【课件】降低化学反应活化能的酶 2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

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1、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讨论：讨论：(1)(1)这个实验要解决这个实验要解决什么问题什么问题?(提出问题提出问题)(2)(2)实实验验中中为为什什么么要要把把肉肉块块放放 入入金金属属笼笼内内?(?(设设计计实实验验、观观察察 现象现象)(3)(3)是什么物质使肉块消失了是什么物质使肉块消失了?对对此，你会作出怎 样的推测样的推测?(?(作出假设作出假设)(4)(4)通过上述实验得出什么结论通过上述实验得出什么结论?趣味情景导学趣味情景导学暹馨提示如果您在观看本课件的过斯帕兰札尼实验斯帕兰札尼实验推论：胃内含有消化肉块的某种物质。：胃内含有消化肉块的某种物质。

2、如何证明这种物质的存在如何证明这种物质的存在?推敲：金属小笼的作用推敲：金属小笼的作用?结论：结论：谁在起作用呢谁在起作用呢?胃具有化学性消化的功能。胃具有化学性消化的功能。成分：蛋白酶0.2%,清洁剂15%。用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间，使用温水3040效 果最佳。切勿用60以上的热水。注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清洗双手。彻底清洗双手。一般洗衣粉不易清除衣一般洗衣粉不易清除衣物上的奶渍，但加酶洗衣物上的奶渍，但加酶洗衣 粉可以。某加酶洗衣粉包粉可以。某加酶洗衣粉包装袋上印有以下资料：探探 究究学习目标定位学习目标定位1.1.通过对照实验，掌握酶催化代谢反

3、应的实通过对照实验，掌握酶催化代谢反应的实质及特质及特征。征。(重、难点重、难点)2.阅读资料分析，阐述酶的本质。3.通过实验探究，学会控制实验变量及设计对照实验。(重、难点)问问题题导学导学探探 究究一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中的作用细胞中每时每刻都进行着许多化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。细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。2H O+0 2H O 播播 放放山乐世纪会榜科教文化股份山乐世纪会榜科教文化股份有限公司有限公司点点 击击 画画 面面 播播 放放纪纪 显显 梢梢比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件

4、下的分解对照实验对照实验对照对照组组实验组实验组说明说明234 4一H HO O浓浓 度度3%3%3%3%3%3%3%3%剂量剂量2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL二反应条件反应条件常温常温9090FeClFeCl肝脏研肝脏研磨液磨液变量变量无关变量无关变量自变量剂量剂量2 2滴清水滴清水结果气泡产生气泡产生2滴清水不明显不明显卫生香燃烧卫生香燃烧2 2滴滴2 2滴滴少量较多大量因变量不复燃不复燃 不复燃变亮复燃结论结论过氧化氢在不同条件下的分解速率率不一不一样样比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解y=kx实验讨论：实验讨论：1、与 1号试管相比，号试管相比，2

5、 2号试管出现号试管出现什么不同现象什么不同现象?这这一现象说明什么一现象说明什么?答：答：2 2号试管放出的气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。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?答：不能3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么什么?答：说明FeCl 中的Fe+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。过氧化氢分解的速率。实验讨论：实验讨论：4、3号和和4 4号试管相比，哪支试管反应速率快号试管相比，哪支试管反应速率快?这说这说明什么明什么?答：4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明：说明：过氧

6、化氢酶过氧化氢酶比比Fe+的催化效率高得多。的催化效率高得多。5、为什么说酶对于细胞、为什么说酶对于细胞反应的顺利进反应的顺利进行至关重要?答：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的顺利进行至 关重要。关重要。酶的作用机理酶的作用机理活化能：分于从分于从常态常态转变为容易发生化学转变为容易发生化学反反 应应 的的活活 跃跃 状状 态态所所 需需 要要 的的 能能 量量。常态 加热 Fe*过氧化氢酶常态分子常态分子活跃状态分子活跃状态分子为

7、什 么 在酶的催化作 用 下，过 氧 化 氢 的 分 解 速 度 加 快 了 呢为什 么 在酶的催化作 用 下，过 氧 化 氢 的 分 解 速 度 加 快 了 呢?点点 击击 画画 面面 播播 放放无催化剂无机催化剂酶产物产物反应进程反应进程同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化活化能能量能，催化效率更高。能，催化效率更高。反应物反应物讨论：讨论：1.1.巴斯德和李比希的观点巴斯德和李比希的观点各是什么各是什么?有什么积极意义有什么积极意义?各有什么局限性各有什么局限性?2.2.巴斯德和李比希出现争论巴斯德和李比希出现争论的原因是什么的原因是什么?这一争论这一争论对对 后人进一步研究酶

8、的本质起后人进一步研究酶的本质起 到了什么作用到了什么作用?关于酶本质的探索：阅读教材关于酶本质的探索：阅读教材P81资料分资料分析，总结各位析，总结各位科 学家在学家在“酶的本质酶的本质”的探索过程中做出了哪些贡献的探索过程中做出了哪些贡献。巴斯德在显微镜下观察到酵母细胞酒怎么变酸了?3.3.从毕希纳实验中可以得出什么结论从毕希纳实验中可以得出什么结论?4.萨姆纳研究的是哪种酶萨姆纳研究的是哪种酶?你认你认为他成功的主要原因是什么原因是什么?5.5.切赫和奥特曼有什切赫和奥特曼有什么新发现么新发现?6.6.酶的本质是什么酶的本质是什么?毕希纳实验毕希纳实验毕希纳毕希纳酵母细胞中的某物质能在细

9、胞外起作用酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用萨姆纳萨姆纳酶是蛋白质酶是蛋白质巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德 李比希少数少数RNA 也也具具 有有催催 化功化功能发酵与细胞中发酵与细胞中某些某些物质有关物质有关发酵与发酵与整个整个细细 胞的活动有关胞的活动有关二、二、酶的本质酶的本质酶是活 细胞胞产生的具有产生的具有生物催化作用生物催化作用的的有机物有机物。酶的来源酶的来源 酶的作用酶的作用 酶的酶的化化学成分学成分其中绝大多其中绝大多 数酶是蛋白数酶是蛋白质，少数是质，少数是RNA。降低降低 活化能活化能思考：酶被分解的产物是什

10、么思考：酶被分解的产物是什么?怎样设计实验证明酶的本质怎样设计实验证明酶的本质?的是(B )A.A.甲酶不被该种蛋白酶降解甲酶不被该种蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质【对点训练】【对点训练】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误解题指南：解题指南：通过图中蛋白酶对两种酶的作通过图中蛋白酶对两种酶的作 用结果来判断两种酶的化学本质。用结果来判断两种酶的化学本质。D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的乙酶活性的改变是因为其分子结构的改酶乙酶时间酶活性甲0为什

11、么为什么2 2号试管的反应速率比号试管的反应速率比1 1号试管快得号试管快得多多?提示：提示：酶有催化作用，催化效酶有催化作用，催化效率高于无机催化剂率高于无机催化剂。肝 胖 必 乐 是 新鲜 的。三、三、酶的特性酶的特性1.1.酶的高效性酶的高效性比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和Fe+Fe+的催化效率。的催化效率。少量肝脏少量肝脏 研磨液研磨液三氯化三氯化 铁溶液铁溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液2211未加酶也未加未加酶也未加无机催化剂无机催化剂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。比，酶的催化效率更高。哪一条是加酶的曲线哪一条是加酶的曲线?A曲

12、线模型曲线模型平衡点平衡点时间时间实验材料：质量分数为实验材料：质量分数为2%2%的的淀粉酶淀粉酶(其最适温度在其最适温度在6060左右左右)溶液，溶液，质质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。新鲜的质量分数为质量分数为20%20%的肝脏研磨液，的肝脏研磨液，3%3%的过氧化氢溶液。的过氧化氢溶液。生物酶牙膏中的淀粉酶能水解所有的残渣生物酶牙膏中的淀粉酶能水解所有的残渣吗吗?如何设计实验验证呢如何设计实验验证呢?请利用所给的实验材料请利用所给的实验材料设 计实验。计实验。方案：方案：同一种酶同一种酶+不同的底物不同的底物淀粉酶淀粉酶+淀粉淀粉淀粉酶淀粉酶+过氧化氢过氧化氢将全班分为四个大组，进行实验

13、。将全班分为四个大组，进行实验。1 1号试管中加入号试管中加入2 2mLmL 代管中加入代管中加入2 2mLmL淀粉溶液淀粉溶液 庶糖溶液庶糖溶液加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，据滴，据 试管下半部分浸入试管下半部分浸入 6060左右的热水左右的热水,反应反应5 5min加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡 约约6060水浴水浴2 2minmin传红色沉淀传红色沉淀 无变化无变化淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。提提 示示：不能使用碘液，因为碘液可以检不能使用碘液，因为碘液可以检测淀粉测淀粉是 否能被分解，但是不能检测蔗糖是否被分解。否能被分解，但是不能检测蔗糖是否被分解。2.酶的专酶的专

14、 一一 性性 探究淀粉酶对淀粉利探究淀粉酶对淀粉利 淀粉溶液淀粉溶液能改用碘液来检测吗能改用碘液来检测吗?为什么?糖溶液糖溶液二三实验现象现象结论结论白 色 棕棕 色色实验步骤底物产物产物图4-4 酶促反应过程示意图一一种酶只能催化种酶只能催化一种或一类一种或一类化学反化学反(a)活性部位酶(b)底物活性部位酶专一一性：性：应如果一个条形码不是专一的开一个柜子，有何后果?酶专一性意义：细胞代谢能够有条不紊地进行酶专一性意义：细胞代谢能够有条不紊地进行。酶的专一性有什么意义酶的专一性有什么意义?为什么多酶片不能与酸性为什么多酶片不能与酸性药药物物同同服服，也也不不能能用用热热开开水水冲冲 服服呢

15、呢?人人体体的的不不同同部部位位的的消消化化 液液pHpH不不同同，各各种种消消化化酶酶在在不不同同 的部位都能发挥作用吗的部位都能发挥作用吗?探究影响酶活性的条件探究实验的探究实验的 一一 般程序：般程序：提出问题提出问题2 作出假设设计实验4 进行实验分析结果，得出结论分析结果，得出结论6 表达交流表达交流进一步探究进一步探究点 点唾液淀粉酶唾液淀粉酶pH 6.27.4洗洗 衣衣 粉粉超效加酶号 ：218 节胃蛋白酶胃蛋白酶pH 0.91.5洗衣小贴士：洗衣小贴士：小肠内的酶小肠内的酶不宜用不宜用6060及及以上的热水直以上的热水直pH 7.6接溶解洗衣粉接溶解洗衣粉酶的活性是否受酶的活性

16、是否受pHpH、温度等的影温度等的影响2 我们作出的假设我们作出的假设酶的活性受酶的活性受pHpH、温度等的影温度等的影响探究温度对酶探究温度对酶活性的影响活性的影响探究探究pHpH对酶活对酶活 性的影响性的影响我们选用的底物我们选用的底物我们选用的酶我们选用的酶底 物：(酸能促进淀粉分解酸能促进淀粉分解)质量分数质量分数3%3%的可溶性淀粉溶液的可溶性淀粉溶液质量分数3%的HO 溶液酶溶液：(高温下HO 分解加快)淀粉酶溶液淀粉酶溶液(适宜温度适宜温度6060左右左右)新鲜的肝脏研磨液(含HO酶)选择材料1.你所设计实验的自变量是什么你所设计实验的自变量是什么?如何如何控制?对照组怎样设置对

17、照组怎样设置(至少设置几组至少设置几组)?)?底底物与酶 何时混合，控制变量之前还是之后何时混合，控制变量之前还是之后?2.实验的因变量是什么?怎样观察和检测因变量量?能用斐林试剂检测淀粉酶能用斐林试剂检测淀粉酶的水解的水解吗?3.3.无关变量有哪些无关变量有哪些?如何进行控制如何进行控制?问题探讨问题探讨设计实验温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响(以淀粉为底物以淀粉为底物)自 变 量：温度不同因变量：酶活性检测：碘液检测观察各试管中颜色的深浅。无关变量：pH,底物量及浓度，酶量，反 应时间等。pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响(以以H H0 0为底物为底物)自变量：自变量：pH不同不同因

18、变量：因变量：酶活性酶活性检 测：相同时间内HO分解产生气泡的量。无关变量：温度，底物量及浓度，酶量，反应时间等。反应时间等。4 分组进行实验分组进行实验按实验方案进行操作，仔按实验方案进行操作，仔细观察，细观察，认真记录实验结果。认真记录实验结果。分析结果，得出结论分析结果，得出结论1.1.哪支试管中酶的活性最高哪支试管中酶的活性最高?2.2.实验结果与你的预期结果一致吗实验结果与你的预期结果一致吗?取六支试管编号1112 22233分别加入1mL淀粉淀粉淀粉酶淀粉酶淀粉淀粉淀粉淀粉酶酶淀粉淀粉淀粉淀粉酶酶分别保温5min060100将两试管混合摇匀11加入加入1 1中中22加入加入2 2中

19、中33加入加入3 3中中分别保温5min060100取出冷却滴加碘液液1 1滴滴1滴1滴实验结果实验结果变蓝变蓝不变蓝变蓝变蓝实验结论实验结论酶的活性受温度的影响酶的活性受温度的影响探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响高温和低温下的酶恢复到正常温度高温和低温下的酶恢复到正常温度，以及以及pHpH由过酸过碱恢复到中性，由过酸过碱恢复到中性，酶的活性是否能够恢复酶的活性是否能够恢复?为什么为什么?小组讨论作出假设，根据已做小组讨论作出假设，根据已做的实验，设计实验。的实验，设计实验。表表 达达交交流流 并并 进进探探 究究作出作出假设假设温度由高温和低温恢复到最适温度，酶的活温度由

20、高温和低温恢复到最适温度，酶的活性能恢复。性能恢复。设计设计实验实验将处于0环境下的试管1在60下保温5min;将处于沸水环境下的试管将处于沸水环境下的试管3 3冷却到冷却到6060并保温并保温5min5min实验实验结果结果试管试管1 1蓝色消失，试管蓝色消失，试管3 3仍为蓝色仍为蓝色实验实验结论结论温度由低温恢复到最适温度，酶的活性恢复；活性恢复；温度由高温恢复到最适温度，酶的活性不能恢复活性不能恢复为什么在过酸、过碱或高温下，酶的活性不能恢复，而低温下酶的活性能恢复?请同学们根据蛋白质的特性，阅读课本第课本第8585页内容，回答问题。页内容，回答问题。作出作出假设假设pHpH由过酸、过

21、碱恢复到中性，酶的由过酸、过碱恢复到中性，酶的活性能够恢复活性能够恢复设计设计实验实验在在NaOHNaOH试管中加入等量试管中加入等量HClHCl在HCl试管中加入等量NaOH实验结果两支试管都没有产生大量气泡实验实验结论结论过酸、过碱环境下酶的活性不能恢 复酶的特性酶的特性1.1.具有高效性具有高效性比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率2.2.具有专一性具有专一性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3.作用条件较温和要有合适的温度要有合适的温度温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响要有合适的要有合适的pHpHpHpH 对过氧化氢酶活性

22、的影响对过氧化氢酶活性的影响四四、影响酶促反应速率的因素、影响酶促反应速率的因素：1.温 度温度过高时，导致酶的空间结构遭温度过高时，导致酶的空间结构遭到破坏，使酶永久性失活。低温时，酶活性降低，给以适宜温 度，可恢复活性在一定温度范围内，随温度升高，酶活性上升在一定温度范围内，随温度升高，酶活性上升。超过最适温度后，随温度上升，酶活性下降。超过最适温度后，随温度上升，酶活性下降。BC温温 度度AB 段表示：BCBC 段表示：段表示：B 点对应的温度表示：酶的最适温酶的最适温度度反应速率(酶活性)每种酶都有自己的每种酶都有自己的最适温度最适温度1.1.动物：动物：35403540之间之间2.植

23、物：4050之间3.细菌、真菌体内的酶最适温度差别较大，有的高达达7070t/最适温度PHB B点对应的点对应的pHpH表示：表示：酶的最适酶的最适pHpHAB段表示：段表示：在一定在一定pH范围内，随范围内，随pH上升，酶活性上升。上升，酶活性上升。BCBC段表示：段表示：超过最适超过最适pHpH 后，随后，随pHpH 上升，酶活性下降。上升，酶活性下降。2.pH在过酸过碱的条件下，在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性遭到破坏而失去活性反应速率 酶活性)A不不同同，过过酸酸、过过碱碱或或温温度度过过高高，会会使使酶酶的的空空间间结结构构 遭到到破破坏坏，

24、使使酶酶永永久久失失活活；低低温温使使酶酶活活性性明明显显下下降降，但但 在适宜温度下其活性可以恢复。在适宜温度下其活性可以恢复。思考：思考：高温、低温、过酸和过碱对酶活高温、低温、过酸和过碱对酶活 性的影响本质相同吗性的影响本质相同吗?酶酶 的的 活活 性性 受受 温温 度度 影影 响响 的的 示示 意意 图图 酶 的 活 性 受 pH 的 影 响最 适 温 度t/酶的浓度：底物充足时反应速率随酶浓度的升高而加快。反应速率不再增加的限制因素是什么?底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。底物浓度底物浓度(S)(S)酶的浓度酶的浓度(E)(E)

25、4.4.底物浓度底物浓度3.3.酶的浓度酶的浓度反应速率反应速率【对点训练】【对点训练】关于温度对酶活性影响关于温度对酶活性影响的叙述，的叙述，错误的是错误的是 (B )A.不同酶的最适温度可能相同B.B.随着温度降低，酶促反应的活化能随着温度降低，酶促反应的活化能下降下降C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存D.高温下酶失活是酶空间结构破坏的结男(1)(1)温度能影响酶的活性，最适温度能影响酶的活性，最适温度时酶的活温度时酶的活 性最高。性最高。(2)(2)高温使酶变性失高温使酶变性失活，低温使酶活性降低，但活，低温使酶活性降低，但 不失活，可用于酶的保存。不失活，可用于酶的保存。警示】警示

26、】实验中温度和实验中温度和pHpH的控制的控制在设计酶需要适宜的温度和在设计酶需要适宜的温度和pHpH的实验中，每一组实的实验中，每一组实验都必须事先将底物、酶液分别处理到各自所需要验都必须事先将底物、酶液分别处理到各自所需要控制的温度和pH,使反应一开始便达到预设温度和pH,减小实验误差。若先将底物与酶液混合后再控 制温度和pH,则会由于酶的高效性，导致酶促反应在达到所控温度和在达到所控温度和pHpH条件前发生。条件前发生。酶的概念酶的概念酶的作用原理酶的作用原理石每酶的本质酶的本质酶的作用特性a.a.具有高效性具有高效性b.b.具有专一性具有专一性c.c.作用条件较温和作用条件较温和知识体

27、系小结知识体系小结当堂当堂训练达标训练达标1.关于酶的特性，下列关于酶的特性，下列表述中错误的是表述中错误的是(D)A.A.酶是活细胞产生的具有催化能力酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物的有机物B.B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D.D.一旦离开活细胞，酶就失一旦离开活细胞，酶就失去催化能力去催化能力2.下列关于酶的叙述，下列关于酶的叙述，不正确的是不正确的是(B)A.绝大多收酶的化学本质是蛋白质酶的化学本质是蛋白质B.能够催 脂肪酶水解的酶是脂肪酶脂肪酶水解的酶是脂

28、肪酶C.酶的催 效率高是因为其降低活化能的作用显著D.酶 催 化 学反应一般是在比较温和的条件下进行的考察酶的特性及其本质3.3.(2016(2016 全国卷全国卷 I)若除酶外所有试若除酶外所有试剂已预保温，则剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(C)A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量时间后检测产物的量B.加入底物加入底物加入酶加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入缓冲液加入加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量时间后检测产物的量D.加入底物加入底物计时计时加入酶加入酶加入缓冲液加入缓冲液保温保

29、温一一段时间后检测产物的量时间后检测产物的量4.下图纵轴为酶反应速率，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速率关系的是的是(B )ADCB5.5.(2016(2016 全国卷全国卷)为了研究温度对某种酶活性的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：20 40-60权产物浓(1)(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是三个温度条件下，该酶活性最高的是 B 组。(2)(2)在时间在时间t,之前，如果之前，如果A组温度提组温度提高高10,10,那么A组酶催化 反应的速度会 加 快(3)(3)如果在时间如果在时间t 时，向时，向C组反应体系中增加组反应体系中增加2 2倍量的底倍量的底物，其他条件保持不变，那么不变，那么在在t,时时，C 组产物总组产物总量量 不不 变变 原因是6060条件下，条件下，t2t2时酶已失活时酶已失活，即使增加底物，反应，即使增加底物，反应产物总量也不会增加产物总量也不会增加(4)(4)生物体内酶的化学本质是生物体内酶的化学本质是 蛋白质或蛋白质或RNARNA 其特性有其特性有 高效性和专一性高效性和专一性 (答出两点答出两点即可即可)。