5.1降低化学反应活化能的酶课件-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

第1节降低化学反应活化能的酶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，发现笼内肉块消失了。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？排除物理性消化干扰、便于取出肉块肉块被胃内的化学物质消化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。问题探讨一、细胞代谢细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。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。常温(37℃)常压液体环境pH接近中性细胞内的环境问题1:

在细胞较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序进行呢？细胞代谢离不开酶2H2O22H2O+O2↑1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？资料：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白，会加速人体衰老。加热、强酸、强碱、加催化剂（如Fecl3)2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？H2O2酶问题2:

H2O2酶与加热、加催化剂等都能使H2O2分解，其原理一样吗？分解速率一样吗？如何设计实验来探究酶的作用？比较过氧化氢在不同条件下的分解探究·实践1实验材料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；各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。合作探究一：请同学们自主阅读教材P76-77，小组合作完成以下问题。

1.写出实验目的：2.说出实验原理：3.找出自变量、因变量、无关变量。4.设计该实验，并简述实验步骤：比较过氧化氢在不同条件下的分解探究·实践通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。2H2O22H2O+O2反应条件①加热②无机催化剂Fe3+③过氧化氢酶自变量H2O2分解速率①点燃的卫生香的复燃情况②气泡冒出情况2实验目的3实验原理因变量：因变量的检测：探究·实践比较过氧化氢在不同条件下的分解科学方法控制变量和设计对照实验自变量因变量在实验中人为改变的量。比如：过氧化氢分解的不同条件因自变量改变而改变的量。比如：过氧化氢的分解速率无关变量对实验结果造成影响的可变因素。比如：反应物的浓度和反应时间等7除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照试验对照组&实验组②单一变量原则④对照原则①科学性原则③等量性原则比较过氧化氢在不同条件下的分解探究·实践4实验设计组别对照组实验组1234过氧化氢H2O2浓度3%3%3%3%H2O2剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡卫生香燃烧情况探究·实践比较过氧化氢在不同条件下的分解5实验结果1234342）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？4）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？3）3号试管Fe3+数比4号H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？自主探究2：小组讨论以下问题，时间3min。1234341）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；H2O2（常态）H2O2（活跃状态）需要得到能量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1234342）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？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。思考？

以此类推，1和3、1和4号试管对照能得出什么结论？2和3号试管对照能得出什么结论？3和4号试管对照能得出什么结论？1234346、实验结论：

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。过氧化氢酶在细胞外也能发挥作用1234343）3号试管Fe3+数比4号H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？过氧化氢酶比Fe3+

的催化效率高得多。4）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。实战训练

1．下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验内容相关表述正确的是（

）A．将2号试管放在60℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况B．实验中温度、催化剂和反应物的浓度是自变量，过氧化氢分解速率是因变量C．该实验中新鲜肝脏研磨液是促进过氧化氢快速分解的催化剂D．设置空白对照组的目的是表明在本实验条件下过氧化氢不容易分解C二、酶在细胞代谢中的作用问题3:

通过以上学习你能总结出加热、Fe3+、酶使H2O2分解的作用机理吗？二、酶在细胞代谢中的作用问题3:

通过以上学习你能总结出加热、Fe3+、酶使H2O2分解的作用机理吗？提供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

加热

Fe3+酶酶作用机理：降低化学反应活化能酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行高。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。18酶的作用机理分析图中①表示：图中②表示：图中④表示：未用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。图中③表示：图中⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能更显著地降低化学反应的活化能当堂检测191、酶的作用是为化学反应提供能量。（

）2、无关变量是对实验没有影响的变量。（

）3、进行对照试验时，实验组与对照组必需保持单一变量，其他因素均适宜且相同。（

）4、在控制无关变量时，应该相同且适宜。（

）5、酶和无机催化剂都能降低活化能。（

）

6、1号和4号试管能证明酶具有高效性。（

）7、酶具有催化作用。（

）(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向上移动当堂检测三、酶的本质探索请阅读教材P79-P80页酶本质的探索，完成P80页的拓展运用2的填空发酵与死细胞中的物质有关发酵与活细胞有关死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质少数酶是RNA发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳VS切赫和奥尔特曼其他科学家萨姆纳假如你是切赫或奥尔特曼，你能总结酶的概念吗？三、酶的本质探索四、酶的本质什么是酶？催化作用酶是产生的具有的，其中绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。活细胞有机物四、酶的本质酶的来源酶的作用酶的作用机理酶的本质合成场所合成原料作用部位依据酶的概念——分析推理氨基酸或核糖核苷酸活细胞产生只有催化作用大多数是蛋白质，少数是RNA有的在核糖体，有的在细胞核或拟核既在体内起作用，又可在体外起作用降低化学反应活化能拓展延伸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方法一：颜色反应法：蛋白质类酶可用

双缩脲

试剂鉴定，反应后呈

紫色。②方法二：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酶解法拓展延伸酶化学本质的实验验证酶在生活中的运用多酶片多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。1.为什么需要用温水浸泡？2.能否用它来洗羊毛衫？加酶洗衣粉果胶酶分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。请阅读教材P85”酶为生活添姿彩”实战训练

1．成书于1716年的《康熙字典》收录了酶字，对“酶”的解释为“酒母也”；酶本质的发现经历了几代人的努力。下列有关酶本质的探索发现过程的叙述，错误的是（

）A．巴斯德和李比希关于“糖类是怎么变成酒精的”观点都有其局限性B．萨姆纳从刀豆种子中提取出纯酶，并进一步证明了少数酶不是蛋白质C．毕希纳将从酵母菌细胞中提取到的、能将糖液变成酒的物质称为酿酶D．施旺发现，胃腺分泌物与盐酸混合物对肉类的分解能力明显高于盐酸B实战训练

2.下列有关酶的叙述，正确的是（

）①是由具有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的从体内转化而来③活细胞中都含有酶④绝大多数酶是蛋白质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.④⑤⑥C3．研究发现一类称作“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成或部分折叠的多肽，并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽折叠、组装或转运，其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。细胞中通过囊泡运输的蛋白质一般不需要分子伴侣的帮助。下列叙述错误的是（）A．“分子伴侣”介导加工的环状八肽化合物中至少含有8个氧原子和8个氮原子B．草履虫细胞内“分子伴侣”发挥作用的场所可能在细胞质基质C．蛋白质空间结构一旦发生改变，则不可逆转D．消化酶在无分子伴侣的帮助下可发挥降低反应活化能的作用实战训练

C资料1酶的特性一：高效性

在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。

问题3:

酶具有高效性有何意义？同学们请试想如果酶不具有高效性我们的生活会怎样？酶具有高效性的意义

：高效性的意义第一第二保证了细胞代谢快速有效地进行。保证了细胞内能量供应的稳定。33平衡点cba酶1、高效性酶催化效率远超无机催化剂。FeCl3未处理（a、b曲线才能说明酶有高效性）时间生成物的量五、酶的特性酶是否增加了产物的生成量？

酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。酶的特性二-----专一性1、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，酶也具有这个本领吗？资料22、蛋白酶能催化蛋白质水解，不能催化脂肪水解,二肽酶——可以使所有的二肽分解。五、酶的特性----专一性淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究.实践质量分数为2%的新配置的淀粉酶溶液；质量分数为2%的新配置的蔗糖酶溶液；质量分数为3%的新配置的淀粉溶液；质量分数为3%的新配置的蔗糖溶液；斐林试剂、碘液、热水、量筒、试管、滴管、试管夹、温度计、酒精灯等等。1.实验材料选择、检测试剂选择。2.写出实验目的：3.说出实验原理：4.找出自变量、因变量、无关变量。5.简述实验步骤：6.预期实验结论：合作探究一：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究.实践1实验材料及检测试剂选择质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液；质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；斐林试剂。2实验目的探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。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，确定酶促反应产物。3实验原理五、酶的特性----专一性淀粉完全分解+碘液→无现象蔗糖分解/不分解+碘液→无现象五、酶的特性----专一性淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究.实践4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实验结果五、酶的特性----专一性淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究.实践5实验过程6实验结论淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。五、酶的特性----专一性酶具有专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。锁钥学说：专一性的意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。酶反应前后量和性质都不改变五、酶的特性----专一性方案二：

淀粉+蔗糖酶蔗糖+蔗糖酶

方案四：

蔗糖

+淀粉酶

蔗糖

+蔗糖酶

方案一：

淀粉

+淀粉酶

蔗糖

+淀粉酶

方案三：

淀粉

+淀粉酶

淀粉

+蔗糖酶

思路1：底物不同，酶相同思路2：底物相同，酶不同用斐林试剂检测用斐林试剂检测用斐林试剂检测用碘液或者斐林试剂检测1.下图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中，错误的是(

)实战训练

BA.该模型可以解释酶的专一性B.a表示酶，该模型可解释酶的高效性C.a催化d分解为e、fD.该模型显示，酶在反应前后性质不变

2．某同学将装有人淀粉酶和胃蛋白酶的两个试剂瓶的标签丢失，为了将两种酶溶液区分清楚，下列思路或操作不可行的是（

）A．向两种酶溶液中加入淀粉，检测淀粉是否被催化水解B．向两种酶溶液中加入蛋白质块，观察蛋白质块是否被催化水解C．向两种酶溶液中加入双缩脲试剂，观察是否有紫色出现D．比较两种酶催化的最适pHC实战训练

问题4:

酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，有哪些因素会影响酶活性呢？43酶起催化作用与什么条件有关呢？资料3唾液淀粉酶PH6.2~7.4胃蛋白酶PH1.5~2.2小肠内的酶PH7.6质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块碘液、斐林试剂1.实验材料及试剂：淀粉、淀粉酶①实验材料：不选用H2O2作为反应底物的原因？H2O2不稳定，受热易分解。碘液②检测试剂：不选用斐林试剂进行鉴定的原因?

斐林试剂检测需要水浴加热，温度是干扰条件。先处理温度，再混合，原因：保证反应从一开始就是预设温度。探究温度对酶活性的影响探究.实践问题1:

选出探究温度对酶活性影响实验材料并做简要说明。问题2:

实验材料先处理温度，还是先混合？试管编号试管1试管1′试管2试管2′试管3试管3′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二放入0℃冰水中水浴5min放入60℃温水中水浴5min放入100℃热水中水浴5min三四实验现象实验结论呈蓝色无蓝色出现呈蓝色淀粉酶在60℃时催化淀粉水解，在100℃和0℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性探究温度对酶活性的影响探究.实践☆影响酶活性的条件将1与1′试管内的液体混合后继续在0℃冰水内放置10min将2与2′试管内的液体混合后继续在60℃温水内放置10min将3与3′试管内的液体混合后继续在100℃热水内放置10min取出试管各加入两滴碘液，振荡探究pH对酶活性的影响探究.实践质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液,H2O2、H2O2酶①实验材料：※不选用淀粉作为反应底物的原因？淀粉在酸性条件下会被水解先加入酶溶液，再进行PH设定固定好酶的活性，最后加底物。问题3:

选出实验材料并做简要说明。☆影响酶活性的条件②PH设定、加酶溶液和加底物的顺序应是?☆影响酶活性的条件实验步骤一取三支试管，编号1、2、3。

二三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液三1号试管中加入1mL蒸馏水2号试管中加入等量1mL盐酸溶液3号试管中加入等量1mLNaOH溶液四三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应实验现象

产生少量气泡产生少量气泡产生大量气泡实验结论：酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性。探究pH对酶活性的影响探究.实践☆影响酶活性的条件----温度/pH的定量分析pH反应速率DEF温度反应速率ABC失活失活失活最适pH最适温度低温降低酶的活性，但不破坏酶的结构。酶催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。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