降低化学反应活化能的酶课件【知识导图+拓展训练】高一上学期生物人教版必修1

第五章细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用都离不开化学反应复杂有序温和高效细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。那酶到底有什么用呢？

1773年意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鸡把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内肉块消失了。讨论：1、为什么将肉块放入金属笼内？2、是什么物质使肉块消失了？3、怎样证明你的推测？排除物理消化胃液中的消化物质问题探讨收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。第1节降低化学反应活化能的酶1.关于酶本质的探索一、酶的概念发酵需要活酵母菌参与酵母菌死后释放物质引起发酵提取脲酶，证明脲酶是蛋白质少数RNA也具有生物催化功能从细胞中获得含酶提取液，称酿酶李比希巴斯德毕希纳萨姆纳切赫奥尔特曼

19世纪：发酵是纯化学过程一、酶的概念1.关于酶本质的探索一、酶的概念2.酶的概念（1）酶从哪儿来？（2）酶有什么用？（3）酶的化学本质是什么？活细胞产生的具有催化作用有机物（大多是蛋白质，少数是RNA）酶二、酶在细胞代谢中的作用

1.探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解（2）目的要求:通过比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。（1）实验原理:2H2O22H2O+O2细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。加热是化学反应的常见条件Fe3+是无机催化剂新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶二、酶在细胞代谢中的作用

1.探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解

常温

加热

FeCl3

H2O2酶（3）方法步骤:试管编号1234H2O2溶液（体积分数为3%）实验处理（不同反应条件）检测指标2

mL2

mL2

mL2

mL无90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝脏研磨液1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况（4）实验分析3、4号试管比较，

。1、3号试管比较，

。1、2号试管比较，

。加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率1、4号试管比较，

。过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高二、酶在细胞代谢中的作用

1.探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解1234常温90℃水浴3.5%FeCl3溶液20%肝脏研磨液（5）实验结论二、酶在细胞代谢中的作用

1.探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解①高温可以加快过氧化氢分解；②FeCl3、过氧化氢酶能催化过氧化氢分解；③过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高。二、酶在细胞代谢中的作用

2.科学方法：控制变量和设计对照实验实验中，人为控制的对实验对象进行处理的因素实验中，随自变量改变而变化的变量除自变量外，能对实验结果造成影响的可变因素自变量：因变量：无关变量：实验对象：实验中要接受某种因素处理的实验材料变量：实验过程中可以变化的因素二、酶在细胞代谢中的作用

2.科学方法：控制变量和设计对照实验一般不经自变量处理（空白对照），起对照作用对照原则（对照组和实验组）等量原则（控制无关变量）对照组：实验遵循的

原则：对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验。单一变量原则（自变量）实验组：经过自变量处理试管编号步骤1234一二

三观察2ml2ml2ml2ml常温90℃FeCl3肝脏研磨液几乎无少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃反应条件无关变量H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香自变量因变量对照实验变量设置对照组的意义：排除其他实验因素对实验结果的影响对照组实验组二、酶在细胞代谢中的作用

2.科学方法：控制变量和设计对照实验思考：为什么加热、滴加FeCl3、及过氧化氢酶能加快过氧化氢的分解？它们对过氧化氢做了什么？二、酶在细胞代谢中的作用3.酶的作用机理（1）物质分子发生化学反应条件：常态分子（2）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃所需要的能量。活跃态分子易发生化学反应（3）90℃水浴加热：向H2O2分子提供能量，让更多的H2O2吸收能量处于活跃状态（4）催化剂：降低非活化分子转变为活化分子的门槛（降低了化学反应的活化能）吸收能量与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。二、酶在细胞代谢中的作用3.酶的作用机理bacd反应过程能量初态（反应物）终态（产物）活跃状态①②③ac______________________________________。酶降低的活化能无催化剂条件下，反应所需要的活化能①无催化剂②无机催化剂③酶ab

。酶催化时，反应所需的活化能bc

。二、酶在细胞代谢中的作用3.酶的作用机理酶能增加产物的生成量吗？未加催化剂无机催化剂酶催化时间产物量二、酶在细胞代谢中的作用3.酶的作用机理小结酶的概念：正确说法错误说法来源具有分泌功能的细胞产生，有的来源于食物化学本质蛋白质合成原料氨基酸合成场所核糖体作用场所只在细胞内起催化作用生理功能酶具有调节、催化等多种功能活细胞都能产生(人的成熟红细胞除外)有机物(多数是蛋白质，少数为RNA)氨基酸或核糖核苷酸核糖体或细胞核在细胞内、细胞外，或生物体外发挥作用酶只有催化作用活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物回顾：酶的作用和本质过氧化氢酶实验组产生气泡速率更快，酶催化效率更高

思考：过氧化氢酶与铁离子对过氧化氢的催化产生的气泡的情况怎样？这说明了什么？三、酶的特性事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107--1013倍。每滴FeCl3中Fe3+数是每滴肝脏研磨液中过氧化酶分子数的20万倍。说明酶有高效性1.高效性（催化效率）实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。保证了细胞内化学反应高效进行，保证了细胞内能量供应稳定。与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。（1）内容：（2）意义：（3）原因：（4）曲线表示：三、酶的特性分析生活现象：口腔里有唾液淀粉酶，而塞进牙缝里的肉丝很长时间还没被消化，可能原因是什么？无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。三、酶的特性（1）淀粉酶既催化淀粉溶液分解又催化蔗糖溶液分解（4）淀粉酶都不能催化分解提出问题：一种酶是否也能催化多种化学反应？作出假设：（2）淀粉酶能催化淀粉溶液分解不能催化蔗糖溶液分解材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，斐林试剂，碘液淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液斐林试剂（3）淀粉酶能催化蔗糖溶液分解不能催化淀粉溶液分解设计实验（一）底物种类实验步骤一二三四预期结果实验现象结论加入淀粉酶溶液2mL，振荡，试管下半部分浸入60℃的水浴中，保温5min。2号试管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂2mL

振荡煮沸1min1号试管中加入2mL淀粉溶液1红2不红淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。取两支试管，编号1、2思考：不选碘液鉴定的原因是什么？无法鉴定蔗糖是否反应三、酶的特性自变量：因变量：底物分解情况观测指标？（1）都砖红（2）1红2不红（3）2红1不红（4）都不红三、酶的特性视频2.专一性（作用范围）每一种酶只能催化一种或一类反应。保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。（1）内容：（2）意义：（3）原因：

酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。三、酶的特性NC精氨酸赖氨酸胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶能切开特定氨基酸之间的肽键2.专一性（作用范围）三、酶的特性实验步骤一二三四实验现象结论1号试管加入2滴淀粉酶溶液向两支试管中各加入2mL淀粉溶液变蓝不变蓝淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。取两支试管，编号1、22号试管加入2滴蔗糖酶溶液反应5min后，向两支试管中加入等量的碘液思考：能不能用斐林试剂鉴定？可以三、酶的特性设计实验（二）酶种类自变量：因变量：底物分解情况观测指标？方案一：总结：酶专一性的实验设计思路方案二：底物相同、酶不同酶相同、底物不同实验组：底物1+相应酶液对照组：等量底物2+等量相同酶溶液检测底物被分解检测底物没被分解实验组：底物+酶溶液1对照组：等量相同底物+等量酶溶液2检测底物被分解检测底物没被分解三、酶的特性三、酶的特性许多无极催化剂能在高温、高压、强酸和强碱条件下催化化学反应。资料1：威白污渍爆炸盐(独有三重复合酶配方）威白教你洗衣小绝招：①洗前浸泡三十分钟，效果更佳②若衣服太脏，可适当增加用量③用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃资料2：我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，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）思考：从上面的现象你能提出什么问题？根据所学的知识作出假设？（1）酶的催化效率可能受温度影响。（2）酶的催化效率可能受pH值的影响。并且不同的酶需要不同的pH条件。探究：影响酶活性的条件酶活性：指酶催化特定化学反应的能力。三、酶的特性酶促反应速率：用单位时间内、单位体积中反应物的剩余（消耗）量或产物的生成（增加）量表示。可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。提出问题探究温度对酶活性的影响？探究pH对酶活性的影响？自变量实验材料因变量淀粉酶、淀粉溶液温度（高温促进H2O2分解）淀粉的分解情况检测淀粉剩余量VS还原糖的生成量材料:淀粉,淀粉酶,碘液,斐林试剂;H2O2溶液,新鲜的肝脏研磨液;热水,冰块pH（酸能促进淀粉分解）H2O2酶、H2O2H2O2的分解情况斐林试剂需要加热氧气的生成速率实验步骤一

二三四五六实验现象结论加入0℃保温的淀粉酶2滴蓝色在各自的温度条件下反应约5min各加入两滴碘液振荡不变蓝温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性蓝色各加入2mL淀粉溶液1号2号3号0℃保温60℃保温100℃保温加入60℃保温的淀粉酶2滴加入100℃保温的淀粉酶2滴三、酶的特性提出问题：探究温度对酶活性的影响？作出假设：温度对酶活性有影响。设计实验：三、酶的特性（2）一定范围，酶的活性随温度升高而增强（5）低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，不会失活，在适宜的温度下酶的活性又可升高。酶制剂常在低温条件下保存：-20℃~-80℃（1）在最适温度，酶的活性最高（3）超过一定温度，酶的活性随温度升高而降低（4）温度过高，空间结构破坏，永久失活三、酶的特性温度对酶活性的影响：三、酶的特性思考：实验是如何保温的？为什么要这样操作？先将酶和底物放到相应温度中一段时间后再混合，再在各自所控制的温度下保温一段时间。若先混合再放到相应的温度环境中，混合后，在达到相应温度之前反应已发生，影响实验结果。思考：如何进一步探究淀粉酶的最适温度？缩小温度梯度，重复进行上述实验。三、酶的特性三、酶的特性pH对酶活性的影响：（2）pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。（1）在最适合的pH下，酶的活性最高

因此酶制剂常在最适pH下保存。（3）在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构破坏，酶永久失去活性。不同酶的最适pH不同：胃蛋白酶：1.5~2.2唾液淀粉酶:6.8胰蛋白酶:8~10过氧化氢酶:6.83.酶的作用条件较温和（起作用所需的条件）（1）含义：

酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。（2）意义：

保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。（3）原因：

过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温使酶的活性抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温和适宜的pH下保存。三、酶的特性酶的分工分区叶绿体中含有光合作用的酶，线粒体中含有细胞呼吸的酶，两者分区分工，互不干扰