【公開課】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（2019）必修1

第五章細胞的能量供應(yīng)和利用降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶姜撞奶是以水牛奶為原料，利用生姜中的生姜蛋白酶，使牛奶凝固而成，是典型植物蛋白酶型新鮮奶酪。其口感香醇爽滑，甜中帶有姜汁辛辣味，風(fēng)味奇特，名揚珠江三角、港澳地區(qū)以及東南亞。什么是蛋白酶？蛋白酶發(fā)揮什么樣的作用？它的作用受哪些因素的影響？你如何設(shè)計實驗證明你的觀點？一.酶的發(fā)現(xiàn)歷程(1)18世紀末：斯帕蘭扎尼證明鷹胃液中有一種能消化肉的物質(zhì)；(2)19世紀：巴斯德認為酒精發(fā)酵是酵母菌代謝活動的結(jié)果；

李比希認為酒精發(fā)酵最多只需要酵母菌中的某種物質(zhì)參與而已；(3)1897年：畢希納發(fā)現(xiàn)促使酒精發(fā)酵的是酵母菌中的某種物質(zhì)，這種物質(zhì)后來被

為“釀酶”；(4)1926年：薩姆納分離得到脲酶結(jié)晶，才弄明白酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)；(5)20世紀80年代初，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)極少數(shù)特殊的酶是RNA。資料分析思考并回答：①巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義？各有什么局限性？②從畢希納的實驗可以得出什么結(jié)論？③酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？④酶是由什么產(chǎn)生的？巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關(guān)，是合理的；認為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，是合理的；認為這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用，是不正確的畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA由活細胞產(chǎn)生二.酶在細胞代謝中的作用概念：細胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細胞代謝。意義：細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)。酶在細胞代謝中能起到什么樣的作用？探究·實踐比較過氧化氫在不同條件下的分解（2）

材料用具1、材料：新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟（豬/雞肝）研磨液2、用具：量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴等3、試劑：新配制的3%H2O2溶液,質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液探究·實踐比較過氧化氫在不同條件下的分解自變量因變量H2O2→H2O＋O2↑設(shè)計實驗（思路）：對等量的過氧化氫分別進行加熱、加入等量的FeCl3、豬肝研磨液（過氧化氫酶）的處理，比較不同條件下氣泡的產(chǎn)生速率。（1）

實驗分析科學(xué)方法控制變量和設(shè)計對照實驗隨自變量改變而變化的變量對實驗結(jié)果造成影響的可變因素一般不做處理（空白對照），起對照作用對照原則（對照組和實驗組）等量原則（控制無關(guān)變量）自變量：因變量：無關(guān)變量：對照組：實驗遵循的原則：對照實驗：單一變量原則（自變量）實驗中人為控制的對實驗對象進行處理的因素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)果進行比較的實驗。（3）

實施實驗探究·實踐比較過氧化氫在不同條件下的分解第一組2mlH2O2+不做處理觀察現(xiàn)象第二組2mlH2O2+加熱第三組2mlH2O2+2滴FeCl3

第四組2mlH2O2+2滴豬肝研磨液觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象無明顯變化少量氣泡產(chǎn)生較多氣泡產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生自變量因變量無關(guān)變量對照組實驗組對照組實驗組對照性原則第一組與第二組對照第一組與第三組對照第一組與第四組對照第三組與第四組對照加熱能加快過氧化氫分解加FeCl3能加快過氧化氫分解加過氧化氫酶能加快過氧化氫分解過氧化氫酶的催化效率更高單一變量原則觀察現(xiàn)象加熱能促進H2O2的分解,酶和無機催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)，并且酶的催化效率遠高于無機催化的催化效率歸納酶具有催化作用（4）

得出結(jié)論未加催化劑無機催化劑酶催化時間產(chǎn)物濃度酶與無機催化劑均能夠使反應(yīng)速率加快，縮短達到平衡點的時間。但是只改變反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)平衡點。合作探究：閱讀P78，小組討論以下問題，時間3min（1）在常態(tài)下，幾乎所有H202分子都不易分解，為什么加熱后，一小部分則可以分解？因為加熱使H202分子獲得了能量反應(yīng)物分子：常態(tài)活躍態(tài)發(fā)生反應(yīng)生成物活化能單位時間內(nèi)達到活躍態(tài)的反應(yīng)物分子數(shù)量越多反應(yīng)速率就越快！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（2）無機催化劑和酶是通過怎樣的途徑加快化學(xué)反應(yīng)速率的?降低化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能，使活躍態(tài)的分子增多（3）為什么酶的催化效率比無機催化劑快?酶更顯著地降低了化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能（4）為什么說酶對于細胞代謝的順利進行至關(guān)重要?細胞的正常代謝需要在溫和的條件下快速進行化學(xué)反應(yīng)，而酶滿足以上要求。加熱：為反應(yīng)物分子提供能量FeCl3：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能過氧化氫酶：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能(1)有酶催化的反應(yīng)曲線是

。(2)ac段的含義是在無催化劑的條件下，反應(yīng)所需要的

。(3)ab段的含義是________________。(4)若將酶催化改為無機催化劑催化該反應(yīng)，則b點在縱軸上將移動到

對應(yīng)位置。

③酶降低的活化能活化能②酶的來源：活細胞產(chǎn)生酶的化學(xué)本質(zhì)：大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA酶的功能：具有催化作用酶的定義?①酶的定義是：酶是

產(chǎn)生的具有

作用的

，其中絕大多數(shù)酶是

，少數(shù)酶是

。②合成酶的原料有：

。③合成酶的部位有：

。④酶的作用原理是：

。⑤酶的作用部位是：

?；罴毎呋袡C物蛋白質(zhì)RNA氨基酸和核糖核苷酸核糖體和細胞核降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能細胞內(nèi)、細胞外、體外三.酶的特性1.酶具有高效性加FeCl3

加H2O2酶H2O2

酶與Fe3+催化效果的比較：①每滴FeCl中Fe3+大約是每滴豬肝研磨液中H2O2

酶分子數(shù)的25萬倍；②加入H2O2

酶的試管產(chǎn)生氣泡的速率明顯高于加入FeCl的試管。得出結(jié)論：與無機催化劑相比，酶具有高效性大量實驗數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率是無機催化劑的107～1013倍意義：(1)保證了細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行；(2)保證了細胞內(nèi)能量供應(yīng)的穩(wěn)定。三.酶的特性2.酶具有專一性思考：①圖中A、B、C、D分別代表什么？②圖示內(nèi)容能反映出酶具有什么特性？③如何設(shè)計實驗驗證你的觀點？請說出實驗思路。④請選擇下列藥品設(shè)計實驗并說出實驗原理：

質(zhì)量分數(shù)為2%的新配制的淀粉酶溶液，質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液，質(zhì)量分數(shù)為3%的蔗糖溶液，碘液，斐林試劑。探究·實踐淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用實驗步驟一二三四實驗現(xiàn)象結(jié)論加入新鮮淀粉酶溶液2滴，振蕩，試管下半部分浸入37℃的水浴中，反應(yīng)5min。加入斐林試劑振蕩水浴加熱1號試管中加入2mL淀粉溶液無變化磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。取兩支潔凈試管，編號1、22號試管中加入2mL蔗糖溶液自變量因變量無關(guān)變量1.預(yù)測實驗可能出現(xiàn)哪幾種現(xiàn)象？2.如果同時提供了蔗糖酶，還可以怎樣設(shè)計實驗？思考：實驗步驟一二三四實驗現(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淀粉溶液變藍不變藍淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。取兩支潔凈試管，編號1、2方案二底物相同、酶不同2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本實驗?zāi)懿荒苡渺沉衷噭╄b定？（可以）取材分組編號分組處理檢測結(jié)果觀察記錄分析得出結(jié)論對照實驗步驟：思考：三.酶的特性2.酶具有專一性每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。比如：①脲酶——只能催化尿素分解。

②過氧化氫酶——只能催化過氧化氫分解。

③二肽酶——可以催化所有的二肽分解意義：保證了細胞代謝能夠有條不紊地進行鎖鑰學(xué)說：活性中心誘導(dǎo)契合學(xué)說：目前發(fā)現(xiàn)的酶有4000多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)三.酶的特性3.酶的作用條件溫和用一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。通常以單位時間內(nèi)底物減少的量或產(chǎn)物生成的量來表示酶活性的大小。酶的活性：酶的活性的表示：酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。資料分析1.威白污漬爆炸鹽(獨有三重復(fù)合酶配方）洗衣小絕招：①洗前浸泡三十分鐘，效果更佳②若衣服太臟，可適當增加用量③用溫水浸泡效果更好，但水溫不要超過60℃2.我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當我們口腔中的唾液淀粉酶進入胃中以后，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）由此推測，哪些因素會影響酶的作用？你如何設(shè)計實驗證明你的觀點？新配制的質(zhì)量分數(shù)為2%的淀粉酶溶液，新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液，緩沖液(能在加入少量酸或堿時抵抗pH改變的溶液)，質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液，體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液。物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的鹽酸，物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的NaOH溶液，熱水，蒸餾水，冰塊，碘液，斐林試劑。任務(wù)：請根據(jù)下面提供的材料，選擇合適的藥品設(shè)計實驗進行探究探究溫度對酶活性的影響淀粉、淀粉酶①實驗材料：碘液②檢測試劑：不選用H2O2作為反應(yīng)底物的原因？不選用斐林試劑進行鑒定的原因?（H2O2不穩(wěn)定，受熱易分解）（斐林試劑檢測需要水浴加熱，溫度是干擾條件）問題:如何更好地控制溫度這個自變量？探究PH對酶活性的影響H2O2、H2O2酶①實驗材料：不選用淀粉作為反應(yīng)底物的原因？問題:先往試管加入酶溶液還是底物？（淀粉在酸性條件下會被水解）（先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物）（先到達溫度，再混合酶和底物）探究·實踐探究溫度對酶活性的影響試管編號試管1試管1′試管2試管2′試管3試管3′實驗步驟一2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二放入0℃冰水中水浴5min放入37℃溫水中水浴5min放入100℃熱水中水浴5min三將1與1′試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在0℃冰水內(nèi)放置10min將2與2′試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在37℃溫水內(nèi)放置10min將3與3′試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在100℃熱水內(nèi)放置10min四取出試管各加入兩滴碘液，振蕩實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論呈藍色無藍色出現(xiàn)呈藍色酶的催化作用需要適宜的溫度，溫度過高或過低都會影響酶的活性溫度（t/℃）0最適溫度失活空間結(jié)構(gòu)被破壞空間結(jié)構(gòu)不被破壞

低溫抑制活性ABC1.溫度對酶促反應(yīng)速率的影響動物體內(nèi)的酶最適溫度在35~40℃；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃；細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。酶制劑適合在低溫下儲存在一定溫度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快在最適溫度時，酶促反應(yīng)速率最快AB段：B點：BC段：超過最適溫度，酶促反應(yīng)速率隨溫度升高而減慢，直至酶失活。如何找到酶的最適溫度？思路：等梯度溫度下將肉塊和蛋白酶放到一起。思路：如何獲得更加準確的最適溫度？溫度15℃25℃35℃45℃55℃65℃肉塊消失時間3h2h0.8h0.8h1.8h4h溫度35℃37℃39℃41℃43℃45℃肉塊消失時間0.8h0.7h0.4h0.6h0.7h0.8h此為預(yù)實驗，能確定酶最適溫度的范圍；最適溫度一定在______________之間。此為

實驗，能確定酶最適溫度是39℃嗎？35℃～45℃正式不能拓

展探究·實踐探究PH對酶活性的影響實驗步驟一取三支試管，編號1、2、3。

二三支試管都加入1mL肝臟研磨液，振蕩三1號試管中加入1mL蒸餾水2號試管中加入等量1mL鹽酸溶液3號試管中加入等量1mLNaOH溶液四三支試管都加入2mLH2O2溶液，振蕩，反應(yīng)實驗現(xiàn)象

實驗結(jié)論產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生大量氣泡酶的催化作用需要適宜的pH

,

pH偏高或偏低都會影響酶的活性2.PH對酶促反應(yīng)速率的影響不同生物體內(nèi)酶的最適PH不同：動物體內(nèi)最適PH為6.5-8.0例外：胃蛋白酶最適PH為1.5植物體內(nèi)最適PH為4.5-6.5細菌和真菌：差別較大在一定pH范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨pH的升高而加快在最適PH時，酶促反應(yīng)速率最快AB段：B點：BC段：超過最適PH，酶促反應(yīng)速率隨PH升高而減慢，直至酶失活。最適PH失活失活空間結(jié)構(gòu)被破壞0ABCVPH①在最適pH條件下，酶活性最高（如B點）。pH偏高和偏低，酶活性都會明顯降低。②過酸（如A點）、過堿（如C點）都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活?？臻g結(jié)構(gòu)被破壞小

結(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素1、溫度2、pH3、酶的調(diào)節(jié)劑（激活劑和抑制劑）①競爭性抑制劑②非競爭性抑制劑小

結(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素不改變酶的活性，影響酶與底物的接觸面積酶促反應(yīng)速率酶的濃度4、酶的濃度反應(yīng)速率隨酶濃度的高而加快酶促反應(yīng)速率底物濃度5、底物濃度酶量一定在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而