人教版高中生物必修一-5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、第第1 1節(jié)節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)討論：1、這個實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？2、據(jù)現(xiàn)象推測是什么物質(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（一）細(xì)胞代謝（一）細(xì)胞代謝 細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。C CCOOHCOOHH HN NR R1 1R R2 2O OH HH HC CNHNH2 2C OHC OHH H+R R1 1C CNHNH2 2C C H HO OCOOHCOOHC

2、 CH HN NR R2 2H H一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì)（二）酶在細(xì)胞代謝中的作用二）酶在細(xì)胞代謝中的作用2 2 H H2 2O O2 2 2 2 H2 2O + O2 21 1、常溫下反應(yīng)、常溫下反應(yīng)2 2、加熱、加熱3 3、FeFe3+3+做催化劑做催化劑4 4、過氧化氫酶、過氧化氫酶豬肝研磨液豬肝研磨液加入試管直接觀察加入試管直接觀察酒精燈水浴加熱酒精燈水浴加熱滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液22 濃度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自變量自變量因變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量22 濃度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自變量自變量

3、因變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量對照組對照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組對照實(shí)驗(yàn)對照實(shí)驗(yàn)變量：實(shí)驗(yàn)過程中變量：實(shí)驗(yàn)過程中可以變化可以變化的因素。的因素。自變量自變量：因變量因變量：對照實(shí)驗(yàn)：除了一個因素以外，其余因?qū)φ諏?shí)驗(yàn)：除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。對照組對照組：實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組：人為改變?nèi)藶楦淖兊淖兞俊５淖兞?。隨著自變量的變化而變化的變量。隨著自變量的變化而變化的變量。無關(guān)變量：無關(guān)變量： 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 催化劑降低了反應(yīng)物催化劑降低了反應(yīng)物分子活化時所需的能量分子活化時所需的能量非催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)活化能的比較非催化反應(yīng)和酶催化反

4、應(yīng)活化能的比較Ea，活化能；，活化能；G，自由能變化，自由能變化 正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下快速進(jìn)行。各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱： Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（三）酶的本質(zhì)（三）酶的本質(zhì)討論：討論：1、巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各是什么？有什么積極意義？各有什么局限性？2、巴斯德和李比希出現(xiàn)爭論的原因是什么？這一爭論對后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？畢希納實(shí)驗(yàn)畢希納實(shí)驗(yàn)3、從畢希納實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？4、薩姆納研究哪種酶？你認(rèn)為他成功的主要原因是什么？5、切赫和奧特曼有什么新發(fā)現(xiàn)？6、酶的本質(zhì)是什么？巴斯德之前巴斯德之

5、前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用揮作用畢希納畢希納酵母酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)繼續(xù)起催化作用起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納薩姆納脲酶是脲酶是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)李比希李比希切赫、奧特曼切赫、奧特曼少數(shù)少數(shù)R

6、NARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能 酶是活細(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),少數(shù)酶是RNA。降低化學(xué)反應(yīng)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶活化能的酶復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1 1、人體細(xì)胞內(nèi)時刻進(jìn)行上百萬次的化學(xué)反應(yīng)，這些、人體細(xì)胞內(nèi)時刻進(jìn)行上百萬次的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)在常溫常壓下為何能如此化學(xué)反應(yīng)在常溫常壓下為何能如此快速、高效、有快速、高效、有序、順利序、順利進(jìn)行的呢？進(jìn)行的呢？2 2、化學(xué)反應(yīng)需要提供能量，使參加化學(xué)反應(yīng)的分子、化學(xué)反應(yīng)需要提供能量，使參加化學(xué)反應(yīng)的分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)，那么酶是否提供了能量而加從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)，那么酶是否提供了能量而加快了反應(yīng)速率呢？快

7、了反應(yīng)速率呢？3 3、酶的本質(zhì)？、酶的本質(zhì)？無機(jī)催化劑和酶都可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，都可以提高化學(xué)反應(yīng)速率，那么哪個作用更顯著呢？如何用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證 ？請大家回憶上節(jié)課請大家回憶上節(jié)課H H2 2O O2 2在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)！在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)！實(shí)驗(yàn)設(shè)計原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計原則： 對照原則對照原則 單一變量單一變量( (單因子）原單因子）原則則友情提示友情提示3443少量肝臟少量肝臟研磨液研磨液說明過氧化氫酶比說明過氧化氫酶比FeFe3+3+的催化效率的催化效率( (活性活性) )高得高得多。多。 比較過氧化氫酶和比較過氧化氫酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率為什么為什么4 4號

8、試管的反應(yīng)速率比號試管的反應(yīng)速率比3 3號試管快得多？號試管快得多？事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的 倍。107 1013 酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。 酶具有高效性的意義：酶具有高效性的意義：上述實(shí)驗(yàn)說明了：上述實(shí)驗(yàn)說明了：一、酶具有高效性一、酶具有高效性你能用其他更簡捷的方法來驗(yàn)證酶的高效性嗎？你能用其他更簡捷的方法來驗(yàn)證酶的高效性嗎？ 淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥

9、芽糖、葡催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。 現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計這個實(shí)驗(yàn)？你又化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計這個實(shí)驗(yàn)？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步步驟驟一一二二三三實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論分別加入淀粉酶分別加

10、入淀粉酶2 2滴，振蕩，試管下半部浸入滴，振蕩，試管下半部浸入6060左右的熱水中，反應(yīng)左右的熱水中，反應(yīng)5min5min2 2號試管中加入號試管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林試劑加入斐林試劑 振蕩振蕩約約6060水浴水浴2min2min1 1號試管中加入號試管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色無變化無變化棕色棕色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。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探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用v每一種酶只能催化每一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)。v細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，

11、與細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與酶的酶的 是分不開的。是分不開的。 二、酶具有專一二、酶具有專一 性性一種或一類一種或一類 40004000專一性專一性v目前發(fā)現(xiàn)的酶有目前發(fā)現(xiàn)的酶有 多種多種, ,它們分別催化不同它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。的化學(xué)反應(yīng)。一、酶具有高效性一、酶具有高效性淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步步驟驟一一二二三三分別加入淀粉酶分別加入淀粉酶2 2滴，振蕩，試管下半部浸入滴，振蕩，試管下半部浸入6060左右的熱水中，反應(yīng)左右的熱水中，反應(yīng)5min5min2 2號試管中加入號試管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林試劑加入斐林試劑 振蕩振蕩約約606

12、0水浴水浴2min2min1 1號試管中加入號試管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用 從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要比較溫和的條件，比如淀粉酶在要比較溫和的條件，比如淀粉酶在6060左右最好。左右最好。能不能設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會影響酶的催能不能設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會影響酶的催化效率（活性）？化效率（活性）？又該又該你動腦筋了！你動腦筋了！問題聚焦問題聚焦1 1、選擇淀粉酶還是、選擇淀粉酶還是H H2 2O O2 2酶作為實(shí)驗(yàn)材料？酶作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，高溫，低溫和常溫！三組，高溫，

13、低溫和常溫！2 2、我要設(shè)計幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個溫度？、我要設(shè)計幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個溫度？淀粉酶。因?yàn)榈矸勖浮Ｒ驗(yàn)?H H2 2O O2 2受溫度影響也會分解受溫度影響也會分解3 3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍(lán)碘液，看是否變藍(lán)序號項(xiàng)目試管1231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3溫度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以上設(shè)計有兩點(diǎn)錯誤:一是加入的可溶性淀粉溶液沒有遵循等量原則;二是試劑加入的順序錯誤2、3步應(yīng)互換。 以上設(shè)計是否有錯誤？1 1號試管號試管淀粉溶液淀粉溶液實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二

14、二三三四四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號試管號試管3 3號試管號試管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振蕩滴，振蕩試管各加入試管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色保持保持00冰水中冰水中約約5min5min加熱至加熱至100100，約約5min5min加熱至加熱至6060，約約5min5min各加入兩滴碘液各加入兩滴碘液振蕩振蕩無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍(lán)色藍(lán)色探究溫度對淀粉酶活性的影響探究溫度對淀粉酶活性的影響 除了注意對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計，還要注意實(shí)驗(yàn)的順序，除了注意對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計，還要注意實(shí)驗(yàn)的順序，如果有時間，實(shí)驗(yàn)組可等梯度多做幾組

15、，得出的結(jié)如果有時間，實(shí)驗(yàn)組可等梯度多做幾組，得出的結(jié)果更準(zhǔn)確。果更準(zhǔn)確。 在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較較高的溫度容易使酶的較高的溫度容易使酶的 遭到破壞，遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而失去蛋白質(zhì)變性，而失去 。每種酶都有自己的每種酶都有自己的低低活性活性最適溫度最適溫度空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)動物：動物：35-4035-40攝氏度攝氏度植物植物 40-5040-50攝氏度攝氏度細(xì)菌、真菌細(xì)菌、真菌 差別較大差別較大在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起疑問：疑問：60時，為什么肉塊長時間不能被分解？時，為什么肉塊長時間不能被分解？如何找

16、到酶活性最高時的溫度？如何找到酶活性最高時的溫度？ 通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，活性最高。活性最高。 那么那么PHPH值不同，對酶的活性有沒有影響呢？值不同，對酶的活性有沒有影響呢？你你要動腦筋了！要動腦筋了！設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，來探究設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，來探究pHpH會影響酶的催化會影響酶的催化效率（活性）？效率（活性）？以上設(shè)計缺少對照組。以上設(shè)計缺少對照組。 以上設(shè)計是否科學(xué)？以上設(shè)計是否科學(xué)？序號項(xiàng)目試管121淀粉酶溶液 1ml1ml2PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 4溫度 60 60 5斐林試劑 2ml 2ml 6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1 1號試管號試管過氧化氫過氧化氫溶液溶液實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三四四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號試管號試管3 3號試管號試管加入過氧化氫酶加入過氧化氫酶2 2滴，振蕩滴，振蕩23min23min試管各加入試管各加入2mL2mL過氧化氫溶液過氧化氫溶液無明顯變化無明顯變化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中在適合的在適合的pHpH下酶的催化效率好下酶的催化效率好復(fù)燃復(fù)燃無明顯變化無明顯變化探究探究pHpH對過氧