5.1 降低化学反应活化能的酶 课件 高一上学期生物人教版必修1

降低化学反应活化能的酶（一）1773年，意大利科学家斯帕兰扎做了一个巧妙的实验；将肉块放入小巧的金属笼内，然后让🦅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？一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢（1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。（2）条件：需要酶的催化。（3）意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验（1）实验原理2H2O22H2O+O2水浴加热或Fecl3溶液或过氧化氢酶（3）实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。试管编号试剂处理现象12ml，H2O2溶液常温几乎无气泡产生22ml，H2O2溶液90℃左右水浴加热有较少气泡产生32ml，H2O2溶液FeCl3溶液2滴有较多气泡产生42ml，H2O2溶液新鲜的肝脏研磨液2滴有大量气泡产生（2）实验过程和现象（2）实验中变量控制①自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。②因变量：因自变量改变而变化的变量。③无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素。（5）对照试验①对照试验是指除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持相同且适宜，并将结果（因变量）进行比较的实验。②对照试验一般要设置对照组和实验组。如本实验中加入FeCl3溶液溶液和加肝脏研磨液、水浴加热等实验操作。如本实验中H2O2的分解速率。如肝脏研磨液的新鲜程度、底物的量、反应底物的浓度等（3）实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。试管编号试剂处理现象12ml，H2O2溶液常温几乎无气泡产生22ml，H2O2溶液90℃左右水浴加热有较少气泡产生32ml，H2O2溶液FeCl3溶液2滴有较多气泡产生42ml，H2O2溶液新鲜的肝脏研磨液2滴有大量气泡产生（2）实验过程和现象对照实验的四种类型①【空白对照】空白对照是指不给对照组做任何实验处理，这里的“空白”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予空白。②【自身对照】自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。③【条件对照】条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的实验变量。④【相互对照】相互对照是指不另设对照组，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点石成金3.酶的作用原理（1）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。（2）原理：酶可以显著降低化学反应的活化能。（3）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序的进行。没有催化剂无机催化剂有机催化剂（酶）化学反应释放出的能量（放能反应）没有催化剂的活化能：添加无机催化剂后的活化能：酶降低的活化能：E2E1E2-E3酶本身并不被消耗，并不为化学反应提供物质和能量，也不改变反应的方向和生成物的量。加热加快化学反应的原理：增加分子内能，给分子提供能量，从而增加单位时间活化分子数/反应速率。1.酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行（）2.酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量（）3.无关变量是与实验结果无关的变量（）4.在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的（）易错提醒×××√二、酶的本质1.关于酶本质的探索发酵是纯化学过程，与生命活动无关发酵是由酵母菌细胞的存在所致，需要活细胞参与引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母菌细胞中一样从刀豆种子中提取出脲酶，脲酶是蛋白质少数RNA也具有生物催化功能切特和奥特曼萨姆纳毕希纳巴斯德李比希2.酶的本质（1）产生场所：活细胞（2）作用场所：细胞内或细胞外（3）生理作用：催化作用（4）化学本质：蛋白质或RNA尝试归纳总结一下酶的概念1.酶的基本组成单位是氨基酸（）2.具有分泌功能的细胞才能产生酶3.酶是或细胞产生的，只能在细胞内起催化作用（）4.酶在反应完成后立即被降解成氨基酸（）5.酶具有催化，调节等多种功能（）易错提醒×××××1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可降低化学反应的活化能下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（）A.酶不能脱离生物体起作用B.酶只有释放到细胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白质D.酶是具有催化作用的有机物2.酶和无机催化剂都能催化化学反应，与无机催化剂相比，酶具有的特点是（）A.能为反应物提供能量B.能降低化学反应的活化能B.能在温和条件下催化化学反应D.催化化学反应更高效即学即练DD酶总了个结【细胞代谢】：概念、条件、意义【酶的探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解实验】：自变量、因变量、无关变量、实验原则、对照类型、实验结论【酶的作用原理】：活化能、原理、意义【酶的本质】：科学家的探索历程→产生场所、生理作用、化学本质、作用场所降低化学反应活化能的酶（二）一、酶的特性1.酶的概念

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。2.酶的特性

（1）酶具有高效性①酶的催化效率是无机催化的107～1013倍说明酶具有高效性。②酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。（2）酶具有专一性①酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、脂肪和淀粉水解。②实例：脲酶只能催化尿素分解为氨和二氧化碳。（3）酶的作用条件较温和

酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只能使酶活性降低，酶的空间结构仍然稳定，不会使酶失活。①酶的作用需要适宜的温度②酶的作用需要适宜的pH锁钥学说锁钥学说是指生物反应中，酶和底物结合时，底物的结构和酶的活动中心的结构十分吻合，就好像一把钥匙配一把锁一样。诱导契合学说当底物与酶接近时,底物可以诱导酶活性中心构象发生改变,使之成为能与底物分子互补结合的构象,称此为诱导契合学说。“人体冷冻”实验

1967年1月12日，美国物理学教授詹姆斯·贝德福德因肺癌去世后，成为第一例用人体冷冻技术贮存遗体期望将来复活的人，他为此提前支付了50年的冷冻费用。在詹姆斯·贝德福德离世后不久，医生们就立刻在他身体里注入了大量的冷冻保护剂，来保护其体内的血液不变质，然后再将其身体放入低温的液氮冷冻仓中。2017年，罗伯特宣布要把50年前冷冻的詹姆斯·贝德福德进行解冻(复活)，但一直到今天，詹姆斯·贝德福德解冻之后的结果并没有传出来，没有人知道，解冻结果究竟是成功了还是失败了。1.二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性（）2.催化脂肪酶水解的酶是蛋白质酶（）3.酶在最适温度条件下活性最高，因此酶适合在此温度下保存（）4.低温、高温、强酸、强碱条件下酶的活性都很低，且酶的空间结构都发生了不可逆的改变（）易错提醒√√××二、关于酶的实验设计1.酶高效性的实验设计思路（1）实验组：底物+生物催化剂（酶）→底物分解速率（或产物生成的速率）。（2）对照组：底物+无机催化剂→底物分解速率（或产物生成的速率）。用斐林试剂分别检测试管1、试管2是否有还原糖产生。淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用序号项目试管1试管21注入可溶性淀粉溶液2ml—2注入蔗糖溶液——2ml3注入新鲜的淀粉酶溶液2ml2ml2.酶专一性的实验设计思路实验组：底物A+相应酶液A→底物被分解对照组：另一底物B+相同酶液A→底物未被分解实验组：底物A+相应酶液A→底物被分解对照组：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试剂检测生成物？3.探究酶的作用条件温和的实验设计（温度、pH对酶活性的影响）（1）探究温度对酶活性的影响①实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉酶的水解速率。淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶活性。试管编号试管编号11’22’33’实验步骤一2ml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℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min三分别将每组的两支试管内的液体混合、摇匀四在冰水中水浴数分钟在60℃温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟五取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象实验现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性（1）探究温度对酶活性的影响①实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉酶的水解速率。淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶活性。②实验步骤、现象以及结论让反应物和酶分别在各自所需温度下保温一段时间，再进行混合，为了防止反应开始时未达到实验要求的温度。1.上述实验能否用斐林试剂检测还原糖的含量来判断淀粉分解速率？若不能，请说明理由。2.探究温度对酶的活性的影响时，能否用过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作为实验材料？原因是？问题探究不能，因为斐林试剂检测还原糖时需要水浴加热，加热会改变反应体系的温度，从而会给实验引入额外的变量，影响实验结果。不能，因为温度会影响过氧化氢的分解速率，无法判断实验过程中过氧化氢产生的氧气是由于酶活性导致的还是过氧化氢加热下分解导致的，影响实验判断。③实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入等量不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH溶液三注入等量的过氧化氢溶液2mL2mL2mL四观察现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生（2）探究pH对酶活性的影响①实验原理：②实验步骤2H2O22H2O+O2过氧化氢酶能否用淀粉酶分解淀粉的实验来探究PH对酶的影响？酶相关曲线分析1.酶的高效性的曲线分析点石成金（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。反应产物浓度反应平衡点2.酶的专一性的曲线分析点石成金（1）加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。（2）加入酶B的反应速率与未加入酶的空白对照条件下的反应速率相同。3.底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析点石成金（1）底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而加快。（2）当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再加快（此时限制酶促反应速率的因素是酶的数量）3.酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析点石成金在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比温度、PH→酶的活性酶浓度、底物浓度→接触面积1.酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示（）2.pH影响酶活性的实验中实验材料不选择蛋白质，原因是酸能促进蛋白质水解。（）3.探究“影响酶活性的条件”实验中，至少要设置三组实验（）4.市售α-淀粉酶的最适温度在50～75℃，而来自人体的唾液淀粉酶的最适温度在37℃左右（）易错提醒√√√√1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（）A.纤维素酶B.淀粉酶C.脂肪酶D.蛋白酶

2.能够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.麦芽糖酶即学即练DB3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好的保持甜味，这是因为加热会（）A.提高淀粉酶的活性B.改变可溶性糖分子的结构C.破坏淀粉酶的活性D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性4.在不损伤植物细胞内部结构的情况下，下列可用于去除细胞壁的物质是（）A.蛋白酶B.纤维素酶C.盐酸D.淀粉酶即