新教材2023年秋高中生物5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件新人教版必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和應(yīng)用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶問題探討思考：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，讓鷹把小籠子吞下去。一段時(shí)間后，取出小籠子，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用3.怎樣才能證明你的推測(cè)？1.為什么要將肉塊兒放在金屬籠內(nèi)？2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？排除物理性消化，確定有化學(xué)性消化。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)，在體外是否發(fā)揮作用。后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量鹽酸，于是推測(cè)鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。1835年，德國科學(xué)家施旺，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對(duì)肉類的分解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。酶有什么作用呢？它是什么物質(zhì)呢？酶的作用（比較過氧化氫在不同條件下的分解）探究·實(shí)踐細(xì)胞代謝：細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱，是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。背景信息細(xì)胞在代謝中會(huì)產(chǎn)生代謝廢物，甚至是有害的物質(zhì)，如H2O2。幸而細(xì)胞中含有過氧化氫酶，能將過氧化氫及時(shí)分解為氧氣和水，解除對(duì)細(xì)胞的毒害。

H2O2O2H2O＋實(shí)驗(yàn)材料新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液新鮮的質(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。較過氧化氫在不同條件下的分解2mlH2O2溶液1號(hào)2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液2號(hào)2mlH2O2溶液90℃水浴3號(hào)2mlH2O2溶液3號(hào)4號(hào)4號(hào)探究·實(shí)踐實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果常溫思考討論：1.與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多。說明了什么？2.

在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？4.3號(hào)試管和4號(hào)試管相比，4號(hào)試管中的反應(yīng)速率快,說明了什么？3.

3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，說明了什么？探究·實(shí)踐實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、肝臟研磨液要新鮮。2、不能共用一個(gè)滴管吸取

液和

溶液。3、H2O2溶液氧化性強(qiáng)，有腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸到皮膚。

最好

（

因?yàn)镠2O2常溫下易

）。肝臟研磨氯化鐵現(xiàn)配現(xiàn)用分解科學(xué)方法控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量：概念:實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素稱為變量。類型:1.人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素叫作自變量。2.

因自變量改變而變化的變量叫作因變量。3.除自變量外,實(shí)驗(yàn)過程中還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，叫作無關(guān)變量。對(duì)照實(shí)驗(yàn)：

概念:除作為自變量的因素外,其余因素(無關(guān)變量)都保持一致,并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫作對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

類型:對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組,未作任何處理的對(duì)照組叫作空白對(duì)照。探究·實(shí)踐較過氧化氫在不同條件下的分解——變量分析對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組試管編號(hào)1234加入物質(zhì)處理不處理

加2滴

溶液加2滴

液現(xiàn)象基本無氣泡產(chǎn)生有_______氣泡產(chǎn)生有_______氣泡產(chǎn)生，并使衛(wèi)生香燃燒有_______氣泡產(chǎn)生，并使衛(wèi)生香猛烈燃燒2mL3%H2O2溶液90℃水浴加熱FeCl3肝臟研磨變量無關(guān)變量自變量因變量少量較多大量酶的作用機(jī)理1.加熱為什么能促進(jìn)過氧化氫的分解呢？加熱使H2O2分子獲得能量（提供活化能），從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。2.Fe3+和過氧化氫酶為什么能促進(jìn)過氧化氫分解呢？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。酶的作用機(jī)理2.Fe3+和過氧化氫酶為什么能促進(jìn)過氧化氫分解呢？催化劑降低了非活化分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿拥拈T檻催化劑的催化原理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶作用的機(jī)理：同無機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高。易錯(cuò)提醒1.酶只能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，只起催化作用，不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能。2.加熱、加壓、點(diǎn)燃等劇烈條件為化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)物提供能量（活化能）。3.因?yàn)槊傅拇呋饔?，使?xì)胞代謝中的化學(xué)反應(yīng)能在溫和的條件下快速的進(jìn)行?；罨躡acd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③ac______________________________________。②①酶降低的活化能無催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能無催化劑無機(jī)催化劑③酶ab

。酶催化時(shí)，反應(yīng)所需的活化能bc

。思維提升思考·討論閱讀課本79-80頁“資料分析”找出每一位科學(xué)家的研究背景、過程、結(jié)論及貢獻(xiàn)完成課后練習(xí)“T2圖解”酶到底是什么物質(zhì)呢？時(shí)間軸19世紀(jì)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)李比希引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用薩姆納脲酶是蛋白質(zhì)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。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)胞中一樣切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能思考·討論酶的本質(zhì)酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。由細(xì)胞產(chǎn)生，在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外都能發(fā)揮催化作用酶Enzyme化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)合成原料合成場(chǎng)所來源生理功能作用部位作用原理少數(shù)是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體催化作用降低化學(xué)反應(yīng)的活化能主要在細(xì)胞核（真核）活細(xì)胞一般都能合成酶的本質(zhì)細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外都可以★酶與無機(jī)催化劑的共性特別提醒1、酶與無機(jī)催化劑的催化機(jī)理相同，都是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。2、酶和無機(jī)催化劑在反應(yīng)前后數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生改變，一段時(shí)間內(nèi)可以重復(fù)利用。3、酶與無機(jī)催化劑都不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)，只是縮短了到達(dá)平衡點(diǎn)的時(shí)間。如下圖所示。無機(jī)催化劑生物酶VS酶的特性1、高效性①內(nèi)容：與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。

（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107~1013倍）②意義：保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的快速進(jìn)行。③原因：與無機(jī)催化劑相比，酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。④曲線表示：酶的特性無機(jī)催化劑催化范圍比較廣。酸能催化蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉水解。酶能像無機(jī)催化劑一樣，催化多種化學(xué)反應(yīng)嗎?無機(jī)催化劑生物酶VS實(shí)驗(yàn)原理探究·實(shí)踐探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用淀粉（非還原性）麥芽糖（還原性）淀粉酶蔗糖（非還原性）葡萄糖（還原性）+果糖（還原性）蔗糖酶實(shí)驗(yàn)思路1.不同種底物+同種酶2.同種底物+不同種酶觀察是否有反應(yīng)進(jìn)行探究·實(shí)踐探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用廣東省四會(huì)市四會(huì)中學(xué)方仲揚(yáng)

試管1試管2實(shí)驗(yàn)步驟12ml可溶性

溶液

/2

/2ml

溶液32ml新鮮

溶液

4振蕩→60℃水浴→保溫5min→2ml

試劑→沸水浴1min實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象磚紅色沉淀無

沉淀結(jié)論淀粉酶能使

水解，不能使

水解。酶具有

性。淀粉酶斐林蔗糖磚紅色淀粉淀粉蔗糖專一

實(shí)驗(yàn)自變量：____________因變量：________________無關(guān)變量：

。

底物種類底物是否水解溶液濃度等實(shí)驗(yàn)步驟能否用碘液對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)？不能，因?yàn)榈庖簾o法檢測(cè)蔗糖是否發(fā)生水解。無機(jī)催化劑生物酶VS酶的特性2、專一性①內(nèi)容：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)（目前發(fā)現(xiàn)的酶有8000多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)）②意義：保證了細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行③曲線表示：或空白對(duì)照a.在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)的變化是明顯加快，說明酶A能催化該反應(yīng)。b.在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說明酶B不能催化該反應(yīng)。酶的特性③原因：

鎖鑰學(xué)說酶有一定的空間結(jié)構(gòu)，酶在反應(yīng)中與底物的關(guān)系就像鑰匙和鎖的關(guān)系，它們的空間結(jié)構(gòu)必須相互結(jié)合形成復(fù)合物才能發(fā)生反應(yīng)。酶的特性許多無機(jī)催化劑能在高溫、高壓、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)。酶起催化作用需要怎樣的條件呢?無機(jī)催化劑生物酶VS提示：酶的本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿會(huì)使其變性失活。探究·實(shí)踐酶的活性：酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，一般用化學(xué)反應(yīng)的速率表示。背景信息在初中做消化酶實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要控制溫度等條件。不同的消化液的pH不一樣。作出假設(shè)1.在不同的溫度下，同一種酶活性是否會(huì)受到影響？2.在不同的pH下，同一種酶活性是否會(huì)改變？影響酶活性的條件材料選擇影響酶活性的條件探究·實(shí)踐質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液（過氧化氫酶）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液、物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的鹽酸、物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的NaOH溶液、緩沖液、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑應(yīng)該選擇哪一種酶作實(shí)驗(yàn)材料分別探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響呢？為什么?提示：溫度會(huì)影響H2O2的分解，而酸性條件下淀粉會(huì)被分解，最終影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.本實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量是什么？2.本實(shí)驗(yàn)將設(shè)置幾個(gè)組別？3.如何控制自變量？4.因變量將如何檢測(cè)？5.本實(shí)驗(yàn)中存在哪些無關(guān)變量？怎么控制？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究·實(shí)踐影響酶活性的條件探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)步驟試管1試管2試管3試管4試管5試管6第一步2mL淀粉溶液＋

＋

＋

1mL淀粉酶溶液

＋

＋

＋第二步分別保溫5min冰浴，0℃水浴，60℃沸水浴第三步

將試管

中的溶液倒入試管

中混合將試管

中的溶液倒入試管

中混合將試管

中的溶液倒入試管

中混合第四步分別保溫2min冰浴水浴，60℃沸水浴用自來水沖涼第五步

加入2滴

，觀察

變化214365碘液顏色探究·實(shí)踐實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)論溫度會(huì)影響酶的活性，溫度過低或過高酶活性都較低。探究·實(shí)踐小結(jié)類比影響酶活性的條件探究pH對(duì)H2O2酶活性的影響實(shí)驗(yàn)步驟試管1試管2試管3第一步加入2滴

液第二步1mLpH=7的

液

mL鹽酸溶液1mL

溶液第三步加入2mL

溶液第四步觀察

速率，或插入衛(wèi)生香、觀察

時(shí)間實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象氣泡生成速率快氣泡生成速率慢氣泡生成速率慢肝臟研磨緩沖NaOH1H2O2氣泡生成復(fù)燃所需探究·實(shí)踐實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)論

pH會(huì)影響酶的活性，pH過低或過高酶活性都較低。酶的特性無機(jī)催化劑生物酶VS3、酶的作用條件較溫和