各自温度下保温5min混合将2加入1中将4加入3中将6加入5中保温在各自温度下保温10min加碘液2滴2滴2滴观察颜色⑤实验结论温度过低或过高酶的活性都较低。呈蓝色无蓝色呈蓝色思考讨论1.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。2.是否可用斐林试剂对实验结果进行检测为什么？不可，该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，这样会干扰自变量。3.为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。下列有关酶的实验设计思路，正确的是()A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响C探究酶的高效性自变量是？探究酶的专一性方案设计？如何检测？探究温度对酶活性影响用何种酶和底物？实验操作的大致流程？如下图所示的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是()A.若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量C③实验设计思路(探究pH对酶活性的影响)试管编号试管1试管2试管3实验步骤一2滴过氧化氢酶溶液二1mL蒸馏水1mL物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸1mL物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液三2mL质量分数为3%的过氧化氢溶液实验现象有大量气泡产生______________________________④探究pH对酶活性的影响实验过程无明显气泡产生无明显气泡产生将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱实验结论pH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围为什么不用淀粉酶和淀粉来探究pH对酶活性的影响？因为酸性条件促进淀粉水解。4.影响酶促反应速率的因素的曲线分析(1)温度和pH对酶促反应速率的影响①在最适宜的温度(B)和pH(E)条件下，酶的活性

。温度和pH偏高(BC和EF)或偏低(AB和DE)，酶活性都会明显

。②过酸(D)、过碱(F)或温度过高(C)，都会使

遭到破坏，使