【課件】5.1降低化學反應活化能的酶 課件-高中生物人教版（2019）必修1

酶為生活添姿彩5.1降低化學反應活化能的酶物理性消化是指牙齒的咀嚼、舌的攪拌、胃腸的蠕動、膽汁對脂肪的乳化等，它將食物磨碎，改變食物的形態(tài)，但不改變食物的分子結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)的一個物理過程?；瘜W性消化是指通過消化酶的作用，將不溶于水的淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪分解成可溶于水的小分子有機物的過程。問題探討

斯帕蘭札尼對鷹的消化研究1773年，意大利科學家斯帕蘭札尼設計了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間他把小籠子取出來發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。討論一：為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？答：便于取出實驗材料，排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學性消化。討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？

答：是胃內(nèi)的化學物質(zhì)將肉塊分解了。討論三：怎樣才能證明你的推測？問題探討答：收集胃內(nèi)的化學物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解?？茖W家后續(xù)發(fā)現(xiàn)-----課本76頁【第一課時】酶的作用和本質(zhì)細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞代謝是細胞生命活動的基礎。細胞內(nèi)的化學反應大都需要在一種特殊的催化劑———酶的催化下才能順利地進行01酶在細胞代謝中的作用你了解雙氧水(過氧化氫)嗎?在動物肝細胞中進行的代謝過程中會產(chǎn)生H2O2（過氧化氫），細胞中的過氧化氫酶能將代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)H2O2，催化H2O2分解成氧和水。鐵離子也可催化這一反應。2H2O2

→

2H2O+O2Fe3+2H2O2

→

2H2O+O2H2O2酶2H2O2

→

2H2O+O22H2O2

→

2H2O+O2—比較過氧化氫在不同條件下的分解帶火星的衛(wèi)生香檢驗方法？探究實踐無機催化劑細胞中的生物催化劑—比較過氧化氫在不同條件下的分解探究實踐實驗原理11、常溫下反應2、加熱3、Fe3+催化劑4、過氧化氫酶條件：2H2O22H2O+O2一定條件下質(zhì)量分數(shù)為20％的新鮮肝臟研磨液1滴（過氧化氫酶）----細胞中生物催化劑加入試管直接觀察酒精燈加熱質(zhì)量分數(shù)為3.5％的FeCl3溶液1滴（無機催化劑）所含酶的相對數(shù)量：1Fe3+的相對數(shù)量：25萬[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和意義。[實驗材料]新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20％的肝臟研磨液、3％的過氧化氫溶液，3.5％的FeCl3溶液23[實驗儀器]量筒、試管、試管夾、試管架、燒杯、酒精燈、滴管、衛(wèi)生香、火柴、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計不新鮮？---酶活性低磨碎？---釋放酶，充分接觸，發(fā)揮作用1、為什么要選用新鮮的肝臟？2、為什么要將肝臟制成研磨液？想一想1.過氧化氫酶是一種蛋白質(zhì)，不新鮮的肝臟中該酶的活性較低。2.肝臟要磨碎，使肝臟細胞中的過氧化氫酶釋放出來，可充分地與過氧化氫接觸發(fā)揮作用?！容^過氧化氫在不同條件下的分解探究實踐1.常溫2.加熱

3.FeCl3

4.加肝液[實驗步驟]—比較過氧化氫在不同條件下的分解探究實踐步驟試管編號

說明1234

一H2O2濃度

二

結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴2滴反應條件①與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。試一試對現(xiàn)象的分析②在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應速率嗎？不能。③3、4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？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。④3號試管和4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？為什么說酶對于細胞內(nèi)化學反應的順利進行至關重要？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。細胞內(nèi)每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效率的進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶至關重要。試一試對現(xiàn)象的分析控制變量和設計對照實驗自變量：實驗中

的變量。因變量：隨

而變化的變量。無關變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些

，對

造成影響。實驗設計的基本原則：對照性原則；單一變量原則；等量性原則；科學性原則對照實驗：除了為自變量的因素外，其余因素（無關變量）都保持不變的實驗叫做對照實驗。對照實驗一般要設置對照組與實驗組。

人為控制改變自變量實驗結(jié)果可變因素步驟試管編號

說明1234

一H2O2濃度

二

結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量變亮復燃①加熱、FeCl3、過氧化氫酶都能加快H2O2分解的速率。②與無機催化劑相比，過氧化氫酶的催化效率高得多。反應條件自變量因變量無關變量變量對照組實驗組對照實驗等量性原則對照性原則單一變量原則—比較過氧化氫在不同條件下的分解探究實踐變量分析與結(jié)論------練習冊76頁對照自變量無關變量結(jié)論1號2號1號3號1號4號3號4號問題質(zhì)疑：？？與1號試管相比，為什么2號試管加熱后過氧化氫就能分解？加熱使反應加快的本質(zhì)：使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。

分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。不同，上述是降低了化學反應的活化能

FeCl3中Fe3+和肝臟研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解，原因與2號試管的相同嗎？問題質(zhì)疑：？？

催化劑（Fe3+和過氧化氫酶）促使過氧化氫分解，降低了過氧化氫分解反應的活化能，如同司機找到一條穿山隧道。走隧道需要的能量少現(xiàn)象解釋：【各條件使反應加快的本質(zhì)】加熱：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學反應的活化能更顯著地降低化學反應的活化能只改變化學反應速率，縮短完成時間，本身不被消耗，反應前后性質(zhì)不變。

如圖a、b、c、d中，代表正常條件下分子活化能的是

，代表酶促反應所需活化能的是

；代表酶所降低的活化能的是

。代表無機催化劑所降低的活化能的是

。acda-b酶與降低化學反應活化能的關系練習：練習冊76頁時間未加酶產(chǎn)物O2的量

請在圖中分別畫出加入無機催化劑、加入酶的曲線，并分析原因。構(gòu)建數(shù)學模型：

正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進行

02酶的本質(zhì)閱讀教材P79－80,“關于酶本質(zhì)的探索”思考：巴斯德、李畢希、畢希納、薩姆納、切赫和奧特曼的觀點各是什么？酶的本質(zhì)—關于酶本質(zhì)的探索巴斯德之前發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德發(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(zhì)起作用發(fā)酵與細胞中的某些物質(zhì)有關但這些物質(zhì)只有在細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細胞中的某些物質(zhì)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(zhì)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能閱讀教材P79----80完成填空絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)巴斯德之前巴斯德李比希畢希納薩姆納切赫和奧特曼發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關

發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用

引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用酵母細胞中的某些物質(zhì)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，他將這些物質(zhì)稱為釀酶

酶是蛋白質(zhì)少數(shù)的RNA具有催化作用酶的本質(zhì)—關于酶本質(zhì)的探索1、巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義？各有什么局限性？

2、科學發(fā)展中出現(xiàn)爭論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭論的原因是什么，這一爭論對后人進一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？酶的本質(zhì)—關于酶本質(zhì)探索的實驗討論

巴斯德是生物學家，特別強調(diào)生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有放矢。

巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關，是合理的；但認為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。李比希認為引起發(fā)酵的細胞中的某些物質(zhì)，是合理的；但認為這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用，是不正確的。3、從畢希納的實驗可以得出什么結(jié)論？

4、薩姆納歷時九年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他成功靠的是什么樣的品質(zhì)？

畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活細胞中一樣。

薩姆納歷時九年，用正確的科學方法，堅持不懈、百折不撓的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。請給酶下一個比較完整的定義。酶的本質(zhì)—關于酶本質(zhì)探索的實驗討論酶的化學成分

酶的來源

酶的功能酶是一類生物催化劑活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的是有機物。一類什么是酶？酶的定義設問：蛋白質(zhì)都是酶嗎？蛋白質(zhì)抗體酶激素酶的本質(zhì)：大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是RNA。思考：基本單位？合成場所？1、下列關于酶的敘述，正確的一項是（）A．酶提供反應開始所必需的活化能B．酶是活細胞產(chǎn)生的，只是在生物體內(nèi)發(fā)揮催化作用C．酶的化學本質(zhì)并非都是蛋白質(zhì)D．一個酶分子只起一次作用，然后就被破壞了C【解析】本題主要考查的知識點是酶在細胞代謝中的作用和化學本質(zhì)。酶是生物催化劑，只能降低化學反應所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增加，反應速度加快，并不提供能量。酶在活細胞中產(chǎn)生后，可以在生物體外和體內(nèi)起作用。酶的化學本質(zhì)是有機物，包括蛋白質(zhì)和RNA。酶具有一般無機催化劑的特點，在反應前后酶本身的數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生改變。練習提高【第二課時】酶的特性01酶具有高效性3443少量肝臟研磨液說明過氧化氫酶的催化效率比Fe3+高得多?；仡檶嶒炋骄浚罕容^過氧化氫酶和Fe3+的催化效率為什么4號試管的反應速率比3號試管快得多？酶的特性—酶具有高效性酶具有高效性（回憶圖像）1.事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的

倍。107

～10132、酶具有高效性的意義：

（1）保證了細胞內(nèi)化學反應的順利進行；（2）保證了細胞內(nèi)能量供應的穩(wěn)定。無機催化劑催化的化學反應范圍比較廣。例如，酸既能催化蛋白質(zhì)水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。思考：ADBCDFAAE每一種酶只催化一種或一類化學反應2H2O22H2O+O2過氧化氫酶蛋白質(zhì)多肽氨基酸蛋白酶肽酶細胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進行，與酶的

是分不開的。專一性02酶具有專一性【探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用】

酶的特性—酶具有專一性選擇什么作為檢測試劑呢？(碘液還是斐林試劑)原理：淀粉和蔗糖都是非還原性糖，它們在酶的催化作用下能水解為還原性糖。再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應。選擇什么淀粉酶？淀粉溶液蔗糖溶液實驗步驟一二三實驗現(xiàn)象結(jié)論加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應5min2號試管中加入2mL2%蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩煮沸1min1號試管中加入2mL3%可溶性淀粉溶液無變化磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解?！咎骄康矸勖笇Φ矸酆驼崽堑乃庾饔谩棵妇哂袑Ｒ恍悦傅奶匦浴妇哂袑Ｒ恍悦恳环N酶只能催化

化學反應。細胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進行，與酶的

是分不開的。一種或一類專一性過氧化氫酶只能催化過氧化氫溶液水解，淀粉酶只能專一催化淀粉溶液，脲酶只能催化尿素反應酶的特性—酶具有專一性許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件下催化化學反應。1、加酶洗衣粉包裝袋上，往往注明這種洗衣粉的適用溫度范圍。2、人在發(fā)燒時為何食欲較差？生活實踐假設：溫度對酶的活性有影響03酶的作用條件較溫和問題聚焦1、選擇實驗材料……2、設計幾組實驗……3、確定觀察指標……高溫，常溫和低溫淀粉酶、淀粉碘液，看是否變藍探究溫度對酶活性影響實驗原理：一系列溫度梯度分別處理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉和相應溫度淀粉酶溶液混合一段時間，其它因素一致，滴加碘液，檢測是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺，即達到實驗目的。操縱自變量，控制無關變量。檢測因變量，表達實驗結(jié)果。【探究溫度對淀粉酶活性的影響】試管編號

1

1′

2

2′

3

3′2%淀粉酶2ml2ml2ml3%可溶性淀粉2ml2ml2ml水浴3分鐘

0℃冰水

60℃

100℃熱水對應試管混合均勻水浴5分鐘冰水

60℃沸水滴加碘液

2滴

2滴

2滴預期結(jié)果實驗結(jié)果實驗結(jié)論自變量酶的催化作用需要適宜的溫度，溫度過高過低都會影響酶的活性。藍色不變藍藍色藍色不變藍藍色因變量在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強；達到最適溫度時，酶的活性最高；超過最適溫度時，隨著溫度的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。酶活性受溫度影響示意圖溫度過高會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活低溫(0～4℃)下保存酶通過以上實驗可以知道，酶在最適溫度下，活性最高。

那么pH值不同，對酶的活性有沒有影響呢？實驗探究pH值對酶活性影響一系列PH梯度的溶液分別處理H2O2酶，用不同PH值處理的H2O2酶催化H2O2分解，其它因素一致，觀察氣泡的產(chǎn)生量及衛(wèi)生香的助燃情況，即達到實驗目的。操縱自變量，控制無關變量。檢測因變量，表達實驗結(jié)果。1號試管過氧化氫溶液實驗步驟一二三實驗現(xiàn)象結(jié)論2號試管3號試管各試管加入2mL體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液，振蕩2-3min各試管加入2滴新鮮的20%的肝臟研磨液無明顯變化1ml蒸餾水1ml0.01mol/LNaOH1ml0.01mol/LHClpH會影響酶的活性，酶的活性有適宜的pH范圍有大量氣泡產(chǎn)生無明顯變化【探究pH對過氧化氫酶活性的影響】自變量因變量υ/mmol.s-10pH酶活性受pH影響示意圖pH對酶活性的影響pH過高、過低酶失活pH低于最適pH時酶活性隨著pH的升高而上升pH高于最適pH時酶活性隨著pH的升高而下降最適pH時：酶活性最高

※高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響，其本質(zhì)相同嗎？不同。過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復。

※過酸、過堿或高溫酶永久失活低溫酶活性降低課本84頁：酶的最適