5.1 降低化学反应活化能的酶（第2课时）课件-2024-2025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1节 降低化学反应活化能的酶 （一）酶的作用和本质 酶是 产生的具有 作用的 ，其中绝大多数酶是 。 酶既可在 发挥作用，也可在 发挥作用。 酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的 。 与无机催化剂相比，酶作为一种有机催化剂会有什么特性呢？ 活细胞 催化 有机物 蛋白质 细胞内 细胞外 活化能 二、酶的特性 2 1、酶具有高效性 实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 保证了细胞代谢的快速高效进行。 ①内容 ②意义 ③曲线表示 如图表示过氧化氢酶和Fecl3的催化作用曲线，请判断哪条可以表示过氧化氢酶？为什么？ （二）酶的特性 二、酶的特性 无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解；二氧化锰既能催化氯酸钾分解，也能催化过氧化氢分解。那么酶是否也能像无机催化剂一样催化多种化学反应呢？ 如果你打算探究这个问题，请说出你的实验思路，并分析其中的基本原理。 2、探究实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否能催化多种化学反应。 （二）酶的特性 二、酶的特性 方法步骤 1.取两支洁净的试管，编上号，然后按照下表中序号1至序号3的要求操作。 序号 项目 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2mL — 2 注入蔗糖溶液 — 2mL 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL 2、探究实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 2.轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min。 （二）酶的特性 二、酶的特性 3.取出试管，各加入2mL斐林试剂。 将两支试管的下半部放进盛有热水 的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min。 4.观察两支试管内的溶液颜色变化。 2、探究实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 实验结论： 淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。 酶催化作用具有专一性 思考讨论： （1）在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要？ （2）本实验中能否用碘液对实验结果进行检测？为什么？ （3）本实验中为什么要将淀粉酶和淀粉或蔗糖的混合液放在60℃的热水中保温5分钟？ 有必要，设置相互对照，可排除淀粉酶的活性及浓度等无关变量的影响。 2、探究实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 不能，因为碘液可以检测淀粉是否能被分解，但是不能检测蔗糖是否被分解。 保证淀粉酶在适宜的温度条件下充分分解底物，以免影响实验结果。 2、酶具有专一性 （二）酶的特性 二、酶的特性 7 每一种酶只能催化一种或一类反应。 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 ①内容 ②意义 ③原因分析 因为大部分酶都是蛋白质，具有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成酶－底物复合物才能发生反应。 底物剩余量 时间 底物Ａ 底物Ｂ 2、酶具有专一性 （二）酶的特性 二、酶的特性 20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程需要在245kPa的高压和140-150℃的高温下进行。像盐酸一样，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，那么酶起催化作用需要怎样的条件呢？ 酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。 酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示，酶活性越大，其催化能力越强，催化的化学反应速率就越快。 3、探究：影响酶活性的条件 （二）酶的特性 二、酶的特性 阅读教材Ｐ８２－８３页内容，从中选择适当的材料用具，探究温度和pH对酶活性的影响。请写出你的实验思路。 3、探究：影响酶活性的条件 提示：建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。 因为过氧化氢在不同温度下有不同的分解速度（高温下自身分解），给实验引入额外变量。 因为调节pH值所营造的酸碱环境会干扰斐林试剂或碘液对淀粉的分解情况的检测，给实验引入额外变量。 实验设计思路提示(探究温度对酶活性的影响) 1、你所设计实验的自变量是什么？如何控制自变量？ 2、实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？ 3、对照组怎样设置（至少设置几组）？ 4、实验步骤语言如何组织表述？ 3、探究：影响酶活性的条件 实验过程与结果(探究温度对酶活性的影响) 取六支试管编号 1 1’ 2 2’ 3 3’ 分别加入２mL 淀粉 淀粉酶 淀粉 淀粉酶 淀粉 淀粉酶 分别保温5min 0℃冰水浴 60℃热水浴 100℃沸水浴 将两试管混合摇匀 1’加入1中 2’加入2中 3’加入3中 分别保温２min 0℃冰水浴 60℃热水浴 100℃沸水浴 取出冷却并滴加碘液 ２滴 ２滴 ２滴 实验结果 实验结论 变蓝 不变蓝 变蓝 酶的作用需要适宜的温度，温度过低或过高，酶活性都会明显降低。 3、探究：影响酶活性的条件 1.分组，对组别进行编号例如：123或甲乙丙 2.组别处理，先进行不同处理，然后相同处理 3.观察并记录实验结果，将观测指标描述清楚 +搭建实验平台，例如配置一系类浓度梯度的蔗糖溶液 实验设计思路提示(探究pH对酶活性的影响) 1、你所设计实验的自变量是什么？如何控制自变量？ 2、实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？ 3、对照组怎样设置（至少设置几组）？ 4、实验步骤语言如何组织表述？ 3、探究：影响酶活性的条件 第一步 试管1 试管2 试管3 第二步 第三步 第四步 实验结果 实验结论 加入2滴肝脏研磨液 1mLpH=7的缓冲液 1mL盐酸溶液 1mLNaOH溶液 加入2mLH2O2溶液 气泡很多 实验过程与结果(探究pH对酶活性的影响) 无气泡产生 无气泡产生 酶的作用需要适宜的pH，pH过低或过高，酶活性都会明显降低 3、探究：影响酶活性的条件 3、酶的作用条件较温和 ①含义 酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 ②意义 保证细胞代谢能够在温和条件下进行。 ③原因分析 因为大部分酶都是蛋白质，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏而使酶变性失活。0℃低温下不会使酶变性，但会抑制酶的活性，在适宜温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 （二）酶的特性 二、酶的特性 尝试用文字描述这两个数学模型？ 在最适温度时，酶的活性最大。低于最适温度范围内，随温度升高，酶活性逐渐增强。高于最适温度范围内，随温度升高，酶活性逐渐降低直至完全丧失。 ④曲线图 最适温度 最适pH 3、酶的作用条件较温和 （二）酶的特性 二、酶的特性 第一步 试管1 试管2 试管3 第二步 加入2滴肝脏研磨液 第三步 1mLpH=7的缓冲液 1mL盐酸溶液 1mLNaOH溶液 第四步 加入2mLH2O2溶液 实验结果 气泡很多 无气泡产生 无气泡产生 第1节 降低化学反应活化能的酶 图中曲线是科学家通过定量分析的方法获取数据而绘制成的曲线图。如果同样以pH对过氧化氢酶活性的影响为例，应如何进行定量实验设计？ 1、至少增加2个实验组，以增加曲线绘制的精确度。 2、自变量pH值要定量化，想一想如何定量？ 3、因变量的氧气的产生量要定量化，想一想如何精确测量？ 4、如何控制温度等无关变量相同且适宜？ 定量实验装置构建与测量实例 a.如甲图所示，将3片含酶的滤纸片贴在反应小室的内壁的上侧壁。 b.向反应小室中加入pH=5.0的缓冲液和3%的过氧化氢溶液各2mL。 第1节 降低化学反应活化能的酶 c.将反应小室平放入水槽，并连接量筒，使量筒内充满水。 d.将反应小室旋转180°，每隔30s读取量筒中水平米面刻度一次，共记录四次。 第1节 降低化学反应活化能的酶 e.冲洗反应小室，在pH为6.0、7.0、8.0、9.0下重复上述实验。 定量实验装置构建与测量实例 （三）影响酶促反应速率的因素 1.酶促反应： 由酶催化的化学反应。酶促反应中的反应物常称为底物，生成物常称为产物。 2.酶促反应速率： 常用单位时间内底物或产物浓度的改变量来表示。 3.主要影响因素： pH 温度 抑制剂 激活剂 活性 浓度 底物浓度 酶 酶促反应速率 二、酶的特性 1、温度、pH、底物浓度、酶浓度 反应速率 底物浓度（S） 反应速率 酶浓度（E） 底物充足 P点后受酶浓度的限制 P （三）影响酶促反应速率的因素 二、酶的特性 2、抑制剂 竞争性抑制剂 竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。 非竞争性抑制剂 （三）影响酶促反应速率的因素 二、酶的特性 课堂小结 二、酶的特性 一、概念检测 1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ）A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶 2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶 D B 3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ） A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构 C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性 D 二、拓展应用 1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？ 这个模型中 A 代表某类酶,B 代表底物，C 和 D 代表产物。这个模型的含义是：酶 A与底物 B 专一性结合,催化反应的发生,产生了产物 C 和 D。这个模型可以解释酶的专一性。 2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 A 点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。 B 点：反应速率在此时达到最高 。 C 点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。 2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。 如果 A 点时温度升高 10℃，曲线上升的幅度变小，因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。 2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。 该曲线表明，B 点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。 $$