必修1第5章第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

一、酶的作用和本質(zhì)第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶問題探討1.該實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？2.肉塊為什么會(huì)消失？3.怎樣證明你的猜測？斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化被胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)分解。收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)能否在體外將肉塊分解。細(xì)胞代謝：2、特點(diǎn)：復(fù)雜有序溫和高效這都有賴于酶

細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。葉綠體：光能

酶線粒體:氧氣酶核糖體：酶脫水縮合CO2+H2O（CH2O)+O2C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量氨基酸

多肽想一想：葉綠體、線粒體、核糖體有什么生理功能？問題1：酶在細(xì)胞代謝中起什么作用？加快細(xì)胞代謝速率

問題2：實(shí)驗(yàn)室中哪些方法可以加快反應(yīng)速度？加熱、催化劑H2O2H2O+O2常溫H2O2H2O+O2加熱H2O2H2O+O2FeCL3H2O2H2O+O2H2O2酶過氧化氫在這幾種不同條件下的分解速度有什么差別呢？一、實(shí)驗(yàn):比較過氧化氫在不同條件下的分解2H2O22H2O+O2高溫/Fe3＋/過氧化氫酶1、實(shí)驗(yàn)原理：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)步驟1min分鐘后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在液面的上方幾乎無氣泡3、實(shí)驗(yàn)步驟少量氣泡較多氣泡大量氣泡Fe3+能促進(jìn)H2O2分解，具有催化作用。1和3比：1和4比：過氧化氫酶具有催化作用。討論：和1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？在細(xì)胞內(nèi),能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎?

3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量的氣泡產(chǎn)生，這說明什么？3號(hào)和4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么？

加熱能促進(jìn)過氧化氫分解不能，溫度過高會(huì)造成生物的細(xì)胞死亡Fe3+和過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解,起催化作用過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高的多幾乎無氣泡3、實(shí)驗(yàn)步驟少量氣泡較多氣泡大量氣泡酶在常溫常壓下，可以高效的完成對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化。關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)指實(shí)驗(yàn)中要接受某種因素處理的實(shí)驗(yàn)材料2、確認(rèn)變量：1、實(shí)驗(yàn)對(duì)象：自變量：在實(shí)驗(yàn)中由操作者人為改變的量。因變量：在實(shí)驗(yàn)中由于自變量而引起的實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變化和結(jié)果。因變量一般都有容易檢測的指標(biāo)。無關(guān)變量：除自變量以外能使實(shí)驗(yàn)對(duì)象發(fā)生改變的其他因素都叫無關(guān)變量。包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象的外界因素和實(shí)驗(yàn)對(duì)象的自身因素。變量：在實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素。自變量：催化劑的種類因變量：H2O2的分解速率?？捎^測的指標(biāo)是氣泡的多少、大小或衛(wèi)生香復(fù)燃的程度。無關(guān)變量：H2O2的量和濃度，滴入的催化劑的量、實(shí)驗(yàn)室的溫度等。3、單一變量原則和對(duì)照實(shí)驗(yàn)單一變量原則在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的變量往往有多個(gè)，但在實(shí)驗(yàn)中只能對(duì)這些變量一個(gè)一個(gè)的進(jìn)行研究，即除要觀察的自變量外其他變量都要保持一致。對(duì)照實(shí)驗(yàn)除了一個(gè)因素外，其他因素都保持相同的實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。

對(duì)自然狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象施加或減除了自變量的是實(shí)驗(yàn)組（非常態(tài)）。

對(duì)自然狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象未施加或減除了自變量的是對(duì)照組（常態(tài)）對(duì)照類型自身對(duì)照空白對(duì)照相互對(duì)照自身對(duì)照：指實(shí)驗(yàn)和對(duì)照在同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象上進(jìn)行，不再另設(shè)對(duì)照組。這樣的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是看清實(shí)驗(yàn)前后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身的差異，實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后形成對(duì)照。如觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前細(xì)胞的正常狀態(tài)是對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)后細(xì)胞質(zhì)壁分離的狀態(tài)是實(shí)驗(yàn)組?？瞻讓?duì)照：對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象做兩組實(shí)驗(yàn)施加或減除了自變量的一組為實(shí)驗(yàn)組，未施加或減除自變量的一組為對(duì)照組。即處于自然狀態(tài)（常態(tài)）一組為對(duì)照組，處于非自然（非常態(tài)）的一組為實(shí)驗(yàn)組。12mlH2O2幾乎無氣泡32mlH2O2+2滴FeCl3溶液氣泡較多相互對(duì)照：指不另設(shè)對(duì)照組，而是對(duì)兩個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組都用自變量進(jìn)行處理，但自變量對(duì)各實(shí)驗(yàn)組的處理方式各不相同，然后對(duì)兩個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較得出結(jié)論。這樣的兩個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組互為對(duì)照。32mlH2O2+2滴FeCl3溶液氣泡較多42mlH2O2+2滴肝臟研磨液大量氣泡4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對(duì)實(shí)驗(yàn)中的因變量的真實(shí)客觀的記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的總結(jié)和發(fā)現(xiàn)。是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的。是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中尋找本質(zhì)規(guī)律的過程。比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量說明無關(guān)變量酶在常溫常壓下，可以高效的完成對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化。分子的常態(tài)：不活躍，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分子的活躍態(tài)：易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)常態(tài)的分子如果獲得能量就能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S態(tài)的分子。分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S態(tài)所需要的能量叫活化能。加熱使部分過氧化氫分子獲得能量轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S態(tài)而分解，所以加熱可以加快過氧化氫分解。二、酶的作用原理反應(yīng)物產(chǎn)物………………活化能反應(yīng)進(jìn)程能量加熱加熱在化學(xué)反應(yīng)中的作用：結(jié)論：加熱可以給反應(yīng)物提供能量，但不能降低反應(yīng)的活化能。75無催化劑29有機(jī)催化劑(酶)54無機(jī)催化劑活化能(kJ.mol-1)條件反應(yīng)物產(chǎn)物………………活化能反應(yīng)進(jìn)程能量催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用：..…………

無機(jī)催化劑……..有機(jī)催化劑結(jié)論：催化劑降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能。同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。酶沒有給分子提供能量，而是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。

酶的作用原理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納VS其他科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)酵與死細(xì)胞中的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)

死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)胞都能引起發(fā)酵脲酶是蛋白質(zhì)胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA三、酶的本質(zhì)及其發(fā)現(xiàn)過程1、酶的定義酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA.什么是酶？來源作用化學(xué)本質(zhì)2、酶的本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核活細(xì)胞（哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞不能合成）催化作用降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

練習(xí)：有關(guān)酶的敘述正確的是1、具有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的2、有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來3、凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶4、大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)5、有的酶是核酸6、酶在新陳代謝中有多種功能7、在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用8、酶只起到催化作用4、5、8二、酶的特性

酶是具有催化作用的有機(jī)物，與無機(jī)催化劑相比，有哪些不同的特點(diǎn)呢？科學(xué)探究的程序:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提出問題作出假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出結(jié)論其中實(shí)驗(yàn)是實(shí)施探究的重要方式。表達(dá)交流1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循原則：2)實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的內(nèi)容：①設(shè)計(jì)對(duì)照原則②單一變量原則①分組編號(hào)②配置無關(guān)變量；③設(shè)定自變量，設(shè)置好實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組；④檢測因變量，觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。四、酶的催化特性2H2O+O22H2O2過氧化氫酶Fe3+/加熱探究實(shí)驗(yàn)一比較H2O2在不同條件下的分解氣泡較多32mlH2O2+2滴FeCl3溶液大量氣泡42mlH2O2+2滴肝臟研磨液（1）酶具有高效性與無機(jī)催化劑相比較而言

高效性：酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的107-1013倍。意義：細(xì)胞代謝能夠高效地進(jìn)行，與酶的高效性是分不開的。1、酶具有高效性有的無機(jī)催化劑能催化多種物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，酶也具有這樣的本領(lǐng)嗎？

現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，驗(yàn)證酶是否也能催化多種物質(zhì)水解。應(yīng)該如何按探究實(shí)驗(yàn)的思路設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)？

淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。根據(jù)提出的問題，你能提出什么假設(shè)？作出假設(shè)：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖分解。提出問題：淀粉酶只能催化淀粉水解嗎？淀粉酶能催化蔗糖分解嗎？2ml淀粉溶液+2ml淀粉酶12ml蔗糖溶液+2ml淀粉酶2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)。預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如何用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)期結(jié)果？加入斐林試劑分別加入60℃保溫過的淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液，60℃保溫加入斐林試劑振蕩約60℃水浴2min1號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液，60℃保溫藍(lán)色無變化棕色磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。酶具有專一性。探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用目前發(fā)現(xiàn)的酶有________多種，它們分別

催化不同的化學(xué)反應(yīng)。2、酶具有專一性每一種酶只能催化____________化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的

_______是分不開的。一種或一類4000專一性從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要一定的條件，比如淀粉酶在60℃左右最好。能不能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會(huì)影響酶的活性？酶活性：酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率。探究：溫度對(duì)淀粉酶活性的影響1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管加入淀粉酶2mL，振蕩試管各加入2mL淀粉溶液藍(lán)色保持0℃冰水中保溫約5min加熱至100℃，保溫約5min加熱至60℃，保溫約5min各加入兩滴碘液振蕩無明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍(lán)色0最適溫度t/℃υ/mmol.s-13、溫度對(duì)酶活性的影響在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較_____;低溫：______酶的活性，升溫可以恢復(fù)，酶未。高溫：破壞了酶的__________，使酶失去______且不可恢復(fù)。低活性空間結(jié)構(gòu)在最適溫度下，酶的活性_____。抑制最高探究：pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管加入新鮮的肝臟碾磨液2mL，振蕩試管各加入2mL過氧化氫溶液,觀察現(xiàn)象無明顯變化pH＝7pH=12pH＝22—3min后將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的pH下酶的催化效率最好復(fù)燃無明顯變化υ/mmol.s-1最適pH0pH4、pH對(duì)酶活性的影響在最適合的pH下，酶的活性

在過酸過堿的條件下，都會(huì)使酶的遭到破壞而失去且不可恢復(fù)。最高空間結(jié)構(gòu)活性（1）曲線中的AB段表明：

。（2）曲線中的B點(diǎn)表示：

。（3）曲線中的BC段表明

。（4）D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度稱為

，D’點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pH稱為

。（5）圖中A’、C、C’表示酶的

遭到破壞，使酶

。（6）圖中A點(diǎn)若為0℃，酶活性

，但酶的空間結(jié)構(gòu)

。酶促反應(yīng)受到多種因素的影響，下圖中左圖是酶受溫度影響示意圖，右圖是酶受pH影響示意圖。在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強(qiáng)。

在此溫度時(shí)，酶的活性最強(qiáng)。

超過一定范圍，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸降低。

最適溫度

最適pH空間結(jié)構(gòu)

失活

很低

沒有被破壞

疑難突破小結(jié)：酶的特性：1.具有高效性2.具有專一性3.作用條件較溫和①要有合適的溫度：②要有合適的pH：討論：影響酶促反應(yīng)速率的因素：1．溫度在反應(yīng)物充足，其他條件均適宜的條件下酶促反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。

：在酶量一定的條件下，在一定濃度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快，但達(dá)到一定濃度，由于受酶數(shù)量和酶活性的限制，酶促反應(yīng)速率不再變化。2．pH酶促反應(yīng)速率底物濃度酶量一定酶促反應(yīng)速率酶的濃度底物無限3．酶的濃度：4.底物濃度2、在測定胃蛋白酶的活性時(shí)，將溶液pH值由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將（）A、不斷上升B、沒有變化

C、先升后降D、先降后升課堂鞏固B1、催化脂肪酶水解的酶是（）A肽酶B蛋白酶C脂肪酶D淀粉酶B3、在植物細(xì)胞工程中常常要去掉細(xì)胞壁，在不損傷植物細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列哪種物質(zhì)可用于去除細(xì)胞壁（）A、蛋白酶B、纖維素酶C、鹽酸D、淀粉酶B4、關(guān)于酶的特性，下列表述中錯(cuò)誤的一項(xiàng)是

()

A.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物B.化學(xué)