降低化学反应活化能的酶-高一上学期生物人教版（2019）必修一

第五章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶第1节课时酶的作用和化学本质学习目标1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性；（重点）2.进行实验探究时，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，设置对照组和重复实验。1、为什么要将肉块放在金属笼内？2、是什么物质使肉块消失了？3、怎样才能证明你的推测？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。肉块被胃内的化学物质消化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。问题探讨p76一、细胞代谢1.什么是细胞代谢？2.请思考细胞代谢的场所及实质？3.细胞代谢的意义如何？细胞代谢：细胞中每时每刻进行的化学反应的统称。意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。2H2O2探究：比较过氧化氢在不同条件2H2O+O2据左边反应式，你能提出什么问题来探究？认真阅读教材P78，明确变量及变量相关的概念？变量分析法巧解实验设计题实验步骤的一般书写顺序①分组编号②添加自变量③检测因变量探究·实践7732滴FeCl31室温290℃水浴加热空白对照组实验组42滴肝脏研磨液新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶，研磨液使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶，增加酶与底物的接触面积？讨论（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。（2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能（3）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？（4）3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？说明FeCl3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。4号试管快，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。④比③产生的气泡多④比③复燃情况更明显想一想1、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？2、氧气的多少可以通过哪些途径观察？3、为什么要新配制的H2O2？不能，影响实验的准确性气泡的数量、带火星木条复燃情况H2O2不稳定，易分解科学方法控制变量和设计对照实验自变量因变量在实验中人为改变的量。比如：过氧化氢分解的不同条件因自变量改变而改变的量。比如：过氧化氢的分解速率无关变量对实验结果造成影响的可变因素。比如：反应物的浓度和反应时间等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。对照试验对照组&实验组②单一变量原则④对照原则①科学性原则③等量性原则自变量与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。为什么加热能促进过氧化氢分解？H2O2（常态）H2O2（活跃状态）使过氧化氢分子得到能量容易分解活化能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。酶具有高效性(1)图中表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是哪一段？(2)图中表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是哪一段？(3)图中表示酶降低的活化能的是哪一段？(4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向什么方向移动？ACBCAB向上移动abc小结2.Fe3+与过氧化氢酶并未供给过氧化氢能量，只是降低了过氧化氢分解反应的活化能。3.同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。1.加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。4.提醒：此图说明酶只能改变化学发应的速率不能改变化学反应方向和平衡点！酶是催化剂，化学反应前后，其性质和数量不变。思考：酶与细胞代谢的有什么关系。过渡：如此神奇的酶，它到底是什么？阅读课本P79“思考∙讨论”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？巴斯德和李比希的争论原因是什么？他们的争论对后人研究酶的本质有何意义？毕希纳是如何终结上述争论的？他的实验结论是什么？萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？【科学探究】二、酶的本质酿酒与生命活动无关巴斯德：酿酒需活的酵母参与李比希：酿酒是酵母死亡后释放的物质引起的其它实验：大量的酶是蛋白质，酿酒酶为蛋白质萨姆纳：脲酶是蛋白质切赫和奥尔特曼：少数RNA具有酶活性巴斯德酿酒发酵液中发现酵母酿酒是什么回事呢？毕希纳：活酵母细胞产生能引起发酵的物质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.巴斯德和李比希的争论原因是什么？他们的争论对后人研究酶的本质有何意义？（1）巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的;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。（2）李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的;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。（1）巴斯德是微生物学家，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。（2）他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。3.毕希纳是如何终结上述争论的？他的实验结论是什么？4.萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？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，就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳历时9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。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。二、酶的本质提醒：酶的作用部位可以是细胞内也可以是细胞外提醒：组成酶的基本单位是：氨基酸或核糖核苷酸；酶的合成场所不一定是核糖体绝大多数为蛋白质氨基酸核糖体活细胞酶只起催化作用细胞内外降低化学反应的活化能少数为RNA核糖核苷酸主要在细胞核内酶第五章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶第2节课时酶的特性一、酶的高效性

和

都能催化该反应的进行。经计算，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴研磨液中H2O2酶分子数的25万倍。FeCl3肝脏研磨液（内含H2O2酶）资料：思考：酶与无机催化剂相比，哪一个催化效率更高呢？探究一：与无机催化剂相比，酶的催化效率如何实验材料：

H2O2溶液、FeCl3、

新鲜肝脏研磨液（内含H2O2酶）、清水、试管实验步骤分析：自变量：催化剂的种类（FeCl3、

新鲜肝脏研磨液（内含H2O2酶））因变量：H2O2溶液分解产生氧气，溶液产生气泡无关变量：H2O2溶液的量、浓度，反应时间、肝脏研磨液的量等实验注意：对照原则控制变量原则1.高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍

注意：催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。探究二：一种酶是否可以催化多种反应实验材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，

斐林试剂，水浴锅、试管等方案？同种酶、不同底物或同种底物、不同酶自变量：底物的种类（淀粉溶液、蔗糖溶液）因变量：淀粉或者蔗糖能分解形成还原糖，可以用斐林试剂检验无关变量：酶的量，底物的量，反应温度、反应时间等二、酶的专一性：模型每种酶只能催化一种或者一类化学反应验证实验思路：①底物同，酶不同：底物被分解底物没被分解

②底物不同，酶同：底物被分解底物没被分解底物+相应酶液实验组：对照组：相同底物+另一酶液实验组：对照组：底物+相应酶液另一底物+相同酶液酶酶酶底物底物产物产物酶A与底物B专一性结合，催化底物B分解生成C和D。思考与讨论：在上述实验中，检测试剂斐林试剂可否换做碘液不能，因为碘液只能鉴定淀粉存在与否，没有淀粉时碘液不会变蓝色，碘液遇到蔗糖时也不会变蓝色，因此不能用碘液检测淀粉是否只被淀粉酶水解。酶具有专一性的曲线图反应速率反应物浓度酶A酶B(无酶)加入酶B和无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对该反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。三、酶的作用条件较温和——影响酶活性的条件1.酶活性概念：影响因素：酶催化特定化学反应的能力。温度、pH(酸碱度)和酶抑制剂。在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。单位时间内、单位体积中底物(反应物)的减少量或产物(生成物)的增加量来表示。三、酶的作用条件较温和资料1：雕牌洗衣粉（加酶洗衣粉）老雕教你洗衣小绝招：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）1、从上面的现象你能提出来什么问题？酶的催化能力受温度和PH的影响实验(一)：温度对酶活性的影响——淀粉酶实验原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。实验思路——设置温度梯度(4)实验结论：淀粉酶在60℃时活性最高，温度偏高或偏低都会影响酶活性，使酶活性降低，因此酶的作用需要适宜的温度。【思考】为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？能否用斐林试剂检测淀粉是否水解？能否用H2O2和H2O2酶探究温度对酶的影响？酶具有高效性，酶和底物混合，没有到对应温度，就已发生反应，降低了实验的说服力。“先处理再混合”实验的自变量是温度，斐林试剂需要水浴加热H2O2受热易分解，对实验结果产生干扰t/℃Ot0t0

为酶的最适温度，高于最适温度和低于最适温度，酶的活性都会降低。低温是抑制酶活性，不破坏酶结构，适当升高温度酶活性又会升高。高温是破坏酶空间结构使酶失活导致酶活性降低，适当降低温度酶活性不再升高。酶制剂适宜在低温下保存。PQP点和Q点在不同温度条件下，酶活性相同探究三：酶在酸性、碱性条件下的催化效率实验材料：H2O2溶液、新鲜肝脏研磨液、NaOH溶液、稀盐酸、清水、试管

实验(二)：pH对酶活性的影响——H2O2酶实验原理：pH影响H2O2酶的活性，从而影响H2O2的分解，可用气泡产生速率或带火星的卫生香燃烧情况来衡量O2生成量的多少，进而判断酶的活性。实验思路——设置pH梯度实验步骤结论：只有在适合的pH下酶的催化效率最好，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。【思考】为什么先要调酶的pH，再将酶和底物混合进行反应？酶具有高效性，酶和底物混合后再调pH时反应已经发生，降低了实验的说服力。“先调pH再混合”P点所对应的pH为酶的最适pH，高于最适pH和低于最适pH，酶的活性都会降低。过酸过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。M点和N点在不同pH条件下，酶活性相同pHOPMN常见酶的最pH（p84相关信息）3.作用条件温和：四、影响酶促反应的因素底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂抑制剂等酶量足够酶量一定为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20℃）、B组（40℃）和C组（60℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。回答下列问题：（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是

组。（2）在时间t1之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会

。（3）如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量

，原因是

。（4）生物体内酶的化学本质是

，其