5.1 降低化学反应的活化能（第2课时）-2024-2025学年高一生物上学期任务型教学课件（2019人教版必修1）

第5章细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应的活化能 ---- 二 酶的特性 1 复习巩固 化学本质 绝大多数是_______ 少数是____ 合成原料 （基本单位） _______ ___________ 合成场所 _______ 作用机理 降低化学反应的_______ 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 主要是细胞核(真核生物) 活化能 概念 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 Fe3+ 酶 一 酶具有高效性 高效性 任务一 阅读教材81页第二段小组合作讨论以下问题 问题2 回忆上节课的实验“比较3、4号试管过氧化氢的分解”情况。 酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013倍。 酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。 酶具高效性的原因是 。 酶具高效性的意义是 。 酶降低活化能的效果更显著 保证生命活动快速顺利进行 问题1【模型构建】以时间为横坐标，生成物的量平衡点为纵坐标请画出在“加酶、加无机催化剂、未加催化剂”三种条件下H2O2分解的反应速率曲线。 二 酶具有专一性 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？ H+能催化蛋白质、脂肪、淀粉的水解。 胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 探究·实践一 任务二 阅读教材77页探究.实践，观看视频，小组合作讨论以下问题 1.实验原理 2.实验设计 该实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么？ 3.实验现象与结论 二 酶具有专一性 任务二 阅读教材77页探究.实践，小组合作讨论以下问题 1.实验原理 2.实验设计 二 酶具有专一性 淀粉 蔗糖 还原糖 还原糖 水解 水解 还原糖+斐林试剂 水浴加热 砖红色沉淀 该实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么？ 3%的淀粉溶液,3%的蔗糖 淀粉酶溶液 温度 斐林试剂等 实验结果不同 3.实验现象与结论 实验中能否用碘液代替斐林试剂进行鉴定?为什么? 提示:不能。碘液只能检验淀粉是否被水解,不能检验蔗糖是否被水解。 1号试管出现砖红色沉淀 2号试管无明显变化 淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解，从而说明酶具有专一性。 同种酶+不同底物 不同酶+同种底物 方案一： 淀粉 + 淀粉酶 蔗糖 + 淀粉酶 用斐林试剂检测 用斐林试剂检测 方案三： 淀粉 + 淀粉酶 淀粉 + 蔗糖酶 用碘液或者斐林试剂检测 二 酶具有专一性 任务三 如果给提供淀粉酶、淀粉、蔗糖、蔗糖酶、斐林试剂、碘液以及其他必须的材料用具，小组合作讨论除了探究实践外，还有哪些思路证明酶具有专一性呢？ 方案二： 淀粉 + 蔗糖酶 蔗糖 + 蔗糖酶 方案四： 蔗糖 + 淀粉酶 蔗糖 + 蔗糖酶 用斐林试剂检测 二 酶具有专一性 概念：每一种酶只能催化____________化学反应。 意义：细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的_______是分不开的。 一种或一类 专一性 例子：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。 任务四 阅读多酶片的使用说明书，小组合作完成以下问题，并讨论影响酶活性的因素？ 三 探究影响酶活性的条件 问题1 酶活性 通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即化学反应的速率）来表示酶活性的大小。 酶催化特定化学反应的能力。 问题2 酶活性表示 问题3 影响酶活性的因素 温度 PH 抑制剂 HIAPAD (H) - 任务五 结合影响因素，小组讨论可能完成以下问题 三 探究影响酶活性的条件 温度 PH 抑制剂 。。。。。。。 探究温度对淀粉酶活性的影响 探究温度对过氧化氢酶活性的影响 探究PH对淀粉酶活性的影响 探究PH对过氧化氢酶活性的影响 √ 探究 （条件）对 酶活性的影响？ √ 因为淀粉在酸性条件下可以水解 因为 H2O2受温度影响也会分解。 任务六 小组合作设计实验方案 三 探究影响酶活性的条件 1、完成探究一实验方案的设计 2、预期结果并尝试构建数学模型并描述曲线的含义？ 探究一：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响 探究二：探究PH对过氧化氢酶活性的影响 三 探究影响酶活性的条件 探究·践 步骤 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6 1 2 3 4 5 实验现象 实验结论 酶的作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性，使酶活性降低 蓝色 无明显颜色反应 蓝色 2ml淀粉溶液 1ml淀粉酶溶液 + + + + + + 分别保温5min 0℃冰浴 60℃水浴 100℃沸水浴 将试管2中的溶液倒入试管1中混合 将试管4中的溶液倒入试管3中混合 将试管6中的溶液倒入试管5中混合 分别保温2min 冰浴 60℃水浴 沸水浴 加入2滴碘液，观察颜色变化 先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合 探究一：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响 三 探究影响酶活性的条件 温度 反应速率 最适温度 A B C AB段： B 点： BC段： 低温(如A点)影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏（低温保存酶等蛋白质制品），温度适当升高后，酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。 在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快 在最适温度时，酶促反应速率最快 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。 三 探究影响酶活性的条件 任务七 小组合作设计实验方案并完成以下问题 1、完成探究二实验方案的设计： 2、预期结果并尝试构建数学模型并描述曲线的含义？ 探究PH对过氧化氢酶活性的影响 三 探究影响酶活性的条件 实 验 步 骤 1 2 3 4 实验现象 结论 各加入3%过氧化氢2mL 反应约5min，记录气泡产生情况（或插入卫生香，观察复燃情况） 各加入2滴肝脏研磨液 1号 2号 3号 1mL PH=7的缓冲液 1mL HCl 1mLNaOH 酶的作用需要适宜的PH，PH偏高或偏低都会使酶活性降低 有大量气泡产生 卫生香复燃明显 无明显气泡产生 卫生香不复燃 无明显气泡产生 卫生香不复燃 不能。若调换2、3步骤,在调节pH之前,试管中已经发生了反应,从而影响实验结果。 2.探究pH对酶活性的影响 能否将步骤2、3调换?为什么? 三 探究影响酶活性的条件 pH 反应速率 最适pH D E F 在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快 在最适pH时，酶促反应速率最快 DE： E点： EF： ①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。 ②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。 三 探究影响酶活性的条件 1.酶促反应： 由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。 2.酶促反应速率： 单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。 3.影响酶促反应速率的因素： pH 温度 抑制剂 激活剂 活性 浓度 底物浓度 酶 酶促反应速率 三 探究影响酶活性的条件 影响酶促反应速率因素除了前面提到的温度、PH还有酶的浓度、底物的浓度等。 在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快；但达到一定浓度后，反应速率不再变化 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 底物浓度 酶促反应速率 酶的浓度 反应速率随酶浓度的升高而加快 酶的浓度 底物足够 任务八 小组合作尝试构建酶浓度和底物浓度对酶促反应速率影响的模型图 四 酶的作用条件比较温和 一般来说动物内体酶的最适温度在35℃~40℃；动物体内酶的最适pH大多在6.5~8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内酶的最适温度在40℃~50℃；植物体内的酶的最适pH大多在4.5~6.5。过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。 思考 酶起催化作用需要怎样的条件呢？ 通过实验可以看出，溶液的温度和pH都对酶活性有影响。 与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 请尝试画出多酶片中胰酶、胃蛋白酶、包衣的排布设计图，要避免酶在到达作用部位前变性失活。 胃液PH： 0.9-1.5 小肠液PH：7.6 （胰酶） 任务九小组合作根据资料及所学知识，尝试药物研发 学以致用 HIAPAD (H) - 学以致用 胃液 PH：0.9-1.5 小肠液 PH：7.6 普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。 普 通 糖 衣 肠 溶 衣 包 衣 胰酶 胃蛋白酶 肠溶衣包衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。 HIAPAD (H) - 课堂小结 影响酶促反应的因素 改变酶的活性 不改变酶的活性 pH 酶抑制剂、酶激活剂 底物浓度 酶浓度 酶的特性 高效性 专一性 酶作用的条件较温和 温度 练一练 1.概念结论速判:基于对酶的特性和探究实验的理解,判断下列说法的正误。 (1)每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ( ) (2)高温和低温都能使酶的活性降低,但是二者的作用实质不同。 ( ) (3)探究酶的最适pH,需要在酶的最适温度条件下进行。 ( ) (4)温度过高,过酸,过碱会破坏酶中存在的肽键。 ( ) 提示:以上条件只破坏酶的空间结构,不破坏肽键。 (5)酶具有高效性、专一性和反应条件温和等特性 .( ) √ √ √ × √ 练一练 2 除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果．图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线．下列说法不正确的是（　　） A. 非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同 B. 据图可推测，竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点 C. 底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度 D. 曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果 A $$