【课件】5.1降低化学反应活化能的酶 课件-高中生物人教版（2019）必修1

酶为生活添姿彩5.1降低化学反应活化能的酶物理性消化是指牙齿的咀嚼、舌的搅拌、胃肠的蠕动、胆汁对脂肪的乳化等，它将食物磨碎，改变食物的形态，但不改变食物的分子结构和化学性质的一个物理过程。化学性消化是指通过消化酶的作用，将不溶于水的淀粉、蛋白质和脂肪分解成可溶于水的小分子有机物的过程。问题探讨

斯帕兰札尼对鹰的消化研究1773年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。讨论一：为什么要将肉块放在金属笼内？答：便于取出实验材料，排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。讨论二：是什么物质使肉块消失了？

答：是胃内的化学物质将肉块分解了。讨论三：怎样才能证明你的推测？问题探讨答：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。科学家后续发现-----课本76页【第一课时】酶的作用和本质细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。细胞内的化学反应大都需要在一种特殊的催化剂———酶的催化下才能顺利地进行01酶在细胞代谢中的作用你了解双氧水(过氧化氢)吗?在动物肝细胞中进行的代谢过程中会产生H2O2（过氧化氢），细胞中的过氧化氢酶能将代谢过程中产生的有害物质H2O2，催化H2O2分解成氧和水。铁离子也可催化这一反应。2H2O2

→

2H2O+O2Fe3+2H2O2

→

2H2O+O2H2O2酶2H2O2

→

2H2O+O22H2O2

→

2H2O+O2—比较过氧化氢在不同条件下的分解带火星的卫生香检验方法？探究实践无机催化剂细胞中的生物催化剂—比较过氧化氢在不同条件下的分解探究实践实验原理11、常温下反应2、加热3、Fe3+催化剂4、过氧化氢酶条件：2H2O22H2O+O2一定条件下质量分数为20％的新鲜肝脏研磨液1滴（过氧化氢酶）----细胞中生物催化剂加入试管直接观察酒精灯加热质量分数为3.5％的FeCl3溶液1滴（无机催化剂）所含酶的相对数量：1Fe3+的相对数量：25万[目的要求]通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。[实验材料]新鲜的质量分数为20％的肝脏研磨液、3％的过氧化氢溶液，3.5％的FeCl3溶液23[实验仪器]量筒、试管、试管夹、试管架、烧杯、酒精灯、滴管、卫生香、火柴、三脚架、石棉网、温度计不新鲜？---酶活性低磨碎？---释放酶，充分接触，发挥作用1、为什么要选用新鲜的肝脏？2、为什么要将肝脏制成研磨液？想一想1.过氧化氢酶是一种蛋白质，不新鲜的肝脏中该酶的活性较低。2.肝脏要磨碎，使肝脏细胞中的过氧化氢酶释放出来，可充分地与过氧化氢接触发挥作用。—比较过氧化氢在不同条件下的分解探究实践1.常温2.加热

3.FeCl3

4.加肝液[实验步骤]—比较过氧化氢在不同条件下的分解探究实践步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

二

结果气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3鲜肝研磨液2滴2滴反应条件①与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。试一试对现象的分析②在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能。③3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。④3号试管和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率的进行，只有酶能够满足这样的要求，所以酶至关重要。试一试对现象的分析控制变量和设计对照实验自变量：实验中

的变量。因变量：随

而变化的变量。无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些

，对

造成影响。实验设计的基本原则：对照性原则；单一变量原则；等量性原则；科学性原则对照实验：除了为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组与实验组。

人为控制改变自变量实验结果可变因素步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

二

结果气泡产生卫生香燃烧结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3鲜肝研磨液2滴2滴不明显少量较多大量变亮复燃①加热、FeCl3、过氧化氢酶都能加快H2O2分解的速率。②与无机催化剂相比，过氧化氢酶的催化效率高得多。反应条件自变量因变量无关变量变量对照组实验组对照实验等量性原则对照性原则单一变量原则—比较过氧化氢在不同条件下的分解探究实践变量分析与结论------练习册76页对照自变量无关变量结论1号2号1号3号1号4号3号4号问题质疑：？？与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。

分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。不同，上述是降低了化学反应的活化能

FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，原因与2号试管的相同吗？问题质疑：？？

催化剂（Fe3+和过氧化氢酶）促使过氧化氢分解，降低了过氧化氢分解反应的活化能，如同司机找到一条穿山隧道。走隧道需要的能量少现象解释：【各条件使反应加快的本质】加热：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能只改变化学反应速率，缩短完成时间，本身不被消耗，反应前后性质不变。

如图a、b、c、d中，代表正常条件下分子活化能的是

，代表酶促反应所需活化能的是

；代表酶所降低的活化能的是

。代表无机催化剂所降低的活化能的是

。acda-b酶与降低化学反应活化能的关系练习：练习册76页时间未加酶产物O2的量

请在图中分别画出加入无机催化剂、加入酶的曲线，并分析原因。构建数学模型：

正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行

02酶的本质阅读教材P79－80,“关于酶本质的探索”思考：巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？酶的本质—关于酶本质的探索巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用发酵与细胞中的某些物质有关但这些物质只有在细胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳脲酶是蛋白质李比希切赫、奥特曼少数RNA也具有生物催化功能阅读教材P79----80完成填空绝大多数酶是蛋白质巴斯德之前巴斯德李比希毕希纳萨姆纳切赫和奥特曼发酵是纯化学反应，与生命活动无关

发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用

引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样，他将这些物质称为酿酶

酶是蛋白质少数的RNA具有催化作用酶的本质—关于酶本质的探索1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？

2、科学发展中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么，这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？酶的本质—关于酶本质探索的实验讨论

巴斯德是生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有放矢。

巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；但认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的细胞中的某些物质，是合理的；但认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。3、从毕希纳的实验可以得出什么结论？

4、萨姆纳历时九年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功靠的是什么样的品质？

毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活细胞中一样。

萨姆纳历时九年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。请给酶下一个比较完整的定义。酶的本质—关于酶本质探索的实验讨论酶的化学成分

酶的来源

酶的功能酶是一类生物催化剂活细胞产生的具有生物催化作用的是有机物。一类什么是酶？酶的定义设问：蛋白质都是酶吗？蛋白质抗体酶激素酶的本质：大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。思考：基本单位？合成场所？1、下列关于酶的叙述，正确的一项是（）A．酶提供反应开始所必需的活化能B．酶是活细胞产生的，只是在生物体内发挥催化作用C．酶的化学本质并非都是蛋白质D．一个酶分子只起一次作用，然后就被破坏了C【解析】本题主要考查的知识点是酶在细胞代谢中的作用和化学本质。酶是生物催化剂，只能降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增加，反应速度加快，并不提供能量。酶在活细胞中产生后，可以在生物体外和体内起作用。酶的化学本质是有机物，包括蛋白质和RNA。酶具有一般无机催化剂的特点，在反应前后酶本身的数量和性质不发生改变。练习提高【第二课时】酶的特性01酶具有高效性3443少量肝脏研磨液说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高得多。回顾实验探究：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？酶的特性—酶具有高效性酶具有高效性（回忆图像）1.事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的

倍。107

～10132、酶具有高效性的意义：

（1）保证了细胞内化学反应的顺利进行；（2）保证了细胞内能量供应的稳定。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。思考：ADBCDFAAE每一种酶只催化一种或一类化学反应2H2O22H2O+O2过氧化氢酶蛋白质多肽氨基酸蛋白酶肽酶细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与酶的

是分不开的。专一性02酶具有专一性【探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用】

酶的特性—酶具有专一性选择什么作为检测试剂呢？(碘液还是斐林试剂)原理：淀粉和蔗糖都是非还原性糖，它们在酶的催化作用下能水解为还原性糖。再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。选择什么淀粉酶？淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象结论加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL2%蔗糖溶液加入斐林试剂振荡煮沸1min1号试管中加入2mL3%可溶性淀粉溶液无变化砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。【探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用】酶具有专一性酶的特性—酶具有专一性每一种酶只能催化

化学反应。细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与酶的

是分不开的。一种或一类专一性过氧化氢酶只能催化过氧化氢溶液水解，淀粉酶只能专一催化淀粉溶液，脲酶只能催化尿素反应酶的特性—酶具有专一性许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。1、加酶洗衣粉包装袋上，往往注明这种洗衣粉的适用温度范围。2、人在发烧时为何食欲较差？生活实践假设：温度对酶的活性有影响03酶的作用条件较温和问题聚焦1、选择实验材料……2、设计几组实验……3、确定观察指标……高温，常温和低温淀粉酶、淀粉碘液，看是否变蓝探究温度对酶活性影响实验原理：一系列温度梯度分别处理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉和相应温度淀粉酶溶液混合一段时间，其它因素一致，滴加碘液，检测是否出现蓝色及蓝色的深浅，即达到实验目的。操纵自变量，控制无关变量。检测因变量，表达实验结果。【探究温度对淀粉酶活性的影响】试管编号

1

1′

2

2′

3

3′2%淀粉酶2ml2ml2ml3%可溶性淀粉2ml2ml2ml水浴3分钟

0℃冰水

60℃

100℃热水对应试管混合均匀水浴5分钟冰水

60℃沸水滴加碘液

2滴

2滴

2滴预期结果实验结果实验结论自变量酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高过低都会影响酶的活性。蓝色不变蓝蓝色蓝色不变蓝蓝色因变量在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。酶活性受温度影响示意图温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活低温(0～4℃)下保存酶通过以上实验可以知道，酶在最适温度下，活性最高。

那么pH值不同，对酶的活性有没有影响呢？实验探究pH值对酶活性影响一系列PH梯度的溶液分别处理H2O2酶，用不同PH值处理的H2O2酶催化H2O2分解，其它因素一致，观察气泡的产生量及卫生香的助燃情况，即达到实验目的。操纵自变量，控制无关变量。检测因变量，表达实验结果。1号试管过氧化氢溶液实验步骤一二三实验现象结论2号试管3号试管各试管加入2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液，振荡2-3min各试管加入2滴新鲜的20%的肝脏研磨液无明显变化1ml蒸馏水1ml0.01mol/LNaOH1ml0.01mol/LHClpH会影响酶的活性，酶的活性有适宜的pH范围有大量气泡产生无明显变化【探究pH对过氧化氢酶活性的影响】自变量因变量υ/mmol.s-10pH酶活性受pH影响示意图pH对酶活性的影响pH过高、过低酶失活pH低于最适pH时酶活性随着pH的升高而上升pH高于最适pH时酶活性随着pH的升高而下降最适pH时：酶活性最高

※高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响，其本质相同吗？不同。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；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。

※过酸、过碱或高温酶永久失活低温酶活性降低课本84页：酶的最适