5.1 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第二課時）課件-高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用

炎炎烈日之下，巖石變得很燙，這是因為照射在巖石上的光能轉(zhuǎn)變成熱能，而組成巖石的分子并未發(fā)生化學(xué)變化。巖石旁邊的植物同樣遭到暴曬，卻并未變得發(fā)燙。是不是植物不吸收光能呢？當(dāng)然不是。植物的葉片不但能吸收光能，而且能通過光合作用，將一部分光能轉(zhuǎn)變成儲存在有機物中的化學(xué)能。

細胞的生命活動是需要能量來驅(qū)動的。太陽能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量進入細胞，并為細胞所利用，都要經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

細胞是如何通過化學(xué)反應(yīng)來獲取和利用能量的呢？

第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第2課時）目標(biāo)010203通過對酶催化作用具體實例的討論，說明酶在細胞代謝中的作用及酶的本質(zhì)和特性。通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認同科學(xué)是在不斷地探索和爭論中前進的，偉大的科學(xué)家也會有認識上的局限性。教學(xué)目標(biāo)通過相關(guān)的實驗和探究，嘗試控制自變量、觀察和檢測因變量，設(shè)置對照組和重復(fù)組?；瘜W(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_________元素組成合成原料合成場所來源一般來說，活細胞都能產(chǎn)生作用場所作用原理RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細胞核（真核生物）細胞內(nèi)、外及生物體外均能發(fā)揮作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P降低化學(xué)反應(yīng)的活化能溫故知新：酶的本質(zhì)酶的化學(xué)本質(zhì)不同于無機催化劑，酶的催化功能與無機催化劑有什么不同呢？酶的特性—制糖法的改進用酶來水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖有什么優(yōu)越性？Fe3+過氧化氫酶SUPERMAN只有一個！咱們有25萬大軍！2H2O22H2O+O2↑1、酶具有高效性（1)酶的催化效率一般是無機催化劑的

107

～1013倍。（2)酶可在1s內(nèi)完成非

酶體系需要3年-30

萬年時間的反應(yīng)?？茖W(xué)家整理大量的實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：三、酶的特性完勝！保證了細胞代謝快速有效地進行。1、酶具有高效性三、酶的特性(2)原因：(1)含義：酶的催化效率比無機催化劑高很多，大約是無機催化劑的107

～1013倍。同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。(3)意義：(4)實驗驗證：項目實驗組一實驗組二材料試劑現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)速率很快，或反應(yīng)用時短反應(yīng)速率緩慢，或反應(yīng)用時長與底物相對應(yīng)的酶溶液等量的無機催化劑等量的同一種底物酶具有高效性FeCl3H2O2酶1、酶具有高效性三、酶的特性時間產(chǎn)物濃度(5)相關(guān)曲線：加酶

加無機催化劑不加催化劑催化劑只會縮短達到化學(xué)平衡所需的時間

無機催化劑催化的化學(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，酶能像無機催化劑一樣，催化多種化學(xué)反應(yīng)嗎？①與③相互比較，可得出：①與②相互比較，可得出：酶具有催化活性酶具有高效性。注意：酶的高效性是和無機催化劑相比的。①②③或平衡點

淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成

還原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林

試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化

特定的化學(xué)反應(yīng)。淀粉（非還原糖）麥芽糖（還原糖）淀粉酶蔗糖（非還原糖）葡萄糖（還原糖）+果糖（還原糖）蔗糖酶淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究·實踐1、實驗原理：2、實驗?zāi)康模禾骄康矸勖甘欠裰荒艽呋囟ǖ幕瘜W(xué)反應(yīng)。還原糖

+斐林試劑磚紅色沉淀水浴加熱3、實驗設(shè)計思路及預(yù)期結(jié)果淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究·實踐如果只有淀粉溶液中有磚紅色沉淀：如果兩種溶液均有磚紅色沉淀：是否在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖設(shè)計思路：預(yù)期結(jié)果：驗證酶的專一性還有別的實驗思路嗎？在淀粉溶液中分別加入淀粉酶和蔗糖酶，能否用碘液對實驗結(jié)果進行檢測？淀粉完全分解+碘液→不變藍淀粉+碘液→變藍蔗糖+碘液→不變藍（不能用碘液：碘液無法檢測蔗糖是否被分解）檢測試劑：斐林試劑在蔗糖溶液中分別加入淀粉酶和蔗糖酶，在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入蔗糖酶，檢測試劑：斐林試劑或碘液檢測試劑：斐林試劑蔗糖完全分解+碘液→不變藍驗證酶專一性實驗設(shè)計方案：方案一：酶相同，底物不同①底物a+酶溶液②等量底物b+等量相同酶溶液方案二：底物相同，酶不同①底物+酶溶液1②等量相同底物+等量酶溶液2實驗材料：實驗材料：鑒別試劑：斐林試劑鑒別試劑：碘液或斐林試劑（斐林試劑）淀粉酶（蔗糖酶）、淀粉、蔗糖淀粉（蔗糖）、淀粉酶、蔗糖酶例如例如質(zhì)量分數(shù)為2%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，蔗糖酶溶液；斐林試劑，碘液。4.實驗材料及試劑：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究·實踐淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究·實踐步驟項目試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2注入蔗糖溶液3注入新鮮的淀粉酶溶液4水浴加熱5加入斐林試劑6沸水浴7觀察顏色變化2mL——2mL2mL2mL60℃，保溫5min2mL磚紅色無磚紅色結(jié)論：淀粉酶只能催化淀粉水解，對蔗糖則不起催化作用。5.實驗過程及現(xiàn)象：保持1min淀粉酶的最適溫度為60℃，酶活性最高該實驗說明酶具有什么特性？淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究·實踐已知淀粉酶能夠催化淀粉水解，設(shè)置1號試管有無必要？有必要，可排除淀粉酶的活性，濃度等無關(guān)變量的影響。每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。①過氧化氫酶——只能催化過氧化氫分解。②脲酶——只能催化尿素分解。③二肽酶——可以催化所有的二肽分解2、酶具有專一性三、酶的特性(1)含義：(2)意義：使細胞代謝有條不紊地進行。(3)圖像解讀：鎖鑰學(xué)說

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)。

酶A與底物B專一性結(jié)合，催化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個模型揭示了酶的專一性。三、酶的特性圖中

表示酶，

表示被催化的底物，

表示底物被分解后的產(chǎn)物，

表示不能被該酶催化的物質(zhì)。ABE.FC.D2、酶具有專一性(3)圖像解讀：底物濃度反應(yīng)速率酶A酶B或空白對照2、酶具有專一性三、酶的特性(4)曲線解讀：

加入酶B的反應(yīng)速率與空白對照條件下的反應(yīng)速率

，而加入酶A的反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)隨反應(yīng)物濃度增大明顯

，說明酶A對此反應(yīng)有催化作用，酶B對此反應(yīng)無催化作用，進而說明酶具有

。相同加快專一性

許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件催化化學(xué)反應(yīng)，那酶起催化作用需要怎樣的條件呢？探究?實踐：影響酶活性的條件酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活性。資料一：加酶洗衣粉一般對水溫有要求，用溫水浸泡效果

更好，但水溫不要超過60℃。資料二：不同消化液的pH不一樣，唾液的pH為6.2-7.4，

胃液的pH為0.9-1.5，小腸pH為7.6。三、酶的特性酶促反應(yīng)：受酶催化的化學(xué)反應(yīng)。酶活性：相關(guān)概念底物：

受酶催化而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子根據(jù)以上資料可知，影響酶活性的因素有哪些？溫度、pH酶活性可用在一定條件下，酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。(2)作出假設(shè):(3)材料用具:(4)設(shè)計實驗:影響酶活性的條件探究·實踐(1)提出問題:溫度對酶的活性會產(chǎn)生怎樣的影響？1、探究溫度對酶活性的影響新配制的質(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（過氧化氫酶）、緩沖液、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。淀粉、淀粉酶①實驗材料：不選用H2O2作為反應(yīng)底物的原因？H2O2不穩(wěn)定，受熱易分解。碘液②檢測試劑：不選用斐林試劑進行鑒定的原因?

斐林試劑檢測需要水浴加熱，溫度是干擾條件。溫度對酶的活性有影響，溫度過低或過高都會影響酶的活性。(4)設(shè)計實驗:影響酶活性的條件探究·實踐1、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：③實驗設(shè)計思路：自變量控制自變量將裝有等量酶的試管分別放入裝有

的水的燒杯中，進行對照實驗因變量

檢測因變量

對無關(guān)變量進行控制溶液的量以及試管潔凈度等保持相同溫度冰塊、熱水和37℃碘液檢測溶液是否變藍

淀粉是否水解影響酶活性的條件探究·實踐1、探究溫度對酶活性的影響(5)進行實驗: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，搖勻影響酶活性的條件探究·實踐1、探究溫度對酶活性的影響讓淀粉和酶溶液達到實驗預(yù)設(shè)溫度

讓酶促反應(yīng)充分進行(5)進行實驗:(6)分析結(jié)果、

得出結(jié)論:(7)表達與交流①探究溫度對酶活性的實驗時，為何不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫分解？②本實驗的檢測試劑能否用斐林試劑代替碘液？③本實驗的無關(guān)變量包括哪些？應(yīng)如何控制？④如何區(qū)分因變量和因變量觀測指標(biāo)？⑤本實驗中，能否將淀粉和淀粉酶混合均勻后，再在不同溫度下處理？加熱會加快過氧化氫的分解不能；因為斐林試劑需要水浴加熱，改變了溫度，本實驗溫度為自變量，

需要嚴格控制溶液體積、處理時間、pH等，應(yīng)該保證相同且適宜本實驗的自變量為溫度，因變量為酶活性，因變量觀測指標(biāo)為加碘液后的顏色變化情況不能，底物和酶可能還沒有經(jīng)過自變量的處理，便已完成反應(yīng)影響酶活性的條件探究·實踐1、探究溫度對酶活性的影響(8)進一步探究實驗設(shè)計思路：由于溫度會影響酶活性，進而影響淀粉溶液完全水解所需時間，故可以設(shè)置一系列溫度梯度的實驗，分別檢測淀粉完全水解（即加碘液不變藍）所需時間。用同一結(jié)果出現(xiàn)所需時間來表示酶的活性強弱。如何進行定量實驗，找出酶的最適溫度？酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在適宜的溫度條件下進行的。在最適溫度下，酶活性最高，溫度偏高或者偏低，酶活性都會顯著降低。影響酶活性的條件探究·實踐1、探究溫度對酶活性的影響失活抑制②低溫使酶活性受抑制，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，

溫度恢復(fù)，酶活性可以恢復(fù)。（酶低溫保存）③高溫使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。

(酶高溫變性)①酶活性最高，催化效率最高的溫度稱為酶的最適溫度。1、下圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是(

)A．當(dāng)溫度由t2調(diào)到最適溫度時，酶活性上升B．當(dāng)溫度由t1調(diào)到最適溫度時，酶活性上升C．酶活性在t2時比t1高，故t2時更適合酶的保存D．酶活性在t1時比t2低，表明t1時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴重B隨堂練習(xí)2、據(jù)圖判斷敘述錯誤的是(

)A．影響AB段反應(yīng)速率的主要因素是底物濃度B．限制BC段反應(yīng)速率的主要因素可能是酶量C．溫度導(dǎo)致了曲線Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)速率不同D．曲線Ⅰ顯示，該酶促反應(yīng)的最適溫度為37℃D隨堂練習(xí)最適溫度一定在

之間。問題：能確定酶最適溫度是39℃嗎？

；37℃~41℃不能溫度35℃37℃39℃41℃43℃45℃蛋白塊消失時間0.8h0.7h0.4h0.6h0.7h0.8h3、讓蛋白酶在不同的溫度下催化相同體積大小的蛋白塊，

結(jié)果如下表：隨堂練習(xí)(2)作出假設(shè):(3)材料用具:(4)設(shè)計實驗:影響酶活性的條件探究·實踐(1)提出問題:PH對酶的活性會產(chǎn)生怎樣的影響？2、探究PH對酶活性的影響新配制的質(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（過氧化氫酶）、緩沖液、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。H2O2、肝臟研磨液①實驗材料：不選用淀粉作為反應(yīng)底物的原因？淀粉在酸性條件下會被水解。PH對酶的活性有影響，PH過低或過高都會影響酶的活性。(4)設(shè)計實驗:影響酶活性的條件探究·實踐①實驗材料：②實驗設(shè)計思路：自變量控制自變量將等量的

分別放入裝有等量酶的試管中，進行對照實驗。因變量

檢測因變量

對無關(guān)變量進行控制溶液的量以及試管潔凈度等保持相同PHNaOH、鹽酸和PH=7的緩沖液觀察氣泡產(chǎn)生的情況（或插入衛(wèi)生香，觀察復(fù)燃情況）

H2O2的分解速率2、探究PH對酶活性的影響H2O2、肝臟研磨液實驗步驟一取三支試管，編號1、2、3。

二三支試管都加入2滴新鮮肝臟研磨液。三1號試管中加入1mLPH=7的緩沖液2號試管中加入1mL鹽酸溶液3號試管中加入1mLNaOH溶液四三支試管都加入2mLH2O2溶液，振蕩，反應(yīng)。實驗現(xiàn)象

無明顯氣泡產(chǎn)生無明顯氣泡產(chǎn)生產(chǎn)生大量氣泡(5)進行實驗:影響酶活性的條件探究·實踐2、探究PH對酶活性的影響PH對酶的活性有影響，PH過高或過低都會降低酶的活性(6)分析結(jié)果、

得出結(jié)論:影響酶活性的條件探究·實踐2、探究PH對酶活性的影響(5)進行實驗:①探究pH對酶活性的實驗時，為何不宜選用淀粉酶溶液催化淀粉分解？②本實驗的無關(guān)變量包括哪些？應(yīng)如何控制？③如何區(qū)分因變量和因變量觀測指標(biāo)？④本實驗中，能否將底物和酶混合均勻后，再在不同pH下處理？酸可以催化淀粉的水解溶液體積、處理時間、溫度等，應(yīng)該保證相同且適宜本實驗的自變量為pH，因變量為酶活性，因變量觀測指標(biāo)為氣泡的產(chǎn)生速率不能，底物和酶可能還沒有經(jīng)過自變量的處理，便已完成反應(yīng)(7)表達與交流影響酶活性的條件探究·實踐2、探究PH對酶活性的影響實驗設(shè)計思路：由于pH會影響酶活性，進而影響酶催化過氧化氫分解的速率（氧氣的產(chǎn)生速率），故可以設(shè)置一系列pH梯度的實驗，分別檢測過氧化氫水解完全所需時間。用同一結(jié)果出現(xiàn)所需時間來表示酶活性的強弱。如何進行定量實驗，找出酶的最適pH？影響酶活性的條件探究·實踐2、探究PH對酶活性的影響(8)進一步探究②強酸、強堿會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在適宜的PH條件下進行的。在最適PH下，酶活性最高，PH偏高或者偏低，酶活性都會顯著降低。失活失活

(酶在最適PH下儲存)①酶活性最高，催化效率最高的PH稱為酶的最適PH。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進行的。3、酶的作用條件較溫和三、酶的特性(1)含義：(2)意義：可以使生命活動在比較溫和的條件下正常進行。(3)曲線解讀：①在最適宜的溫度和PH條件下，酶的活性最高。溫度和PH偏高或偏低，酶活性

都會顯著降低。②過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫

只是使酶活性降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，

在適宜的溫度下酶的活性會升高?！傅谋４娣椒ǎ旱蜏?、最適PH。1.高效性：2.專一性：m加酶加無機催化劑生成物的量時間0

與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。三、酶的特性底物濃度反應(yīng)速率酶A酶B或空白對照υ/mmol.s-1抑制失活t/℃最適溫度酶活性受溫度影響示意圖最適pHpHυ/mmol.s-1失活失活酶活性受PH影響示意圖3.作用條件較溫和：三、酶的特性酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進行的。①在最適宜的溫度和PH條件下，酶的活性最高。溫度和PH偏高或偏低，酶活性

都會顯著降低。②過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫

只是使酶活性降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，

在適宜的溫度下酶的活性會升高。（1）能影響酶活性的因素（pH和溫度等）（2）酶的濃度由酶催化的化學(xué)反應(yīng)。生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)屬于酶促反應(yīng)。（3）底物濃度1.酶促反應(yīng)：2.酶促反應(yīng)速率：單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的改變量。3.影響酶促反應(yīng)速率的因素：

在底物足量的情況下，反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。

在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨底物濃度的升高而加快，但達到一定濃度，反應(yīng)速率不再變化。四、影響酶促反應(yīng)速率的因素受酶的濃度或數(shù)量的限制1.酶活性是酶自身的屬性，底物濃度以及反應(yīng)物的量不會影響酶活性。2.反應(yīng)平衡點（生成物的量）跟底物濃度、底物量有關(guān)，而與酶濃度、酶量無關(guān)。3.在不同的溫度和pH條件下，酶促反應(yīng)速率有可能相同。4.酶催化的化學(xué)反應(yīng)，生成物的量應(yīng)大于或等于反應(yīng)物的量（水解反應(yīng)和分解反應(yīng)）。5.溫度變化不會影響酶的最適pH，pH變化也不會影響酶的最適溫度。0反應(yīng)物剩余量（相對值）PH30℃33℃37℃35℃五、酶的相關(guān)注意點酶的應(yīng)用溶菌酶溶解細菌的細胞壁含酶牙膏多酶片胰蛋白酶加酶洗衣粉果膠酶酶為生活添姿彩練習(xí)與應(yīng)用.

1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶對肌肉