5.1降低化學反應活化能的酶課件高一上學期生物人教版必修12

第5章細胞的能量供應和利用能量光合作用有機物合成有機物分解細胞呼吸物質(zhì)代謝酶ATP第1節(jié)降低化學反應活化能的酶探究酶的作用學習設計對照實驗探索酶的本質(zhì)學習目標化學教材相關(guān)內(nèi)容高溫、高壓、強酸、強堿常態(tài)活躍狀態(tài)終態(tài)活化能細胞內(nèi)的環(huán)境是很溫和的：常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性。實驗原理：通過氧氣的產(chǎn)生速率判斷H2O2分解情況（1）常溫（2）水浴加熱（3）加Fe3+催化劑（4）加過氧化氫酶（新鮮的肝臟研磨液）2H2O22H2O＋O2反應條件產(chǎn)生量：1、氣泡產(chǎn)生情況2、衛(wèi)生香復燃情況反應條件——增加H2O2酶與反應物的接觸面任務一：比較過氧化氫在不同條件下的分解試管編號1234實驗處理常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴3%H2O22mL2mL2mL2mLH2O2分解速度檢測指標1、氣泡冒出情況2、衛(wèi)生香復燃情況討論還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等1.與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)了什么不同的現(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)象說明加熱促進過氧化氫的分解，提高反應速率。2.在細胞內(nèi)，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，這說明了什么？說明FeCl3中的Fe3+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。1號2號4、3號試管與4號試管相比，哪支試管中反應速率快？這說明什么？為什么說酶對細胞內(nèi)化學反應的順利進行至關(guān)重要？4號試管的反應速率比3號試管快得多。說明過氧化氫比Fe3+的催化效率高得多。

1.2酶的作用原理動畫版活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍態(tài)所需要的能量。活化能常態(tài)能量活躍狀態(tài)思考？1.加熱為什么能加速過氧化氫分解？2.滴加催化劑（包括無機催化劑和酶）為什么能加速過氧化氫分解？3.過氧化氫酶的催化效率為什么比FeCl3要高？因為與無機催化劑相比酶降低活化能的作用更顯著。

加熱的過程中為過氧化氫分子提供了從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)的活化能。加催化劑降低了化學反應所需的活化能酶催化作用原理：酶高效性原理：1.2酶的作用原理圖片版酶降低化學反應活化能示意圖1.2酶的作用原曲線版①②④H2O2H2O＋1/2O2⑤③表示：⑤表示：無機催化劑降低的活化能酶降低的活化能①表示：②表示：④表示：化學反應所需的活化能。無機催化劑催化時化學反應所需的活化能。酶催化時化學反應所需的活化能。③反應過程能量1.2酶的作用原理酶作用特征：與無機催化劑一樣，本身并不被消耗，也不改變反應的方向和生成物的量。只是改變了化學反應速率。時間O2量無催化劑加Fe3+加過氧化氫酶自變量：實驗過程中，人為控制的對實驗對象進行處理的因素叫做自變量。因變量：因自變量改變而變化的變量叫做因變量。無關(guān)變量：除自變量外，實驗中還存在的一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素，叫做無關(guān)變量。任務二：學習設計對照實驗。試管編號1234實驗處理常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴3%H2O22mL2mL2mL2mLH2O2分解速度檢測指標1、氣泡冒出情況2、衛(wèi)生香復燃情況①實驗設計通常要設計對照組和實驗組。遵循單一變量原則。遵循對照原則。對照實驗：除自變量的因素外，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。試管編號1234實驗處理常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴3%H2O22mL2mL2mL2mLH2O2分解速度檢測指標1、氣泡冒出情況2、衛(wèi)生香復燃情況雞為什么要啄食沙粒？物理性消化任務三：酶本質(zhì)的探索。問題探討

去污更強勁，雕牌洗衣粉牙白口清新，藍天六必治消化不良，家中常備多酶片1783年，意大利科學家斯帕蘭札尼設計了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間他把小籠子取出來發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。1．為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？2．是什么物質(zhì)讓肉塊消失了？3．怎樣才能證明你的推測？斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用

排除物理性消化消化道內(nèi)的化學物質(zhì)將肉塊分解了收集消化道內(nèi)的化學物質(zhì)，看看這些化學物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解斯帕蘭札尼的實驗說明：

食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質(zhì)。

后來，科學家發(fā)現(xiàn)胃液含有大量鹽酸，推測：鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。1835年，德國科學家施旺發(fā)現(xiàn)：

胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠遠大于鹽酸的單獨作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。施旺德國生理學家閱讀課本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？巴斯德和李比希爭論對后人研究酶的本質(zhì)有何意義？畢希納的實驗可以得出什么結(jié)論？薩姆納成功揭示脲酶的化學本質(zhì)靠的是什么樣的精神？四、探索酶的本質(zhì)思考·討論巴斯德之前：釀酒發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關(guān)。發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某種物質(zhì)其作用。引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起到催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。巴斯德李比希畢希納①對酵母菌發(fā)酵的探索發(fā)現(xiàn)了起催化作用的物質(zhì)——酶②對酶本質(zhì)的探索薩姆納：從刀豆中提純脲酶，并證明其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA具有催化功能，稱為核酶。薩姆納之后科學家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并證明這些酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。切赫、奧爾特曼發(fā)現(xiàn)了絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA。酶：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(zhì)，少數(shù)酶是RNA。巴斯德和李比希的觀點各有什么積極的意義？各有什么局限性？？思考·討論巴斯德認為發(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。畢希納認為引起發(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才能發(fā)揮作用，是不正確的。巴斯德是微生物學家，特別強調(diào)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。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。思考·討論在科學發(fā)展過程中出現(xiàn)爭論是正常的。巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭論的原因是什么？這一爭論對后人進一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？薩姆納歷時9年，用正確的科學方法，堅持不懈、百折不饒的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。思考·討論薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他取得成功靠的是什么樣的精神品質(zhì)？請給酶下一個比較完整的定義。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(zhì)，少數(shù)酶是RNA。.

1.酶對細胞代謝起著非常重要的作用，可以降低化學反應的活化能。下列關(guān)于酶的作用特點及本質(zhì)的敘述，正確的是

（

）A.酶不能脫離生物體起作用B.酶只有釋放到細胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白質(zhì)D.酶是具有催化作用的有機物D2.1概念檢測.

2.酶和無機催化劑都能催化化學反應。與無機催化劑相比，酶具有的特點是

（

）A.能為反應物提供能量B.能降低化學反應的活化能C.能在溫和條件下催化化學反應D.催化化學反應更高效D2.1概念檢測探究pH對酶活性的影響步驟操作方法試管1231加新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液2滴2滴2滴2調(diào)pH加1mL蒸餾水加1mL質(zhì)量分數(shù)為5%的鹽酸加1mL質(zhì)量分數(shù)為5%的NaOH溶液3加入體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液2mL2mL2mL437℃水浴5min5min5min5檢測氣泡產(chǎn)生量多很少很少放入衛(wèi)生香能復燃不復燃不復燃實驗步驟一取三支試管，編號1、2、3。

二1號管中加入2DHCL。

2號試管中加入2DNaOH。3號試管中加入2DH2O。

三三支試管都加入2D

肝臟研磨液

四三支試管都加入2mLH2O2溶液，振蕩，反應實驗現(xiàn)象產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生大量氣泡

課前檢測找出實驗中的自變量、因變量、無關(guān)變量1、酶的化學本質(zhì)、來源分別是什么？2、酶的作用是什么？其原理為？3、酶具有高效性的原理為？酶的特性1酶催化反應的特性？2影響酶活性的因素？探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用實驗設計思路試管編號淀粉溶液蔗糖溶液淀粉酶溶液試管12mL—2mL試管2—2mL2mL實驗原理：1、淀粉和蔗糖都是非還原糖3、通過斐林試劑鑒定溶液中是否有還原糖，確定酶促反應產(chǎn)物2、淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成還原糖。產(chǎn)物鑒定斐林試劑反應條件2mL55-60℃水浴加熱2mL猜想實驗結(jié)果12淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。實驗的自變量、因變量、無關(guān)變量分別為哪些1.在已知淀粉酶能夠催化淀粉水解的情況下，本實驗設置1號試管還有沒有必要？2、能否用碘液檢測淀粉、蔗糖底物是否分解？酶的專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應如：脲酶——只能催化____________分解。過氧化氫酶——只能催化___________________分解。尿素過氧化氫意義：保證了細胞代謝能夠有條不紊地進行任務二：影響酶活性的條件酶活性：酶催化特定化學反應的能力。通常用單位時間內(nèi)反應物的減少量或生成物的生成量來表示。實驗目的：溫度對酶活性的影響？或者PH對酶活性的影響？材料用具:淀粉酶溶液，

淀粉溶液，肝臟研磨液，H2O2溶液，HCL，NaoH溶液，蒸餾水，熱水，冰塊，碘液，斐林試劑，衛(wèi)生香。1底物+不同溫度+酶2底物+不同PH+酶一段時間后檢測底物的減少量或產(chǎn)物的生成量用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響；用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響。因為過氧化氫在不同溫度下分解速率就不同；鹽酸對淀粉有分解作用。實驗原理：溫度影響淀粉酶的活性，進而影響淀粉的水解速率。淀粉遇碘液變藍，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺可以判斷酶的活性。1試管1’試管2試管2’試管3試管3’試管加淀粉酶2ml—2ml—2ml—加淀粉—

2ml—2ml—2ml保溫混合保溫0℃冰水保溫5min60℃水浴保溫5min100℃水浴保溫5min加碘液2滴2滴2滴觀察顏色

結(jié)論0℃冰水保溫5min60℃水浴保溫5min100℃水浴保溫5min變藍變藍不變藍溫度對酶的活性有影響，溫度過高或過低都會降低酶的活性分別將每組的兩支試管內(nèi)的液體混合，搖勻自變量因變量無關(guān)變量用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響。酶的活性(催化效率)受溫度影響：低溫可降低酶活性，但不使酶失活因此酶制劑常在低溫條件下保存。-20℃~-80℃在最適溫度，酶的活性最高超過一定溫度，酶的活性隨溫度升高而降低。溫度過高，空間結(jié)構(gòu)破壞，永久失活。酶的活性(催化效率)受pH影響：在過酸過堿的條件下，都會使酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，酶永久失去活性。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。酶的作用條件較溫和相關(guān)信息一般來說，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40～50℃；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℃。動物體內(nèi)的酶最適pH大多在6.5~8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最適pH為1.5；植物體內(nèi)的酶最適pH大多為4.5～6.5。20世紀60年代以前，醫(yī)院里用的葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解的方法來生產(chǎn)的，生產(chǎn)過程要在245kPa的高壓和140-150℃的高溫下進行，并且需要耐酸的設備。60年代以后改用酶法生產(chǎn)，想一想，用酶來水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖有什么優(yōu)越性？有哪些產(chǎn)品可以用酶法生產(chǎn)？與社會的聯(lián)系高效性；作用條件溫和，常溫壓下就可以進行；細胞的各類化學反應之所以能有序進行，還與酶在細胞中的分布有關(guān)。拿植物葉肉細胞說，與光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體內(nèi)。與呼吸作用有關(guān)的酶分布在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)，這樣，光合作用與呼吸用在細胞內(nèi)不同的區(qū)室同時進行，就可以互不干擾了。影響酶促反應速率的因素之底物濃度?A在其他條件適宜、酶量一定的情況下其他條件適宜，酶充足條件下底物濃度酶促反應速率條件適宜的情況下底物足量，酶濃度酶促反應速率條件適宜的情況下底物一定量，影響酶促反應速率的因素之酶濃度影響酶促反應速率的因素之酶活性酶專一性花樣曲線解讀此曲線能說明酶的什么特性酶高效性酶只縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。時間無催化劑加Fe3+加過氧化氫酶O2生成量花樣曲線解讀此曲線能說明酶的什么特性0反應物剩余量（相對值）PH30℃33℃37℃35℃30℃時生成物量達到最大時所用時間較短。35℃時，反應物剩余量最少花樣曲線解讀思考：酶活性比較適宜的溫度？試著說出判斷理由。反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度?；忧€解讀思考：酶活性比較適宜的PH值？試著說出判斷理由。思考：酶失活PH值？試著說出判斷理由。思考：兩條曲線的最低點相同，猜猜能說明什么？2練習與應用.

1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶對肌肉組織中的有機物進行分解，使肉類制品口感鮮嫩。由此可推測嫩肉粉中能起分解作用的酶是

（

）A.纖維素酶B.淀粉酶C.脂肪酶D.蛋白酶2.能夠促使唾液淀粉酶水解的酶是（

）A.淀粉酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.麥芽糖酶D2.1概念檢測B.

3.將剛采摘的新鮮糯玉米立即放入85℃水中熱燙處理2min，可較好地保持甜味。這是因為加熱會

（