5.1第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶-【公開課教學(xué)PPT課件 高中生物】

第5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)活化能的酶斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用1、這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？2、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測？鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解了

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。細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。2H2O22H2O+O2一、酶在細(xì)胞代謝中的作用加熱、催化劑細(xì)胞代謝中的又是什么呢？催化劑酶在化學(xué)反應(yīng)里能改變其化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有變化的物質(zhì)叫做

。催化劑1.比較過氧化氫在不同條件下的分解2H2O22H2O+O2加熱或Fe3+或過氧化氫酶或常溫實(shí)驗(yàn)原理：新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液--質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液---Fe離子相對數(shù)量25萬衛(wèi)生香等實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^比較H2O2過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。實(shí)驗(yàn)材料：H2O2酶相對數(shù)量1步驟試管編號

說明1234

一H2O2濃度

二

結(jié)果氣泡產(chǎn)生帶火星木條結(jié)論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鮮肝研磨液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)變量變量對照組實(shí)驗(yàn)組對照實(shí)驗(yàn)等量性原則單一變量原則等量性原則無關(guān)變量人為改變的變量隨自變量的變化而變化的變量1.高溫可以加快過氧化氫分解2.FeCl3能催化過氧化氫分解3.過氧化氫酶能催化過氧化氫分解4.過氧化氫的催化效率比FeCl3高控制變量與對照實(shí)驗(yàn)

P791、自變量：實(shí)驗(yàn)中人為控制改變的變量。2、因變量：隨自變量而變化的變量。3、無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會存在的一些可變因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。無關(guān)變量要保持相同且適宜。4、對照實(shí)驗(yàn)：除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫做對照實(shí)驗(yàn)。5、對照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對照組與實(shí)驗(yàn)組。

自變量：因變量：無關(guān)變量：自變量因變量無關(guān)變量人為改變的變量隨自變量的變化而變化的變量除自變量和因變量外，其他對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的一些變量反應(yīng)條件的不同H202分解的速度（單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生02的多少）加入H202的量、實(shí)驗(yàn)室的溫度、FeCl3和肝臟研磨液的新鮮程度等。自變量、因變量、無關(guān)變量之間有什么關(guān)系？2.控制變量自變量因變量不同的反應(yīng)條件H2O2分解速率無關(guān)變量試管潔凈程度試劑的濃度實(shí)驗(yàn)操作程序等CompanyLogo二、酶的作用步驟試管編號說明1234一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴2滴結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒對照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則：等量性原則單一變量原則對照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法對照原則1、和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、在細(xì)胞內(nèi),能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎?

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

2號試管產(chǎn)生的氣泡多，說明加熱能促進(jìn)過氧化氫分解不能，溫度過高會造成生物體的細(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4號，說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高的多不能；由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的過氧化氫酶，會影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性注意的問題（1）、一定要選用新鮮的肝臟，為什么？（2）、將肝臟制成研磨液有什么意義？（3）、滴入FeCl3溶液和肝臟研磨液時(shí)，可否共用一個(gè)吸管？為什么？

H2O2酶的含量較多且活性較高。

保證肝細(xì)胞破裂，使肝細(xì)胞內(nèi)的H2O2酶釋放出來，增加酶與底物的接觸面積。2mlH2O20.4mlFeCl3溶液等量鮮肝研磨液觀察液面高低變化3號試管4號試管酶比氯化鐵的催化效率更高有較多氣泡產(chǎn)生與3號試管相比，氣泡大而且產(chǎn)生速度快。活化能

分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能酶為什么能提高反應(yīng)速率呢？3·酶的作用機(jī)理酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的圖解與無機(jī)催化劑相比，酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)活化能，催化效率更高在20℃測得的過氧化氫分解的活化能條件活化能/kJ·mol-1沒有催化劑催化

用Fe3+催化

用過氧化氫酶催化75

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29思考：1、從表格所示數(shù)據(jù)能否推測出催化劑的作用原理？2、為什么酶比無機(jī)催化劑催化效率更高？活化能

酶并未供給過氧化氫能量，只是降低了過氧化氫分解反應(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。為什么在酶的催化作用下,過氧化氫的分解速度加快了呢？(1)沒有酶催化的反應(yīng)曲線是_______。(2)有酶催化的反應(yīng)曲線是________。(3)AC段的含義是_________________________________(4)BC段的含義是_________________________。②①酶降低的活化能酶的作用機(jī)理分析曲線：在無催化劑催化條件下，反應(yīng)所需的活化能。條件加快反應(yīng)速率的本質(zhì)加熱用氯化鐵催化用過氧化氫酶催化為化學(xué)反應(yīng)提供能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能思考總結(jié)：共性：①改變(加快)反應(yīng)速率，本身_______消耗；②只能催化__________的化學(xué)反應(yīng)；③______活化能，使反應(yīng)速率加快；④______達(dá)到平衡的時(shí)間，但_______化學(xué)反應(yīng)的方向和化學(xué)平衡；酶與無機(jī)催化劑對比：不同：(1)與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。不被已存在降低縮短不改變巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納酶是蛋白質(zhì)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能二關(guān)于酶本質(zhì)的探索酶的化學(xué)本質(zhì)酶的來源

酶的功能活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的是有機(jī)物一類什么是酶？酶的本質(zhì)酶是一類生物催化劑大部分酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA?？偨Y(jié)：對酶的認(rèn)識本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA合成原料：氨基酸或核糖核苷酸合成場所：核糖體、細(xì)胞核等作用場所：細(xì)胞內(nèi)外或生物體外來源：一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶(酶只在生物體內(nèi)合成)功能：只起催化作用最終去向：被體內(nèi)相關(guān)的酶分解

【例1】甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是()A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)D.乙酶活性的改變是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)的改變B三酶的特性

過氧化氫酶與鐵離子對過氧化氫的催化產(chǎn)生的氣泡的情況怎樣？這說明了什么？3443少量肝臟研磨液酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的倍。

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～10131、酶具有高效性酶具有高效性的意義：（1）保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。（2）保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)的穩(wěn)定。這對細(xì)胞有什么意義？蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麥芽糖酶……我們熟悉的酶：2、酶具有專一性酶具有專一性的意義：保證了細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。

這對細(xì)胞有什么意義？每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)如：脲酶——只能催化尿素分解。過氧化氫酶——只能催化過氧化氫分解。二肽酶——可以催化所有的二肽分解練習(xí)一(P86)2.下圖表示的某類酶作用的模型。嘗試用文字描述。這個(gè)模型能解釋酶的什么特性？1.能夠促使唾液淀粉酶水解的酶是（）A.淀粉酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.麥芽糖酶B酶反應(yīng)底物反應(yīng)產(chǎn)物探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用

現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，淀粉溶液蔗糖溶液酶的專一性1.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究淀粉酶催化哪一種糖分解？2.你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？編號1號試管2號試管實(shí)驗(yàn)步驟一二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論每管各加入淀粉酶2滴，置于37℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2mL蔗糖溶液加入斐林試劑，振蕩混勻，60℃水浴2min2mL淀粉溶液無磚紅色沉淀磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用思考：實(shí)驗(yàn)中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？提示：不能。因?yàn)榈庖褐荒軝z測淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解不能用碘液檢測。

許多無機(jī)催化劑能在高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件催化化學(xué)反應(yīng)。酶起催化作用需要怎樣的條件呢？三、酶的作用條件較溫和酶作用需要適宜的溫度和PH資料一:實(shí)驗(yàn)證明用加酶洗衣粉時(shí)，溫水的洗滌效果要比冷水好。資料二:唾液的PH為6.2—7.4小腸液的PH為7.6胃液的PH為0.9—1.51、酶的催化效率可能受溫度影響。2、酶的催化效率可能受PH值的影響。并且不同的酶需要不同的PH條件。閱讀上述材料，得出什么？探究：影響酶活性的條件酶活性：指酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率。1.溫度對酶活性的影響2.pH對酶活性的影響試一試：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究影響酶活性的因素1.實(shí)驗(yàn)中的自變量是什么？2.實(shí)驗(yàn)中選用何種試劑？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)交流知識回顧實(shí)驗(yàn)一：探究溫度對淀粉酶活性的影響提出問題：溫度會影響酶的活性嗎？作出假設(shè)：溫度會影響酶的活性。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：淀粉→麥芽糖和葡萄糖↓碘液↓碘液藍(lán)色不形成藍(lán)色實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁x擇斐林試劑代替碘液作鑒定試劑？不能，因?yàn)殪沉衷噭┬枰訜岫搶?shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格控制溫度。方法步驟取六只試管編號11＇22＇33＇淀粉溶液2mL/2mL/2mL/淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL溫度處理5min60℃100℃0℃混合后保溫5min將同一溫度內(nèi)的兩物質(zhì)混合后保溫5min滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果現(xiàn)象不變藍(lán)變藍(lán)變藍(lán)結(jié)論酶的催化作用需要在適宜的溫度下進(jìn)行探究溫度對淀粉酶活性的影響自變量因變量自變量、因變量分別是？思考討論：1、能否先混合，再置于不同溫度中保溫？否，酶具有高效性，混合后會立即發(fā)生反應(yīng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果2、實(shí)驗(yàn)中可用H2O2溶液來探究溫度對酶活性的影響嗎？不可以。因?yàn)镠2O2在加熱條件下會分解。酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)的最適溫度。0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受溫度影響示意圖

一般地，動物體內(nèi)的酶最適溫度在35~40℃之間；

植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間；

細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。溫度對酶活性的影響在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強(qiáng)；達(dá)到最適溫度時(shí)，酶的活性最高；超過最適溫度時(shí)，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v/mmolT每種酶都有自己的最適溫度在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較較高的溫度容易使酶的遭到破壞而。在0℃左右酶活性很低，但

，在適宜溫度下酶活性可以升高。低空間結(jié)構(gòu)失去活性嘗試構(gòu)建數(shù)學(xué)模型：繪制溫度影響酶的活性函數(shù)曲線，并用語言來描述溫度變化與酶活性的關(guān)系?？臻g結(jié)構(gòu)穩(wěn)定酶活性受溫度影響示意圖小組合作以6—8人為一個(gè)小組，合作設(shè)計(jì)PH對酶活性的影響，寫出實(shí)驗(yàn)步驟（3分鐘）探究實(shí)驗(yàn)二PH對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)步驟項(xiàng)目1號試管2號試管3號試管123現(xiàn)象滴加肝臟研磨液2滴2滴2滴pH處理5%HCl1mL蒸餾水1mL5%NaOH1mL3%過氧化氫2mL2mL2mL氣泡幾乎無較多幾乎無結(jié)論：PH對酶的催化活性有很大影響，酶的催化作用應(yīng)具備適宜的PH。υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖

一般地，動物體內(nèi)的酶最適pH在6.5－8.0之間；

植物體內(nèi)的酶最適溫度在4.5－6.5之間；

細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。pH對酶活性的影響酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境pH稱為該酶促反應(yīng)的最適pH。在一定范圍內(nèi)，隨著pH的升高，酶的活性逐漸增強(qiáng)；達(dá)到最適pH時(shí)，酶的活性最高；超過最適pH時(shí)，隨著pH的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。過酸、過堿會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活酶活性受pH影響示意圖在最適合的pH下，酶的活性

胃蛋白酶：1.5~2.2唾液淀粉酶:6.8胰蛋白酶:8~10過氧化氫酶:6.8在過酸過堿的條件下，都會使酶的遭到破壞而失去。最高活性空間結(jié)構(gòu)

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(fù)。酶適于在0－4℃保存。思考（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）B點(diǎn)對應(yīng)的溫度稱為

，B’點(diǎn)對應(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

難點(diǎn)突破：【警示】實(shí)驗(yàn)中溫度和pH的控制在設(shè)計(jì)酶需要適宜的溫度和pH的實(shí)驗(yàn)中，每一組實(shí)驗(yàn)都必須事先將底物、酶液分別處理到各自所需要控制的溫度和pH，使反應(yīng)一開始便達(dá)到預(yù)設(shè)溫度和pH，減小實(shí)驗(yàn)誤差。若先將底物與酶液混合后再控制溫度和pH，則會由于酶的高效性，導(dǎo)致酶促反應(yīng)在達(dá)到所控溫度和pH條件前發(fā)生。1.具有高效性2.具有專一性3.作用條件較溫和要有合適的溫度要有合適的pH比較過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用溫度對淀粉酶活性的影響pH對過氧化氫酶活性的影響總結(jié)酶的特性四、影響酶促反應(yīng)速率的因素：1.溫度3.酶的濃度：反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快4.底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快；但達(dá)到一定濃度后，反應(yīng)速率不再變化酶促反應(yīng)速率酶的濃度酶促反應(yīng)速率底物濃度酶量一定2.pH影響酶活性的因素一定影響酶促反應(yīng)的速率。【例2】(2013·海南高考)關(guān)于溫度對酶活性影響的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.不同酶的最適溫度可能相同B.隨著溫度降低,酶促反應(yīng)的活化能下降C.酶活性最高時(shí)的溫度不適合該酶的保存D.高溫下酶失活是酶空間結(jié)構(gòu)破壞的結(jié)果B【解題指南】解答本題時(shí)需關(guān)注以下兩點(diǎn):(1)溫度能影響酶的活性,最適溫度時(shí)酶的活性最高。(2)高溫使酶變性失活,低溫使酶活性降低,但不失活,可用于酶的保存?！窘馕觥勘绢}考查酶的活性與溫度的關(guān)系。A項(xiàng),不同酶的最適溫度可能相同,也可能不同,故正確。B項(xiàng),活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量,活化能與溫度無關(guān),故錯(cuò)誤。C項(xiàng),酶是保存在低溫環(huán)境下的,酶活性較高時(shí)不適合酶的保存,故正確。D項(xiàng),高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿破壞酶的空間結(jié)構(gòu)使酶變性失活