5.1降低化学反应活化能的酶 课件 2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

生物学（新人教版）分子与细胞第五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

Biology为什么要将肉块放在金属笼内？1773年，意大利科学家斯帕兰礼尼（L.Spallanzani，1729-1799）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。讨论是胃内的化学物质将肉块分解了。便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。问题探讨收集胃内化学物质，进行体外实验。斯帕兰礼尼在研究鹰的消化作用2.是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？胃蛋白酶的发现斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。然而这种物质是什么，他始终未能得出结论。后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，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。（胃蛋白酶需要在酸性的环境下发挥作用）光合作用有机物合成呼吸作用分解释放能量太阳能化学能ATP等细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。一、酶在细胞代谢中的作用酶的作用H2O2(有害物质)H2OO2H2O2酶代谢产生含有危害细胞以过氧化氢在不同条件下的分解为例，探究酶的作用。试验编号1234H2O2（3%）实验处理检测指标2mL2mL2mL2mL无90℃水浴加热FeCl32滴肝脏研磨液2滴1.气泡冒出情况；2.卫生香复燃情况实验设计【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解方法步骤【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解实验结果气泡数量最少卫生香燃烧卫生香燃烧猛烈气泡数量较少气泡数量较多气泡数量最多气泡数量卫生香燃烧讨论3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，说明了什么？4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？与1号试管相比，2号试管放出的气泡多。这一现象说明了什么？试管编号步骤1234一二

三观察实验结论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不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解

自变量：

因变量：无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量随着自变量的变化而变化的变量人为改变的变量

变量：实验中可以变化的因素y=f(x)

+a自变量因变量无关变量（不同条件x）（结果y）（相同条件a）

阅读教材P78相关内容（控制变量），思考：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？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滴结果气泡产生不明显少量较多大量卫生香燃烧不复燃不复燃变亮复燃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自变量因变量无关变量无关变量变量对照原则2滴清水2滴清水等量性原则等量性原则单一变量原则控制变量1常态终态活跃状态活化能酶的催化效率为何会更高呢？你能解释加热，加无机催化剂，加酶在这一过程中的不同吗？酶的作用原理活化能分子从_____转变为_________________的活跃状态所需要的能量。常态容易发生化学反应加热：让更多的H2O2吸收能量处于活跃状态催化剂：降低非活化分子转变为活化分子的门槛各条件使反应加快的本质如果把化学反应比做驾车翻越一座高山，“加热”相当于给汽车加大油门。用催化剂则相当于帮司机找到穿山的隧道。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，因而催化效率更高。活化能二、酶的本质阅读课本79-80页“资料分析”找出每一位科学家的研究背景、过程、结论及贡献完成教材P80“拓展2”一、酶的作用和本质1.关于酶本质的探索（P79-P80）对发酵过程的研究中国4000多年前的夏禹时代，我国就掌握了酿酒技术1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”，即现在所说的酵母19世纪：认为酿酒是让糖类通过发酵变成酒精和CO2，这是一个纯化学过程1857年：巴斯德：发酵需要活酵母菌细胞参与李比希：酵母菌细胞死亡后释放出某些物质引起发酵毕希纳：从酵母菌细胞中获得了含有酶的提取液，并将酵母菌细胞中引起发酵的物质成为酿酶推测科学家推测酶是蛋白质证明萨姆纳获得脲酶，证明脲酶是蛋白质其他科学家相继获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶都是蛋白质补充完善20世纪80年代切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能争论巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德(微生物学家）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脲酶是蛋白质李比希（化学家）切赫、奥尔特曼少数RNA也具有生物催化功能一、酶的作用和本质1.关于酶本质的探索（P79-P80）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？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？讨论巴斯德认为发酵重点强调细胞忽略物质,是不正确的。李比希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。巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质,是合理的。一、酶的作用和本质1.关于酶本质的探索（P79-P80）3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？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。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？讨论毕希纳的实验说明，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，发扬坚持不懈、百折不挠的科学精神，用正确的科学方法，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。一、酶的作用和本质1.关于酶本质的探索（P79-P80）5.请给酶下一个比较完整的定义。讨论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，少数酶是RNA。

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。（教材P81，黑体字）来源酶的概念化学本质功能酶促反应：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）酶的本质化学本质绝大多数是_______少数是_________元素组成合成原料合成场所来源一般来说，活细胞都能产生作用场所RNA

蛋白质核糖核苷酸氨基酸核糖体细胞核细胞内、外及生物体外均能发挥作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P小技巧探究酶化学本质的实验设计1、设计原理大部分是蛋白质少部分是RNA加__________，呈_____双缩脲试剂紫色加__________，呈_____吡罗红染液红色2、设计方案分组实验操作现象结论紫色对照组：标准蛋白质溶液实验组：等量待测酶液紫色/蓝色是蛋白质/不是蛋白质（鉴定是否为RNA同上）加双缩脲试剂(1)酶的基本组成单位是氨基酸(

)(2)具有分泌功能的细胞才能产生酶(

)(3)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用(

)(4)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(

)(5)酶具有催化、调节等多种功能(

)判断正误×××××三、酶的特性12酶具有高效性3酶具有专一性酶的作用条件较温和1酶具有高效性高效性：酶的催化效率非常高！一般是无机催化剂的107～1013倍。1酶具有高效性(1)图中表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是哪一段？(2)图中表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是哪一段？(3)图中表示酶降低的活化能的是哪一段？(4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向什么方向移动？ACBCAB向上移动探究1

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用2酶具有专一性【实验目的】探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。

【实验设计】试管编号试管1试管2淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL淀粉酶溶液2mL2mL斐林试剂（沸水浴1min）2mL2mL实验结果

【实验过程】2酶具有专一性2酶具有专一性

【实验结果】试管编号试管1试管2淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL淀粉酶溶液2mL2mL斐林试剂（沸水浴1min）2mL2mL实验结果砖红色沉淀无颜色变化2酶具有专一性淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。

【实验结论】专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。锁钥模型诱导契合模型探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用想一想：

上述实验，能否用碘液代替斐林试剂对实验结果进行检测?该实验中不能用碘液代替斐林试剂,因为碘液只能使淀粉变蓝,而与还原糖没有特殊的颜色反应,不能检验蔗糖是否被淀粉酶水解。酶的特性目前已发现的酶有8000多种，它们分别催化不同的化学反应。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。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。3酶的作用条件较温和探究2温度对酶活性的影响【实验原理】鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(不宜用斐林试剂检测：实验中要严格控制温度)反应原理：淀粉＋淀粉酶＋碘液→出不出现蓝色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淀粉溶液蓝色保持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无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响1号试管淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象2号试管3号试管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持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无明显现象蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响疑问1：为什么不用斐林试剂检测产物？而用碘液检测底物？因斐林试剂检测需要加热而改变反应条件1号试管淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象2号试管3号试管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持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无明显现象蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响疑问2：为什么不选H2O2作为实验材料？因为H2O2分解受温度的影响在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起预实验如何找到酶活性最高时的温度？3酶的作用条件较温和在一定温度范围内，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。甲点对应的温度是该酶的最适温度。温度对酶活性的影响酶失活活性位点底物3酶的作用条件较温和探究3pH对酶活性的影响【实验原理】②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验产生O2的多少。（不宜选用淀粉和淀粉酶：在酸性条件下，淀粉也会水解）①反应原理(反应式)：2H2O22H2O＋O2。过氧化氢酶1号试管过氧化氢溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min试管各加入2mL过氧化氢溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2将带火星的卫生香分别放入试管中只有在适合的pH下酶的催化效率最好复燃无明显变化探究pH对过氧化氢酶活性的影响

【实验过程】3酶的作用条件较温和

【实验结果】实验结论：pH能影响酶的活性。3酶的作用条件较温和pH对酶活性的影响在一定pH范围内，随pH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。乙点对应的温度是该酶的最适pH。A点B点3酶的作用条件较温和(1)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。(2)过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。(3)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。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酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pH随酶浓度的升高而加快

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，反应速率不再变化温和性

一般来说，动物体内的酶最适温度为35-40℃之间，植物为40-50℃之间，细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的可达70℃。

动物体内的酶最适pH大多为6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5(胃液呈酸性);植物体内酶最适pH在4.5-6.5之间。小结1.具有高效性：催化效率高于无机催化剂等2.具有专一性：只能催化一种或一类化学反应。2.作用条件较温和：要有合适的温度；

要有合适的pH。一、概念检测1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（

）A.纤维素酶B.淀粉酶C.脂肪酶D.蛋白酶