【高中生物】降低化学反应活化能的酶课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

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1、5.1 降低化学反应活化能的酶第一课时第一课时 酶的本质酶的本质1773年，意大利科学家斯帕兰札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。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?问题探讨便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化是胃内的化学物质将肉块分解了进行体外实验，设法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，如果可以便可证明胃消化肉块的是一种化学物质，而不是简单的物理消化。斯帕兰扎尼的实验证明，食物在胃中的

2、消化，靠的是胃液中的某种化学物质。但这种物质是什么，他没能得出结论。后来科学家发现胃液中含有大量的盐酸。于是科学家推测使食物分解的物质是盐酸。1835年，德国科学家施旺实验发现胃腺分泌物有一种物质与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸单独作用，这个物质就是胃蛋白酶。随着对细胞研究的不断深入，人们认识到，细胞的生活需要物质和能量。能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。那么酶的作用到底是什么呢？那么酶的作用到底是什么呢？探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解试试管管编编号号备注备注1号号2号号3号号4号号底底

3、物物 2ml过氧化氢溶液过氧化氢溶液处处 理理检检 测测实验现象实验现象室温室温90CFeCl3肝脏研磨液肝脏研磨液观察气泡数，点燃的卫生香的燃烧程度观察气泡数，点燃的卫生香的燃烧程度无关变量无关变量无关变量无关变量自变量自变量“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”实验分析实验分析对照组对照组 实实 验验 组组 因变量因变量?实验方法：控制变量和设计对照试验实验方法：控制变量和设计对照试验实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做叫做自变量自变量，如上表中的加热、加氯化铁

4、溶液、加肝脏研磨液，是对过氧化氢的不，如上表中的加热、加氯化铁溶液、加肝脏研磨液，是对过氧化氢的不同处理，温度和催化剂都属于自变量。同处理，温度和催化剂都属于自变量。因变量因变量是因自变量改变而改变的变量。上表中过氧化氢的分解速率就是因变量。是因自变量改变而改变的变量。上表中过氧化氢的分解速率就是因变量。其他都因素被称作其他都因素被称作无关变量无关变量，对于，对于无关变量都应保持一致无关变量都应保持一致。对照试验要设置对照组和实验组对照试验要设置对照组和实验组。实验中对照组未作任何处理，也叫空白对照。实验中对照组未作任何处理，也叫空白对照。不同条件使H2O2分解加快的原因75KJ/mol将近5

5、0KJ/mol29KJ/mol加热加热加热加热FeFe3+3+H H2 2OO2 2酶酶酶酶为过氧化氢分子提供能量为过氧化氢分子提供能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能显著显著降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能过氧化氢分解的活化能分子从常分子从常态转变为态转变为容易发生容易发生化学反应化学反应的活跃状的活跃状态所需要态所需要的能量称的能量称为活化能为活化能与无机催与无机催化剂相比，化剂相比，酶降低活酶降低活化能的作化能的作用更显著，用更显著，催化效率催化效率更高更高酶的作用机理常态常态E1E2E3甲乙丙酶的作用机理甲：反应进行所需要的活甲：反应进行所需要的活化能化能乙：加酶以后反

6、应所需的乙：加酶以后反应所需的活化能活化能丙：酶所降低的活化能丙：酶所降低的活化能巴斯德李比希毕希纳酶本质的探究历程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(微生物学家）微生物学家）发酵与发酵与活细胞活细胞有关，发有关，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是引起发酵的是细胞中的某些物细胞中的某些物质质，但这些物质只有在酵母细，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎

7、后继续起催化继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳脲脲酶是酶是蛋白质蛋白质李比希李比希（化学家）（化学家）切赫、奥切赫、奥尔尔特曼特曼少数少数RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能酶本质的探索酶本质的探索所有活细胞都含有酶吗？所有的活细胞中都含有酶，因为活细胞需要进行新陈代谢。但不是所有活细胞都能产生酶但不是所有活细胞都能产生酶，如哺乳动物的成熟红细胞是不能产生酶的，但它本身含有酶，而它的酶是在它还未成熟的时候合成好的。（未成熟的红细胞是有细胞器和细胞核的，等到合成所有的必须物质时，到成熟了，溶酶体才可以释放水解酶，把细胞器和细胞核溶解了，成熟血红细

8、胞失去所有细胞器，此后无法在合成酶，而它所进行新陈代谢消耗的酶是靠的是未成熟时所合成的酶）一般来说，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，少数酶是RNA。第二课时第二课时 酶的特性酶的特性5.1 降低化学反应活化能的酶酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。107 10131 1、酶酶具具有有高高效效性性时间时间产产物物浓浓度度加酶加酶 加无机催化剂加无机催化剂不加催化剂不加催化剂 无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。酶也具有这个本领吗？酶只能缩短达到化学反应平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点（即不改

9、变最终产物的量）材料用具：3%的可溶性淀粉溶液，3%的蔗糖溶液，淀粉酶溶液（最适温度60），碘液，斐林试剂，试管，量筒等1、设计实验的原理是什么？探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用验证酶的专一性。如果酶具有专一性，那么淀粉酶就只能催化淀粉的分解，而不能催化蔗糖的分解。2、如何验证淀粉和蔗糖是否被分解？淀粉和蔗糖分解后都会产生还原糖，因此可通过斐林试剂来进行验证看是否出现砖红色沉淀。3、能否用碘液进行验证？2 2、酶酶具具有有专专一一性性不能；碘液只和淀粉反应，如果淀粉酶催化了淀粉的分解，那么两个试管都不会出现现象，无法验证012 2、酶酶具具有有专专一一性性每一种酶只能催化一种或一类化学反应每一

10、种酶只能催化一种或一类化学反应如：脲酶只能催化尿素分解。过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解。二肽酶可以催化所有的二肽分解保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。只有酶A能催化底物A参与的反应，说明酶具有_专一性材料用具：可溶性淀粉溶液，H2O2溶液，淀粉酶溶液，H2O2酶，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂，pH试纸，温度计，试管，量筒为什么不能选择H2O2？用斐林试剂还是碘液检测淀粉水解情况？探究温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响3 3、酶的作用条件比较温和、酶的作用条件比较温和实验分分组实验步步骤一一二二三三四实验现象象结论1号号试管管2号号试管管3号号试管管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2m

11、L淀粉溶液保持0冰水中约5min加热至100，约5min加热至60，约5min各加入两滴碘液振荡无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色蓝色探究温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响3 3、酶的作用条件比较温和、酶的作用条件比较温和材料用具：可溶性淀粉溶液，H2O2溶液，HCl，NaOH，淀粉酶溶液，H2O2酶，碘液，斐林试剂，pH试纸，试管，量筒为什么不能选择淀粉？探究探究pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响3 3、酶的作用条件比较温和、酶的作用条件比较温和实验分分组实验步步骤一一二二三三四四实验现象象结论1号号试管管2号号试管管3号号试管管各加入2滴过氧化氢酶，振荡23min试管各

12、加入4mL过氧化氢溶液无明显变化pH7pH=12pH2观察试管中气泡产生的情况只有在适合的pH下酶的催化效率最好大量气泡产生少量气泡产生探究探究pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响3 3、酶的作用条件比较温和、酶的作用条件比较温和单击添加标题033 3、酶的作用条件比较温和、酶的作用条件比较温和AB：在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快B：在最适温度/区间时，酶促反应速率最快BC：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。AB：在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快B:在最适pH时，酶促反应速率最快BC：超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失

13、活。pH拓展：最适拓展：最适pH：胃蛋白胃蛋白酶：1.5-2.0；动物体内的物体内的酶：6.5-8.0；植物体内的植物体内的酶：4.5-6.5；胰蛋白胰蛋白酶 8.1 唾液淀粉唾液淀粉酶 6.8；植物淀粉植物淀粉酶 6.823456酶的应用溶菌酶溶解细菌的细胞壁含酶牙膏多酶片胰蛋白酶加酶洗衣粉果胶酶酶为生活添姿彩1.影响酶活性的因素有很多，包括温度、酸碱度、反应物浓度、酶浓度等。如图表示的是在最适温度条件下，反应物浓度对淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关说法正确的是A若温度升高5，则A点位置上升B若温度升高5，则B点位置不变C若再加入少量淀粉酶，则A点位置一定会上升D若再加入少量淀粉酶

14、，则B点位置一定会上升D2.如图曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()A.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变B.B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现a所示变化C.酶量增加后，图示反应速率可用曲线c表示D.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素D与酶相关的探究实验设计方法第三课时【类型一】酶相关实验设计中的“酶解法”对点练1.猪笼草是一种食虫植物，它以瓶状带盖的叶捕捉昆虫，并以其分泌物消化虫体。为检测此分泌物的性质，做了如下实验：取6支大小一样的洁净试管，加入经过不同温度处理的检测液后，再分别加入瘦肉块和马铃薯块，两小时后观察现象，

15、记录如下表。请据表回答问题：编号加入物条件现象1室温无明显变化2室温瘦肉块明显变化3煮沸后冷却到室温无明显变化4室温无明显变化编号加入物条件现象5室温无明显变化6煮沸后冷却到室温无明显变化续表（1）此分泌物中有_，没有_。蛋白酶淀粉酶（2）试管1和试管4在此实验中的作用是_。对照（3）试管3与试管2的现象不同，说明分泌物的活性受_的影响。温度（4）猪笼草捕食昆虫是对土壤溶液中缺少_元素的一种适应。氮解析 (1)此实验中,瘦肉块被分解,但马铃薯块没有被分解,则说明分泌物中有蛋白酶,没有淀粉酶。(2)试管1和4在此实验中起对照作用,不可缺少。(3)试管3与试管2起对照作用,研究的自变量是温度,最终

16、的现象不同,说明分泌物的活性受温度的影响。(4)猪笼草能捕食昆虫,捕食昆虫的目的是补充土壤中缺少的氮元素,是对土壤中缺少氮元素的一种适应。对点练2.某校研究性学习小组从芍药中提取出一种酶，为探究该酶催化分解的底物是葡萄糖还是蔗糖，该研究性学习小组的同学们设计并做了下图所示的实验。下列相关叙述正确的是(9 )。C【类型二】酶实验设计中的“对比法”2.酶的专一性实验探究设计思路一：自变量为底物种类。设计思路二：自变量为酶种类。例2 为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如表5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是(11 )。组别酶蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶反应物蛋白质淀粉蛋白质

17、淀粉麦芽糖A.和对比，用双缩脲试剂检测B.和对比，用碘液检测C.和对比，用斐林试剂检测D.和对比，用双缩脲试剂检测B解析 和中所使用的蛋白酶和淀粉酶的化学本质都是蛋白质，蛋白质能与双缩脲试剂产生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测，A错误；和的底物是淀粉，淀粉遇碘液变蓝，故和对比，用碘液检测，B正确；麦芽糖是还原糖，其水解产物也是还原糖，故用斐林试剂检测不能判断淀粉酶是否将麦芽糖水解，C错误；淀粉酶的化学本质是蛋白质，且在反应前后不变，用双缩脲试剂检测均变成紫色，因此不管底物是否被分解，用双缩脲试剂检测的结果是都产生紫色，故不能用双缩脲试剂检测实验结果，D错误。对点练3.为探究影响酶活性的因素、验

18、证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述，正确的是(13 )。方案催化剂底物温度胰蛋白酶蛋白块室温淀粉酶淀粉、蔗糖适宜适宜蛋白酶蛋白质适宜不同温度过氧化氢酶、氯化铁溶液过氧化氢强酸性室温B【类型三】酶实验设计中的“梯度法”1.酶的最适温度的探究（1）设计思路：设置一系列不同温度的实验组进行相互对照，根据实验现象得出结论。（2）操作示例：探究酶的最适温度。例3 某研究小组利用普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下做了下表所示的实验。请结合所学知识分析表格，回答下列问题：步骤组别注入碘液进行检测解析 本实验是为了探究普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下的活性变化，淀粉

19、的剩余量可作为其活性大小的衡量指标。淀粉遇碘变蓝色，而其水解产物遇碘不显色，可以在反应体系中注入碘液，根据是否显色及显色的深浅进行初步检测。（2）此实验的自变量是_，需要考虑的无关变量有_（举出两例即可）等。温度、淀粉酶的种类解析 对于同种酶的不同组别，温度是自变量，而对于同一组别，酶的种类是自变量，故该实验的自变量有两个：温度和淀粉酶的种类。实验中的无关变量有底物的量、保温时间、酶的浓度和数量、实验操作顺序等。（3）有人认为上表中的设计中有不严密之处，请指出其中的错误并修改：_。对点练4.植物细胞受损后通常会释放出酚氧化酶，将无色的酚类物质氧化生成褐色的物质，引起蔬菜、水果等的褐变。回答下列

20、问题：（1）水果的“果汁”主要储存于果肉细胞的_（填细胞器）中，自然状态下果蔬并没有发生褐变，是因为细胞内具有_系统，将酚氧化酶与酚类物质分隔开。液泡生物膜解析 “果汁”主要储存于液泡中。根据题意可知，酚氧化酶存在于细胞质基质中，细胞破裂会释放出来。正常情况下，由于有液泡膜把液泡中的酚类物质与细胞质基质中的酚氧化酶分隔开，故不会发生褐变。（2）某同学用马铃薯和儿茶酚溶液做了相关实验，实验装置及结果如下图、表所示：实验组别1组2组3组4组5组0255075100褐变等级0131.50 该实验的无关变量有_（至少写两点）。解析 分析实验可知，该实验目的是探究不同温度对褐变的影响，自变量是温度，因变

21、量是褐变等级。该实验的无关变量是 pH、儿茶酚用量、马铃薯用量等。将儿茶酚溶液和马铃薯块混合后，马铃薯块中的_可催化儿茶酚生成褐色物质，该物质具有催化作用的原因是_。酚氧化酶能降低化学反应的活化能解析 将儿茶酚溶液和马铃薯块混合后，马铃薯块中的酚氧化酶可以催化儿茶酚生成褐色物质，该物质具有催化作用的原因是能降低化学反应的活化能。果蔬削皮后用沸水处理，褐变程度下降。根据实验结果推测，可能的原因是_。高温使马铃薯中的酚氧化酶失活褐变等级编号1号2号3号4号5号底物与试剂0.50.50.50.50.5肝脏研磨液/滴1111122222实验条件56789其他条件1538335836下列分析错误的是(38 )。C