【课件】降低化学反应活化能的酶课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶问题探讨P761773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。讨论斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用1.为什么要将肉块放在金属笼内？便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。2.是什么物质使肉块消失了？是胃内的化学物质将肉块分解了。问题探讨1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用3.怎样才能证明你的推测？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。斯帕兰扎尼的实验证明：食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。盐酸使食物分解；但是胃腺分泌物对肉的分解能力远远大于盐酸的单独作用，说明胃腺分泌物中含有其他物质能分解肉类，即胃蛋白酶。一、酶的作用和本质细胞代谢：

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是生命活动的基础。细胞代谢离不开酶。细胞内化学反应（一）酶在细胞代谢中的作用探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解

细胞代谢是细胞生命活动的基础，但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。2H2O22H2O+O2↑不同条件通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。思考：检验O2方法？(观察指标)观察气泡产生的数量、点燃卫生香的复燃情况1.常温2.加热3.加FeCl34.加过氧化氢酶（1）实验原理（2）实验目的底物的消耗量/产物的生成量（3）材料用具新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液质量分数为3%的FeCl3溶液新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液a.材料：b.用具：

量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。（4）实验步骤过氧化氢酶数量多且活性强使酶充分释放出来探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解无机催化剂生物催化剂组别对照组实验组1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡卫生香燃烧情况不复燃较多变亮大量复燃无气泡不复燃少量（5）实验过程及结果1.与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？2号试管放出的气泡多，2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能。说明加热促进H2O2的分解，提高反应速率。（6）实验分析3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，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H2O2分解的速率。4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？4号试管的反应速率快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。（7）实验结论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、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。

分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。

思考1：加热为什么能加快化学反应？活化能的概念：思考2：Fe3+和酶为反应提供了能量吗？H2O2(常态)

H2O2(活跃状态)能量加热活化能加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道活化能1.加热：

2.Fe3+：3.酶：为化学反应所需提供能量降低化学反应所需的活化能更显著地降低化学反应的活化能小结：各条件使反应加快的原理②①②③④⑤酶催化的机理图中①表示：图中②表示：图中④表示：

无催化剂时化学反应所需的活化能。

无机催化剂催化化学反应时所需的活化能。

酶催化化学反应时所需的活化能。图中③表示：

无机催化剂降低的活化能

酶降低的活化能图中⑤表示：催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性——酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。（作用的机理）无催化剂无机催化剂有酶催化(1)活化能:

分子从

态到达状态所需的能量(2)无酶催化的反应曲线是______，无酶时的活化能是

。(3)有酶催化的反应曲线是______，有酶时的活化能是

。(4)ca段的含义是:

在无催化剂的条件下，启动反应所需要的

。(5)ba段的含义是:酶

__。(6)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将________移动。常活跃①②降低的活化能向上acbc常态活化态活化能拓展拓展：科学方法控制变量和设计对照实验

实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。

因自变量改变而变化的变量叫做因变量。

除自变量外,实验中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫做无关变量。变量

观察指标：能反映因变量，能用肉眼看得到的现象。相同且适宜:实验过程中变化的因素称为变量。

除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。①自变量:②因变量:③无关变量:对照实验：探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解速率18步骤试管编号说明(变量类型)1234一H2O2浓度3%3%3%3%

剂量2ml2ml2ml2ml二反应条件常温90℃常温FeCl3常温肝脏研磨液

剂量2滴清水2滴清水2滴2滴结果气泡产生结论不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶催化效率更高实验组对照组因变量自变量无关变量(相同且适宜)(人为改变)(观察指标)卫生香复燃程度温度催化剂因变量原则？实验设计的基本原则①对照原则：排除无关变量对实验结果的影响一个实验中只能有一个自变量②单一变量原则：③等量性原则：除了自变量之外其他变量即无关变量均要相同④平行重复原则：做重复实验，取平均值，用以减少误差和偶然性⑤科学性原则：不能出现科学性错误对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照类型：空白对照、相互对照、自身对照、条件对照1与2对照：________________________________________________加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)1与3对照：________________________________________________FeCl3在常温下能促进H2O2的分解，提高反应速率。(催化作用)1与4对照：______________________________________________过氧化氢酶在常温下能促进H2O2的分解，提高反应速率。(催化作用)3与4对照：____________________________过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。1号试管即为空白对照3、4为相互对照②相互对照不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。①空白对照不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。紫色洋葱鳞片叶外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察滴加清水后，低倍镜观察→→制成装片，低倍镜观察。→③自身对照对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)④条件对照条件对照就是对照组的基础上施加一定条件的组。目的是与实验组形成条件对照。空白对照：幼小蝌蚪不处理实验组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素条件对照组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂实验：用小蝌蚪来验证甲状腺激素的生理功能请分析上述实验中：1.自变量：2.因变量：观察指标：3.无关变量：温度加入碘液是否变蓝pH、时间、剂量等酶活性自变量无关变量无关变量无关变量观察指标探究温度对酶活性的影响因变量方法总结1：探究自变量对因变量的影响请分析上述实验中：1.自变量：2.因变量：观察指标：3.无关变量：pH气泡产生量带火星的木条能否复燃温度、时间、剂量等酶活性探究pH对酶活性的影响自变量无关变量无关变量因变量观察指标变式：分析曲线方法总结2：单条曲线中，横坐标是

，纵坐标是

；两条以上曲线，不同的条件是自变量。自变量因变量（二）酶的本质资料分析：关于酶本质的探索2.酶的本质。大多数酶是_______,少数酶是______。蛋白质RNA

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。来源化学本质功能试一试：根据你的学习，给酶下一个定义。哺乳动物成熟红细胞不能产生酶在细胞内外都起作用，如消化酶、加酶洗衣粉基本单位：合成场所：氨基酸或核糖核苷酸核糖体或细胞核可用第2章中学过的检测蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。思维拓展：设计实验，探究某种酶是不是蛋白质某种酶+蛋白酶加入酶的底物底物没有被催化→该酶是蛋白质底物被催化→该酶是RNA某种酶+双缩脲试剂出现紫色→该酶是蛋白质不出现紫色→该酶是RNA方案1：染色法方案2：酶解法3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗?请简略写出实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质?《书》P80设计实验，探究某种酶是不是蛋白质实验步骤：选材、分组、编号第一步：取2支试管，编号为1号试管、2号试管；第二步：向1号试管中加入2mL鸡蛋清，2号试管中加入2mL该酶；设置自变量第三步：向2支试管中各加入1mL双缩脲A液(NaOH溶液)，摇匀，再向2支试管加入4滴双缩脲B液(CuSO4溶液)，摇匀。控制无关变量第四步：观察2支试管中溶液颜色的变化。观察，记录结果预测：若两试管均呈现紫色，则说明

；若1号试管呈现紫色，2号试管没有呈现紫色，则说明

。该酶是蛋白质该酶不是蛋白质实验组对照组相同且适宜对照实验设计的一般步骤实验一般步骤：第一步：选材、分组、编号；第二步：设置自变量第三步：控制无关变量

根据实验目的和器材，分析实验的自变量，找出主要的无关变量，明确因变量的检测方法。第四步：观察、比较因变量常用句：取相同的×××平均（随机）分为×组，编号为A、B、C……常用句：A组（实验组）添加一定量的……，B组（对照组）添加等量的……常用句：相同且适宜条件下培养一段时间……常用句：观察并记录……①酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。②酶和无机催化剂在反应前后质量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用（书本p85）。③酶与无机催化剂都不改变反应的平衡点，只是改变了化学反应速率，缩短了到达平衡点的时间。如下图所示。酶与无机催化剂的共性(底物的量是固定的、有限的)自变量是？催化剂的种类二、酶的特性1、高效性abc2、专一性3、作用条件比较温和解释下列现象：1、人在发烧时，食欲下降，是因为温度过高导致消化酶的活性降低。2、治疗糖尿病的药物：胰岛素制剂只能注射不能口服，是因为胰岛素的化学本质是蛋白质，易被消化道内的蛋白酶水解。课本P85一1、2、3

二、1拓展：酶与无机催化剂的比较Fe3+、MnO2等过氧化氢酶性质条件催化效率催化对象共同特点

无机催化剂有机催化剂高温、高压条件温和（常温、常压）较低（降低活化能）高效(107-1013)（更显著的降低活化能）多种反应一种或一类的反应催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。反应前后数量和性质不变，可重复利用；不改变化学平衡点（产物的生成量）；只改变化学反应速率，缩短了到达平衡点的时间。二、酶的特性2、专一性探究·实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用原理：淀粉（非还原糖）

（还原糖）蔗糖（非还原糖）

（非还原糖）

砖红色沉淀淀粉酶斐林试剂不产生砖红色沉淀蔗糖麦芽糖淀粉酶斐林试剂蔗糖酶思考：实验中斐林试剂能否换成碘液？不能，碘液不能检测蔗糖是否被水解。蔗糖（非还原性）葡萄糖（还原性）+果糖（还原性）

砖红色沉淀斐林试剂步骤试管1试管212ml可溶性淀粉2ml蔗糖溶液22ml新鲜淀粉酶溶液，振荡，60℃水浴保温5min32ml斐林试剂，边加边轻轻振荡4酒精灯煮沸1min，观察溶液颜色变化结果结论：淀粉酶只能把淀粉水解为麦芽糖，但不能使蔗糖水解，酶具有专一性。同种酶+不同底物产生砖红色不产生砖红色探究酶具有专一性方案一：《金》P78点拨提升P79例3、4步骤试管1试管212ml可溶性淀粉2ml可溶性淀粉22ml工业淀粉酶溶液2ml蔗糖酶溶液3振荡摇匀，60oC保温15min42ml斐林试剂，边加边轻轻振荡5水浴煮沸1min(或50-60oC保温2min)结果探究酶具有专一性方案二：不同酶+同种底物结论：蔗糖酶不能使淀粉水解，具有专一性自变量？因变量？无关变量？观察指标？对照组？实验组？酶的种类淀粉是否分解剂量、时间、温度、pH等是否产生砖红色试管1试管2产生砖红色（麦芽糖）不产生砖红色（淀粉）（2）专一性曲线：a、在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时，说明酶A催化底物A参加反应。b、在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时，说明酶B不催化底物A参加反应。未加酶i加快相同只有酶A能催化底物A参与的反应，说明酶具有_______专一性

（1）酶促反应：受酶催化的化学反应。

（2）酶促反应速率：酶催化的化学反应的速率。（3）酶活性：酶催化特定化学反应的能力,用催化化学反应速率表示。酶的活性高低可用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示。三、影响酶活性的条件底物

产物

酶水解反应、合成反应、氧化还原反应......影响酶促反应速率的因素：底物:酶:浓度浓度活性（1）酶促反应：受酶催化的化学反应。

（2）酶活性：酶催化特定化学反应的能力,用催化化学反应速率表示。酶的活性高低可用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示。酶活性跟酶促反应速率成正比三、影响酶活性的条件底物

产物

酶水解反应、合成反应、氧化还原反应......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℃1、从上面的现象你能提出来什么问题？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）酶的催化能力受温度和PH的影响2、你能根据所学的知识作出假设吗？三、影响酶活性的条件/s/PzCke0iXhK5nXxU2FBY4ag探究温度对酶活性的影响能否选择H2O2和H2O2酶进行实验？不能，H2O2常温常压可分解，加热分解更快能否选择斐林试剂作为检测材料？不能。斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度先保温再混合（使反应开始时就达到预设温度，减少误差）探究温度对酶活性的影响如何完善本实验？准备6支试管，三支加入淀粉设为ABC，三支加入淀粉酶设为abc，将Aa、Bb、Cc分别放置在各自的温度中先保温一段时间再混合使反应开始时就达到预设温度，减少误差温度反应速率最适温度ABCAB段、B点、BC段表示反应的趋势如何?AB段：表示随温度升高,酶活性(催化效率)增强.B点：表示酶活性(催化效率)达到最大,此时的温度为催化的最适温度BC段：表示随温度升高,酶活性(催化效率)减慢.B点：在最适温度条件下，酶活性最高。温度偏高或偏低，酶活性都会降低。C点：高温会使酶永久失活,空间结构破坏,不可恢复;A点：低温使酶活性降低,空间结构稳定,酶制剂常在低温下保存.DE抑制失活探究pH对酶活性的影响能否选择淀粉和淀粉酶进行实验？不能，淀粉在酸性条件下会被水解。先调PH再混合pH反应速率ABCAB段、B点、BC段表示反应的趋势如何?AB段：表示随pH升高,酶活性(催化效率)增强.B点：表示酶活性(催化效率)达到最大,此时的温度为催化的最适pHBC段：表示随pH升高,酶活性(催化效率)减慢.B点：在最适pH条件下,酶活性最高.pH偏高或偏低,酶活性都会降低.A点、C点：过酸或过碱都会使酶永久失活.最适pH失活失活（教材P84，相关信息）(人体内的最适温度为37度)曲线变式ABC...单条曲线AB点说明自变量是？两条曲线AC点说明自变量是？因变量是？反应物剩余量在同一35℃，pH不同。在同一ph，温度不同。《金》P803(单位时间内底物剩余量越少、反应越快、酶活性越高)（此酶最适pH是？）pH=8（此酶最适温度是？）35℃看最低点酶活性最高处于最适条件思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起思路：如何获得更加准确的最适温度？如何找到酶的最适温度？温度15℃25℃35℃45℃55℃65℃肉块消失时间3h2h0.8h0.8h1.8h4h温度35℃37℃39℃41℃43℃45℃肉块消失时间0.8h0.7h0.4h0.6h0.7h0.8h问题：此为

实验，能确定酶最适温度的

值；最适温度一定在

之间。问题：此为

实验，能确定酶最适温度是39