4.1.1 酶的化学本质、作用及特性课件2022-2023学年高一上学期生物北师大版必修1

必修1　第4章 细胞代谢 第一节 酶 第1课时 酶的化学本质、作用及特性 问题探讨 酶的化学本质及作用 酶的特性 课堂小结 索引 INDEX 检测评价 1 2 3 4 5 问题探讨 1. 和无机催化剂相比，酶的作用具有哪些特点？ 2. 酶的化学本质是什么？ 氮是植物生长的必需元素，大气中约含78%的N2，但不能被农作物直接利用，因此，种植农作物一般都需要施用氮肥。目前，世界上大约有10%的能源用于工业固氮，但工业固氮需要在20~50MPa、500℃的条件下，使用无机催化剂将氮气和氢气合成氨。而与豆科植物共生的根瘤菌却在常温常压下就能够固氮。根瘤菌轻松固氮的“法宝”是细胞中的生物催化剂一一酶。 菜豆的根瘤 01 酶的化学本质及作用 酶的发现 资料1：1857年,法国微生物学家巴斯德认为葡萄酒的发酵是一个生理过程，只能发生在完整的酵母活细胞中。而徳国化学家李比希则认为发酵是一种化学过程，酵母颗粒起着催化剂的作用，类似于铂粉颗粒催化过氧化氢(H2O2)的分解。后来有科学家提出假说,认为微生物中含有某些化学物质,是它们引起了发酵,并把这些化学物质命名为酶,然而当时许多科学家从酵母菌中分离酶的尝试都失败了。 1.1 巴斯德和李比希争论的焦点是什么? 1.2 他们的争论对酶的后续研究有什么积极意义? 酶的发现 资料2：1897年，德国化学家布赫纳将酵母细胞用沙粒磨碎后进行过滤，得到了酵母汁。为了保存新鲜的酵母汁,他把蔗糖作为防腐剂加入其中，结果他惊奇地发现,蔗糖被发酵转化成了酒精和CO2。在后续的研究中，他发现高温、酸、碱和很多有机溶剂处理后都会使酵母汁的这种功能丧失。 2. 布赫纳的实验能否证实资料1中关于“酶”的假说？ 酶的发现 资料3：1917年,美国科学家萨姆纳开始尝试从刀豆种子中提取脲酶。1926年,他以丙酮为溶剂,成功地获得了高纯度的结晶体,结晶体溶于水后能够催化尿素分解成CO2和NH3的反应。萨姆纳发现脲酶晶体的组分几乎全是蛋白质,因此推断所有酶都是蛋白质。20世纪30年代,其他科学家相继结晶出胃蛋白酶等各种消化酶,并发现它们都是蛋白质。萨姆纳的观点被广泛地接受了。 3. 萨姆纳的观点历经数年才被广泛接受,其原因是什么？ 酶的发现 资料4：1982年,美国科学家切赫发现原生动物四膜虫新合成的核糖体RNA在溶液中不存在蛋白质的情況下,能够成功地催化自身剪切和重新连接,变成成熟的核糖体RNA。后来,科学家又发现了多种能够催化自身或其他RNA剪接的RNA,并将它们统称为核酶。 4. 结合资料1、2、3的研究成果，说明切赫的研究对前述问题做出了什么补充。酶的来源、功能和化学本质是什么？ 酶的概念 葡萄酒的发酵是一个生理过程只能发生在完整的酵母活细胞中。 起催化作用的不是酵母颗粒，而是酵母细胞内的一类物质。 酶是__________产生的具有________功能的有机物，绝大多数酶的化学本质是_________，少数酶的化学本质是________。 结论： 活细胞 催化 蛋白质 RNA 巴斯德 李毕希 酶的作用原理 阅读教材83页最后一段和84页第一、二段，思考： 什么是吸能反应和放能反应，并举例。 什么是自由能、活化能、过渡态？ 酶的催化原理是什么？ 降低了反应的活化能。 什么是底物，与酶的命名有怎样的关系？ 02 酶的特性 【实验】比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 1. 通过观看视频，我们看到了哪些现象？ （1）1号比2号试管产生的气泡多而快 （2）1号比2号试管内的卫生香燃烧更猛烈 2. 通过实验，我们能得出什么结论？ （1）过氧化氢酶和Fe3+对过氧化氢的分解都有催化作用 （2）过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高，说明酶具有高效性 酶催化具有高效性 酶的催化作用具有___________。 结论： 高效性 无机催化剂能使反应速率提高100~1000倍 酶能使反应速率提高108~1012倍 酶催化具有专一性 淀粉和各种二糖的水解都可以被酸催化。 无机催化剂没有专一性，酶的催化作用具有专一性。 结论： 酶的专一性是指_______________________________________。 一种酶只能催化一种或一类化学反应 淀粉酶只能催化淀粉的水解，蔗糖酶只能催化蔗糖的水解。 酶催化具有专一性 酶与底物结合 形成酶—底物复合物，酶的形状发生改变 酶的形状复原 二肽（产物） “诱导契合”模型 （以“酶催化氨基酸的脱水缩合”为例） 【实验】验证酶的专一性 目的要求 1. 利用本尼迪特试剂检测还原糖。 2. 比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的不同作用效果。 3. 阐明酶的催化具有专一性。 【实验】验证酶的专一性 实验原理 淀粉酶只能催化淀粉水