降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶高一上生物人教版必修1

5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶——酶的作用和本質(zhì)細(xì)胞的生命活動(dòng)除了需要物質(zhì)與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)外，還需要能量的驅(qū)動(dòng)。細(xì)胞是如何獲取和利用能量的呢？由細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)

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)。1、場(chǎng)所：2、實(shí)質(zhì)：4、特點(diǎn)：活細(xì)胞中，主要細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)各種化學(xué)反應(yīng)的總稱3、意義：細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)一般需要酶的催化

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)胞代謝會(huì)產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫，幸而細(xì)胞內(nèi)還含有另一種物質(zhì)——過(guò)氧化氫酶。過(guò)氧化氫酶在過(guò)氧化氫分解的過(guò)程中具有什么作用？1、實(shí)驗(yàn)原理2H2O22H2O+O2↑不同條件2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^過(guò)氧化氫在不同條件下的分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用。1.常溫2.加熱3.加FeCl34.加過(guò)氧化氫酶.觀察單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的多少觀察帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液（含較多的過(guò)氧化氫酶）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液3、材料用具過(guò)氧化氫常溫會(huì)分解酶活性高增大反應(yīng)接觸面90℃水浴加熱FeCl3

肝臟研磨液常溫4、實(shí)驗(yàn)步驟比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解90℃水浴加熱FeCl3

肝臟研磨液常溫4、實(shí)驗(yàn)步驟觀察產(chǎn)生氣泡的多少觀察衛(wèi)生香的燃燒情況1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)幾乎無(wú)少量較多大量變亮復(fù)燃明顯試管編號(hào)步驟1234一H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL二反應(yīng)條件

常溫90℃水浴FeCl32滴肝臟研磨液2滴三觀察氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香實(shí)驗(yàn)結(jié)論

幾乎無(wú)少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的作用下分解速率最快對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則：等量性原則單一變量原則隨自變量的變化而變化的因素人為改變的因素實(shí)驗(yàn)中可能存在的一些可變因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響自變量因變量無(wú)關(guān)變量對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素對(duì)照原則除作為自變量的因素外，其余因素(無(wú)關(guān)變量)都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫作對(duì)照實(shí)驗(yàn)。無(wú)關(guān)變量自變量因變量

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)所需要的能量稱為活化能。加熱：為反應(yīng)物分子提供能量(活化能），使其達(dá)到活躍狀態(tài)Fe3+：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶：更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能產(chǎn)物反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)物………………能量..…………無(wú)機(jī)催化劑……..酶能量反應(yīng)物產(chǎn)物…活化能反應(yīng)進(jìn)程加熱

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。也就是說(shuō)，細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶。各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：無(wú)機(jī)催化劑：酶：降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。提高分子自身的能量使接近所需活化能。更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。加熱催化劑加熱得到的能量活化能活化態(tài)常態(tài)活化態(tài)加熱、催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用常態(tài)E2E1想一想：如何表示？無(wú)催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無(wú)酶時(shí)反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線B曲線AE2E3—E2E3酶能增加產(chǎn)物的生成量嗎？未加催化劑無(wú)機(jī)催化劑酶催化時(shí)間產(chǎn)物量酶只縮短反應(yīng)的時(shí)間，不改變生成物的量。1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼做了一個(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(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，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)?便于取出肉塊,排除物理性消化（如腸胃蠕動(dòng)）對(duì)肉塊的影響，確定是否發(fā)生了化學(xué)性消化某種化學(xué)物質(zhì)將其分解收集胃內(nèi)化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)斯帕蘭札尼食物消化靠的是胃液中的某種物質(zhì)。后來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量的鹽酸，推測(cè)鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。1835年，施旺（德）發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶與鹽酸對(duì)肉類的共同作用遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德(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)揮作用畢希納死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)胞都能引起發(fā)酵薩姆納提取脲酶，并證明其是蛋白質(zhì)李比希（化學(xué)家）切赫、奧爾特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能什么是酶？酶是產(chǎn)生的具有的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA?；罴?xì)胞催化作用來(lái)源化學(xué)本質(zhì)功能降低活化能化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_________元素組成合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生作用場(chǎng)所作用原理RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細(xì)胞核（真核生物）細(xì)胞內(nèi)、外及生物體外均能發(fā)揮作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶——酶的特性提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能同無(wú)機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高。3.酶的本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA4.對(duì)照實(shí)驗(yàn)：自變量因變量無(wú)關(guān)變量變量對(duì)照原則單一變量原則等量原則原則

加熱：Fe3+：

酶：1.什么是活化能？2.各條件使過(guò)氧化氫分解加快的本質(zhì)：大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107～1013倍加FeCl3

加H2O2酶正是由于酶具有高效性，才能保證細(xì)胞生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。①加入酶②加入無(wú)機(jī)催化劑③不加催化劑時(shí)間產(chǎn)物生成量②③①平衡點(diǎn)①②曲線比較，說(shuō)明酶具有________①③曲線比較，說(shuō)明酶具有________高效性催化作用每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。一種或一類(1)含義：(2)意義：使細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行。H2O2酶

——只能催化過(guò)氧化氫分解。脲

酶

——只能催化尿素分解。二肽酶

——可以催化所有的二肽分解口腔里的唾液能消化肉絲嗎？塞在我牙縫里的這點(diǎn)肉絲兒，夠我吃倆禮拜啦！嗨！那還不早給化了??？許多無(wú)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)。細(xì)胞代謝需要酶的參與，組成生物體的細(xì)胞生活的環(huán)境都比較溫和。因此，酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般都是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。用一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。通常以單位時(shí)間內(nèi)底物減少的量或產(chǎn)物生成的量來(lái)表示酶活性的大小。酶活性：酶的活性的表示：產(chǎn)物生成量底物減少量酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。

失活失活失活抑制動(dòng)物：35～40℃植物：40～50℃動(dòng)物：6.5～8.0；植物：4.5～6.5；胃蛋白酶：1.5；酶起催化作用需要適宜的溫度和酸堿度。

失活失活失活抑制高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活性影響的本質(zhì)相同嗎？

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)。酶起催化作用需要適宜的溫度和酸堿度。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）酶的高效性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)變量自變量催化劑的種類因變量過(guò)氧化氫的分解速率無(wú)關(guān)變量溫度等組別實(shí)驗(yàn)組加過(guò)氧化氫酶對(duì)照組加無(wú)機(jī)催化劑（二）酶的專一性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案一方案二實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組材料底物A底物A底物A底物B試劑酶B酶A酶B酶B現(xiàn)象不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性設(shè)計(jì)思路底物相同，酶不同底物不同，酶相同淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們?cè)诿傅拇呋饔孟露寄芩獬蛇€原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無(wú)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)。1.實(shí)驗(yàn)原理2.實(shí)驗(yàn)步驟序號(hào)項(xiàng)目試管

1試管

21可溶性淀粉溶液2mL——2蔗糖溶液——2mL3新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL4保溫60℃，5min60℃，5min5斐林試劑2mL2mL6沸水浴1min1min

7實(shí)驗(yàn)結(jié)果磚紅色沉淀無(wú)磚紅色沉淀3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解4.碘液無(wú)法鑒定蔗糖是否發(fā)生水解，反應(yīng)前后均不變藍(lán)能不能用碘液檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果？選擇淀粉酶還是H2O2酶作實(shí)驗(yàn)材料？為什么選擇這種酶？選材淀粉酶；因?yàn)镠2O2受溫度影響也會(huì)分解變量自變量溫度蒸餾水（適宜溫度）熱水冰塊因變量淀粉的分解速率碘液檢測(cè)，不用斐林試劑無(wú)關(guān)變量pH等相同且適宜步驟試管1試管2試管3試管4試管5試管612mL淀粉溶液+++1mL淀粉酶溶液+++2分別保溫5min冰浴水浴，37℃沸水浴3混合混合混合4分別保溫2min冰浴水浴，60℃沸水浴5加入2滴碘液，振蕩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論酶的催化作用需要適宜的溫度，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶的活性

藍(lán)色

無(wú)藍(lán)色

藍(lán)色1.為什么要先將底物和酶控制到預(yù)設(shè)溫度，再混合反應(yīng)？2.如何進(jìn)一步探究淀粉酶的最適溫度？思考酶具有高效性，若酶和底物沒(méi)有在對(duì)應(yīng)溫度混合，一混合就已發(fā)生反應(yīng)，降低了實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。縮小溫度梯度（梯度要均勻），重復(fù)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。選擇淀粉酶還是H2O2酶作實(shí)驗(yàn)材料？為什么選擇這種酶？選材H2O2酶；因?yàn)榈矸墼谒嵝詶l件下也會(huì)分解，影響實(shí)驗(yàn)觀察效果變量自變量pH蒸餾水（適宜溫度）鹽酸氫氧化鈉因變量過(guò)氧化氫的分解速率氣泡產(chǎn)生的多少、快慢無(wú)關(guān)變量溫度等相同且適宜必須先調(diào)pH，然后再將反應(yīng)物與酶混合。否則反應(yīng)物會(huì)在未調(diào)節(jié)好pH的情況下就在酶的作用下發(fā)生反應(yīng)，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)步驟1234實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

各加入3%過(guò)氧化氫2mL幾乎無(wú)氣泡

反應(yīng)約5min，記錄氣泡產(chǎn)生情況較多氣泡幾乎無(wú)氣泡各加入肝臟研磨液2滴1號(hào)2號(hào)3號(hào)1mL蒸餾水

1mL5%HCl1mL

5%NaOH過(guò)酸、過(guò)堿會(huì)影響酶的活性，適宜pH下酶的催化效率最高第2、3步能不能顛倒？思考：a