5.1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必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第一节 降低化学反应活化能的酶 1.酶的作用和本质 1773年,意大利科学家斯帕兰札尼(L. Spallanzani,1729—1799)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? 便于取出实验材料(肉块),排出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。 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。 问题探讨 1773年,意大利科学家斯帕兰札尼: 科学家发现: 1835年,德国科学家施旺: 食物在胃中的消化,靠的是胃液中的某种物质 胃液中含有大量盐酸,推测盐酸是使食物分解的物质 胃腺分泌物中有一种物质,与盐酸混合后,对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用,这种物质就是胃蛋白酶 3 1.概念: 2.主要场所: 3.实质: 4.特点: 5.意义: 细胞质基质 细胞内各种化学反应 一般伴随着能量的释放、储存和利用 细胞代谢是细胞生命活动的基础 细胞代谢: 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢 一般都需要酶催化 反应条件温和 资料 2H2O2 2H2O + O2 1.过氧化氢在体外分解需要什么条件? 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(包括头发)变白,会加速人体衰老。 加热、强酸、强碱、 加催化剂(如Fecl3)等 2.细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢? 细胞中含有过氧化氢酶 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做催化剂。 过氧化氢酶 在细胞中充当催化剂的是酶 5 1 比较过氧化氢在不同条件下的分解 比较H2O2在不同条件下的分解 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 【实验原理】 加热是化学反应的常见条件 Fe3+是无机催化剂 新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶 如何判断过氧化氢的分解情况? 观察相同时间内产生气泡的多少或带火星的卫生香的复燃情况 【材料用具】 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 质量分数为3.5%的FeCl3溶液 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 加热工具、温度计等 步骤 试管编号 1 2 3 4 第一步 H2O2 浓度 剂量 第二步 剂量 观察指标 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90 FeCl3 鲜肝研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 迅速复燃 反应条件 气泡产生 点燃的卫生香 Fe3+做催化剂 过氧化氢酶 分析哪些组可以形成对照? 实验结论是什么? 1号与2号: 4支试管相比,哪支试管最终产生的氧气最多,为什么? 最终产生的氧气一样多,因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。 1号与4号: 1号与3号、4号(3号与4号): 加热能促进过氧化氢的分解 过氧化氢酶具有催化作用 与无机催化剂相比,酶的催化效率更高 实验结论: 加热能促进过氧化氢的分解 Fe3+和过氧化氢酶具有催化作用 与无机催化剂相比,酶的催化效率更高 时间 O2的产生量 4号 3号 2号 1号 画出4支试管种O2的产生量随时间的变化 2 酶在代谢中的作用 1.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。 为分子提供了能量 加热: Fe3+: 酶: 降低化学反应活化能 2.不同条件下反应加快的本质? 降低化学反应活化能 降低更多 同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。 ① ② ③ H2O2 H2O+1/2O2 ⑤ ④ 反应过程 能量 无机催化剂催化反应的活化能 ① 化学反应的活化能 ② 无机催化剂降低的活化能 ③ ④ ⑤ 酶催化反应的活化能 酶降低的活化能 18 a b c 时间 产物浓度 加酶 不加催化剂 加无机催化剂 1.可加快化学反应速率 5.与无机催化剂相比,酶的催化效率更高 3.不改变化学反应的平衡点,只能缩短达到平衡点所需的时间 4.反应前后数量和性质不变 2.只能催化已存在的化学反应 催化剂的特点: 3 控制变量和设计对照实验 控制变量和设计对照实验 变量: 自变量: 因变量: 试管编号 1 2 3 4 H2O2溶液(3%) 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 实验条件 观察指标 常温 90 水浴加热 2滴 FeCl3 2滴 鲜肝研磨液 1. 气泡冒出情况 2. 卫生香复燃情况 自变量 因变量 无关变量: 实验过程中的变化因素 人为控制的对实验对象进行处理的因素 因自变量改变而变化的变量 实验中存