3.1.1生物催化劑酶（課件）高一生物（2019必修1）

高中生物學（蘇教版2019）第三章

細胞中能量的轉換和利用第1節(jié)

生命活動所需要酶和能源物質(zhì)

第1課時

生物催化劑——酶課標內(nèi)容說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度)的影響。生物催化劑——酶01酶的本質(zhì)閱讀課本74、83頁，結合視頻資料，思考：酶是什么？科學家實驗推論或結論巴斯德以前認為發(fā)酵是純

，與__________

無關。1857年法國巴斯德發(fā)酵是由于___

的存在，即有___的參與才能引起發(fā)酵。

德國

李比希引起發(fā)酵的是___中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞___后才能發(fā)揮作用?；瘜W反應生命活動酵母菌活細胞酵母細胞死亡并裂解酶的本質(zhì)科學家實驗推論或結論1897年德國畢希納發(fā)現(xiàn)不含酵母細胞的提取液同樣能引起發(fā)酵并將酵母細胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為________。1926年美國薩姆納從刀豆中提取脲酶結晶，并證明其本質(zhì)是________。

1936年科學家制取了胃蛋白酶、胰蛋白酶結晶，發(fā)現(xiàn)它們的化學本質(zhì)是____________。20世紀80年代美國切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)

也具有生物催化功能（稱核酶）。釀酶蛋白質(zhì)RNA閱讀課本74、83頁，結合視頻資料，思考：酶是什么？蛋白質(zhì)酶的本質(zhì)酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶的概念酶的本質(zhì)化學本質(zhì)基本單位合成場所來源生理功能作用場所絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細胞核活細胞（哺乳動物成熟的紅細胞不能合成）催化作用胞內(nèi)胞外都可以起作用酶的本質(zhì)02酶的特性2H2O2→________+_____2H2OO2酶的催化作用具有高效性實驗目的：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和特性。實驗原理：過氧化氫在高溫或鐵離子或過氧化氫酶的作用下都可分解成水和氧氣。材料用具：

酵母菌磨液（或肝臟研磨液或馬鈴薯研磨液），3%H2O2溶液，3.5%FeCl3溶液。量筒，試管，酒精燈等。新鮮的過氧化氫酶含量較高從細胞中釋放過氧化氫酶實驗時為什么選用新鮮的肝臟（酵母菌或馬鈴薯）？酵母菌為什么要制成研磨液？酶的催化作用具有高效性、1、與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明了什么？2、在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應速率嗎？3、3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？4、3號與4號相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？討論：這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解,提高反應速率FeCl3中Fe3+和豬肝研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率不能2號試管放出的氣泡多。4號說明酶具有高效性一、酶在細胞代謝中的作用科學方法：控制變量和設計對照實驗自變量：在實驗過程中__________________________________因變量：隨_________的改變而變化的變量。無關變量：除_______外，實驗過程中可能還存在一些對實驗結果__________的可變因素。對照實驗：除了一個因素以外，其余因素都__________的實驗。單一變量原則：在對照實驗中，除了________外，其他變量都應當_____________。人為控制的對實驗對象進行處理的因素自變量自變量造成影響保持一致自變量相同且適宜步驟試管編號

說明1234一H2O2濃度3%3%3%3%

劑量2ml2ml2ml2ml二反應條件常溫90℃FeCl3新鮮肝臟研磨液

劑量2滴清水2滴清水2滴2滴結果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結論不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃自變量因變量無關變量對照組實驗組等量性原則等量性原則單一變量原則變量對照實驗無關變量人為改變的變量隨自變量的變化而變化的變量1.高溫可以加快過氧化氫分解3能催化過氧化氫分解3.過氧化氫酶能催化過氧化氫分解4.過氧化氫酶的催化效率比FeCl3高酶的催化作用具有高效性1.取三支潔凈的試管，進行如下的實驗操作，請分析回答下列問題：編號加入物質(zhì)處理13mL體積分數(shù)為3%的H2O2溶液滴入1mL蒸餾水2滴入1mL5%的FeCl3溶液3滴入1mL新鮮酵母菌液(含過氧化氫酶)(1)觀察比較三支試管中溶液產(chǎn)生的氣泡數(shù)量；將帶火星的木條分別插入三支試管內(nèi)，觀察比較木條燃燒的情況。提示：1號試管基本無氣泡，木條不復燃；2號試管有較多氣泡，木條復燃；3號試管有更多氣泡，木條猛烈燃燒。情境探疑(2)本實驗的自變量是____________________________，因變量是____________________，無關變量有______________________________________________________________________等(至少回答出兩點)。(3)通過本實驗的實驗結果，可以說明什么(即實驗結論)?本實驗可說明無機催化劑和酶均具有催化作用以及酶的催化作用具有高效性。有無催化劑以及催化劑的種類H2O2的分解速率H2O2溶液的量和濃度、溫度、pH、蒸餾水、FeCl3溶液、酵母菌液的量情境探疑時間產(chǎn)物加酶加無機催化劑不加催化劑平衡點酶的催化作用具有高效性abc時間產(chǎn)物a加酶b加無機催化劑c不加催化劑__________對比說明酶具有高效性。a、b、ca、c對比說明酶具有___________。催化劑只能縮短達到平衡的時間，不能改變平衡點催化作用酶的催化作用具有高效性

為什么加熱、FeCl3、H2O2酶能加快化學反應？

分子從常(基)態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)(過渡態(tài))所需的能量稱為活化能。H2O2(常態(tài))

能量活化能H2O2(活躍狀態(tài))活化能的概念加熱、FeCl3、H2O2酶的作用機理提高分子的能量降低化學反應的活化能更顯著地降低化學反應的活化能

加熱

Fe3+酶與無機催化劑相比較，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。酶催化的實質(zhì)——顯著降低化學反應的活化能酶催化的實質(zhì)——顯著降低化學反應的活化能條件活化能kJ/mol無催化劑催化75.24用無機催化劑催化48.9用過氧化氫酶8.36資料：淀粉酶——只能催化淀粉的分解。過氧化氫酶——只能使過氧化氫分解。二肽酶——可以使所有的二肽分解酶的專一性：一種酶只能催化一種或一類化學反應。意義：保證了細胞代謝能夠有條不紊地進行。酶的催化作用具有專一性酶-底物復合物1）鎖鑰學說：認為整個酶分子的天然構象具有剛性結構，酶表面具有特定的形狀。E與S的結合如同一把鑰匙對一把鎖一樣。2）誘導契合學說：酶表面并沒有一種與底物互補的固定形狀，而只是由于底物的誘導才形成了互補形狀,從而有利于底物的結合。。酶酶-底物復合物酶的催化作用具有專一性序號項目試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2mL——2注入蔗糖溶液——2mL3注入新鮮的淀粉酶2mL2mL460℃下保溫時間5min5加入斐林試劑2mL,振蕩6水浴加熱1min7實驗現(xiàn)象8實驗結論探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用酶的催化作用具有專一性(1)試管1和試管2中分別有什么現(xiàn)象？上述實驗結果說明酶具有什么特性？提示：1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀。本實驗結果說明酶具有專一性。(2)上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為檢測試劑？提示：不能。因為碘液只能檢測淀粉是否被水解，蔗糖分子是否水解都不會使碘液變色。(3)本實驗的自變量是__________，因變量是________________，無關變量有____________________________________________

(至少回答出兩點)。(4)實驗中如果2號試管也產(chǎn)生了磚紅色沉淀，可能的原因是什么？提示：蔗糖溶液放置的時間過長，蔗糖被溶液中的微生物分解成還原糖；試管不干凈，試管中混有還原糖。底物種類底物是否被水解底物的量、滴加淀粉酶溶液的量、溫度、pH等情境探疑03探究影響酶促反應速率的因素方法步驟取六只試管編號11＇22＇33＇淀粉溶液2ml/2ml/2ml/淀粉酶溶液/1ml/1ml/1ml溫度處理5min100℃60℃0℃混合后保溫5min將同一溫度內(nèi)的兩物質(zhì)混合、搖勻滴加碘液搖勻1滴1滴1滴結果現(xiàn)象結論探究溫度對酶活性的影響變藍不變藍變藍酶的催化需在適宜的溫度下進行，溫度過高或過低都會影響酶的活性(1)淀粉和淀粉酶為什么要預熱到同一溫度再混合？提示：保證反應一開始就達到預設溫度，不會因為混合而改變溫度。(2)能否用過氧化氫溶液來探究溫度對酶活性的影響？提示：不能。探究溫度對酶活性的影響時，自變量是溫度，而過氧化氫在高溫時會分解，影響對實驗結果的分析。(3)在探究溫度對淀粉酶活性的影響的實驗中能否用斐林試劑來檢測？提示：不能。因為斐林試劑與還原糖只有在水浴加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，會對實驗結果造成影響。情境探疑在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強；達到最適溫度時，酶的活性最高；超過最適溫度時，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使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活建構數(shù)學模型在0℃左右時，酶的活性很低，但酶的空間結構穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性會升高。因此，酶制劑適宜在低溫下保存。一般來說，動物體內(nèi)的酶最適溫度在35～40℃;植物體內(nèi)的酶最適溫度在45～50℃;細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大，有的酶最適溫度可高達70℃。步驟試管編號1號2號3號20%的肝臟研磨液1mL1mL1mL蒸餾水1mL－－0.01mol/L的氫氧化鈉溶液－1mL－0.01mol/L的鹽酸溶液－－1mL3%的過氧化氫溶液2mL2mL2mL振蕩試管結果有大量氣泡產(chǎn)生無明顯氣泡無明顯氣泡帶火星的衛(wèi)生香是否復燃探究pH對過氧化氫酶活性的影響不復燃不復燃迅速復燃(1)該實驗中，能否在加入肝臟研磨液后，直接加入3%的過氧化氫溶液，然后再調(diào)節(jié)pH?提示：不能。因為酶的作用具有高效性，在調(diào)節(jié)pH之前，試管中已經(jīng)發(fā)生了劇烈反應，會影響實驗結果。

(2)本實驗能否選用淀粉酶和淀粉作為實驗材料？為什么？

提示：不能。因為淀粉酶催化的底物淀粉在酸性條件下也會發(fā)生水解反應。情境探疑υ/mmol.s-10pH酶活性受pH影響示意圖一般地，動物體內(nèi)的酶最適pH在－之間；但是胃蛋白酶的最適pH為;植物體內(nèi)的酶最適pH在大多為4.5－6.5。pH低于最適pH時酶活性隨著pH的升高而上升pH高于最適pH時酶活性隨著pH的升高而下降最適pH時：酶活性最高建構數(shù)學模型7pH20134568910胃蛋白酶胰蛋白酶11121314反應速率胰蛋白酶和胃蛋白酶的最適pH影響酶促反應速率的因素：1、溫度:3、酶的濃度：反應速率隨酶濃度的升高而加快。4、底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應速率隨濃度的升高而加快，但達到一定濃度，反應速率不再變化酶促反應速率酶的濃度酶促反應速率底物濃度酶數(shù)量和酶的活性2、pH：底物充足影響酶的活性影響酶的活性1.酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸。(

)

2.酶具有調(diào)節(jié)細胞代謝的作用。(

)

3.酶通過為反應物供能，使活化分子增多來提高反應速率。(

)4.由于酶在化學反應前后性質(zhì)和數(shù)量沒有改變，所以酶具有高效性。(

)5.酶的專一性與酶的活性中心和底物分子在空間結構上有特殊的匹配關系相關。()6.酶最好在最適pH、最適溫度的條件下保存。(

)××××√×自查自糾例1

用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì)，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質(zhì)是(

) A.蛋白質(zhì)

B.脂肪酶

D.淀粉酶典例應用例2

下列有關酶的敘述正確的是(

) ①是有分泌功能的細胞產(chǎn)生的②有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉化而來③活細胞一般都能產(chǎn)生酶④酶都是蛋白質(zhì)⑤有的酶不是蛋白質(zhì)⑥酶在代謝中有多種功能⑦在新陳代謝和生長發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用 A.①②⑤ B.①⑤⑧

D.①③⑤C.③⑤⑧典例應用例3

(多選)在下圖所示的實驗中，相關敘述正確的是(

)A.過氧化氫的量和濃度均相同B.自變量是催化劑的種類C.說明酶的催化具有高效性D.兩試管氣泡生成速率相差不大典例應用例4

下表是關于酶專一性的實驗設計。下列相關敘述正確的是(

)C.若步驟3選用新鮮的淀粉酶，則現(xiàn)象A是產(chǎn)生磚紅色沉淀，現(xiàn)象B是無磚紅色沉淀產(chǎn)生步驟12345注入淀粉溶液注入蔗糖溶液注入某種酶溶液注入斐林試劑水浴加熱觀察現(xiàn)象試管Ⅰ2mL－2mL2mLA試管Ⅱ－2mL2mL2mLBA.該實驗的自變量是酶的種類，無關變量是底物的用量、反應溫度等B.步驟3只能選用新鮮的淀粉酶D.該實驗還可以選用碘液作為檢測試劑典例應用例5

在探究pH對過氧化氫酶活性的影響實驗中，為設置過氧化氫酶溶液的不同pH，有同學按下圖所示進行操作，其中向試管丙中加入的溶液X可選用(

)溶液溶液

C.肝臟研磨液 D.過氧化氫溶液典例應用選項探究課題選用材料與試劑A溫度對酶活性的影響過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液B溫度對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH對酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑例6

為了探究溫度、pH對酶活性的影響，下列實驗設計最合理的是(

)典例應用思維導圖晨讀必背1.絕大多數(shù)酶是蛋