5.1 酶的作用和本质课件-高一上学期生物人教版（2019）必修1

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。问题探讨斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用实验（视频）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？怎样才能证明你的推测？胃内的化学物质排除物理性消化干扰收集胃内的化学物质，看看在体外是否能将肉块分解后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。我要和铁笼一起吃

1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。酶有什么作用？它是什么物质呢？第5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课时酶的作用和本质主题一酶在细胞代谢中的作用主题二酶的本质目录索引综合情境探究设计对照实验【细胞化学反应】叶绿体：CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶线粒体:C6H12O6+6H2O+O26CO2+12H2O+能量酶核糖体：氨基酸

多肽酶脱水缩合细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。概念：细胞代谢离不开酶细胞代谢2H2O22H2O+O2↑细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发变白，加速人体衰老。资料细胞内的过氧化氢是怎样被快速分解的呢？酶在细胞代谢中的作用加热、强酸、强碱、加催化剂（如Fecl3)过氧化氢在体外分解需要什么条件？细胞中含有过氧化氢酶比较过氧化氢在不同条件下的分解1.实验目的：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。2.实验原理：2H2O22H2O+O2反应条件①加热(90℃)②Fe3+是无机催化剂③新鲜肝脏（含过氧化氢酶）不同条件判断H2O2的分解快慢依据：O2的产生量①气泡冒出情况②点燃卫生香的复燃情况实验3.实验材料：①新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）②质量分数为3.5%的FeCI3溶液③新配制的体积分数为3%的H2O2溶液比较过氧化氢在不同条件下的分解实验4.实验设计：组别对照组实验组1234过氧化氢H2O2浓度3%3%3%3%H2O2剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡带火星的卫生香比较过氧化氢在不同条件下的分解实验比较过氧化氢在不同条件下的分解实验1号2号4号3号肝脏研磨液FeCl390℃水浴常温实验现象实验结果和结论组别对照组实验组1234过氧化氢H2O2浓度3%3%3%3%H2O2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明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃实验结论：

1.加热、FeCl3、H2O2酶都能加快反应速率；

2.与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。2号试管放出的气泡多，说明加热能提高反应速率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过氧化氢酶比Fe3+

的催化效率高得多。一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。探究实验比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)与１号试管相比，２号试管出现什么不同的现象？说明什么？(2)3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？(3)3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,

说明什么？(4)2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多？小组合作讨论(P77)酶在细胞代谢中的作用问题:

为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？

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、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行是至关重要的。问题:

小组讨论以上比较过氧化氢在不同条件下的分解实验设计严谨吗？一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？①自变量：②因变量：③无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量随着自变量的改变而变化的变量人为控制的对实验对象进行处理的因素实验中可以变化的因素3.（1）变量Y=x+a

自变量因变量无关变量（不同条件X）（结果Y）（相同条件a）控制变量和设计对照实验试管编号1234一二

三观察实验结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴几乎无少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样

过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件无关变量H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香自变量因变量相同适宜步骤变量你能准确找出以上实验中的相关变量吗？控制变量？试管编号1234实验处理无90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆H2O2溶液（3%）2

mL2

mL2

mL2

mL检测指标1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况除自变量外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照组实验组该实验的对照组和实验组分别是什么？（2）对照实验：空白对照：对照组不施加任何处理因素其它：自身对照、相互对照、条件对照注

等量性原则原则：控制单一变量设置：对照组和实验组活化能：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。问题:

通过以上学习你能总结出加热、Fe3+、酶使H2O2分解的作用机理吗？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

加热

Fe3+酶酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行高。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。[想一想]无催化剂曲线：______酶促反应曲线：______无酶促反应所需活化能：______酶促反应所需活化能：______Fe3+降低的活化能：______酶降低的活化能：曲线A曲线Cca-caABCABCa-b>a-b酶在细胞代谢中的作用a-c结论语句辨一辨(1)能催化化学反应的物质就是酶。(

)(2)酶能够提高化学反应的活化能,使化学反应顺利进行。(

)(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。(

)(5)加热能够促进H2O2分解,是因为加热使H2O2分子获得了能量。(

)×××√√酶在细胞代谢中的作用对点应用•突破突破点1比较过氧化氢在不同条件下的分解1.如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,下列有关分析合理的是(

)A.本实验的自变量只是催化剂的不同B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等C.1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能C2.如图所示,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能,正确的图解是(

)C对点应用•突破主题一酶在细胞代谢中的作用主题二酶的本质目录索引综合情境探究设计对照实验19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才揭开酶的“面纱”。酶到底是什么物质呢?酶的本质探索（视频）发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳萨姆纳其他科学家切赫和奥尔特曼发酵与死细胞中的物质有关发酵与活细胞有关死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质切赫奥尔特曼总结：请给酶下一个比较完整的定义。少数酶是RNA

1.酶本质的探索化学本质绝大多数是_______少数是_____合成原料__________________组成元素C、H、O、N_________________合成场所_______细胞核(真核生物)来源活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)作用场所细胞内、细胞外、生物体外生理功能_____作用机理_____________________酶的底物酶促反应的反应物蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸C、H、O、N、P核糖体催化降低化学反应的活化能酶的本质29胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶水解酶：在物质水解时起催化作用合成酶：在物质合成时起催化作用按存在部位分：按功能分：酶的种类(1)具有分泌功能的细胞才能产生酶。(

)

释疑：一般活细胞都能产生酶(包括哺乳动物未成熟的红细胞)(2)酶的基本组成单位是氨基酸。(

)(3)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸或核苷酸。(

)

释疑：酶可以重复多次利用，不会立即被降解(4)酶的作用是为化学反应提供能量。(

)

释疑：酶的作用原理是降低化学反应的活化能(5)酶具有催化、调节等多种功能。(

)

释疑：酶只有催化作用，激素才具有调节功能(6)酶是活细胞产生的，所以只能在细胞内起催化作用。(

)

释疑：酶在细胞内、细胞外、体外都可以发挥作用判断正误××××××突破点2酶的化学本质4.下列关于酶的叙述,正确的是(

)A.组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸B.酶都是在核糖体上合成的C.酶只有在细胞中才能发挥作用D.酶的作用原理与无机催化剂的不同A酶的本质多酶片加酶洗衣粉果胶酶酶在生活中的运用多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。第1课时---下节课前提问1.酶的概念：_______________________________________；2.酶的作用：__________;3.作用机理：______________________;4.酶的本质：_____________________________。5.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成为

。6.与无机催化剂相比，酶

。催化作用降低化学反应的活化能酶是活细胞产生的，具有催化作用的有机物大多数的是蛋白质，少数是RNA降低活化能的作用更显著，催化效率更高活化能主题三酶的高效性和专一性酶的特性情境资料：成年人每餐的进食量大约有600g左右，但每片多酶片只含胃蛋白酶13mg和胰酶0.3g就可以很好的帮助食物消化水解，说明酶的催化具有什么特点？（与无机催化剂相比）1.酶具有高效性酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。①如何验证酶的高效性？和无机催化剂对比【任务】阅读材料，总结酶的特性酶的特性（与无机催化剂相比）1.酶具有高效性a、c相比说明酶具有

，a、b相比说明酶具有

，催化剂能

到达化学平衡点的时间，

（改变/不改变）化学反应的平衡点，

（能/不能）改变最终生成物的量。高效性催化作用不改变缩短不能②分析曲线【任务】阅读材料，总结酶的特性酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。酶不能改变最终生成物的量。酶具有专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。①脲酶——只能催化尿素分解。②过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。③二肽酶——可以催化所有的二肽分解锁钥学说：酶的特性2.酶具有专一性酶的特性2.酶具有专一性情境资料：我们已经知道无机催化剂催化的化学反应范围较广，酶能像无机催化剂那样催化多种化学反应吗?以淀粉酶为例，探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用【任务】阅读材料，总结酶的特性1实验目的探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。淀粉和蔗糖都是非还原糖。淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，确定酶促反应产物。2实验原理酶的特性2.酶具有专一性3实验材料及检测试剂选择质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液；质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；斐林试剂。4实验设计试管编号试管1试管2淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL淀粉酶溶液2mL2mL斐林试剂（沸水浴1min）2mL2mL实验结果酶的特性5实验过程试管编号试管1试管2淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL淀粉酶溶液2mL2mL斐林试剂（沸水浴1min）2mL2mL实验结果砖红色沉淀无颜色变化6实验结果酶的特性

实验结论淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。底物D+酶D底物D+酶E底物浓度反应速率酶的特性2.酶具有专一性7酶的专一性意义

：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。①反应前后酶的结构和性质不变②同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同问题:

探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中检测试剂为什么选择斐林试剂而不是碘液？淀粉完全分解+碘液→无现象蔗糖分解/不分解+碘液→无现象酶的特性2.酶具有专一性碘液只能鉴定淀粉是否水解，不能鉴定蔗糖是否水解方案二：

淀粉+蔗糖酶蔗糖+蔗糖酶

方案四：

蔗糖

+淀粉酶

蔗糖

+蔗糖酶

方案一：

淀粉

+淀粉酶

蔗糖

+淀粉酶

方案三：

淀粉

+淀粉酶

淀粉

+蔗糖酶

思路1：底物不同，酶相同思路2：底物相同，酶不同用斐林试剂检测用斐林试剂检测用斐林试剂检测用碘液或者斐林试剂检测问题:

针对该实验还有其他的设计方案吗？对点应用•突破1.关于比较过氧化氢在不同条件下的分解实验,下列叙述正确的是(

)A.可用同一支滴管滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液B.H2O2酶属于胞外酶,研磨实验材料会破坏酶的结构C.酶具有高效性是因为研磨液中酶的数量多于Fe3+的数量D.本实验中加热也能使反应速率加快,但并未降低此反应的活化能D结论语句辨一辨(1)由于酶在化学反应前后性质和数量没改变,所以酶具有高效性。(

)(2)二肽酶能催化多种二肽水解,不能说明酶具有专一性。(

)(3)催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。(

)××√3.(2024福建福州高一期末)为验证酶的专一性,设计实验如表所示。下列对表格内容的补充,正确的是(

)组别甲组乙组酶淀粉酶淀粉酶反应物①②检测试剂③③A.①蔗糖,②麦芽糖,③斐林试剂B.①淀粉,②麦芽糖,③斐林试剂C.①淀粉,②蔗糖,③斐林试剂D.①蔗糖,②淀粉,③碘液C对点应用•突破酶的特性情境资料：多酶片作为药物，我们要从说明书中了解它的注意事项：a.不宜用热水送服b.不能与碱性食物同服

以上注意事项说明酶起催化作用需要怎样的条件？温度影响酶的活性pH影响酶的活性①如何设计实验来证明？探究实验：影响酶活性的条件【任务】阅读材料，总结酶的特性3.酶的作用条件温和酶催化特定化学反应的能力称为

。酶活性可用

表示。衡量酶活性的指标：用

来表示。酶活性在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率单位时间内底物减少量或产物生成量温度反应速率最适温度ABC在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快在最适温度时，酶促反应速率最快AB段：B点：BC段：超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。低温(如A点)影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度适当升高后，酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。高温破坏酶的空间结构，使酶失活探究·实践:实验1：探究温度对酶活性的影响探究·实践:实验1：探究温度对酶活性的影响质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂1实验材料及检测试剂选择1淀粉、淀粉酶①实验材料：不选用H2O2作为反应底物的原因？H2O2不稳定，受热易分解。碘液②检测试剂：不选用斐林试剂进行鉴定的原因?

斐林试剂检测需要水浴加热，温度是干扰条件。问题:

小组合作选出探究温度对酶活性影响实验材料并做简要说明。探究·实践:实验1：探究温度对酶活性的影响6.实验设计思路：底物酶各自在所控制的温度下保温处理一段时间底物与对应温度的酶混合在各自所控制的温度下保温一段时间检测因变量思考：能否混合后再控制温度？不能！保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。思考：本实验的自变量、因变量分别是什么？酶活性温度探究·实践:实验1：探究温度对酶活性的影响探究·实践:实验1：探究温度对酶活性的影响试管编号试管1试管1′试管2试管2′试管3试管3′实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二放入0℃冰水中水浴5min放入60℃温水中水浴5min放入100℃热水中水浴5min三将1与1′试管内的液体混合后继续在0℃冰水内放置10min将2与2′试管内的液体混合后继续在60℃温水内放置10min将3与3′试管内的液体混合后继续在100℃热水内放置10min四取出试管各加入两滴碘液，振荡实验现象实验结论呈蓝色无蓝色出现呈蓝色淀粉酶在60℃时催化淀粉水解，在100℃和0℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性☆酶和底物先分别在对应温度（或pH）下保温后再混合质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液H2O2、H2O2酶①实验材料：淀粉在酸性条件下会被水解问题:

小组合作选出探究PH对酶活性影响实验材料并做简要说明。问题:

不选用淀粉作为反应底物的原因？探究·实践:实验2：探究pH对酶活性的影响1实验材料及检测试剂选择探究·实践:实验2：探究pH对酶活性的影响实验步骤一取三支试管，编号1、2、3。

二三支试管都三支试管都加入20％新鲜肝脏研磨液，振荡三1号试管中加入1mL缓冲液2号试管中加入等量1mL盐酸溶液3号试管中加入等量1mLNaOH溶液四三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应实验现象

产生少量气泡产生少量气泡产生大量气泡探究·实践:实验2：探究pH对酶活性的影响实验结论：酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性。pH反应速率最适pHDEF在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快在最适pH时，酶促反应速率最快DE：E点：EF：①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。探究·实践:实验2：探究pH对酶活性的影响结论语句辨一辨(1)酶促反应速率可用反应物的消耗速率表示,也可用产物的生成速率表示。(

)(2)探究影响酶活性的条件实验中,至少要设置三组实验。(

)(3)不同酶的最适温度存在差异。(

)(4)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(

)(5)低温、高温、过酸、过碱条件下酶的空间结构都发生了不可逆的改变。(

)√√√××对点应用•突破对点应用•突破4.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。下列分析正确的是(

)A.实验结果表明该酶的最适温度是40℃B.实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响C.20℃条件下,t3时温度提高10℃,产物浓度会增加D.60℃条件下,t2时增加底物的量不会改变产物浓度D5.下列有关“探究影响酶活性的条件”实验的叙述,错误的是(

)A.探究pH对过氧化氢酶活性的影响,pH是自变量,过氧化氢分解速率是因变量B.探究温度对酶活性的影响,可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应C.探究pH对酶活性的影响,酶溶液和底物应先调pH再混合D.探究温度对淀粉酶活性影响的实验过程中,可用碘液对实验结果进行检测B对点应用•突破综合情境探究影响酶促反应速率的因素情境探究•提升1.温度和pH对酶促反应速率的影响

据图可知，不同pH条件下，酶最适温度__________；不同温度条件下，酶最适pH__________，即反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（pH）。不变

也不变

2.底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响

(1)图甲，在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而__________，但当底物达到一定浓度后，受__________限制，酶促反应速率不再增加。

(2)图乙，在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成__________。

加快

酶数量

正比

3.酶的失活

抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制，图甲为两种抑制剂的作用机理模型，图乙为相同酶溶液在