降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件【知識(shí)建構(gòu)+備課精研】高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.1.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶義縣高中

劉占江1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭禮尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：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(shí)間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。

討論：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？3.怎樣才能證明你的推測(cè)?問題探討排除物理性消化對(duì)肉塊的影響胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將其分解收集胃內(nèi)化學(xué)物質(zhì)，做體外分解肉塊實(shí)驗(yàn)一、酶的作用和本質(zhì)細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。（有氧呼吸、光合作用、蛋白質(zhì)的合成等）細(xì)胞代謝：意義：細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)酶與底物結(jié)合形成酶-底物復(fù)合物，然后發(fā)生反應(yīng)，生成產(chǎn)物。酶促反應(yīng)：模型描述：有酶參與催化的反應(yīng)稱之為酶促反應(yīng)（模型如下）（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究?實(shí)踐實(shí)驗(yàn)原理：細(xì)胞代謝中也會(huì)產(chǎn)生代謝廢物，甚至?xí)a(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，細(xì)胞中有過氧化氫酶，能將過氧化氫及時(shí)分解為氧氣和水。新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。目的要求：通過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。加熱是化學(xué)反應(yīng)的常見條件Fe3+是無機(jī)催化劑新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶2H2O2

2H2O+O2通過O2的產(chǎn)生量判斷H2O2的分解情況材料用具：新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%肝臟研磨液。經(jīng)計(jì)算，質(zhì)量數(shù)為3.5%的FeCl3溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶，且酶的活性高

①將過氧化氫酶從活細(xì)胞中釋放出來

②加大肝臟內(nèi)過氧化氫酶與試管中過氧化氫分子的接

觸面積，加速過氧化氫的分解。量筒、滴管、試管架、衛(wèi)生香、火柴、酒精燈、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)等。新配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%FeCl3溶液,體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液。（2）為什么要將肝臟制成研磨液？（1）為什么要選用新鮮的肝臟？討

論:2號(hào)1號(hào)3號(hào)4號(hào)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組2mL

過氧化氫溶液常溫90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃注對(duì)照原則①等量原則②確定觀察指標(biāo)氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香復(fù)燃分組編號(hào)相同處理不同處理結(jié)

論不復(fù)燃不復(fù)燃自變量說明因變量過氧化氫在不同條件下的分解速率不同③

對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的自變量應(yīng)遵循單一變量原則，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說

服力;各組材料數(shù)量盡量多些，避免偶然性。方法步驟：無關(guān)變量（控制無關(guān)變量）討論：2號(hào)試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說明加熱促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。不能1.與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)了什么不同的現(xiàn)象？

這一現(xiàn)象說明什么？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)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中反應(yīng)速率快？這說明什么？為什么說酶對(duì)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？3.3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？說明FeCl3中的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。

細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求。4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。3、4號(hào)試管比較，

。1、3號(hào)試管比較，

。1、2號(hào)試管比較，

。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)照分析：加熱能促進(jìn)H2O2的分解催化劑能加快H2O2的分解

常溫

加熱

FeCl3

H2O2酶加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(為反應(yīng)提供能量)FeCl3在常溫下能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)1、4號(hào)試管比較，

。過氧化氫酶在常溫下能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高酶和無機(jī)催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)，并且酶的催化效率遠(yuǎn)高于無機(jī)催化的催化效率科學(xué)方法控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素隨自變量改變而變化的變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素一般不做處理（空白對(duì)照），起對(duì)照作用對(duì)照原則（對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組）等量原則（控制無關(guān)變量）自變量：因變量：無關(guān)變量：對(duì)照組：實(shí)驗(yàn)遵循的

原則：對(duì)照實(shí)驗(yàn)：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)。單一變量原則（自變量）變量分析：②本實(shí)驗(yàn)中的變量;①對(duì)照實(shí)驗(yàn)中對(duì)自變量、因變量、無關(guān)變量有什么要求？自變量:只能有一個(gè)；為實(shí)驗(yàn)變量(單一變量）因變量：

能夠觀察和檢測(cè)；無關(guān)變量：能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變量，要求相同且適宜③該實(shí)驗(yàn)遵循了哪些原則？單一變量原則、對(duì)照原則、等量原則自變量：

分解條件；或催化劑的種類因變量：

底物的分解速率；用產(chǎn)生氣泡數(shù)的多少表示。無關(guān)變量：過氧化氫的體積、濃度，反應(yīng)的時(shí)間等1.控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)---自身對(duì)照對(duì)照類型含義自身對(duì)照對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行。不另設(shè)對(duì)照組。(不同處理的前后對(duì)照)某植物→培養(yǎng)在缺X元素的培養(yǎng)基中→一段時(shí)間后加入X元素紫色洋蔥鱗片葉外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察滴加清水后，低倍鏡觀察→→某動(dòng)物→摘除甲狀腺→一段時(shí)間后注射甲狀腺激素制成裝片，低倍鏡觀察?！?.控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)---相互對(duì)照對(duì)照類型含義相互對(duì)照不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照，其中的每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是其他組的對(duì)照組。2、3、4為相互對(duì)照。為什么加熱、滴加FeCl3、及過氧化氫酶能加快過氧化氫的分解？它們對(duì)過氧化氫做了什么？實(shí)驗(yàn)反思：物質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)條件：常態(tài)分子活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍所需

要的能量。吸收能量活躍態(tài)分子易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)90℃水?。合騂2O2分子提供能量，讓更多的H2O2吸收能量處于活躍狀態(tài)催

化

劑：降低非活化分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿拥拈T檻1.觀察酶的作用原理下表數(shù)據(jù)是在20℃測(cè)得的H2O2分解的活化能，數(shù)據(jù)說明，酶和無機(jī)催化劑相比有什么不同？與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。條件活化能/kJ·mol沒有催化劑催化75用Fe3+催化54用過氧化氫酶催化292.分析酶的作用原理3.理解酶的作用原理：(1)無酶催化的反應(yīng)曲線是____。(2)有酶催化的反應(yīng)曲線是

。(3)ca段的含義是在無催化劑的條件下，反應(yīng)

所需要的

。(4)ba段的含義是________________。(5)若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng)，

則b點(diǎn)在縱軸上將移動(dòng)到

對(duì)應(yīng)位置。

③①酶降低的活化能活化能②巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)（二）酶本質(zhì)的探索李比希（化學(xué)家）引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用巴斯德(微生物學(xué)家）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)胞中一樣薩姆納脲酶是蛋白質(zhì)切赫、奧特曼少數(shù)RNA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。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA.來源作用化學(xué)本質(zhì)酶的概念(降低化學(xué)反應(yīng)活化能)化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)RNA合成場(chǎng)所合成原料①

酶只有一個(gè)作用：催化作用，不具有傳遞信息、調(diào)節(jié)的作用。②

有些酶在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，有些酶在細(xì)胞外發(fā)揮作用(消化酶)。

酶也可以在體外發(fā)揮作用(加酶洗衣粉中的酶)核糖體氨基酸細(xì)胞核核糖核苷酸化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_____合成原料___________________合成場(chǎng)所_______來源活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外)都能產(chǎn)生酶作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)、外或生物體外均可生理功能作用機(jī)理_________蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體催化作用顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能細(xì)胞核（主要）歸納：---酶的本質(zhì)和作用某種酶+蛋白酶加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質(zhì)底物被催化→該酶是RNA某種酶+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色→該酶是蛋白質(zhì)不出現(xiàn)紫色→該酶是RNA方案1方案2探究酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)酶的催化作用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)照組：反應(yīng)物＋清水→反應(yīng)物不被分解。實(shí)驗(yàn)組：反應(yīng)物＋等量的相應(yīng)酶溶液→反應(yīng)物被分解。實(shí)驗(yàn)變量：即自變量，是相應(yīng)酶液的有無，

因變量是底物是否被分解。練一練1、下圖中的鮮肝勻漿與H2O2接觸后,產(chǎn)生的現(xiàn)象及推測(cè)錯(cuò)誤的是()。

A.若迅速產(chǎn)生大量氣體,可推測(cè)鮮肝勻漿中含有過氧化氫酶

B.若增加鮮肝勻漿的量,量筒中產(chǎn)生氣體的速率將加快

C.一段時(shí)間后氣體量不再增加是因?yàn)轷r肝勻漿量有限

D.為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性,需要控制溫度等無關(guān)變量C2、下圖中曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)A在無催化劑條件和有酶催化條

件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過程。下列相關(guān)敘述正確的是()。

A.a+b表示在無催化劑的條件下,物質(zhì)A生成物質(zhì)P需要的活化能

B.若將酶改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則a的高度將降低

C.若僅增加反應(yīng)物A的量,則圖中曲線的原有形狀均發(fā)生改變

D.若曲線Ⅱ?yàn)樽钸m酶促條件下的曲線,改變酶促條件后,a的高度將

降低A3、科學(xué)家證實(shí):RNaseP酶由蛋白質(zhì)和RNA組成,將這種酶中的蛋白質(zhì)

和RNA分開,在適宜條件下,RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性,

而蛋白質(zhì)不具有。這一結(jié)果表明()。

A.酶都是由蛋白質(zhì)和RNA組成的

B.RNA具有催化作用

C.酶的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸

D.絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNAB4、下圖為發(fā)生在哺乳動(dòng)物消化道內(nèi)的某項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)的示意圖,圖中

的甲最可能表示()。A.麥芽糖 B.麥芽糖酶C.蛋白酶 D.蔗糖酶D5.下列有關(guān)酶的敘述,正確的是(

)①是由具有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的②有的從食物中獲得,有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來③凡是活細(xì)胞,一般都能產(chǎn)生酶④酶都是蛋白質(zhì)⑤有的酶不是蛋白質(zhì)⑥酶在代謝中有多種功能⑦在新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用A.①②⑤

B.④⑤⑧C.③⑤⑧ D.①③⑤C6、1981年，ThomasCech和他的同事在研究四膜蟲的rRNA前體加工

除去內(nèi)含子時(shí)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)含子剪接反應(yīng)是在僅有RNA沒有任何蛋白

質(zhì)的情況下完成的。最可能的原因是(

)

A．該反應(yīng)不需要酶的催化

B．該rRNA可能具有酶的特性

C．蛋白質(zhì)和RNA都是酶

D．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤B知識(shí)拓展——核酶

核酶就是RNA催化劑。在漫長(zhǎng)的生命進(jìn)化過程中，地球上很可能曾經(jīng)出現(xiàn)過一個(gè)由RNA統(tǒng)治的RNA世界。那時(shí)既沒有DNA也沒有蛋白質(zhì)。在RNA世界里，RNA既作遺傳物質(zhì)，又行駛催化功能。

隨著生命的不斷進(jìn)化，原始的RNA的兩項(xiàng)功能分別讓位給了DNA和蛋白質(zhì)。

那些至今仍然保留催化活性的RNA就是很好的證明，似乎在訴說著它當(dāng)年的輝煌，尤其是最重要的蛋白質(zhì)合成機(jī)器核糖體其實(shí)就是一種核酶，核糖體的RNA就是催化肽鍵形成的酶，因此，核酶就是酶的鼻祖，雖然它的種類少，催化效率低，但是核酶的重要性不容忽視。歸納---常見的酶水解酶：淀粉酶、麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、

肽