第12讲 降低化学反应活化能的酶-【暑假自学课】2022年新高一生物暑假精品课（人教版2019必修1）

第12讲 降低化学反应活化能的酶 【学习目标】 1.通过对酶催化作用实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用。 2.通过分析“关于酶本质的探索”资料，认同科学是在不断探索和争论中前进的。 3.通过探究“过氧化氢在不同条件下的分解”，学习控制自变量、观察因变量，设置对照组和实验组。 4.通过探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”，理解并阐明酶具有专一性，学会“控制变量和设计对照实验”。5.通过探究“pH和温度对酶活性的影响”，理解“酶的作用条件较温和”，提升建构模型的科学思维素养。 6.通过调查酶在生活、生产中的应用，认同酶在生产实际中的广泛应用及具有高效、环保、节能等特点。 【基础知识】 一、酶的作用和本质 1.酶的作用 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。细胞代谢离不开酶的催化。 2.酶的本质 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。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 1.比较过氧化氢酶在不同条件下的分解的方法步骤 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 体积分数3%的过氧化氢溶液（mL） 2mL 2mL 2mL 2mL 温度（℃） 室温 90℃ 室温 室温 催化剂类型和数量（滴） 无 无 质量分数3.5%的FeCl3溶液2滴 质量分数20%的肝脏研磨液2滴 预期实验结果（气泡的冒出情况） 少 较少 较多 多 2.控制变量和设计对照实验 ①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作自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量；除自变量外，实验过程中存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量，如上述实验中反应物的浓度和反应时间等。 ②除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组。 三、酶催化作用的原理 1.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称为活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 2.下图是催化剂降低化学反应活化能的图解。 表示无酶催化条件下反应的活化能的曲线是ad段，表示有酶催化条件下反应的活化能的曲线是cd段，表示有酶催化条件下降低反应活化能的曲线是ac段。 四、酶的特性 1.酶具有高效性和专一性 酶的特性 含义 意义 验证实验 酶具有高效性 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 使细胞代谢快速进行 比较过氧化氢在不同条件下的分解 酶具有专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 使细胞代谢有条不紊地进行 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 2.淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 变量分析 自变量是反应底物，因变量是是否水解为还原糖，无关变量有温度、pH、试管大小、溶液的量、酶的量等 实验设计 试管1：淀粉溶液2mL+淀粉酶溶液2mL 蔗糖溶液2mL+淀粉酶溶液2mL 检验：加入等量斐林试剂摇匀，水浴加热相同时间 实验现象 出现砖红色沉淀 不出现砖红色沉淀 实验结果 淀粉在淀粉酶作用下水解 蔗糖在淀粉酶作用下不水解 实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性 3.酶的作用条件较温和 1.探究温度对酶活性的影响： 试管 步骤 1 1′ 2 2′ 3 3′ 淀粉溶液 2 mL / 2 mL / 2 mL / 淀粉酶溶液 / 1 mL / 1 mL / 1 mL 不同温度下处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 将同一温度下的两种物质混合后保温5 min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 实验现象 溶液变蓝 溶液不变蓝 溶液变蓝 实验结论 酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性 2.探究pH对酶活性的影响： 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 加入3%过氧化氢溶液 2mL 2mL 2mL 2 加入蒸馏水 1mL - - 3 加入0.01/L的盐酸 - 1mL - 4 加入0.01/L的NaOH溶液 - - 1mL 5 加入肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 6 检验 气泡产生量 大量 少量 少量 放入带火星的卫生香 复燃 不能复燃 不能复燃 结论 酶的催化作用需要在适宜的pH下进行，pH过高或过低都会影响酶的活性 实验注意事项 ①在探究温度影响酶活性的实验中，不宜选用H2O2溶液，原因是H2O2的分解