【課件】降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶討論：(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題?(提出問(wèn)題)(2)實(shí)驗(yàn)中為什么要把肉塊放

入金屬籠內(nèi)?(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀(guān)察

現(xiàn)象)(3)是什么物質(zhì)使肉塊消失了?對(duì)此，你會(huì)作出怎

樣的推測(cè)?(作出假設(shè))(4)通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)得出什么結(jié)論?趣味情景導(dǎo)學(xué)暹馨提示如果您在觀(guān)看本課件的過(guò)斯帕蘭札尼實(shí)驗(yàn)推論：胃內(nèi)含有消化肉塊的某種物質(zhì)。如何證明這種物質(zhì)的存在?推敲：金屬小籠的作用?結(jié)論：

誰(shuí)在起作用呢?——

胃具有化學(xué)性消化的功能。成分：

蛋白酶0.2%,清潔劑15%。用法：

洗滌前先將衣物浸于加有適量洗衣粉的水內(nèi)一段時(shí)間，使用溫水30～40℃效

果最佳。切勿用60℃以上的熱水。注意：

切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料；用后須徹底清洗雙手。一般洗衣粉不易清除衣物上的奶漬，但加酶洗衣

粉可以。某加酶洗衣粉包裝袋上印有以下資料：探

究學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，掌握酶催化代謝反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及特征。

(重、難點(diǎn))2.閱讀資料分析，闡述酶的本質(zhì)。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)變量及設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

(重、難點(diǎn))問(wèn)題導(dǎo)學(xué)探

究一、酶在細(xì)胞代謝中的作用細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。2H?O+0?2H?O?播

放山樂(lè)世紀(jì)會(huì)榜科教文化股份有限公司點(diǎn)

擊

畫(huà)

面

播

放紀(jì)

顯

梢比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組說(shuō)明234一H?O?濃

度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl?肝臟研磨液變量無(wú)關(guān)變量自變量劑量2滴清水結(jié)果氣泡產(chǎn)生2滴清水不明顯衛(wèi)生香燃燒2滴2滴少量較多大量因變量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃結(jié)論過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解y=k·x實(shí)驗(yàn)討論：1

、與

1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同現(xiàn)象?這一現(xiàn)象說(shuō)明什么?答：

2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱能促進(jìn)過(guò)氧化

氫的分解，提高反應(yīng)速率。2、

在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎?答：不能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(shuō)明什么?答：

說(shuō)明FeCl?

中的Fe3+和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。實(shí)驗(yàn)討論：4、3號(hào)和4號(hào)試管相比，哪支試管反應(yīng)速率快?

這說(shuō)明什么?答：

4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多。說(shuō)明：

過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。5

、為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要?答：

細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，這些

化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿(mǎn)足這樣的要求，所以說(shuō)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。酶的作用機(jī)理活化能：分于從常態(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。常態(tài)

加熱

Fe3*

過(guò)氧化氫酶常態(tài)分子活躍狀態(tài)分子為什么在酶的催化作用下，過(guò)氧化氫的分解速度加快了呢?點(diǎn)

擊

畫(huà)

面

播

放無(wú)催化劑無(wú)機(jī)催化劑酶產(chǎn)物反應(yīng)進(jìn)程同無(wú)機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化活化能能量能，催化效率更高。反應(yīng)物討論：1.巴斯德和李比希的觀(guān)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(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?關(guān)于酶本質(zhì)的探索：閱讀教材P81資料分析，總結(jié)各位科

學(xué)家在“酶的本質(zhì)”的探索過(guò)程中做出了哪些貢獻(xiàn)。巴斯德在顯微鏡下觀(guān)察到酵母細(xì)胞酒怎么變酸了?3.從畢希納實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論?4.

薩姆納研究的是哪種酶?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?畢希納實(shí)驗(yàn)畢希納酵母細(xì)胞中的某物質(zhì)能在細(xì)胞外起作用薩姆納酶是蛋白質(zhì)巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德

李比希少數(shù)RNA

也具

有催

化功能發(fā)酵與細(xì)胞中某些物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與整個(gè)細(xì)

胞的活動(dòng)有關(guān)二、

酶的本質(zhì)酶是活

細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物。酶的來(lái)源

酶的作用

酶的化學(xué)成分其中絕大多

數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。降低

活化能思考：酶被分解的產(chǎn)物是什么?怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明酶的本質(zhì)?的是(

B

)A.甲酶不被該種蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】

甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯(cuò)誤解題指南：

通過(guò)圖中蛋白酶對(duì)兩種酶的作

用結(jié)果來(lái)判斷兩種酶的化學(xué)本質(zhì)。D.

乙酶活性的改變是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)的改酶乙酶時(shí)間酶活性甲0為什么2號(hào)試管的反應(yīng)速率比1號(hào)試管快得多?提示：

酶有催化作用，催化效率高于無(wú)機(jī)催化劑。肝

胖

必

樂(lè)

是

新鮮

的

。三、

酶的特性1.酶的高效性比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率。少量肝臟

研磨液三氯化

鐵溶液過(guò)氧化氫溶液過(guò)氧化氫溶液過(guò)氧化氫溶液過(guò)氧化氫溶液2211未加酶也未加無(wú)機(jī)催化劑催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。哪一條是加酶的曲線(xiàn)?A曲線(xiàn)模型平衡點(diǎn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)材料：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶(其最適溫度在60℃左右)溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液。新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液，3%的過(guò)氧化氫溶液。生物酶牙膏中的淀粉酶能水解所有的殘?jiān)鼏?如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證呢?請(qǐng)利用所給的實(shí)驗(yàn)材料設(shè)

計(jì)實(shí)驗(yàn)。方案：

同一種酶+不同的底物①淀粉酶+淀粉②淀粉酶+過(guò)氧化氫將全班分為四個(gè)大組，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1號(hào)試管中加入2mL

代管中加入2mL淀粉溶液

庶糖溶液加入淀粉酶2滴，據(jù)

試管下半部分浸入

60℃左右的熱水

,

反應(yīng)5min加入斐林試劑

振蕩

→

約60℃水浴2min傳紅色沉淀

無(wú)變化淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。提

示

：不能使用碘液，因?yàn)榈庖嚎梢詸z測(cè)淀粉是

否能被分解，但是不能檢測(cè)蔗糖是否被分解。2.

酶的專(zhuān)

一

性

探究淀粉酶對(duì)淀粉利

淀粉溶液能改用碘液來(lái)檢測(cè)嗎?為什么?糖溶液二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論白

色

棕

色實(shí)驗(yàn)步驟底物產(chǎn)物產(chǎn)物圖4

-

4

酶促反應(yīng)過(guò)程示意圖一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反(a)活性部位酶(b)底物活性部位酶專(zhuān)一性：應(yīng)如果一個(gè)條形碼不是專(zhuān)一的開(kāi)一個(gè)柜子，有何后果?酶專(zhuān)一性意義：細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。酶的專(zhuān)一性有什么意義?為什么多酶片不能與酸性藥物同服，也不能用熱開(kāi)水沖

服呢?人體的不同部位的消化

液pH不同，各種消化酶在不同

的部位都能發(fā)揮作用嗎?探究影響酶活性的條件探究實(shí)驗(yàn)的

一

般程序：提出問(wèn)題2

作出假設(shè) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)4

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

分析結(jié)果，得出結(jié)論6

表達(dá)交流進(jìn)一步探究點(diǎn)

點(diǎn)唾液淀粉酶pH

6.2~7.4洗

衣

粉超效加酶號(hào)

：218

節(jié)胃蛋白酶pH

0.9~1.5洗衣小貼士：小腸內(nèi)的酶不宜用60℃及以上的熱水直pH

7.6接溶解洗衣粉酶的活性是否受pH、

溫度等的影響2

我們作出的假設(shè)酶的活性受pH、

溫度等的影響探究溫度對(duì)酶活性的影響探究pH對(duì)酶活

性的影響我們選用的底物我們選用的酶底

物：

(酸能促進(jìn)淀粉分解)①質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的可溶性淀粉溶液②質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的H?O?

溶液酶溶液：

(高溫下H?O?

分解加快)③淀粉酶溶液(適宜溫度60℃左右)④新鮮的肝臟研磨液(含H?O?酶)選擇材料1.

你所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的自變量是什么?如何控制?

對(duì)照組怎樣設(shè)置(至少設(shè)置幾組)?底物與酶

何時(shí)混合，控制變量之前還是之后?2.實(shí)驗(yàn)的因變量是什么?怎樣觀(guān)察和檢測(cè)因變量?能用斐林試劑檢測(cè)淀粉酶的水解嗎?3.無(wú)關(guān)變量有哪些?如何進(jìn)行控制?問(wèn)題探討設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)酶活性的影響

(以淀粉為底物)自

變

量

：溫度不同因變量：

酶活性檢測(cè)：碘液檢測(cè)觀(guān)察各試管中顏色的深淺。無(wú)關(guān)變量：

pH,

底物量及濃度，酶量，反

應(yīng)時(shí)間等。pH對(duì)酶活性的影響

(以H?0?為底物)自變量：pH不同因變量：

酶活性檢

測(cè)

：相同時(shí)間內(nèi)H?O?分解產(chǎn)生氣泡的量。無(wú)關(guān)變量：

溫度，底物量及濃度，酶量，反應(yīng)時(shí)間等。4

分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)按實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作，仔細(xì)觀(guān)察，認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

分析結(jié)果，得出結(jié)論1.哪支試管中酶的活性最高?2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與你的預(yù)期結(jié)果一致嗎?取六支試管編號(hào)11'22'33'分別加入1mL淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶分別保溫5min0℃60℃100℃將兩試管混合搖勻1'加入1中2'加入2中3'加入3中分別保溫5min0℃60℃100℃取出冷卻滴加碘液1滴1滴1滴實(shí)驗(yàn)結(jié)果變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)實(shí)驗(yàn)結(jié)論酶的活性受溫度的影響探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響高溫和低溫下的酶恢復(fù)到正常溫度，以及pH由過(guò)酸過(guò)堿恢復(fù)到中性，酶的活性是否能夠恢復(fù)?為什么?小組討論作出假設(shè)，根據(jù)已做的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。表

達(dá)交流

并

進(jìn)探

究作出假設(shè)溫度由高溫和低溫恢復(fù)到最適溫度，酶的活性能恢復(fù)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將處于0℃環(huán)境下的試管1在60℃下保溫5min;將處于沸水環(huán)境下的試管3冷卻到60℃并保溫5min實(shí)驗(yàn)結(jié)果試管1藍(lán)色消失，試管3仍為藍(lán)色實(shí)驗(yàn)結(jié)論溫度由低溫恢復(fù)到最適溫度，酶的活性恢復(fù)；溫度由高溫恢復(fù)到最適溫度，酶的活性不能恢復(fù)為什么在過(guò)酸、過(guò)堿或高溫下，酶的活性不能恢復(fù)，而低溫下酶的活性能恢復(fù)?請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)蛋白質(zhì)的特性，閱讀課本第85頁(yè)內(nèi)容，回答問(wèn)題。作出假設(shè)pH由過(guò)酸、過(guò)堿恢復(fù)到中性，酶的活性能夠恢復(fù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在NaOH試管中加入等量HCl在HCl試管中加入等量NaOH實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩支試管都沒(méi)有產(chǎn)生大量氣泡實(shí)驗(yàn)結(jié)論過(guò)酸、過(guò)堿環(huán)境下酶的活性不能恢

復(fù)酶的特性1.具有高效性比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+

的催化效率2.具有專(zhuān)一性淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用3.作用條件較溫和要有合適的溫度溫度對(duì)淀粉酶活性的影響要有合適的pHpH

對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響四

、影響酶促反應(yīng)速率的因素：1.溫

度溫度過(guò)高時(shí)，導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久性失活。低溫時(shí)，酶活性降低，給以適宜溫

度，可恢復(fù)活性在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，酶活性上升。超過(guò)最適溫度后，隨溫度上升，酶活性下降。BC溫

度AB

段表示：BC

段表示：B

點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度表示：

酶的最適溫度反應(yīng)速率(酶活性)每種酶都有自己的最適溫度1.動(dòng)物：35—40℃之間2.植物：40—50℃之間3.細(xì)菌、真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大，有的高達(dá)70℃t/

℃最適溫度PHB點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pH表示：

酶的最適pHAB段表示：

在一定pH范圍內(nèi)，隨pH上升，酶活性上升。BC段表示：

超過(guò)最適pH

后，隨pH

上升，酶活性下降。2.pH在過(guò)酸過(guò)堿的條件下，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性反應(yīng)速率

酶活性)A不同，過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)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)。思考：

高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活

性的影響本質(zhì)相同嗎?酶

的

活

性

受

溫

度

影

響

的

示

意

圖

①酶

的

活

性

受

pH

的

影

響最

適

溫

度t/℃酶的濃度：底物充足時(shí)反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。反應(yīng)速率不再增加的限制因素是什么?底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快，但達(dá)到一定濃度，反應(yīng)速率不再變化。底物濃度

(S)酶的濃度

(E)4.底物濃度3.酶的濃度反應(yīng)速率反應(yīng)速率【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】關(guān)于溫度對(duì)酶活性影響的敘述，錯(cuò)誤的是

(

B

)A.不同酶的最適溫度可能相同B.隨著溫度降低，酶促反應(yīng)的活化能下降C.酶活性最高時(shí)的溫度不適合該酶的保存D.高溫下酶失活是酶空間結(jié)構(gòu)破壞的結(jié)男(1)溫度能影響酶的活性，最適溫度時(shí)酶的活

性最高。(2)高溫使酶變性失活，低溫使酶活性降低，但

不失活，可用于酶的保存。警示】實(shí)驗(yàn)中溫度和pH的控制在設(shè)計(jì)酶需要適宜的溫度和pH的實(shí)驗(yàn)中，每一組實(shí)驗(yàn)都必須事先將底物、酶液分別處理到各自所需要控制的溫度和pH,

使反應(yīng)一開(kāi)始便達(dá)到預(yù)設(shè)溫度和pH,

減小實(shí)驗(yàn)誤差。若先將底物與酶液混合后再控

制溫度和pH,

則會(huì)由于酶的高效性，導(dǎo)致酶促反應(yīng)在達(dá)到所控溫度和pH條件前發(fā)生。①酶的概念②酶的作用原理石每③酶的本質(zhì)④酶的作用特性a.具有高效性b.具有專(zhuān)一性c.作用條件較溫和知識(shí)體系小結(jié)當(dāng)堂訓(xùn)練達(dá)標(biāo)1.

關(guān)于酶的特性，下列表述中錯(cuò)誤的是

(

D

)A.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物B.化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變C.

酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度影響D.一旦離開(kāi)活細(xì)胞，酶就失去催化能力2.

下列關(guān)于酶的敘述，

不正確的是

(

B

)A.

絕大多收酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B.

能夠催

\脂肪酶水解的酶是脂肪酶C.酶的催

效率高是因?yàn)槠浣档突罨艿淖饔蔑@著D.酶催化

學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的考察酶的特性及其本質(zhì)3.

(2016

·全