人教版教學課件1112高一生物必修1新人教版同步課件51降低化學反應活化能的酶

1、第第1節(jié)節(jié) 降低化學反應活化能的酶降低化學反應活化能的酶1知識與技能(1)細胞代謝的概念。(2)酶的作用和本質(zhì)。(3)酶的特性。(4)提高學生觀察、分析、判斷的思維能力，提高學生的實驗操作能力。學習目標2過程與方法(1)通過本節(jié)課教學，讓學生進行有關(guān)的實驗和探索，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。(2)通過讓學生了解酶的發(fā)現(xiàn)過程，使學生體會實驗在生物學研究中的作用地位；通過討論酶在生產(chǎn)、生活中的應用，使學生認識到生物科學技術(shù)與社會生產(chǎn)、生活的關(guān)系；體會科學、技術(shù)、社會之間相互促進的關(guān)系，進而體會研究生命科學價值。(3)在實驗能力提高的基礎上，提高學生運用語言表達

2、的能力和分享信息、分享實驗成果的能力。3情感態(tài)度與價值觀(1)通過學習生物學家研究酶的本質(zhì)的過程，激勵學生學習科學家實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的科學精神。(2)通過實驗探究影響酶活性的條件，培養(yǎng)學生的探索精神、創(chuàng)新精神和合作精神。一、酶在細胞代謝中的作用1細胞代謝(1)場所：細胞中。(2)實質(zhì)：各種_反應的總稱。(3)意義：細胞生命活動的_。知識清單2比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實驗原理2h2o22h2oo2。加熱、fecl3溶液中的_以及肝臟研磨液中的_均可影響h2o2的分解速率。(2)實驗過程和現(xiàn)象記錄試管編號加入物質(zhì)處理現(xiàn)象12 ml h2o2溶液不做處理_22 ml h2o2

3、溶液_有氣泡產(chǎn)生32 ml h2o2溶液加2滴fecl3溶液有氣泡產(chǎn)生42 ml h2o2溶液2滴肝臟研磨液_(3)實驗結(jié)論酶在溫和條件下，可以高效地完成對化學反應的催化。(4)實驗中變量的控制自變量：在實驗過程中_的變量。在本實驗中為90水浴加熱、_和_等。因變量：隨著_的變化而變化的變量。在本實驗中為_。無關(guān)變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在的一些對實驗結(jié)果造成影響的變量，如肝臟的新鮮程度等。對照原則：在對照實驗中，除了要觀察的變量外，其他變量都應_。3酶的作用原理(1)活化能：分子從_轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的_狀態(tài)所需要的能量。(2)原理：同無機催化劑相比，酶_的作用更顯著，因而催

4、化效率更高。(3)意義：使細胞代謝能在_條件下快速進行。二、酶的本質(zhì)1探索歷程科學家實驗推論或結(jié)論法國微生物學家巴斯德糖類變成酒精一定有_存在德國化學家李比希只有在_，酵母細胞中的某些物質(zhì)才能引起發(fā)酵德國化學家畢希納發(fā)現(xiàn)不含酵母細胞的提取液同樣能引起發(fā)酵并將酵母細胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為_難點1 酶在細胞代謝中的作用1細胞代謝的實質(zhì)：細胞中各種化學反應的總稱。在一個反應體系中，任何反應物分子都有進行化學反應的可能，但卻并非都進行了反應。因為在反應體系中各個反應物分子所含的能量高低不同，只有那些含能達到或超過某一限度的活化分子才能在碰撞中發(fā)生化學反應。顯然，活化分子越多，反應速度越快。而使反應物分

5、子變?yōu)榛钴S狀態(tài)的途徑有二：(1)對反應體系加熱或加壓等，從而使反應物分子獲得所需的活化能。(2)使用適當?shù)拇呋瘎?，降低化學反應的活化能。難點互動2酶的作用機理(1)酶在細胞代謝中的作用在細胞代謝過程中，酶的作用僅是催化化學反應的進行，并不為反應提供物質(zhì)和能量。(2)酶能降低化學反應的活化能活化能：在一個化學反應體系中，反應開始時，反應物分子的平均能量水平低，為“初態(tài)”。在反應的任何一瞬間，反應物中都有一部分分子具有了比初態(tài)更高一些的能量，高出的這一部分能量就是“活化能”。催化機理：包括酶在內(nèi)的催化劑，能降低化學反應的活化能，如圖所示。由于在催化反應中，只需較少的能量就可使反應物進入“活化態(tài)”，

6、和非催化反應相比，處于“活化態(tài)”的分子數(shù)量大大增加，從而加快了反應速率。同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。酶降低化學反應活化能的實例(在20測得的過氧化氫分解的活化能)條件活化能/kjmol1沒有催化劑催化75用膠態(tài)鉑催化54用過氧化氫酶催化29應用指南：酶與一般無機催化劑的共同點：改變化學反應速率，本身不被消耗；只能催化已存在的化學反應；降低活化能，使反應速率加快；縮短達到平衡的時間，但不改變化學反應方向和平衡點。例1在適宜溫度、ph條件下，如圖實線表示沒有酶時反應的進程。在t1時，將催化此反應的酶加入反應物中，則圖中表示此反應進程的是()a曲線a b曲線bc曲線c d曲線d答案：

7、c解析：酶的作用是降低活化能，因而催化效率更高，但它并不改變反應平衡點。從圖中可以看出，曲線a、b、d均改變了此反應的平衡點，都是錯誤的。曲線c，酶使反應達到平衡的時間縮短(即反應速度提高)，而不改變反應的平衡點。變式訓練1關(guān)于酶的作用的敘述，正確的是()a為生物體內(nèi)的化學反應提供能量b能降低化學反應的活化能c促進生物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的運輸d催化效率與無機催化劑相同答案：b難點2 “比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗1實驗設計思路(1)對照組：1號試管只加入2mlh2o2溶液，以排除其他因素(如溫度)的變化對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響。(2)實驗組：2、3、4號試管在加入2mlh2o2溶液的基礎上，分別

8、放入90水浴中、加入2滴fecl3溶液、加入2滴肝臟研磨液，與1號試管形成對照，比較現(xiàn)象。2實驗設計圖示3實驗設計及現(xiàn)象分析試管3%的過氧化氫溶液(ml)控制變量點燃的衛(wèi)生香檢測結(jié)果分析實驗處理h2o2分解速率(氣泡多少)12無助燃性h2o2自然分解緩慢2290水浴加熱很少有助燃性加熱能促進h2o2分解32滴加35%的fecl3溶液2滴較多助燃性較強fe3能催化h2o2分解42滴加20%的肝臟研磨液2滴很多助燃性更強過氧化氫酶有催化h2o2分解的作用，且效率高4.實驗過程的理論分析自變量因變量無關(guān)變量 對照組實驗組2號：90水浴加熱3號：加3.5%的fecl3溶液2滴4號：加20%的肝臟研磨液

9、2滴h2o2分解速率，用產(chǎn)生氣泡的多少表示加入h2o2的量；實驗室的溫度；fecl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度1號試管2、3、4號試管特別提示：對所用酶材料肝臟的要求：選用新鮮肝臟，若不新鮮，肝臟細胞內(nèi)過氧化氫酶在腐生菌的作用下分解。使用肝臟時，要充分研磨，使肝臟細胞內(nèi)的酶能與底物接觸，使酶發(fā)揮正常催化作用。滴肝臟研磨液和fecl3溶液時，不能共用一個吸管，否則滴的fecl3溶液中會含少量肝臟研磨液，而研磨液中h2o2酶具高效性，會使兩個試管中氣泡一樣多，從而影響實驗結(jié)果的準確性。例2下列對“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗結(jié)果的分析，正確的是()a在過氧化氫酶的作用下，過氧化氫分解最快，

10、是因為20%的肝臟研磨液的濃度高于3.5%的fecl3溶液b3.5%fecl3對過氧化氫分解速率慢是因為其分子摩爾濃度過高，影響了活性的正常發(fā)揮c肝臟研磨液中過氧化氫分解速率快，是因為酶的催化效率比一般無機催化劑催化效率高d如果將四支試管都放在90水浴中，第4支試管(加肝臟研磨液的試管)反應速率仍為最快答案：c變式訓練2關(guān)于下圖所示實驗的描述，正確的是()a兩試管中的催化劑相同b兩試管加入催化劑的分子數(shù)相同c實驗目的是驗證酶的專一性d兩試管中產(chǎn)生氧氣總量可能相同，但所需的反應時間不同答案：d解析：在兩試管中加入的催化劑分別是氯化鐵和過氧化氫酶，1滴氯化鐵溶液所含的氯化鐵分子數(shù)遠遠多于1滴過氧化

11、氫酶溶液所含的酶分子數(shù)。從圖中看出實驗變量是催化劑的不同，因此實驗目的是驗證酶的高效性。由于兩試管中過氧化氫的濃度、體積完全相同，而酶與無機催化劑只是催化反應的速度不同，并不改變反應的平衡點，因此最終產(chǎn)生的氧氣量相同，而過氧化氫酶最先催化反應達到平衡。難點3 有關(guān)酶本質(zhì)和催化特性的實驗1驗證酶的本質(zhì)的實驗思路(1)驗證酶是蛋白質(zhì)：酶解法：水解的最終產(chǎn)物是氨基酸；化學水解：經(jīng)酸堿水解后最終產(chǎn)物是氨基酸；空間結(jié)構(gòu)變性法：凡使蛋白質(zhì)變性的因素都可使酶變性失活；顯色反應法：酶能與雙縮脲試劑呈現(xiàn)紫色；元素分析法：酶的元素組成與蛋白質(zhì)相似。(2)驗證酶是rna，常用rna酶水解法。2酶的催化特性的實驗(1

12、)高效性實驗流程：(見下表)序號項目試管121注入可溶性淀粉溶液2ml/2注入蔗糖溶液/2ml3注入新鮮的淀粉酶溶液2ml振蕩2ml振蕩460熱水保溫5min5min5加斐林試劑2ml振蕩2ml振蕩6將試管下半部放入熱水中加熱煮沸1min1min7觀察實驗結(jié)果有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀結(jié)論 淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解變量分析自變量：溫度(tn)或ph(phn)；因變量：底物分解速率(現(xiàn)存量)或產(chǎn)物形成速率(產(chǎn)物生成量)；無關(guān)變量：底物濃度、體積，酶濃度、體積，ph(或溫度)。探究溫度影響酶活性流程：(如下表)序號實驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31加等量可溶性淀粉溶液2ml2ml2

13、ml2控制不同溫度條件60熱水(5min)沸水(5min)冰塊(5min)3加等量新鮮淀粉酶溶液1ml(5min)1ml(5min)1ml(5min)4加等量碘液1滴1滴1滴5觀察實驗現(xiàn)象不出現(xiàn)藍色(呈現(xiàn)碘液顏色)藍色藍色結(jié)論：酶的活性需要適宜的溫度，高溫、低溫都影響酶的活性。探究ph影響酶活性的流程：(如下表)序號實驗操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量的新鮮淀粉酶溶液1ml1ml1ml2注入等量的不同ph的溶液1ml蒸餾水1mlnaoh溶液1mlhcl3注入等量的可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml4放入60熱水中相等時間5min5min5min5加等量斐林試劑并搖勻2ml2ml2ml6放入熱

14、水中用酒精燈加熱煮沸1min1min1min7觀察實驗現(xiàn)象磚紅色沉淀無磚紅色沉淀無磚紅色沉淀結(jié)論：酶的活性需要適宜ph，ph偏高或偏低都影響酶的活性。特別提示：設計酶相關(guān)實驗的一般程序：分組編號不同處理平衡無關(guān)變量觀察現(xiàn)象分析結(jié)果得出結(jié)論。設計溫度或ph對酶活性影響的實驗時，應使反應一開始便達到預設溫度或ph，首先將底物、酶液分別處理到各自預設的溫度或ph條件下，然后將相應底物與相應的酶混勻。例3某同學在驗證“酶的專一性”時，設計并進行了如下實驗：a實驗原理：淀粉遇碘變藍，麥芽糖遇碘不變藍。唾液中含有唾液淀粉酶，不含有蔗糖酶，所以只能催化淀粉水解為麥芽糖，而不能催化蔗糖水解。b實驗步驟：取a、

15、b、c三支潔凈試管，按下表中順序進行操作：操作步驟分組加入2ml淀粉糊加入2ml蔗糖溶液加入2ml清水加入2ml稀釋唾液30水浴滴入數(shù)滴碘液觀察結(jié)果試管a30min變藍試管b30min不變藍試管c30min不變藍c.通過該實驗，這位同學得出的結(jié)論是：唾液淀粉酶只能分解淀粉，不能分解蔗糖，證明了“酶具有專一性”。請根據(jù)以上內(nèi)容回答下述問題：(1)該同學實驗設計所用的實驗原理()a不正確b無法驗證淀粉是否被分解c非常好 d無法驗證蔗糖是否被分解(2)該實驗中采用兩組對照，它們分別是_、_，分別比較的是_、_。(3)你認為應該對該實驗的哪一步驟進行改進后才完善？將_并給予_條件。這時試管c的結(jié)果為_

16、，說明_，原因是_。答案：(1)d(2)試管a與試管b試管b與試管c清水和唾液對淀粉水解的催化效果的差別唾液對淀粉和蔗糖水解的催化效果的差別(3)試管c中滴加碘液的步驟換成加入斐林試劑沸水浴加熱無顏色變化唾液淀粉酶不能催化蔗糖水解唾液淀粉酶具有專一性解析：此實驗目的是驗證“酶的專一性”，在分析評價實驗時，應遵循單一變量原則和對照性原則。本題所加試劑不對，蔗糖與碘液不發(fā)生顏色反應，不能說明淀粉酶不能催化蔗糖水解，應加入鑒定產(chǎn)物的試劑，如斐林試劑。點撥：設計實驗的一般思路，首先找出并分析實驗目的，獲取實驗變量和實驗類型，然后設計實驗步驟，在步驟設計中，遵循基本實驗原則，最后預期實驗結(jié)果。若驗證性實

17、驗，只有一種實驗目的預期，而探究性實驗中，需要做各種可能的結(jié)果分析。一切實驗都在可行性的條件下進行，如用碘液檢測蔗糖是否水解，是不可行的。變式訓練3用蛋清制備一定量的混濁液，然后用其進行下列實驗。實驗處理和結(jié)果如下表所示：實驗一單位：ml試管號處理1234水2000蛋清混濁液0222a酶溶液1110煮沸后冷卻的a酶溶液0001稀鹽酸溶液0.50.500.5碳酸鈉溶液000.5037水浴30min結(jié)果無變化 液體變清 無變化無變化實驗二單位：ml試管號處理5678水2000蛋清混濁液0222b酶溶液1110煮沸后冷卻的b酶溶液0001碳酸鈉溶液0.50.500.5稀鹽酸溶液000.5037水浴3

18、0min結(jié)果無變化液體變清無變化 無變化根據(jù)實驗結(jié)果回答：(1)a酶發(fā)揮作用所需要的ph環(huán)境為_；b酶發(fā)揮作用所需要的ph環(huán)境為_。( 2 ) 第 4 管 和 第 8 管 液 體 不 發(fā) 生 變 化 的 原 因 是_。(3)如果第2管反映的是胃內(nèi)的消化過程，那么a酶是_，蛋清的分解產(chǎn)物主要是_。(4)如果第6管代表小腸內(nèi)消化過程，且b酶由多種消化酶組成，其消化產(chǎn)物能否被吸收？為什么？_。答案：(1)酸性堿性(2)高溫煮沸使a酶和b酶失去活性(3)胃蛋白酶多肽(4)能吸收；因為蛋清被分解為氨基酸解析：解答本題的關(guān)鍵在于正確解讀表格?；鞚岬牡扒逯泻胸S富的蛋白質(zhì)，如果蛋白質(zhì)被分解則液體變清。分析實

19、驗一可知，a酶發(fā)揮催化作用需要酸性環(huán)境，如果是胃內(nèi)變化，則表示在胃蛋白酶的催化作用下將蛋白質(zhì)進行初步消化，分解形成多肽。分析實驗二可知，b酶發(fā)揮催化作用需要堿性環(huán)境。如果是小腸內(nèi)的消化，包括胰蛋白酶、腸肽酶對蛋白質(zhì)的消化作用，最終可將蛋白質(zhì)分解形成氨基酸，被消化道吸收。難點4 影響酶催化作用的因素1溫度的影響(如下圖)在一定溫度范圍內(nèi)，酶活性隨溫度升高而增強，其中酶的活性最高時的溫度，即為該種酶的最適溫度。若超過最適溫度，酶的活性逐漸下降，甚至停止(此時酶已變性失活)。若將低溫t1時的酶，逐漸升高到t0，活性可恢復，(如下圖)；若將高溫t2時的酶逐漸降至t0，活性不能恢復。2ph的影響(如下圖

20、)每種酶只能在一定限度的ph范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，其中酶活性最高時的ph即為該酶的最適ph。注意：在過酸或過堿環(huán)境中，酶失去活性，并且不能再恢復。 3底物濃度對酶促反應的影響(1)在底物濃度較低時，反應速率隨底物濃度增加而加快，反應速率與底物濃度近乎成正比。(2)當?shù)孜餄舛群芨?，且達到一定限度時，反應速率就達到一個最大值，此時即使再增加底物濃度，反應速率也幾乎不再改變，原因是酶飽和了。(如圖)4酶的濃度對酶促反應的影響底物足夠多、其他條件適宜且不變情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比，(如下圖)。例4胰蛋白酶作用于一定量的某種物質(zhì)(底物)，溫度保持37，ph保持在最適值，生成物量與反應時間關(guān)系如下圖

21、。請回答下列問題：(1)該酶作用的底物是_。(2)在140min后，曲線變成水平，這是因為_。(3)若增加胰蛋白酶濃度，其他條件不變，請在原圖上畫出生成物量變化的示意曲線。(4)若胰蛋白酶濃度和其他條件不變，反應液ph由2逐漸升高到10，則酶催化反應的速度將怎樣？_。原因是_。(5)下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關(guān)系的是()答案：(1)蛋白質(zhì)(2)底物量一定，底物已被耗盡(3)見下圖。(4)不變在ph2時酶已經(jīng)失活(5)c解析：第(1)小題蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解。第(3)小題畫坐標曲線，反應速度加快，時間縮短，最終生成物量不變。第(4)小題反應速度不變，在ph為2時酶已變性失

22、活。第(5)小題側(cè)重于考查胰蛋白酶的最適溫度為37。另外第(2)小題考查化學反應的常識，隨著反應時間的推移，反應底物耗盡，生成物量不再增加。變式訓練4下圖縱軸為酶催化的反應速度，橫軸為底物濃度，其中能正確表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應速度關(guān)系的是()答案：b解析：當酶濃度一定時，在一定的范圍內(nèi)隨底物濃度的增大，反應速度與底物濃度呈正比關(guān)系，隨著底物濃度的繼續(xù)增加，反應速率不再增加，酶的濃度制約了反應速度。若酶的濃度增加，則酶的催化反應速率增加，所以答案為b而不是a。與酶相關(guān)的問題拓展拓展一：消化過程中胃會受傷害嗎？提示：胃是消化和能分泌消化液的器官，胃壁由黏膜、黏膜下層、肌層和外膜構(gòu)成，其

23、主要特點是黏膜具有分泌功能的上皮及三種胃腺，肌層特別厚。胃黏膜最靠近胃腔處的細胞內(nèi)充滿黏原顆粒，黏原顆粒排出后形成黏液，覆蓋在粘膜表面形成一層保護屏障，能防止胃液內(nèi)高濃度的鹽酸與胃蛋白酶對黏膜的損傷。胃腺細胞分泌的是胃蛋白酶原，沒有催化活性，要在鹽酸作用下，才可激活成胃蛋白酶，具有催化活性。來自口腔的消化酶，隨食物到達胃后，由于胃部環(huán)境過酸，已失去活性。因此在消化過程中胃是不受損傷的。也體現(xiàn)了生物體結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性。知識拓展拓展二：生物體的所有細胞都能產(chǎn)生酶嗎？提示：生物體的細胞原則上只要是活的，都可以產(chǎn)生酶。因為，活細胞的標準之一是它們能進行新陳代謝，新陳代謝是活細胞中所有有序的化學變化的

24、總稱，其中每一個化學變化都是在酶的催化作用下進行的。酶作為一種有機大分子，細胞是不能主動地吸收的，即它不能穿透細胞膜，故細胞內(nèi)的酶不可能由別的細胞合成后，運輸進來；當然，細胞內(nèi)的酶也不能輸出細胞膜。在人體內(nèi)，成熟的紅細胞是沒有細胞核的，也沒有復雜膜結(jié)構(gòu)的細胞器，紅細胞一旦成熟，將不再繼續(xù)合成酶，這也是紅細胞壽命短的原因之一。例下列各項中，對酶的敘述不正確的是()a酶是生物化學反應的催化劑b酶在參與化學反應的前后，本身無變化c酶的基本組成單位是氨基酸或核苷酸d酶只能在活細胞中合成和起催化作用答案：d解析：備選答案中的a、c兩選項是教材中酶的概念、酶的化學本質(zhì)的內(nèi)容，b是化學學科所學過的化學催化劑

25、的特征，所以，只有d選項是錯誤的。酶是活細胞產(chǎn)生的，但不是只在活細胞中才起催化作用，例如，加酶洗衣粉等生物技術(shù)在人類的生活實際中的應用就充分說明了這一點。點撥：解答此題的關(guān)鍵是理解酶的概念，以及酶的特點，并能聯(lián)系化學知識綜合解題。變式訓練 絕大多數(shù)酶的合成場所是()a內(nèi)質(zhì)網(wǎng)b葉綠體c核糖體 d高爾基體答案：c解析：酶是由活細胞產(chǎn)生的，并且絕大部分是蛋白質(zhì)，只有少數(shù)為rna。因為核糖體是細胞中蛋白質(zhì)合成的場所，所以絕大部分酶合成的場所主要是核糖體。1下列有關(guān)酶的敘述，不正確的是()a酶是在活細胞中產(chǎn)生的b酶多數(shù)是蛋白質(zhì)c酶只在細胞內(nèi)起催化作用d酶能使生物體內(nèi)的化學反應在常溫、常壓條件下迅速而順利地進行答案：c隨堂練習解析：酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是rna。酶既可以在細胞內(nèi)起作用，像線粒體中的呼吸氧化酶和葉綠體中的光合酶等，也可以分泌到細胞外起作用，如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等各種消化酶。在正常情況下，酶能加快反應速率，但并不影響最終產(chǎn)物的生成量。2(2011襄陽市高一統(tǒng)測)分別用0 和100 的溫度處理某種酶后，酶都沒有活性，但()a經(jīng)過0 處理的酶的活性能夠恢復b經(jīng)過100 處理的酶的活性能夠恢復c經(jīng)過0 處理的酶的空間結(jié)構(gòu)遭破