5.1降低化學反應活化能的酶課件【知識專講精研】高一上學期生物人教版必修1

第5章細胞的能量供應和利用新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細胞里流轉激蕩。

細胞的生命活動需要物質和能量。物質在細胞內(nèi)的變化伴隨著能量的變化，這些變化都必須通過化學反應來實現(xiàn)。

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。第1節(jié)降低化學反應活化能的酶本節(jié)聚焦：

1.細胞代謝為什么離不開酶？2.酶是什么物質？3.通過對酶本質的探索過程分析，你對科學是怎樣發(fā)展的有哪些領悟？一酶的作用和本質（一）酶在細胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2↑1.在體外如何促進過氧化氫的分解？細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但代謝也會產(chǎn)生代謝廢物，甚至產(chǎn)生對細胞有害的物質，如過氧化氫。過氧化氫酶2.細胞內(nèi)的過氧化氫是怎樣被快速分解的呢？加熱、加催化劑（如FeCl3)討論：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．在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應速率嗎？3．3號試管和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？探究·實踐比較過氧化氫在不同條件下的分解12常溫90℃水浴3.5%FeCl3溶液20%肝臟研磨液不能。34(含過氧化氫酶）2號試管放出的氣泡多。說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。說明FeCl中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能促進過氧化氫的分解。2mL的H2O2討論：

探究·實踐比較過氧化氫在不同條件下的分解12常溫90℃水浴3.5%FeCl3溶液20%肝臟研磨液34(含過氧化氫酶）4．3號試管與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號試管反應速率快很多。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、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內(nèi)化學反應的順利進行至關重要。步驟試管編號1234一H2O2濃度H2O2用量二用量三觀察氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香結論探究·實踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解2ml2ml2ml3%3%2ml3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多變亮大量復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣。過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快。反應條件1.變量：①自變量：②因變量：③無關變量：實驗過程中的變化因素人為控制的對實驗對象進行處理的因素。如對各組做出不同的處理。隨自變量改變而變化的變量。除自變量外，實驗過程中還存在一些對實驗結果造成影響的可變因素。自變量x因變量y（相同且適宜）實驗中觀察、測定、統(tǒng)計和記錄的變量，即實驗結果?？茖W方法：控制變量和設計對照實驗（課本P78）科學方法：控制變量和設計對照實驗（課本P78）2.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，并將實驗結果進行比較的實驗。①對照組②實驗組

排除無關變量對實驗結果的影響。目的△對照實驗中變量的處理。①人為改變自變量。②嚴格控制無關變量(對照組和實驗組中無關變量相同且適宜)。③觀察、比較因變量。(空白對照）步驟試管編號1234一H2O2濃度H2O2用量二劑量三觀察氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香結論2ml2ml2ml3%3%2ml3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多變亮大量復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣。反應條件無關變量自變量因變量變量討論：無關變量對實驗結果有影響嗎？該實驗的無關變量還有哪些？探究·實踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解步驟試管編號1234一H2O2濃度H2O2用量二劑量三觀察氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香結論2ml2ml2ml3%3%2ml3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多變亮大量復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣。反應條件無關變量自變量因變量變量討論：該實驗的對照組和實驗組分別是哪號試管？對照組實驗組對照實驗討論：該實驗有那幾組對照試驗？分別說明什么？1、2號試管對比，說明___________1、3號試管對比，說明___________1、4號試管對比，說明___________3、4號試管對比，說明___________加熱可以加快H2O2的分解。FeCl3可以催化H2O2的分解。過氧化氫酶具有催化作用,可以催化H2O2的分解。與FeCl3相比，氧化氫酶的催化效率更高。對照性原則活化能活化能1、酶在細胞代謝中的作用分子從常態(tài)轉變?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?；罨芗訜酕e3+酶反應過程（1）酶在細胞代謝中的作用機理：加熱——Fe3+、酶————催化作用加熱能促進過氧化氫分解，是因為加熱使過氧化氫分子得到了能量，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。Fe3+和過氧化氫酶能促進過氧化氫分解，它們沒有給過氧化氫分子提供能量，而是降低了過氧化氫分解反應的活化能。提供能量降低化學反應的活化能與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。活化能

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。理解：酶的作用原理——降低化學反應的活化能

ac段的含義：bc段的含義：ab段的含義：無催化劑時，反應所需的活化能有酶催化時，反應所需的活化能酶降低的活化能cd段的含義：反應前后的能量變化此反應是：放能反應思考：若將酶改為無機催化劑催化該反應，則b點在縱軸上將

移動。向上（分子從常態(tài)轉變?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。）時間產(chǎn)物量酶能增加產(chǎn)物的生成量嗎？未加催化劑無機催化劑酶催化酶只提高化學反應速率，縮短反應時間，不會改變化學平衡的位置。

特別提醒：1.酶只能催化熱力學上允許進行的反應。2.在反應前后，酶的化學性質和數(shù)量將保持不變。3.酶通過降低活化能加快化學反應速率。4.酶不能為化學反應提供能量。5.酶只提高化學反應速率，縮短反應時間，不會改變化學平衡的位置?！揪毩暋肯聢D表示酶和無機催化劑改變化學反應速率的原理。下列相關敘述正確的是()A.酶降低的化學反應的活化能是ECB.EC或EA分別表示酶和無機催化劑為化學反應提供的活化能C.酶具有高效性,其實質在于EB-EA<EB-ECD.酶具有催化作用,是因為能為化學反應提供能量CEB-EC需要的活化能金版P74【練習】下圖中，①表示有酶催化的反應曲線、②表示沒有酶催化的反應曲線，E表示酶降低的活化能。正確的圖解是 有酶催化時，反應所需的活化能酶降低的活化能沒有酶催化時，反應所需的活化能B思考·討論關于酶本質的探索早在4000多年前我國就掌握了釀酒技術。1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”。真正對酶進行科學研究的要從1773年意大利科學家斯帕蘭札尼發(fā)現(xiàn)化學性消化開始。討論：1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？2.是什么物質使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測？

由于當時的實驗條件和實驗方法較落后，斯帕蘭札尼并沒有弄清楚胃液中究竟是什么物質將食物消化了，直到50多年后，也就是1836年，德國的生理學家施旺從胃液中提取出了消化蛋白質的物質，后來稱為“胃蛋白酶”，從而揭開了胃的消化之謎。（二）酶的本質便于取出實驗材料（肉塊），

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。胃內(nèi)的化學物質將肉塊分解了。收集胃內(nèi)的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解。1.關于酶本質的探索（二）酶的本質2.酶的本質大多數(shù)酶是_______,少數(shù)酶是______。蛋白質RNA3.酶的概念酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物。來源功能化學本質

合成原料

合成場所來源生理功能作用場所作用原理絕大多數(shù)是蛋白質少數(shù)是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體主要是細胞核具有催化作用降低化學反應的活化能小結：酶的本質和作用一般來說，活細胞都可以產(chǎn)生既可以在細胞內(nèi)，也可以在細胞外、體外【練習】甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如右圖所示。下列分析錯誤的是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.乙酶的化學本質為蛋白質D.乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變BRNA蛋白質本節(jié)聚焦：1.酶有哪些特性？2.酶的活性受哪些條件的影響？二酶的特性第1節(jié)降低化學反應活化能的酶二、酶的特性1.高效性2.專一性3.作用條件溫和閱讀課本P82-84,找3個酶的特性。

1.高效性①與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。酶的催化效率是無機催化劑的107

～1013倍。

保證了細胞內(nèi)化學反應高效進行；保證了細胞內(nèi)能量供應穩(wěn)定。②意義：③曲線表示：無機催化劑酶①每一種酶只能催化一種或一類化學反應。如：過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解。

脲酶催化尿素分解。

無機催化劑催化的化學反應范圍比較廣。如酸既能催化蛋白質水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。酶能像無機催化劑一樣催化多種化學反應嗎？2.專一性②意義：保證了細胞代謝能夠有條不紊地進行。③曲線表示：②

會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久性失活。（不可逆轉）

許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件催化化學反應。酶起催化作用需要怎樣的條件呢？高溫、過酸、過堿低溫3.作用條件溫和酶活性受溫度影響示意圖酶活性受pH影響示意圖最適溫度和pH①在

條件下，酶的活性最高。溫度或pH偏高或偏低，酶活性都會降低。③

條件下，酶的活性很低，但酶的空間結構穩(wěn)定，在適宜溫度下酶活性會升高。酶適宜在

下保存。低溫溫度的變化不會影響酶的最適pHpH的變化不會影響酶的最適溫度思考：分析下圖能得出什么結論？點拔：縱坐標為反應物剩余量，剩的越多，生成物越少，反應速率______。越慢P84左上角人體內(nèi)酶的最適溫度是

。37℃左右P82左下角請嘗試分析生活現(xiàn)象：1.口腔里有唾液淀粉酶，而塞進牙縫里的肉絲很長時間還沒被消化，可能原因是什么？2.為什么加酶洗衣粉需要用溫水浸泡？酶具有專一性，唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，而肉絲的主要成分是