【課件】5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 課件-高中生物人教版（2019）必修1

酶為生活添姿彩5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶物理性消化是指牙齒的咀嚼、舌的攪拌、胃腸的蠕動(dòng)、膽汁對(duì)脂肪的乳化等，它將食物磨碎，改變食物的形態(tài)，但不改變食物的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的一個(gè)物理過程?；瘜W(xué)性消化是指通過消化酶的作用，將不溶于水的淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪分解成可溶于水的小分子有機(jī)物的過程。問題探討

斯帕蘭札尼對(duì)鷹的消化研究1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼設(shè)計(jì)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)間他把小籠子取出來發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。討論一：為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？答：便于取出實(shí)驗(yàn)材料，排除物理性消化對(duì)肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學(xué)性消化。討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？

答：是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。討論三：怎樣才能證明你的推測(cè)？問題探討答：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?？茖W(xué)家后續(xù)發(fā)現(xiàn)-----課本76頁【第一課時(shí)】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)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)大都需要在一種特殊的催化劑———酶的催化下才能順利地進(jìn)行01酶在細(xì)胞代謝中的作用你了解雙氧水(過氧化氫)嗎?在動(dòng)物肝細(xì)胞中進(jìn)行的代謝過程中會(huì)產(chǎn)生H2O2（過氧化氫），細(xì)胞中的過氧化氫酶能將代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)H2O2，催化H2O2分解成氧和水。鐵離子也可催化這一反應(yīng)。2H2O2

→

2H2O+O2Fe3+2H2O2

→

2H2O+O2H2O2酶2H2O2

→

2H2O+O22H2O2

→

2H2O+O2—比較過氧化氫在不同條件下的分解帶火星的衛(wèi)生香檢驗(yàn)方法？探究實(shí)踐無機(jī)催化劑細(xì)胞中的生物催化劑—比較過氧化氫在不同條件下的分解探究實(shí)踐實(shí)驗(yàn)原理11、常溫下反應(yīng)2、加熱3、Fe3+催化劑4、過氧化氫酶條件：2H2O22H2O+O2一定條件下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的新鮮肝臟研磨液1滴（過氧化氫酶）----細(xì)胞中生物催化劑加入試管直接觀察酒精燈加熱質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％的FeCl3溶液1滴（無機(jī)催化劑）所含酶的相對(duì)數(shù)量：1Fe3+的相對(duì)數(shù)量：25萬[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和意義。[實(shí)驗(yàn)材料]新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的肝臟研磨液、3％的過氧化氫溶液，3.5％的FeCl3溶液23[實(shí)驗(yàn)儀器]量筒、試管、試管夾、試管架、燒杯、酒精燈、滴管、衛(wèi)生香、火柴、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)不新鮮？---酶活性低磨碎？---釋放酶，充分接觸，發(fā)揮作用1、為什么要選用新鮮的肝臟？2、為什么要將肝臟制成研磨液？想一想1.過氧化氫酶是一種蛋白質(zhì)，不新鮮的肝臟中該酶的活性較低。2.肝臟要磨碎，使肝臟細(xì)胞中的過氧化氫酶釋放出來，可充分地與過氧化氫接觸發(fā)揮作用?！容^過氧化氫在不同條件下的分解探究實(shí)踐1.常溫2.加熱

3.FeCl3

4.加肝液[實(shí)驗(yàn)步驟]—比較過氧化氫在不同條件下的分解探究實(shí)踐步驟試管編號(hào)

說明1234

一H2O2濃度

二

結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴2滴反應(yīng)條件①與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。試一試對(duì)現(xiàn)象的分析②在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？不能。③3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？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。④3號(hào)試管和4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么？為什么說酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？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。細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率的進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶至關(guān)重要。試一試對(duì)現(xiàn)象的分析控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)自變量：實(shí)驗(yàn)中

的變量。因變量：隨

而變化的變量。無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一些

，對(duì)

造成影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則：對(duì)照性原則；單一變量原則；等量性原則；科學(xué)性原則對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除了為自變量的因素外，其余因素（無關(guān)變量）都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組。

人為控制改變自變量實(shí)驗(yàn)結(jié)果可變因素步驟試管編號(hào)

說明1234

一H2O2濃度

二

結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃①加熱、FeCl3、過氧化氫酶都能加快H2O2分解的速率。②與無機(jī)催化劑相比，過氧化氫酶的催化效率高得多。反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)等量性原則對(duì)照性原則單一變量原則—比較過氧化氫在不同條件下的分解探究實(shí)踐變量分析與結(jié)論------練習(xí)冊(cè)76頁對(duì)照自變量無關(guān)變量結(jié)論1號(hào)2號(hào)1號(hào)3號(hào)1號(hào)4號(hào)3號(hào)4號(hào)問題質(zhì)疑：？？與1號(hào)試管相比，為什么2號(hào)試管加熱后過氧化氫就能分解？加熱使反應(yīng)加快的本質(zhì)：使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。

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)所需要的能量稱為活化能。不同，上述是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能

FeCl3中Fe3+和肝臟研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解，原因與2號(hào)試管的相同嗎？問題質(zhì)疑：？？

催化劑（Fe3+和過氧化氫酶）促使過氧化氫分解，降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能，如同司機(jī)找到一條穿山隧道。走隧道需要的能量少現(xiàn)象解釋：【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)的活化能只改變化學(xué)反應(yīng)速率，縮短完成時(shí)間，本身不被消耗，反應(yīng)前后性質(zhì)不變。

如圖a、b、c、d中，代表正常條件下分子活化能的是

，代表酶促反應(yīng)所需活化能的是

；代表酶所降低的活化能的是

。代表無機(jī)催化劑所降低的活化能的是

。acda-b酶與降低化學(xué)反應(yīng)活化能的關(guān)系練習(xí)：練習(xí)冊(cè)76頁時(shí)間未加酶產(chǎn)物O2的量

請(qǐng)?jiān)趫D中分別畫出加入無機(jī)催化劑、加入酶的曲線，并分析原因。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型：

正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進(jìn)行

02酶的本質(zhì)閱讀教材P79－80,“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”思考：巴斯德、李畢希、畢希納、薩姆納、切赫和奧特曼的觀點(diǎn)各是什么？酶的本質(zhì)—關(guān)于酶本質(zhì)的探索巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)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)起作用發(fā)酵與細(xì)胞中的某些物質(zhì)有關(guān)但這些物質(zhì)只有在細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(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)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能閱讀教材P79----80完成填空絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)巴斯德之前巴斯德李比希畢希納薩姆納切赫和奧特曼發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)

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)胞中的某些物質(zhì)在起作用

引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(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，他將這些物質(zhì)稱為釀酶

酶是蛋白質(zhì)少數(shù)的RNA具有催化作用酶的本質(zhì)—關(guān)于酶本質(zhì)的探索1、巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？

2、科學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)爭(zhēng)論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么，這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？酶的本質(zhì)—關(guān)于酶本質(zhì)探索的實(shí)驗(yàn)討論

巴斯德是生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有放矢。

巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是合理的；但認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的細(xì)胞中的某些物質(zhì)，是合理的；但認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用，是不正確的。3、從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？

4、薩姆納歷時(shí)九年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。你認(rèn)為他成功靠的是什么樣的品質(zhì)？

畢希納的實(shí)驗(yàn)說明，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，就像在活細(xì)胞中一樣。

薩姆納歷時(shí)九年，用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義。酶的本質(zhì)—關(guān)于酶本質(zhì)探索的實(shí)驗(yàn)討論酶的化學(xué)成分

酶的來源

酶的功能酶是一類生物催化劑活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的是有機(jī)物。一類什么是酶？酶的定義設(shè)問：蛋白質(zhì)都是酶嗎？蛋白質(zhì)抗體酶激素酶的本質(zhì)：大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是RNA。思考：基本單位？合成場(chǎng)所？1、下列關(guān)于酶的敘述，正確的一項(xiàng)是（）A．酶提供反應(yīng)開始所必需的活化能B．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，只是在生物體內(nèi)發(fā)揮催化作用C．酶的化學(xué)本質(zhì)并非都是蛋白質(zhì)D．一個(gè)酶分子只起一次作用，然后就被破壞了C【解析】本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)是酶在細(xì)胞代謝中的作用和化學(xué)本質(zhì)。酶是生物催化劑，只能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增加，反應(yīng)速度加快，并不提供能量。酶在活細(xì)胞中產(chǎn)生后，可以在生物體外和體內(nèi)起作用。酶的化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物，包括蛋白質(zhì)和RNA。酶具有一般無機(jī)催化劑的特點(diǎn)，在反應(yīng)前后酶本身的數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生改變。練習(xí)提高【第二課時(shí)】酶的特性01酶具有高效性3443少量肝臟研磨液說明過氧化氫酶的催化效率比Fe3+高得多?；仡檶?shí)驗(yàn)探究：比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率為什么4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多？酶的特性—酶具有高效性酶具有高效性（回憶圖像）1.事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的

倍。107

～10132、酶具有高效性的意義：

（1）保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行；（2）保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)的穩(wěn)定。無機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣。例如，酸既能催化蛋白質(zhì)水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。思考：ADBCDFAAE每一種酶只催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)2H2O22H2O+O2過氧化氫酶蛋白質(zhì)多肽氨基酸蛋白酶肽酶細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與酶的

是分不開的。專一性02酶具有專一性【探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用】

酶的特性—酶具有專一性選擇什么作為檢測(cè)試劑呢？(碘液還是斐林試劑)原理：淀粉和蔗糖都是非還原性糖，它們?cè)诿傅拇呋饔孟履芩鉃檫€原性糖。再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。選擇什么淀粉酶？淀粉溶液蔗糖溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2號(hào)試管中加入2mL2%蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩煮沸1min1號(hào)試管中加入2mL3%可溶性淀粉溶液無變化磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解?！咎骄康矸勖笇?duì)淀粉和蔗糖的水解作用】酶具有專一性酶的特性—酶具有專一性每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與酶的

是分不開的。一種或一類專一性過氧化氫酶只能催化過氧化氫溶液水解，淀粉酶只能專一催化淀粉溶液，脲酶只能催化尿素反應(yīng)酶的特性—酶具有專一性許多無機(jī)催化劑能在高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)。1、加酶洗衣粉包裝袋上，往往注明這種洗衣粉的適用溫度范圍。2、人在發(fā)燒時(shí)為何食欲較差？生活實(shí)踐假設(shè)：溫度對(duì)酶的活性有影響03酶的作用條件較溫和問題聚焦1、選擇實(shí)驗(yàn)材料……2、設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)……3、確定觀察指標(biāo)……高溫，常溫和低溫淀粉酶、淀粉碘液，看是否變藍(lán)探究溫度對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)原理：一系列溫度梯度分別處理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉和相應(yīng)溫度淀粉酶溶液混合一段時(shí)間，其它因素一致，滴加碘液，檢測(cè)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺，即達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。操縱自變量，控制無關(guān)變量。檢測(cè)因變量，表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！咎骄繙囟葘?duì)淀粉酶活性的影響】試管編號(hào)

1

1′

2

2′

3

3′2%淀粉酶2ml2ml2ml3%可溶性淀粉2ml2ml2ml水浴3分鐘

0℃冰水

60℃

100℃熱水對(duì)應(yīng)試管混合均勻水浴5分鐘冰水

60℃沸水滴加碘液

2滴

2滴

2滴預(yù)期結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論自變量酶的催化作用需要適宜的溫度，溫度過高過低都會(huì)影響酶的活性。藍(lán)色不變藍(lán)藍(lán)色藍(lán)色不變藍(lán)藍(lán)色因變量在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強(qiáng)；達(dá)到最適溫度時(shí)，酶的活性最高；超過最適溫度時(shí)，隨著溫度的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。酶活性受溫度影響示意圖溫度過高會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活低溫(0～4℃)下保存酶通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，活性最高。

那么pH值不同，對(duì)酶的活性有沒有影響呢？實(shí)驗(yàn)探究pH值對(duì)酶活性影響一系列PH梯度的溶液分別處理H2O2酶，用不同PH值處理的H2O2酶催化H2O2分解，其它因素一致，觀察氣泡的產(chǎn)生量及衛(wèi)生香的助燃情況，即達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。操縱自變量，控制無關(guān)變量。檢測(cè)因變量，表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1號(hào)試管過氧化氫溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論2號(hào)試管3號(hào)試管各試管加入2mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液，振蕩2-3min各試管加入2滴新鮮的20%的肝臟研磨液無明顯變化1ml蒸餾水1ml0.01mol/LNaOH1ml0.01mol/LHClpH會(huì)影響酶的活性，酶的活性有適宜的pH范圍有大量氣泡產(chǎn)生無明顯變化【探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響】自變量因變量υ/mmol.s-10pH酶活性受pH影響示意圖pH對(duì)酶活性的影響pH過高、過低酶失活pH低于最適pH時(shí)酶活性隨著pH的升高而上升pH高于最適pH時(shí)酶活性隨著pH的升高而下降最適pH時(shí)：酶活性最高

※高溫、低溫、過酸和過堿對(duì)酶活性的影響，其本質(zhì)相同嗎？不同。過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。

※過酸、過堿或高溫酶永久失活低溫酶活性降低課本84頁：酶的最適