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

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（一）1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)；將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓??把小籠子吞下去。過(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。討論1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測(cè)？一、酶在細(xì)胞代謝中的作用1.細(xì)胞代謝（1）概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。（2）條件：需要酶的催化。（3）意義：細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。2.比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)原理2H2O22H2O+O2水浴加熱或Fecl3溶液或過(guò)氧化氫酶（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶具有催化作用，同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。試管編號(hào)試劑處理現(xiàn)象12ml，H2O2溶液常溫幾乎無(wú)氣泡產(chǎn)生22ml，H2O2溶液90℃左右水浴加熱有較少氣泡產(chǎn)生32ml，H2O2溶液FeCl3溶液2滴有較多氣泡產(chǎn)生42ml，H2O2溶液新鮮的肝臟研磨液2滴有大量氣泡產(chǎn)生（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象（2）實(shí)驗(yàn)中變量控制①自變量：人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素。②因變量：因自變量改變而變化的變量。③無(wú)關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素。（5）對(duì)照試驗(yàn)①對(duì)照試驗(yàn)是指除作為自變量的因素外，其余因素（無(wú)關(guān)變量）都保持相同且適宜，并將結(jié)果（因變量）進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。②對(duì)照試驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。如本實(shí)驗(yàn)中加入FeCl3溶液溶液和加肝臟研磨液、水浴加熱等實(shí)驗(yàn)操作。如本實(shí)驗(yàn)中H2O2的分解速率。如肝臟研磨液的新鮮程度、底物的量、反應(yīng)底物的濃度等（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶具有催化作用，同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。試管編號(hào)試劑處理現(xiàn)象12ml，H2O2溶液常溫幾乎無(wú)氣泡產(chǎn)生22ml，H2O2溶液90℃左右水浴加熱有較少氣泡產(chǎn)生32ml，H2O2溶液FeCl3溶液2滴有較多氣泡產(chǎn)生42ml，H2O2溶液新鮮的肝臟研磨液2滴有大量氣泡產(chǎn)生（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象對(duì)照實(shí)驗(yàn)的四種類型①【空白對(duì)照】空白對(duì)照是指不給對(duì)照組做任何實(shí)驗(yàn)處理，這里的“空白”不是什么影響因素都不給予，而是針對(duì)實(shí)驗(yàn)組所要研究的實(shí)驗(yàn)因素給予空白。②【自身對(duì)照】自身對(duì)照是指對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，不另設(shè)對(duì)照組。③【條件對(duì)照】條件對(duì)照是指雖給對(duì)照組施以某種實(shí)驗(yàn)因素處理，但這種處理是作為對(duì)照因素的，不是所要研究的實(shí)驗(yàn)因素。這種處理不包括實(shí)驗(yàn)研究給定的實(shí)驗(yàn)變量。④【相互對(duì)照】相互對(duì)照是指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照，其中的每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是其他組的對(duì)照組點(diǎn)石成金3.酶的作用原理（1）活化能：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）原理：酶可以顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。（3）意義：使細(xì)胞代謝能在溫和條件下快速有序的進(jìn)行。沒(méi)有催化劑無(wú)機(jī)催化劑有機(jī)催化劑（酶）化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量（放能反應(yīng)）沒(méi)有催化劑的活化能：添加無(wú)機(jī)催化劑后的活化能：酶降低的活化能：E2E1E2-E3酶本身并不被消耗，并不為化學(xué)反應(yīng)提供物質(zhì)和能量，也不改變反應(yīng)的方向和生成物的量。加熱加快化學(xué)反應(yīng)的原理：增加分子內(nèi)能，給分子提供能量，從而增加單位時(shí)間活化分子數(shù)/反應(yīng)速率。1.酶能提高化學(xué)反應(yīng)的活化能，使化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行（）2.酶能催化H2O2分解，是因?yàn)槊甘笻2O2得到了能量（）3.無(wú)關(guān)變量是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)關(guān)的變量（）4.在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，因變量的檢測(cè)指標(biāo)往往不是唯一的（）易錯(cuò)提醒×××√二、酶的本質(zhì)1.關(guān)于酶本質(zhì)的探索發(fā)酵是純化學(xué)過(guò)程，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)發(fā)酵是由酵母菌細(xì)胞的存在所致，需要活細(xì)胞參與引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只在酵母菌細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母菌細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母菌細(xì)胞中一樣從刀豆種子中提取出脲酶，脲酶是蛋白質(zhì)少數(shù)RNA也具有生物催化功能切特和奧特曼薩姆納畢希納巴斯德李比希2.酶的本質(zhì)（1）產(chǎn)生場(chǎng)所：活細(xì)胞（2）作用場(chǎng)所：細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外（3）生理作用：催化作用（4）化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)或RNA嘗試歸納總結(jié)一下酶的概念1.酶的基本組成單位是氨基酸（）2.具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶3.酶是或細(xì)胞產(chǎn)生的，只能在細(xì)胞內(nèi)起催化作用（）4.酶在反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸（）5.酶具有催化，調(diào)節(jié)等多種功能（）易錯(cuò)提醒×××××1.酶對(duì)細(xì)胞代謝起著非常重要的作用，可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能下列關(guān)于酶的作用特點(diǎn)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(xì)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(jī)物2.酶和無(wú)機(jī)催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有的特點(diǎn)是（）A.能為反應(yīng)物提供能量B.能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能B.能在溫和條件下催化化學(xué)反應(yīng)D.催化化學(xué)反應(yīng)更高效即學(xué)即練DD酶總了個(gè)結(jié)【細(xì)胞代謝】：概念、條件、意義【酶的探究實(shí)驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)】：自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量、實(shí)驗(yàn)原則、對(duì)照類型、實(shí)驗(yàn)結(jié)論【酶的作用原理】：活化能、原理、意義【酶的本質(zhì)】：科學(xué)家的探索歷程→產(chǎn)生場(chǎng)所、生理作用、化學(xué)本質(zhì)、作用場(chǎng)所降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（二）一、酶的特性1.酶的概念

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。2.酶的特性

（1）酶具有高效性①酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化的107～1013倍說(shuō)明酶具有高效性。②酶的高效性是指同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。（2）酶具有專一性①酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，而無(wú)機(jī)催化劑催化的范圍比較廣，如酸能催化蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉水解。②實(shí)例：脲酶只能催化尿素分解為氨和二氧化碳。（3）酶的作用條件較溫和

酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫只能使酶活性降低，酶的空間結(jié)構(gòu)仍然穩(wěn)定，不會(huì)使酶失活。①酶的作用需要適宜的溫度②酶的作用需要適宜的pH鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)是指生物反應(yīng)中，酶和底物結(jié)合時(shí)，底物的結(jié)構(gòu)和酶的活動(dòng)中心的結(jié)構(gòu)十分吻合，就好像一把鑰匙配一把鎖一樣。誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時(shí),底物可以誘導(dǎo)酶活性中心構(gòu)象發(fā)生改變,使之成為能與底物分子互補(bǔ)結(jié)合的構(gòu)象,稱此為誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)?！叭梭w冷凍”實(shí)驗(yàn)

1967年1月12日，美國(guó)物理學(xué)教授詹姆斯·貝德福德因肺癌去世后，成為第一例用人體冷凍技術(shù)貯存遺體期望將來(lái)復(fù)活的人，他為此提前支付了50年的冷凍費(fèi)用。在詹姆斯·貝德福德離世后不久，醫(yī)生們就立刻在他身體里注入了大量的冷凍保護(hù)劑，來(lái)保護(hù)其體內(nèi)的血液不變質(zhì)，然后再將其身體放入低溫的液氮冷凍倉(cāng)中。2017年，羅伯特宣布要把50年前冷凍的詹姆斯·貝德福德進(jìn)行解凍(復(fù)活)，但一直到今天，詹姆斯·貝德福德解凍之后的結(jié)果并沒(méi)有傳出來(lái)，沒(méi)有人知道，解凍結(jié)果究竟是成功了還是失敗了。1.二肽酶能催化多種二肽水解，不能說(shuō)明酶具有專一性（）2.催化脂肪酶水解的酶是蛋白質(zhì)酶（）3.酶在最適溫度條件下活性最高，因此酶適合在此溫度下保存（）4.低溫、高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下酶的活性都很低，且酶的空間結(jié)構(gòu)都發(fā)生了不可逆的改變（）易錯(cuò)提醒√√××二、關(guān)于酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.酶高效性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路（1）實(shí)驗(yàn)組：底物+生物催化劑（酶）→底物分解速率（或產(chǎn)物生成的速率）。（2）對(duì)照組：底物+無(wú)機(jī)催化劑→底物分解速率（或產(chǎn)物生成的速率）。用斐林試劑分別檢測(cè)試管1、試管2是否有還原糖產(chǎn)生。淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用序號(hào)項(xiàng)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注入新鮮的淀粉酶溶液2ml2ml2.酶專一性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路實(shí)驗(yàn)組：底物A+相應(yīng)酶液A→底物被分解對(duì)照組：另一底物B+相同酶液A→底物未被分解實(shí)驗(yàn)組：底物A+相應(yīng)酶液A→底物被分解對(duì)照組：相同底物A+另一酶液B→底物未被分解酶相同底物不同底物相同酶不同能否用碘液代替斐林試劑檢測(cè)生成物？3.探究酶的作用條件溫和的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（溫度、pH對(duì)酶活性的影響）（1）探究溫度對(duì)酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)原理：溫度影響淀粉酶的活性，進(jìn)而影響淀粉酶的水解速率。淀粉遇碘液變藍(lán)，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺可以判斷酶活性。試管編號(hào)試管編號(hào)11’22’33’實(shí)驗(yàn)步驟一2ml淀粉酶溶液2ml可溶性淀粉溶液2ml淀粉酶溶液2ml可溶性淀粉溶液2ml淀粉酶溶液2ml可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃溫水中水浴5min在沸水中水浴5min三分別將每組的兩支試管內(nèi)的液體混合、搖勻四在冰水中水浴數(shù)分鐘在60℃溫水中水浴數(shù)分鐘在沸水中水浴數(shù)分鐘五取出試管，分別滴加2滴碘液，搖勻，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈藍(lán)色無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)呈藍(lán)色結(jié)論酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度條件，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶活性（1）探究溫度對(duì)酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)原理：溫度影響淀粉酶的活性，進(jìn)而影響淀粉酶的水解速率。淀粉遇碘液變藍(lán)，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺可以判斷酶活性。②實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象以及結(jié)論讓反應(yīng)物和酶分別在各自所需溫度下保溫一段時(shí)間，再進(jìn)行混合，為了防止反應(yīng)開(kāi)始時(shí)未達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的溫度。1.上述實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼渺沉衷噭z測(cè)還原糖的含量來(lái)判斷淀粉分解速率？若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。2.探究溫度對(duì)酶的活性的影響時(shí)，能否用過(guò)氧化氫（H2O2）和過(guò)氧化氫酶作為實(shí)驗(yàn)材料？原因是？問(wèn)題探究不能，因?yàn)殪沉衷噭z測(cè)還原糖時(shí)需要水浴加熱，加熱會(huì)改變反應(yīng)體系的溫度，從而會(huì)給實(shí)驗(yàn)引入額外的變量，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不能，因?yàn)闇囟葧?huì)影響過(guò)氧化氫的分解速率，無(wú)法判斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程中過(guò)氧化氫產(chǎn)生的氧氣是由于酶活性導(dǎo)致的還是過(guò)氧化氫加熱下分解導(dǎo)致的，影響實(shí)驗(yàn)判斷。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶發(fā)揮催化作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會(huì)影響酶的活性。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管3一注入等量過(guò)氧化氫酶溶液2滴2滴2滴二注入等量不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL鹽酸1mLNaOH溶液三注入等量的過(guò)氧化氫溶液2mL2mL2mL四觀察現(xiàn)象有大量氣泡產(chǎn)生無(wú)氣泡產(chǎn)生無(wú)氣泡產(chǎn)生（2）探究pH對(duì)酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)原理：②實(shí)驗(yàn)步驟2H2O22H2O+O2過(guò)氧化氫酶能否用淀粉酶分解淀粉的實(shí)驗(yàn)來(lái)探究PH對(duì)酶的影響？酶相關(guān)曲線分析1.酶的高效性的曲線分析點(diǎn)石成金（1）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。反應(yīng)產(chǎn)物濃度反應(yīng)平衡點(diǎn)2.酶的專一性的曲線分析點(diǎn)石成金（1）加入酶A的反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)隨反應(yīng)物濃度增大明顯加快。（2）加入酶B的反應(yīng)速率與未加入酶的空白對(duì)照條件下的反應(yīng)速率相同。3.底物濃度影響酶促反應(yīng)速率曲線的分析點(diǎn)石成金（1）底物濃度較低時(shí)，酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而加快。（2）當(dāng)所有的酶都與底物結(jié)合后，再增加底物濃度，酶促反應(yīng)速率不再加快（此時(shí)限制酶促反應(yīng)速率的因素是酶的數(shù)量）3.酶濃度影響酶促反應(yīng)速率曲線的分析點(diǎn)石成金在有足夠底物且不受其他因素影響的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比溫度、PH→酶的活性酶濃度、底物濃度→接觸面積1.酶促反應(yīng)速率既可以用反應(yīng)物的消耗速率表示，也可以用產(chǎn)物的生成速率表示（）2.pH影響酶活性的實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料不選擇蛋白質(zhì)，原因是酸能促進(jìn)蛋白質(zhì)水解。（）3.探究“影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)中，至少要設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)（）4.市售α-淀粉酶的最適溫度在50～75℃，而來(lái)自人體的唾液淀粉酶的最適溫度在37℃左右（）易錯(cuò)提醒√√√√1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶對(duì)肌肉組織中的有機(jī)物進(jìn)行分解，使肉類制品口感鮮嫩。由此可推測(cè)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.麥芽糖酶即學(xué)即練DB3.將剛采摘的新鮮糯玉米立即放入85℃水中熱燙處理2min，可較好的保持甜味，這是因?yàn)榧訜釙?huì)（）A.提高淀粉酶的活性B.改變可溶性糖分子的結(jié)構(gòu)C.破壞淀粉酶的活性D.破壞將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶的活性4.在不損傷植物細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列可用于去除細(xì)胞壁的物質(zhì)是（）A.蛋白酶B.纖維素酶C.鹽酸D.淀粉酶即