降低化學反應活化能的酶-高一上學期生物人教版（2019）必修一

第五章細胞的能量供應和利用第1節(jié)降低化學反應活化能的酶第1節(jié)課時酶的作用和化學本質學習目標1.說明酶在細胞代謝中的作用、本質和特性；（重點）2.進行實驗探究時，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，設置對照組和重復實驗。1、為什么要將肉塊放在金屬籠內？2、是什么物質使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測？便于取出實驗材料(肉塊)，排除物理消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學消化。肉塊被胃內的化學物質消化收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解。問題探討p76一、細胞代謝1.什么是細胞代謝？2.請思考細胞代謝的場所及實質？3.細胞代謝的意義如何？細胞代謝：細胞中每時每刻進行的化學反應的統(tǒng)稱。意義：細胞代謝是細胞生命活動的基礎。2H2O2探究：比較過氧化氫在不同條件2H2O+O2據(jù)左邊反應式，你能提出什么問題來探究？認真閱讀教材P78，明確變量及變量相關的概念？變量分析法巧解實驗設計題實驗步驟的一般書寫順序①分組編號②添加自變量③檢測因變量探究·實踐7732滴FeCl31室溫290℃水浴加熱空白對照組實驗組42滴肝臟研磨液新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶，研磨液使肝細胞破裂從而釋放出過氧化氫酶，增加酶與底物的接觸面積？討論（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)象說明什么？2號試管放出的氣泡多。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。（2）在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？不能（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號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？說明FeCl3和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。4號試管快，說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高。④比③產(chǎn)生的氣泡多④比③復燃情況更明顯想一想1、滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時，能否共用一個吸管？2、氧氣的多少可以通過哪些途徑觀察？3、為什么要新配制的H2O2？不能，影響實驗的準確性氣泡的數(shù)量、帶火星木條復燃情況H2O2不穩(wěn)定，易分解科學方法控制變量和設計對照實驗自變量因變量在實驗中人為改變的量。比如：過氧化氫分解的不同條件因自變量改變而改變的量。比如：過氧化氫的分解速率無關變量對實驗結果造成影響的可變因素。比如：反應物的濃度和反應時間等除作為自變量的因素外，其余因素（無關變量）都保持一致，并將結果進行比較的實驗。對照試驗對照組&實驗組②單一變量原則④對照原則①科學性原則③等量性原則自變量與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率一般是無機催化劑的107～1013倍。為什么加熱能促進過氧化氫分解？H2O2（常態(tài)）H2O2（活躍狀態(tài)）使過氧化氫分子得到能量容易分解活化能分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。酶具有高效性(1)圖中表示無酶催化時反應進行需要的活化能的是哪一段？(2)圖中表示有酶催化時反應進行所需要的活化能的是哪一段？(3)圖中表示酶降低的活化能的是哪一段？(4)若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則B在縱軸上向什么方向移動？ACBCAB向上移動abc小結2.Fe3+與過氧化氫酶并未供給過氧化氫能量，只是降低了過氧化氫分解反應的活化能。3.同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。1.加熱使過氧化氫分子得到了能量，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。4.提醒：此圖說明酶只能改變化學發(fā)應的速率不能改變化學反應方向和平衡點！酶是催化劑，化學反應前后，其性質和數(shù)量不變。思考：酶與細胞代謝的有什么關系。過渡：如此神奇的酶，它到底是什么？閱讀課本P79“思考?討論”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？巴斯德和李比希的爭論原因是什么？他們的爭論對后人研究酶的本質有何意義？畢希納是如何終結上述爭論的？他的實驗結論是什么？薩姆納成功揭示脲酶的化學本質靠的是什么樣的精神？【科學探究】二、酶的本質釀酒與生命活動無關巴斯德：釀酒需活的酵母參與李比希：釀酒是酵母死亡后釋放的物質引起的其它實驗：大量的酶是蛋白質，釀酒酶為蛋白質薩姆納：脲酶是蛋白質切赫和奧爾特曼：少數(shù)RNA具有酶活性巴斯德釀酒發(fā)酵液中發(fā)現(xiàn)酵母釀酒是什么回事呢？畢希納：活酵母細胞產(chǎn)生能引起發(fā)酵的物質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.巴斯德和李比希的爭論原因是什么？他們的爭論對后人研究酶的本質有何意義？（1）巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關，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在起作用，是不正確的。（2）李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，是合理的;認為這些物質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。（1）巴斯德是微生物學家，特別強調生物體或細胞的作用;李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。（2）他們的爭論促使后人把對酶的研究目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有的放矢。3.畢希納是如何終結上述爭論的？他的實驗結論是什么？4.薩姆納成功揭示脲酶的化學本質靠的是什么樣的精神？畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質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。薩姆納歷時9年，用正確的科學方法，堅持不懈、百折不撓的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質。二、酶的本質提醒：酶的作用部位可以是細胞內也可以是細胞外提醒：組成酶的基本單位是：氨基酸或核糖核苷酸；酶的合成場所不一定是核糖體絕大多數(shù)為蛋白質氨基酸核糖體活細胞酶只起催化作用細胞內外降低化學反應的活化能少數(shù)為RNA核糖核苷酸主要在細胞核內酶第五章細胞的能量供應和利用第1節(jié)降低化學反應活化能的酶第2節(jié)課時酶的特性一、酶的高效性

和

都能催化該反應的進行。經(jīng)計算，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)大約是每滴研磨液中H2O2酶分子數(shù)的25萬倍。FeCl3肝臟研磨液（內含H2O2酶）資料：思考：酶與無機催化劑相比，哪一個催化效率更高呢？探究一：與無機催化劑相比，酶的催化效率如何實驗材料：

H2O2溶液、FeCl3、

新鮮肝臟研磨液（內含H2O2酶）、清水、試管實驗步驟分析：自變量：催化劑的種類（FeCl3、

新鮮肝臟研磨液（內含H2O2酶））因變量：H2O2溶液分解產(chǎn)生氧氣，溶液產(chǎn)生氣泡無關變量：H2O2溶液的量、濃度，反應時間、肝臟研磨液的量等實驗注意：對照原則控制變量原則1.高效性：酶的催化效率大約是無機催化劑的107-1013倍

注意：催化劑只會縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。探究二：一種酶是否可以催化多種反應實驗材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，

斐林試劑，水浴鍋、試管等方案？同種酶、不同底物或同種底物、不同酶自變量：底物的種類（淀粉溶液、蔗糖溶液）因變量：淀粉或者蔗糖能分解形成還原糖，可以用斐林試劑檢驗無關變量：酶的量，底物的量，反應溫度、反應時間等二、酶的專一性：模型每種酶只能催化一種或者一類化學反應驗證實驗思路：①底物同，酶不同：底物被分解底物沒被分解

②底物不同，酶同：底物被分解底物沒被分解底物+相應酶液實驗組：對照組：相同底物+另一酶液實驗組：對照組：底物+相應酶液另一底物+相同酶液酶酶酶底物底物產(chǎn)物產(chǎn)物酶A與底物B專一性結合，催化底物B分解生成C和D。思考與討論：在上述實驗中，檢測試劑斐林試劑可否換做碘液不能，因為碘液只能鑒定淀粉存在與否，沒有淀粉時碘液不會變藍色，碘液遇到蔗糖時也不會變藍色，因此不能用碘液檢測淀粉是否只被淀粉酶水解。酶具有專一性的曲線圖反應速率反應物濃度酶A酶B(無酶)加入酶B和無酶條件下的反應速率相同，而加入酶A的反應速率隨反應物濃度增大明顯加快，說明酶B對該反應無催化作用，進一步說明酶具有專一性。三、酶的作用條件較溫和——影響酶活性的條件1.酶活性概念：影響因素：酶催化特定化學反應的能力。溫度、pH(酸堿度)和酶抑制劑。在一定條件下酶所催化某一化學反應的速率表示。單位時間內、單位體積中底物(反應物)的減少量或產(chǎn)物(生成物)的增加量來表示。三、酶的作用條件較溫和資料1：雕牌洗衣粉（加酶洗衣粉）老雕教你洗衣小絕招：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）1、從上面的現(xiàn)象你能提出來什么問題？酶的催化能力受溫度和PH的影響實驗(一)：溫度對酶活性的影響——淀粉酶實驗原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。實驗思路——設置溫度梯度(4)實驗結論：淀粉酶在60℃時活性最高，溫度偏高或偏低都會影響酶活性，使酶活性降低，因此酶的作用需要適宜的溫度?！舅伎肌繛槭裁匆葘⒌孜锖兔缚刂频筋A設溫度，再混合反應？能否用斐林試劑檢測淀粉是否水解？能否用H2O2和H2O2酶探究溫度對酶的影響？酶具有高效性，酶和底物混合，沒有到對應溫度，就已發(fā)生反應，降低了實驗的說服力。“先處理再混合”實驗的自變量是溫度，斐林試劑需要水浴加熱H2O2受熱易分解，對實驗結果產(chǎn)生干擾t/℃Ot0t0

為酶的最適溫度，高于最適溫度和低于最適溫度，酶的活性都會降低。低溫是抑制酶活性，不破壞酶結構，適當升高溫度酶活性又會升高。高溫是破壞酶空間結構使酶失活導致酶活性降低，適當降低溫度酶活性不再升高。酶制劑適宜在低溫下保存。PQP點和Q點在不同溫度條件下，酶活性相同探究三：酶在酸性、堿性條件下的催化效率實驗材料：H2O2溶液、新鮮肝臟研磨液、NaOH溶液、稀鹽酸、清水、試管

實驗(二)：pH對酶活性的影響——H2O2酶實驗原理：pH影響H2O2酶的活性，從而影響H2O2的分解，可用氣泡產(chǎn)生速率或帶火星的衛(wèi)生香燃燒情況來衡量O2生成量的多少，進而判斷酶的活性。實驗思路——設置pH梯度實驗步驟結論：只有在適合的pH下酶的催化效率最好，pH偏高或偏低都會使酶活性降低。【思考】為什么先要調酶的pH，再將酶和底物混合進行反應？酶具有高效性，酶和底物混合后再調pH時反應已經(jīng)發(fā)生，降低了實驗的說服力?！跋日{pH再混合”P點所對應的pH為酶的最適pH，高于最適pH和低于最適pH，酶的活性都會降低。過酸過堿都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。M點和N點在不同pH條件下，酶活性相同pHOPMN常見酶的最pH（p84相關信息）3.作用條件溫和：四、影響酶促反應的因素底物濃度、酶濃度、溫度、pH、激活劑抑制劑等酶量足夠酶量一定為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組（20℃）、B組（40℃）和C組（60℃），測定各組在不同反應時間內的產(chǎn)物濃度（其他條件相同），結果如圖?；卮鹣铝袉栴}：（1）三個溫度條件下，該酶活性最高的是

組。（2）在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會

。（3）如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產(chǎn)物總量

，原因是

。（4）生物體內酶的化學本質是

，其