降低化學反應(yīng)活化能的酶高一上學期生物人教版（2019）必修1

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學反應(yīng)活化能的酶1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)?2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了?排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學性消化。是胃內(nèi)的化學物質(zhì)將肉塊分解了。斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用問題探討【資料】1773年，意大利科學家斯帕蘭札尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。斯帕蘭札尼食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質(zhì)。后來，科學家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量的鹽酸，推測鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。1835年，施旺（德）胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠大于鹽酸的單獨作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。酶的發(fā)現(xiàn)食物在胃中的消化要依賴酶（1）概念：（2）意義：（3）細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)，但代謝也會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫。幸而細胞中含有過氧化氫酶，能將過氧化氫分解，變成氧和水。細胞代謝細胞生命活動的基礎(chǔ)。

一、酶在細胞代謝中的作用細胞中每時每刻都進行著許多化學反應(yīng)。（1）實驗?zāi)康耐ㄟ^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。2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件加熱加FeCl3加肝臟研磨液不同反應(yīng)條件通過O2的產(chǎn)生量判斷H2O2的分解情況單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的多少；帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況。一、酶在細胞代謝中的作用（2）實驗原理實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解（無機催化劑）（內(nèi)有過氧化氫酶）一、酶在細胞代謝中的作用（3）實驗步驟實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解一、酶在細胞代謝中的作用（3）實驗步驟實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解編號1234步驟12mLH2O22mLH2O22mLH2O22mLH2O2步驟2未處理90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃一、酶在細胞代謝中的作用（4）實驗分析實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解（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)象說明什么問題？（2）在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？（4）3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么問題？2號試管產(chǎn)生的氣泡比1號試管多；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。過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。加熱能提高反應(yīng)速率，促進H2O2的分解（3）3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？一、酶在細胞代謝中的作用（5）實驗結(jié)論實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解加熱、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鮮肝臟研磨液中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解。與無機催化劑Fe3+相比，過氧化氫酶的催化效率更高。一、酶在細胞代謝中的作用實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解思考討論（2min)1.加熱為什么能使H2O2分解？因為加熱使H2O2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)。2.在常溫常壓下，F(xiàn)e3+和H2O2酶并未供給H2O2能量，為什么H2O2也能分解？它們降低了H2O2分解反應(yīng)的活化能。降低化學反應(yīng)的活化能。一、酶在細胞代謝中的作用1.酶的作用機理2.活化能分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量?！凹訜峒訅骸薄嚰哟笥烷T（提供能量）。Fe3+和過氧化氫酶——降低爬山高度（穿山隧道）。想一想：如何表示？無催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線B曲線AE2E3—E2E3一、酶在細胞代謝中的作用科學方法——控制變量和設(shè)計對照實驗（1）控制變量①變量：自變量：因變量：無關(guān)變量：一、酶在細胞代謝中的作用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。因自變量改變而變化的變量除自變量外，實驗中還存在的一些也可對實驗結(jié)果造成影響的其它變量，分為自變量、因變量、無關(guān)變量科學方法——控制變量和設(shè)計對照實驗（2）對照實驗①對照實驗：一、酶在細胞代謝中的作用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)果進行比較的實驗。一般設(shè)置對照組和實驗組?？瞻讓φ諏φ战M實驗組便于排除除自變量以外的其他因素對實驗結(jié)果的干擾。二、酶的本質(zhì)閱讀P79-80的“思考·討論”，了解關(guān)于酶本質(zhì)的探索，并完成P80的拓展應(yīng)用的第2題的圖解。（5min）巴斯德之前發(fā)酵是純化學反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德畢希納薩姆納李比希切赫、奧爾特曼二、酶的本質(zhì)發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某些物質(zhì)起作用。引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(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。酶是蛋白質(zhì)。少數(shù)RNA也具有催化功能。酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物降低活化能少數(shù)是RNA酶的定義酶的來源酶的作用酶的本質(zhì)二、酶的本質(zhì)，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。1.大多數(shù)酶在水解過程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說明（）A.大多數(shù)酶是細胞產(chǎn)生的B.大多數(shù)酶是生物催化劑C.大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)D.大多數(shù)酶的基本組成單位是多肽2.關(guān)于酶的敘述中,正確的是(

)A.酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用B.酶都有消化作用C.酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化效率的有機物。D.酶都是在核糖體上合成的C隨堂測試C回顧舊知1.酶的作用機理？2.酶的定義？3.酶的本質(zhì)？降低化學反應(yīng)的活化能。酶是由活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物。蛋白質(zhì)或RNA三、酶的特性3號2號1號比較過氧化氫在不同條件下的分解速率具有高效性。H2O2H2O2H2O2常溫水浴加熱無機催化劑酶的催化效率一般是無機催化劑的107～1013倍。酶4號H2O24號試管中，酶分子數(shù)>>Fe3+數(shù)，但是酶催化效率遠高于Fe3+，這說酶具有什么特點？三、酶的特性（一）酶具有高效性保證細胞生命活動的正常進行。你在踢球或奔跑時，肌細胞需要大量的能量供應(yīng)供能的化學反應(yīng)如果慢悠悠地進行你還能跑那么快嗎?酶的催化效率高健步如飛酶只能縮短反應(yīng)所需時間,不改變化學反應(yīng)的平衡點和方向，也不改變生成物的量。（二）酶具有專一性三、酶的特性酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉的水解。但是，口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化?“鎖鑰模型”如何通過實驗來驗證“酶具有專一性”每一種酶只能催化一種或一類化學反應(yīng)探究·實踐探究·實踐探究:淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用1.實驗原理淀粉糖原都是非還原糖，它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖?？捎渺沉衷噭╄b定溶液中有無還原糖，從而看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應(yīng)。閱讀P81-82的“探究·實踐”，了解該實驗的原理、設(shè)計、結(jié)論，并思考該實驗中的自變量、因變量和無關(guān)變量。（3min）探究·實踐2.實驗設(shè)計序號項目試管1試管21可溶性淀粉溶液2ml——2蔗糖溶液——23新鮮的淀粉酶溶液2ml2ml4保溫60℃，5min60℃，5min5斐林試劑2ml2ml6水浴加熱1min1min

7實驗結(jié)果磚紅色沉淀無磚紅色沉淀3.實驗結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解。該實驗的自變量、因變量和無關(guān)變量分別是什么？（三）酶的作用條件較溫和三、酶的特性唾液（淀粉酶）pH6.2~7.4胃液（胃蛋白酶）pH0.9~1.5小腸液（含多種酶）pH7.6使用溫水30-40℃效果最佳，切勿用60℃以上的熱水加酶酶所催化的化學反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進行的酶活性受PH影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖（1）

、

、

，會使酶的

遭到破壞，使酶永久失活。（2）低溫，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)

；酶制劑適宜在

保存。過酸過堿溫度過高空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定低溫下（一）酶具有高效性三、酶的特性（三）酶具有專一性（三）酶的作用條件較溫和要求：1.前后桌為一個小組。2.主要材料：過氧化氫和過氧化氫酶、淀粉和淀粉酶3.完成以下問題：

①選擇淀粉酶還是H2O2酶作實驗材料？為什么？

②本實驗的自變量是什么？需要設(shè)計幾組實驗？設(shè)定幾個溫度/PH？

③本實驗的因變量是什么？怎樣檢測因變量？4.完成相應(yīng)的實驗過程設(shè)置（可用表格也可用圖示）合作·探究：影響酶活性的條件酶活性：酶催化特定化學反應(yīng)的能力。（催化某一化學反應(yīng)的速率表示。）（一）探究溫度對酶活性的影響。（二）探究PH對酶活性的影響。實驗：探究溫度對酶活性的影響1.選擇淀粉酶還是H2O2酶作實驗材料？為什么？淀粉酶；因為H2O2受溫度影響也會分解。2.本實驗的自變量是什么？需要設(shè)計幾組實驗？設(shè)定幾個溫度？溫度；三組；高溫，低溫和常溫。3.本實驗的因變量是什么？怎樣檢測因變量？選擇哪種鑒定試劑？為什么不用斐林試劑？酶的活性；碘液，檢測是否出現(xiàn)藍色及藍色深淺。斐林試劑鑒定需要水浴加熱，會影響實驗結(jié)果。實驗：探究溫度對酶活性的影響一組二組三組試管1試管2試管3試管4試管5試管62ml淀粉2ml淀粉酶2ml淀粉2ml淀粉酶2ml淀粉2ml淀粉酶保溫混合將2加入1中將4加入3中將6加入5中保溫0℃冰水保溫5min60℃水浴保溫5min100℃水浴保溫5min加碘液2滴2滴2滴觀察顏色

結(jié)論0℃冰水保溫5min60℃水浴保溫5min100℃水浴保溫5min變藍變藍不變藍溫度對酶的活性有影響，溫度過高或過低都會降低酶的活性。若酶和底物混合后再調(diào)溫度，一混合就已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，會使實驗結(jié)果不具說服力。實驗：探究溫度對酶活性的影響一般地，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；細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。酶活性受溫度影響示意圖如何進一步探究淀粉酶的最適溫度？縮小溫度梯度（梯度要均勻），重復(fù)進行上述實驗。實驗：探究PH對酶活性的影響1.選擇淀粉酶還是H2O2酶作實驗材料？為什么？H2O2酶；因為淀粉在酸性條件下也會分解，影響實驗觀察效果。2.本實驗的自變量是什么？需要設(shè)計幾組實驗？設(shè)定幾個pH？pH；三組；酸性、中性和堿性。3.本實驗的因變量是什么？怎樣檢測因變量？酶的活性；看氣泡產(chǎn)生多少或衛(wèi)生香復(fù)燃程度。試管1試管2試管3加入2滴稀鹽酸加入2滴清水加入2滴NaOH加肝臟研磨液2滴2滴2滴加H2O22ml2ml2ml實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗：探究PH對酶活性的影響產(chǎn)生少量氣泡酶的催化作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會影響酶的活性。產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生少量氣泡實驗：探究PH對酶活性的影響

一般地，動物體內(nèi)的酶最適pH在6.5~8.0之間，但也有例外，如胃蛋白酶的最適pH為1.5；植物體內(nèi)的酶最適pH在4.5~6.5之間。酶活性受PH影響示意圖（1）pH為多少時，酶活性最大？（