降低化學反應活化能的酶課件【知識建構+備課精研】高一上學期生物人教版必修1

5.1.1降低化學反應活化能的酶義縣高中

劉占江1773年，意大利科學家斯帕蘭禮尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內的肉塊消失了。

討論：1.為什么要將肉塊放在金屬籠內？2.是什么物質使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測?問題探討排除物理性消化對肉塊的影響胃內的化學物質將其分解收集胃內化學物質，做體外分解肉塊實驗一、酶的作用和本質細胞中每時每刻都進行著許多化學反應的統(tǒng)稱。（有氧呼吸、光合作用、蛋白質的合成等）細胞代謝：意義：細胞生命活動的基礎酶與底物結合形成酶-底物復合物，然后發(fā)生反應，生成產物。酶促反應：模型描述：有酶參與催化的反應稱之為酶促反應（模型如下）（一）酶在細胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究?實踐實驗原理：細胞代謝中也會產生代謝廢物，甚至會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，細胞中有過氧化氫酶，能將過氧化氫及時分解為氧氣和水。新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。目的要求：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。加熱是化學反應的常見條件Fe3+是無機催化劑新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶2H2O2

2H2O+O2通過O2的產生量判斷H2O2的分解情況材料用具：新鮮的質量分數(shù)20%肝臟研磨液。經(jīng)計算，質量數(shù)為3.5%的FeCl3溶液和質量分數(shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶，且酶的活性高

①將過氧化氫酶從活細胞中釋放出來

②加大肝臟內過氧化氫酶與試管中過氧化氫分子的接

觸面積，加速過氧化氫的分解。量筒、滴管、試管架、衛(wèi)生香、火柴、酒精燈、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計等。新配制質量分數(shù)3.5%FeCl3溶液,體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液。（2）為什么要將肝臟制成研磨液？（1）為什么要選用新鮮的肝臟？討

論:2號1號3號4號對照組實驗組2mL

過氧化氫溶液常溫90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液不明顯少量較多大量變亮復燃注對照原則①等量原則②確定觀察指標氣泡產生衛(wèi)生香復燃分組編號相同處理不同處理結

論不復燃不復燃自變量說明因變量過氧化氫在不同條件下的分解速率不同③

對照實驗中的自變量應遵循單一變量原則，增強實驗結論的說

服力;各組材料數(shù)量盡量多些，避免偶然性。方法步驟：無關變量（控制無關變量）討論：2號試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說明加熱促進過氧化氫的分解，提高反應速率。不能1.與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)了什么不同的現(xiàn)象？

這一現(xiàn)象說明什么？2.

在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？4.3號試管與4號試管相比，哪支試管中反應速率快？這說明什么？為什么說酶對細胞內化學反應的順利進行至關重要？3.3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產生，這說明什么？說明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。

細胞內每時每刻都在進行成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求。4號試管的反應速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。3、4號試管比較，

。1、3號試管比較，

。1、2號試管比較，

。實驗結論：對照分析：加熱能促進H2O2的分解催化劑能加快H2O2的分解

常溫

加熱

FeCl3

H2O2酶加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(為反應提供能量)FeCl3在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)1、4號試管比較，

。過氧化氫酶在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高酶和無機催化劑都能催化化學反應，并且酶的催化效率遠高于無機催化的催化效率科學方法控制變量和設計對照實驗實驗中人為控制的對實驗對象進行處理的因素隨自變量改變而變化的變量對實驗結果造成影響的可變因素一般不做處理（空白對照），起對照作用對照原則（對照組和實驗組）等量原則（控制無關變量）自變量：因變量：無關變量：對照組：實驗遵循的

原則：對照實驗：除作為自變量的因素外，其余因素（無關變量）都保持一致，并將結果進行比較的實驗。單一變量原則（自變量）變量分析：②本實驗中的變量;①對照實驗中對自變量、因變量、無關變量有什么要求？自變量:只能有一個；為實驗變量(單一變量）因變量：

能夠觀察和檢測；無關變量：能影響實驗結果的變量，要求相同且適宜③該實驗遵循了哪些原則？單一變量原則、對照原則、等量原則自變量：

分解條件；或催化劑的種類因變量：

底物的分解速率；用產生氣泡數(shù)的多少表示。無關變量：過氧化氫的體積、濃度，反應的時間等1.控制變量和設計對照實驗---自身對照對照類型含義自身對照對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。不另設對照組。(不同處理的前后對照)某植物→培養(yǎng)在缺X元素的培養(yǎng)基中→一段時間后加入X元素紫色洋蔥鱗片葉外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察滴加清水后，低倍鏡觀察→→某動物→摘除甲狀腺→一段時間后注射甲狀腺激素制成裝片，低倍鏡觀察?！?.控制變量和設計對照實驗---相互對照對照類型含義相互對照不另設對照組，而是幾個實驗組之間相互對照，其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。2、3、4為相互對照。為什么加熱、滴加FeCl3、及過氧化氫酶能加快過氧化氫的分解？它們對過氧化氫做了什么？實驗反思：物質分子發(fā)生化學反應條件：常態(tài)分子活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍所需

要的能量。吸收能量活躍態(tài)分子易發(fā)生化學反應90℃水?。合騂2O2分子提供能量，讓更多的H2O2吸收能量處于活躍狀態(tài)催

化

劑：降低非活化分子轉變?yōu)榛罨肿拥拈T檻1.觀察酶的作用原理下表數(shù)據(jù)是在20℃測得的H2O2分解的活化能，數(shù)據(jù)說明，酶和無機催化劑相比有什么不同？與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。條件活化能/kJ·mol沒有催化劑催化75用Fe3+催化54用過氧化氫酶催化292.分析酶的作用原理3.理解酶的作用原理：(1)無酶催化的反應曲線是____。(2)有酶催化的反應曲線是

。(3)ca段的含義是在無催化劑的條件下，反應

所需要的

。(4)ba段的含義是________________。(5)若將酶催化改為無機催化劑催化該反應，

則b點在縱軸上將移動到

對應位置。

③①酶降低的活化能活化能②巴斯德之前發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關（二）酶本質的探索李比希（化學家）引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用巴斯德(微生物學家）發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某些物質起作用畢希納酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣薩姆納脲酶是蛋白質切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)的酶是RNA.來源作用化學本質酶的概念(降低化學反應活化能)化學本質蛋白質RNA合成場所合成原料①

酶只有一個作用：催化作用，不具有傳遞信息、調節(jié)的作用。②

有些酶在細胞內發(fā)揮作用，有些酶在細胞外發(fā)揮作用(消化酶)。

酶也可以在體外發(fā)揮作用(加酶洗衣粉中的酶)核糖體氨基酸細胞核核糖核苷酸化學本質絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_____合成原料___________________合成場所_______來源活細胞(哺乳動物成熟的紅細胞除外)都能產生酶作用場所細胞內、外或生物體外均可生理功能作用機理_________蛋白質RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體催化作用顯著降低化學反應的活化能細胞核（主要）歸納：---酶的本質和作用某種酶+蛋白酶加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質底物被催化→該酶是RNA某種酶+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色→該酶是蛋白質不出現(xiàn)紫色→該酶是RNA方案1方案2探究酶化學本質的實驗設計酶的催化作用實驗驗證

對照組：反應物＋清水→反應物不被分解。實驗組：反應物＋等量的相應酶溶液→反應物被分解。實驗變量：即自變量，是相應酶液的有無，

因變量是底物是否被分解。練一練1、下圖中的鮮肝勻漿與H2O2接觸后,產生的現(xiàn)象及推測錯誤的是()。

A.若迅速產生大量氣體,可推測鮮肝勻漿中含有過氧化氫酶

B.若增加鮮肝勻漿的量,量筒中產生氣體的速率將加快

C.一段時間后氣體量不再增加是因為鮮肝勻漿量有限

D.為保證實驗的嚴謹性,需要控制溫度等無關變量C2、下圖中曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質A在無催化劑條件和有酶催化條

件下生成物質P所需能量的變化過程。下列相關敘述正確的是()。

A.a+b表示在無催化劑的條件下,物質A生成物質P需要的活化能

B.若將酶改為無機催化劑催化該反應,則a的高度將降低

C.若僅增加反應物A的量,則圖中曲線的原有形狀均發(fā)生改變

D.若曲線Ⅱ為最適酶促條件下的曲線,改變酶促條件后,a的高度將

降低A3、科學家證實:RNaseP酶由蛋白質和RNA組成,將這種酶中的蛋白質

和RNA分開,在適宜條件下,RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性,

而蛋白質不具有。這一結果表明()。

A.酶都是由蛋白質和RNA組成的

B.RNA具有催化作用

C.酶的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸

D.絕大多數(shù)酶是蛋白質,少數(shù)是RNAB4、下圖為發(fā)生在哺乳動物消化道內的某項化學反應的示意圖,圖中

的甲最可能表示()。A.麥芽糖 B.麥芽糖酶C.蛋白酶 D.蔗糖酶D5.下列有關酶的敘述,正確的是(

)①是由具有分泌功能的細胞產生的②有的從食物中獲得,有的在體內轉化而來③凡是活細胞,一般都能產生酶④酶都是蛋白質⑤有的酶不是蛋白質⑥酶在代謝中有多種功能⑦在新陳代謝和生長發(fā)育中起調控作用⑧酶只是起催化作用A.①②⑤

B.④⑤⑧C.③⑤⑧ D.①③⑤C6、1981年，ThomasCech和他的同事在研究四膜蟲的rRNA前體加工

除去內含子時發(fā)現(xiàn)，內含子剪接反應是在僅有RNA沒有任何蛋白

質的情況下完成的。最可能的原因是(

)

A．該反應不需要酶的催化

B．該rRNA可能具有酶的特性

C．蛋白質和RNA都是酶

D．該實驗結果錯誤B知識拓展——核酶

核酶就是RNA催化劑。在漫長的生命進化過程中，地球上很可能曾經(jīng)出現(xiàn)過一個由RNA統(tǒng)治的RNA世界。那時既沒有DNA也沒有蛋白質。在RNA世界里，RNA既作遺傳物質，又行駛催化功能。

隨著生命的不斷進化，原始的RNA的兩項功能分別讓位給了DNA和蛋白質。

那些至今仍然保留催化活性的RNA就是很好的證明，似乎在訴說著它當年的輝煌，尤其是最重要的蛋白質合成機器核糖體其實就是一種核酶，核糖體的RNA就是催化肽鍵形成的酶，因此，核酶就是酶的鼻祖，雖然它的種類少，催化效率低，但是核酶的重要性不容忽視。歸納---常見的酶水解酶：淀粉酶、麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、

肽