降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件【知識導(dǎo)圖+拓展訓(xùn)練】高一上學(xué)期生物人教版必修1

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用都離不開化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜有序溫和高效細(xì)胞代謝：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)胞代謝離不開酶。那酶到底有什么用呢？

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)，然后讓雞把小籠子吞下去。過一段時(shí)間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)肉塊消失了。討論：1、為什么將肉塊放入金屬籠內(nèi)？2、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3、怎樣證明你的推測？排除物理消化胃液中的消化物質(zhì)問題探討收集胃內(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。第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶1.關(guān)于酶本質(zhì)的探索一、酶的概念發(fā)酵需要活酵母菌參與酵母菌死后釋放物質(zhì)引起發(fā)酵提取脲酶，證明脲酶是蛋白質(zhì)少數(shù)RNA也具有生物催化功能從細(xì)胞中獲得含酶提取液，稱釀酶李比希巴斯德畢希納薩姆納切赫奧爾特曼

19世紀(jì)：發(fā)酵是純化學(xué)過程一、酶的概念1.關(guān)于酶本質(zhì)的探索一、酶的概念2.酶的概念（1）酶從哪兒來？（2）酶有什么用？（3）酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用有機(jī)物（大多是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA）酶二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

1.探究實(shí)踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解（2）目的要求:通過比較H2O2在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。（1）實(shí)驗(yàn)原理:2H2O22H2O+O2細(xì)胞代謝中也會(huì)產(chǎn)生代謝廢物，甚至?xí)a(chǎn)生對細(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。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二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

1.探究實(shí)踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解

常溫

加熱

FeCl3

H2O2酶（3）方法步驟:試管編號1234H2O2溶液（體積分?jǐn)?shù)為3%）實(shí)驗(yàn)處理（不同反應(yīng)條件）檢測指標(biāo)2

mL2

mL2

mL2

mL無90℃水浴加熱2滴FeCl32滴肝臟研磨液1.氣泡冒出情況2.衛(wèi)生香復(fù)燃情況（4）實(shí)驗(yàn)分析3、4號試管比較，

。1、3號試管比較，

。1、2號試管比較，

。加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率FeCl3在常溫下能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率1、4號試管比較，

。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)速率過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

1.探究實(shí)踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解1234常溫90℃水浴3.5%FeCl3溶液20%肝臟研磨液（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

1.探究實(shí)踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解①高溫可以加快過氧化氫分解；②FeCl3、過氧化氫酶能催化過氧化氫分解；③過氧化氫酶的催化效率比FeCl3高。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

2.科學(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，人為控制的對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行處理的因素實(shí)驗(yàn)中，隨自變量改變而變化的變量除自變量外，能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素自變量：因變量：無關(guān)變量：實(shí)驗(yàn)對象：實(shí)驗(yàn)中要接受某種因素處理的實(shí)驗(yàn)材料變量：實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

2.科學(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)一般不經(jīng)自變量處理（空白對照），起對照作用對照原則（對照組和實(shí)驗(yàn)組）等量原則（控制無關(guān)變量）對照組：實(shí)驗(yàn)遵循的

原則：對照實(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）實(shí)驗(yàn)組：經(jīng)過自變量處理試管編號步驟1234一二

三觀察2ml2ml2ml2ml常溫90℃FeCl3肝臟研磨液幾乎無少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件無關(guān)變量H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香自變量因變量對照實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置對照組的意義：排除其他實(shí)驗(yàn)因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響對照組實(shí)驗(yàn)組二、酶在細(xì)胞代謝中的作用

2.科學(xué)方法：控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)思考：為什么加熱、滴加FeCl3、及過氧化氫酶能加快過氧化氫的分解？它們對過氧化氫做了什么？二、酶在細(xì)胞代謝中的作用3.酶的作用機(jī)理（1）物質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)條件：常態(tài)分子（2）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?；钴S態(tài)分子易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（3）90℃水浴加熱：向H2O2分子提供能量，讓更多的H2O2吸收能量處于活躍狀態(tài)（4）催化劑：降低非活化分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿拥拈T檻（降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能）吸收能量與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用3.酶的作用機(jī)理bacd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③ac______________________________________。酶降低的活化能無催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能①無催化劑②無機(jī)催化劑③酶ab

。酶催化時(shí)，反應(yīng)所需的活化能bc

。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用3.酶的作用機(jī)理酶能增加產(chǎn)物的生成量嗎？未加催化劑無機(jī)催化劑酶催化時(shí)間產(chǎn)物量二、酶在細(xì)胞代謝中的作用3.酶的作用機(jī)理小結(jié)酶的概念：正確說法錯(cuò)誤說法來源具有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生，有的來源于食物化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)合成原料氨基酸合成場所核糖體作用場所只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用生理功能酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能活細(xì)胞都能產(chǎn)生(人的成熟紅細(xì)胞除外)有機(jī)物(多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA)氨基酸或核糖核苷酸核糖體或細(xì)胞核在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外，或生物體外發(fā)揮作用酶只有催化作用活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物回顧：酶的作用和本質(zhì)過氧化氫酶實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)生氣泡速率更快，酶催化效率更高

思考：過氧化氫酶與鐵離子對過氧化氫的催化產(chǎn)生的氣泡的情況怎樣？這說明了什么？三、酶的特性事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的107--1013倍。每滴FeCl3中Fe3+數(shù)是每滴肝臟研磨液中過氧化酶分子數(shù)的20萬倍。說明酶有高效性1.高效性（催化效率）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107~1013倍。保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)高效進(jìn)行，保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)穩(wěn)定。與無機(jī)催化劑相比，酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。（1）內(nèi)容：（2）意義：（3）原因：（4）曲線表示：三、酶的特性分析生活現(xiàn)象：口腔里有唾液淀粉酶，而塞進(jìn)牙縫里的肉絲很長時(shí)間還沒被消化，可能原因是什么？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。三、酶的特性（1）淀粉酶既催化淀粉溶液分解又催化蔗糖溶液分解（4）淀粉酶都不能催化分解提出問題：一種酶是否也能催化多種化學(xué)反應(yīng)？作出假設(shè)：（2）淀粉酶能催化淀粉溶液分解不能催化蔗糖溶液分解材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，斐林試劑，碘液淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液斐林試劑（3）淀粉酶能催化蔗糖溶液分解不能催化淀粉溶液分解設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（一）底物種類實(shí)驗(yàn)步驟一二三四預(yù)期結(jié)果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入淀粉酶溶液2mL，振蕩，試管下半部分浸入60℃的水浴中，保溫5min。2號試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑2mL

振蕩煮沸1min1號試管中加入2mL淀粉溶液1紅2不紅淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。取兩支試管，編號1、2思考：不選碘液鑒定的原因是什么？無法鑒定蔗糖是否反應(yīng)三、酶的特性自變量：因變量：底物分解情況觀測指標(biāo)？（1）都磚紅（2）1紅2不紅（3）2紅1不紅（4）都不紅三、酶的特性視頻2.專一性（作用范圍）每一種酶只能催化一種或一類反應(yīng)。保證了細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。（1）內(nèi)容：（2）意義：（3）原因：

酶有一定的空間結(jié)構(gòu)，酶在反應(yīng)中與底物的關(guān)系就像鑰匙和鎖的關(guān)系，它們的空間結(jié)構(gòu)必須相互結(jié)合形成復(fù)合物才能發(fā)生反應(yīng)。三、酶的特性NC精氨酸賴氨酸胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶能切開特定氨基酸之間的肽鍵2.專一性（作用范圍）三、酶的特性實(shí)驗(yàn)步驟一二三四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論1號試管加入2滴淀粉酶溶液向兩支試管中各加入2mL淀粉溶液變藍(lán)不變藍(lán)淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。取兩支試管，編號1、22號試管加入2滴蔗糖酶溶液反應(yīng)5min后，向兩支試管中加入等量的碘液思考：能不能用斐林試劑鑒定？可以三、酶的特性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（二）酶種類自變量：因變量：底物分解情況觀測指標(biāo)？方案一：總結(jié)：酶專一性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路方案二：底物相同、酶不同酶相同、底物不同實(shí)驗(yàn)組：底物1+相應(yīng)酶液對照組：等量底物2+等量相同酶溶液檢測底物被分解檢測底物沒被分解實(shí)驗(yàn)組：底物+酶溶液1對照組：等量相同底物+等量酶溶液2檢測底物被分解檢測底物沒被分解三、酶的特性三、酶的特性許多無極催化劑能在高溫、高壓、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)。資料1：威白污漬爆炸鹽(獨(dú)有三重復(fù)合酶配方）威白教你洗衣小絕招：①洗前浸泡三十分鐘，效果更佳②若衣服太臟，可適當(dāng)增加用量③用溫水浸泡效果更好，但水溫不要超過60℃資料2：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。（提示：唾液pH6.2－7.4,胃液pH0.9－1.5）思考：從上面的現(xiàn)象你能提出什么問題？根據(jù)所學(xué)的知識作出假設(shè)？（1）酶的催化效率可能受溫度影響。（2）酶的催化效率可能受pH值的影響。并且不同的酶需要不同的pH條件。探究：影響酶活性的條件酶活性：指酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。三、酶的特性酶促反應(yīng)速率：用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的剩余（消耗）量或產(chǎn)物的生成（增加）量表示?？捎迷谝欢l件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。提出問題探究溫度對酶活性的影響？探究pH對酶活性的影響？自變量實(shí)驗(yàn)材料因變量淀粉酶、淀粉溶液溫度（高溫促進(jìn)H2O2分解）淀粉的分解情況檢測淀粉剩余量VS還原糖的生成量材料:淀粉,淀粉酶,碘液,斐林試劑;H2O2溶液,新鮮的肝臟研磨液;熱水,冰塊pH（酸能促進(jìn)淀粉分解）H2O2酶、H2O2H2O2的分解情況斐林試劑需要加熱氧氣的生成速率實(shí)驗(yàn)步驟一

二三四五六實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入0℃保溫的淀粉酶2滴藍(lán)色在各自的溫度條件下反應(yīng)約5min各加入兩滴碘液振蕩不變藍(lán)溫度對酶的活性有影響，溫度偏低或偏高都會(huì)降低酶活性藍(lán)色各加入2mL淀粉溶液1號2號3號0℃保溫60℃保溫100℃保溫加入60℃保溫的淀粉酶2滴加入100℃保溫的淀粉酶2滴三、酶的特性提出問題：探究溫度對酶活性的影響？作出假設(shè)：溫度對酶活性有影響。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：三、酶的特性（2）一定范圍，酶的活性隨溫度升高而增強(qiáng)（5）低溫時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會(huì)失活，在適宜的溫度下酶的活性又可升高。酶制劑常在低溫條件下保存：-20℃~-80℃（1）在最適溫度，酶的活性最高（3）超過一定溫度，酶的活性隨溫度升高而降低（4）溫度過高，空間結(jié)構(gòu)破壞，永久失活三、酶的特性溫度對酶活性的影響：三、酶的特性思考：實(shí)驗(yàn)是如何保溫的？為什么要這樣操作？先將酶和底物放到相應(yīng)溫度中一段時(shí)間后再混合，再在各自所控制的溫度下保溫一段時(shí)間。若先混合再放到相應(yīng)的溫度環(huán)境中，混合后，在達(dá)到相應(yīng)溫度之前反應(yīng)已發(fā)生，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。思考：如何進(jìn)一步探究淀粉酶的最適溫度？縮小溫度梯度，重復(fù)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。三、酶的特性三、酶的特性pH對酶活性的影響：（2）pH偏高或偏低，酶活性都會(huì)明顯降低。（1）在最適合的pH下，酶的活性最高

因此酶制劑常在最適pH下保存。（3）在過酸過堿的條件下，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，酶永久失去活性。不同酶的最適pH不同：胃蛋白酶：1.5~2.2唾液淀粉酶:6.8胰蛋白酶:8~10過氧化氫酶:6.83.酶的作用條件較溫和（起作用所需的條件）（1）含義：

酶通常在一定pH范圍和一定溫度范圍內(nèi)才能起作用，而且在某一pH、某一溫度下作用最強(qiáng)。（2）意義：

保證細(xì)胞代謝能夠在溫和條件下高效進(jìn)行。（3）原因：

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。低溫使酶的活性抑制，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜溫度下酶的活性會(huì)升高。因此，酶制劑適宜在低溫和適宜的pH下保存。三、酶的特性酶的分工分區(qū)葉綠體中含有光合作用的酶，線粒體中含有細(xì)胞呼吸的酶，兩者分區(qū)分工，互不干擾