5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（一）酶的作用和本質(zhì)Part1酶在細(xì)胞代謝中的作用一、酶在細(xì)胞代謝中的作用意義：細(xì)胞內(nèi)許多化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)（有氧呼吸、光合作用、多糖的合成、蛋白質(zhì)的合成等）細(xì)胞代謝：也產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物，如：過(guò)氧化氫體內(nèi)過(guò)氧化氫過(guò)多會(huì)導(dǎo)致皮膚發(fā)黃、毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會(huì)加速人體衰老一、酶在細(xì)胞代謝中的作用反應(yīng)不溫和反應(yīng)溫和以上三種條件使過(guò)氧化氫分解的效果是否一樣，哪種更具優(yōu)勢(shì)？1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用。2.實(shí)驗(yàn)原理：探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件①加熱是化學(xué)反應(yīng)常見(jiàn)的條件②Fe3+是無(wú)機(jī)催化劑③新鮮肝臟中含有過(guò)氧化氫酶不同條件判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：產(chǎn)生量①帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡多少O2的產(chǎn)生量3.實(shí)驗(yàn)材料：①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）②質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCI3溶液③新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解不新鮮則過(guò)氧化氫酶活性低過(guò)氧化氫常溫會(huì)分解4.實(shí)驗(yàn)步驟步驟試管編號(hào)1234

一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴2滴結(jié)果1.氣泡冒出情況2.衛(wèi)生香復(fù)燃情況2滴清水2滴清水探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1234過(guò)氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃復(fù)燃迅速?gòu)?fù)燃5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果思考與討論與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說(shuō)明什么？在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？說(shuō)明加熱促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。不能。探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解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？3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？說(shuō)明FeCl3中的

和新鮮肝臟中的

都能加快過(guò)氧化氫分解的速率，它們都具有

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

比

的催化效率高得多。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解思考與討論Fe3+過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫酶Fe3+酶只縮短反應(yīng)的時(shí)間，不改變生成物的量。加酶加無(wú)機(jī)催化劑無(wú)催化劑m生成物的量時(shí)間01342加熱探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多，為什么？一樣多，幾只試管H2O2溶液的體積、濃度相同6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論酶具有

作用，同

相比，酶的催化效率更

。催化無(wú)機(jī)催化劑高①自變量：②因變量：③無(wú)關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)中還存在的一些也可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的其它變量隨著自變量的變化而變化的變量人為改變的變量變

量：實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素Y=a+f(x)自變量因變量無(wú)關(guān)變量單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，且無(wú)關(guān)變量保持相同且適宜。科學(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的目的是排除無(wú)關(guān)變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關(guān)系。自變量因變量無(wú)關(guān)變量(適宜且相等)(控制)(檢測(cè))一般步驟：第一步：分組編號(hào)，統(tǒng)一處理；第二步：設(shè)定自變量，設(shè)置好實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組；第三步：一段時(shí)間后，檢測(cè)因變量，觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑?，分析?shí)驗(yàn)的自變量，找出主要的無(wú)關(guān)變量，明確因變量的檢測(cè)方法?？茖W(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化因素自變量：人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素因變量：因自變量改變而變化的變量無(wú)關(guān)變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的其他一些會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素步驟試管編號(hào)

說(shuō)明1234

一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴清水2滴清水2滴2滴結(jié)果氣泡產(chǎn)生不明顯少量較多大量衛(wèi)生香燃燒不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃自變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則：①等量性原則（無(wú)關(guān)變量在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中均要保持相同且適宜）②單一變量原則（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量）科學(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)H2O2溶液的不同處理H2O2分解速率反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組空白對(duì)照步驟試管編號(hào)1234

一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴清水2滴清水2滴2滴結(jié)果氣泡產(chǎn)生不明顯少量較多大量衛(wèi)生香燃燒不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則：③對(duì)照原則科學(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)為什么不同的反應(yīng)條件可以改變過(guò)氧化氫的分解速度？一、酶在細(xì)胞代謝中的作用活化能：分子從_____轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_____________的活躍狀態(tài)所需要的能量。常態(tài)易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)加熱Fe3+H2O2酶為過(guò)氧化氫分子提供能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，活化分子數(shù)越多，反應(yīng)的速率越快。三種條件使過(guò)氧化氫加速分解的原理不同酶并未供給過(guò)氧化氫能量，只是降低了過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的活化能。同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更明顯，因而催化效率更高。

一、酶在細(xì)胞代謝中的作用想一想：如何表示？無(wú)催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無(wú)酶促反應(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初態(tài)活躍狀態(tài)abcd反應(yīng)過(guò)程能量初態(tài)（反應(yīng)物）（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③ac________________。②①__________________________③_________bc

。無(wú)催化劑無(wú)機(jī)催化劑酶無(wú)催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能酶催化時(shí)，反應(yīng)的活化能酶降低的活化能是

ab【判斷正誤】①酶能提高化學(xué)反應(yīng)的活化能，使化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行()②酶能催化H2O2分解，是因?yàn)槊甘笻2O2得到了能量()③在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，因變量的檢測(cè)指標(biāo)往往不是唯一的()【例1】下圖表示“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)分析合理的是(

)A．本實(shí)驗(yàn)的自變量只是催化劑的不同

B．本實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有溫度和酶的用量等C．1號(hào)與2號(hào)、1號(hào)與4號(hào)可分別構(gòu)成對(duì)照實(shí)驗(yàn)D．分析1號(hào)、2號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知加熱能降低反應(yīng)的活化能錯(cuò)錯(cuò)對(duì)C【例2】如圖所示，①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒(méi)有酶催化的反應(yīng)曲線，E表示酶降低的活化能，正確的圖解是(

)CPart2酶的本質(zhì)二、關(guān)于酶本質(zhì)的探索我國(guó)早在4000多年前的夏禹時(shí)代，就掌握了釀酒技術(shù)。1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”?！熬颇浮本褪乾F(xiàn)在所說(shuō)的酵母。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)巴斯德發(fā)酵與

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

，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞

并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納薩姆納李比希酵母細(xì)胞中的

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)胞中一樣脲酶是切赫、奧爾特曼少數(shù)

也具有生物催化功能二、關(guān)于酶本質(zhì)的探索活細(xì)胞某些物質(zhì)死亡某些物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA二、關(guān)于酶本質(zhì)的探索化學(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)源作用場(chǎng)所RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細(xì)胞核細(xì)胞內(nèi)、外均可C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P活細(xì)胞酶是

產(chǎn)生的具有

作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是

，少數(shù)是

?；罴?xì)胞蛋白質(zhì)RNA催化酶只有一個(gè)作用：催化作用總結(jié)酶唯一的作用是催化細(xì)胞內(nèi)酶的唯一來(lái)源是自身合成所有的活細(xì)胞都能合成酶（不考慮哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞）所有的酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量和性質(zhì)都不變所有的酶都含有C、H、O、N四種元素兩個(gè)“唯一”三個(gè)“所有”Part3酶的特性新知講解酶的高效性2滴肝臟研磨液2滴三氯化鐵溶液1212事實(shí)上，酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的107

～1013倍。結(jié)論：酶作為生物催化劑，具有高效性。新知講解酶的高效性1、保證了細(xì)胞代謝快速有效的進(jìn)行2、保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)的穩(wěn)定酶具有高效性的意義：新知講解酶的專一性1.無(wú)機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣。酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。2.目前已發(fā)現(xiàn)酶有8000多種，它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。如蛋白酶能催化蛋白質(zhì)水解，不能催化脂肪水解。資料：提出問(wèn)題一種酶是不是只能催化一種化學(xué)反應(yīng)？新知講解酶的專一性一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)1.你選擇哪一種酶和底物作實(shí)驗(yàn)材料？實(shí)驗(yàn)有幾種思路？2.實(shí)驗(yàn)自變量是什么？3.實(shí)驗(yàn)因變量是什么？如何控制無(wú)關(guān)變量？4.

觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？5.實(shí)驗(yàn)還需要哪些用具？作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)酶的專一性實(shí)驗(yàn)方案步驟1淀粉溶液+淀粉酶蔗糖溶液+淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時(shí)間現(xiàn)象不同底物，相同酶底物：淀粉、蔗糖酶：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)論新知講解酶的專一性得出結(jié)論加入淀粉酶2ml，振蕩，試管下半部分浸入60℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩煮沸1min1號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液藍(lán)色無(wú)變化棕色磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有專一性新知講解酶的專一性表示酶專一性的曲線（1）加入酶B的反應(yīng)速率和無(wú)酶條件下的反應(yīng)速率相同，說(shuō)明酶B對(duì)此反應(yīng)無(wú)

催化作用。（2）加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快，說(shuō)明酶具有專一性。同一底物，不同酶新知講解酶的作用條件較溫和1.不宜用60℃以上熱水溶解洗衣粉，也不能在高溫下儲(chǔ)存洗衣粉。2.用溫水浸泡一段時(shí)間后洗滌更易清洗。新知講解酶的作用條件較溫和1、實(shí)驗(yàn)證明，用加酶洗衣粉時(shí)，溫水的洗滌效果要比冷水好。為什么？2、感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？3、我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？（提示：唾液的pH為6.2-7.4，胃液的pH為0.9-1.5）討論：新知講解酶的作用條件較溫和（1）溫度是如何影響酶活性的？（2）pH是如何影響酶活性的？提出問(wèn)題：新知講解酶的作用條件較溫和作出假設(shè)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：溫度/pH能影響酶的活性。（1）你選擇哪一種酶作實(shí)驗(yàn)材料？為什么？（2）實(shí)驗(yàn)自變量是什么？你將設(shè)定哪幾個(gè)溫度值？怎樣控制？（3）實(shí)驗(yàn)中試劑的添加順序怎樣設(shè)計(jì)？順序的變化會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果嗎？（4）實(shí)驗(yàn)因變量是什么？（5）觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？（6）根據(jù)自己做出的假設(shè)，預(yù)期會(huì)出現(xiàn)怎樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？若探究pH對(duì)酶活性的影響，需要考慮哪些細(xì)節(jié)？新知講解酶的作用條件較溫和實(shí)驗(yàn)思路：探究溫度、PH對(duì)酶活性的影響新知講解酶的作用條件較溫和加等量可溶性淀粉溶液加等量新鮮淀粉酶溶液控制不同溫度條件淀粉酶溶液與淀粉溶液混合加入等量碘液實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論試管1，1’試管2，2’試管3，3’1號(hào)2ml2號(hào)2ml3號(hào)2ml1’號(hào)1ml2’號(hào)1ml3’號(hào)1ml60℃熱水（5min）沸水（5min）冰塊（5min）1’號(hào)注入1號(hào)保持60℃（5min）2’號(hào)注入2號(hào)沸水（5min）3’號(hào)注入3號(hào)冰塊（5min）1滴1滴1滴變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)溫度能影響酶的活性。分析結(jié)果，得出結(jié)論：底物與酶分別保溫，確保每一組試管中底物和酶混合時(shí)的溫度相同,減少實(shí)驗(yàn)誤差新知講解酶的作用條件較溫和1.溫度對(duì)酶活性的影響①最適溫度下酶的活性最高②低于最適溫度，酶的活性隨溫度升高而升高③高于最適溫度，酶的活性隨溫度升高而降低，過(guò)高溫度會(huì)使酶失活溫度過(guò)低和溫度過(guò)高對(duì)酶活性的影響，本質(zhì)是否相同？新知講解酶的作用條件較溫和2.pH對(duì)酶的活性的影響①在最適pH下，酶的活性最高②pH低于或高于最適pH都會(huì)使酶活性下降，甚至失去活性。υ/mmol.s-1最適pH0酶活性受pH影響示意圖過(guò)酸，過(guò)堿都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活新知講解酶的作用條件較溫和3.底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響酶促反應(yīng)速率底物濃度在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨底物濃度的升高而加快；但底物達(dá)到一定濃度后，反應(yīng)速率不再變化。新知講解酶的作用條件較溫和細(xì)胞中各類化學(xué)反應(yīng)的有序進(jìn)行還與酶在細(xì)胞中