5.1.2 降低化学反应活化能的酶课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第五章 细胞的能量供应和利用 第1节　降低化学反应活化能的酶 学习目标 目标 01 02 03 说出酶的三大特性，理解酶促反应过程。 (生命观念） 探究影响酶活性的因素，培养学生的科学思维能力，运用实验基本原理设计简单的实验,培养学生的科学探究能力。（科学思维、科学探索） 通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。 （社会责任） 2 化学本质 绝大多数是_______ 少数是_________ 元素组成 合成原料 合成场所 来源 一般来说，活细胞都能产生 作用场所 作用原理 RNA 蛋白质 核糖核苷酸 氨基酸 核糖体 细胞核（真核生物） 细胞内、外及生物体外均能发挥作用 C、H、O、N、(S) C、H、O、N、P 显著降低化学反应的活化能 温故知新：酶的本质 酶的化学本质不同于无机催化剂，酶的催化功能与无机催化剂有什么不同呢？ 3 1、多酶片中含有多少种酶？ 胰酶包含胰淀粉酶、胰脂肪酶、及胰蛋白酶 2、多酶片中为什么要添加多种酶？ 食物的主要成分为淀粉、脂肪及蛋白质，催化淀粉分解需要淀粉酶，催化脂肪分解需要脂肪酶，催化蛋白质水解需要蛋白酶。 酶特性一：专一性 任务一：自主学习课本P81-82相关内容，小组合作利用所给材料和器具完成实验设计验证酶的专一性。时间5min。 一、酶的专一性 质量分数为2%新配制的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液，蔗糖酶溶液；斐林试剂，碘液。 试管，烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴，卫生香。 1.实验材料及试剂： 2.实验器具： （1）如何设计验证酶专一性实验？ （2）选择什么反应物和酶进行实验，依据是什么？ （3）用什么鉴别生成物？ 5 ①同种酶，不同底物 方案一：淀粉、蔗糖 ＋ 淀粉酶 方案二：淀粉、蔗糖 ＋ 蔗糖酶 ②同种底物，不同酶 方案三：淀粉 ＋ 淀粉酶、蔗糖酶 方案四：蔗糖 ＋ 淀粉酶、蔗糖酶 鉴别试剂： 鉴别试剂：可用斐林试剂或碘液。 鉴别试剂：只能用斐林试剂，不能用碘液。 3.设计方案： 只能用斐林试剂， 不能用碘液。 一、酶的专一性 6 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 工业淀粉酶的最适温度为60℃，酶活性最高 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。 酶特性一：专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ①脲酶——只能催化尿素分解 ②过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解 ③二肽酶——可以催化所有的二肽分解 底物浓度 反应速率 底物D+ 酶D 底物D + 酶E 学科交叉：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。 酶具有专一性： 3、根据模型，你能解释酶为什么具有专一性吗？ 酶有一定的空间结构，就像钥匙和锁必须相互配合，酶的结构与反应物的空间结构相互契合才能发生反应。 下图表示的是某种酶作用模型。思考回答下列问题： 1、该反应的底物、产物、催化剂分别是？写出反应式，说出你的判断依据。 2、该模型体现了酶的什么特性？ d e+f a 专一性 锁钥学说 4、酶的专一性对生物体有什么意义？ 意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 资料：多酶片中酶的含量约为0.313g/片，其中胰酶0.3g/片，胃蛋白酶0.013g/片，而成人一顿饭摄入的食物总量约为600g。 为什么少量的酶就能催化大量的食物分解？ 二、酶具有高效性 酶特性二：高效性 （1）酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。 （2）酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。 科学家整理大量的实验数据发现： 酶具有高效性对生物体有何意义？ （1）保证了细胞代谢快速有效地进行。 （2）保证了细胞内能量供应的稳定。 二、酶具有高效性 二、酶具有高效性 在坐标图中分别绘制不同条件下（不加催化剂、加无机催化剂和加酶）产物浓度随时间的变化曲线。 时间 产物浓度 a：加酶 b：加无机催化剂 c：不加催化剂 a b c 催化剂只能缩短达到平衡的时间，不改变化学反应的方向和化学平衡点，即不能改变产物的生成量。 a、c对比说明酶具有__________。 a、b对比说明酶具有__________。 催化作用 高效性 影响酶活性的条件 为什么多酶片用过热的水或与酸性物质同时服用会影响药效？ 温度和pH会影响酶的活性。 酶活性：酶催化特定化学反应的能力。 表示方法：一定条件下酶所催化某一化学反应的速率。即：单位时间、单位体积中反应物的减少量或产物的生成量。 任务二：自主学习课本P82-83相关内容，小组合作利用教材中所给实验材料设计实验探究温度和pH对酶活性的影响。时间5min。 质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂 1.实验材料及试剂： （1）选择哪一种酶和底物作为实验材料？为什么？ （2）该实验的自变量和因变量分别是什么?如何控制自变量？怎样检测或观察因变量？ （3）对照组怎样设置？需要设置几组实验？ （4）如何保证酶和底物混合时温度或pH一致？ 2.实验原理： 淀粉(非还原性) 麦芽糖(还原性) 淀粉酶 （一）探究温度对酶活性的影响 3.变量分析: (1)自变量： (2)因变量： 检测：加碘液，看溶液蓝色的深浅或有无。 (3)无关变量： 温度 1.实验材料： 淀粉、淀粉酶 为什么不选用H2O2作为反应底物？ H2O2不稳定，受热易分解。 注意：不能用斐林试剂，因为需要水浴加热，会影响自变量，对实验结果造成影响。 检测指标？ 淀粉用量、酶量、pH、反应时间等 酶活性大小 淀粉的剩余量 （最适温度、低于、高于） 设置几个温度？ 15 探究温度对酶活性的影响 实验 4.实验步骤 操作 1号 2号 3号 4号 5号 6号 0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃ 可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL — 新鲜淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1mL 保温 在各自温度下保温 5 min 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温 5 min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝 不变蓝 变蓝 先处理温度，再混合，原因：保证反应从一开始就是预设温度。 （一）探究温度对酶活性的影响 17 2.实验原理: 2H2O2 2H2O + O2↑ 过氧化氢酶 3.变量分析: (1)自变量： (2)因变量： (3)无关变量： （二）探究pH对酶活性的影响 pH 酶活性大小 H2O2的体积、酶量、温度、反应时间等 （最适pH、低于、高于） 1.实验材料： H2O2、H2O2酶 不选用淀粉作为反应底物的原因？ 淀粉在酸性条件下会被水解 检测指标？ 氧气产生速率 18 4.实验步骤 操作 1号 2号 3号 4号 5号 6号 过氧化氢溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL — 新鲜的肝脏研磨液 — 2滴 — 2滴 — 2滴 分别调节pH 加适量NaOH 加等量HCl 加等量蒸馏水 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 观察现象 产生少量气泡 产生少量气泡 产生大量气泡 （二）探究pH对酶活性的影响 19 5.实验结论 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。 酶特性三：作用条件温和 结合生物兴趣小组的实验结构构建温度和pH对酶活性影响的数学模型。 酶活性 温度/pH 影响酶活性的条件 20 （1）描述温度、PH值对酶活性的影响。 （2）低温、高温、过酸、过碱对酶的活性影响的本质是一样的吗？ （3）不同种酶的最适温度、最适PH相同吗？ 温度对酶的影响曲线 温度 v 最适温度 PH值对酶的影响曲线 PH v 最适PH 解读：（1）酶的活性最高，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。 （2）在低于最适温度的范围内,酶的活性随着温度的升高而升高。 （3）当超过最适温度，酶的活性随着温度的升高而降低，甚至失活。 低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存） 高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(变性) 影响酶活性的条件 21 酶的名称 最适温度（°C） 最适pH 动物体内的酶 35-40 6.5-8.0 植物体内的酶 40-50 4.5-6.5 细菌和真菌 差别很大 差别很大 酶的名称 最适PH 过氧化氢酶（肝） 6.8 唾液淀粉酶 6.8 脂肪酶 8.3 胰蛋白酶 8.0-9.0 胃蛋白酶 1.5-2.2 教材P84左上角“相关信息” 思考：唾液淀粉酶随唾液流入胃，胃蛋白酶随食糜进入小肠后，还能催化蛋白质分解吗？请结合酶的化学本质分析原因。 绝大多数酶是蛋白质，碱性条件下，胃蛋白酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活，所以酶活性不会改变。 学以致用 糖衣（主要成分是蔗糖；可在酸 性环境中溶解） 胃蛋白酶 肠溶衣（成分是丙烯酸树脂； 具有抗酸性） 胰酶 为什么多酶片需要层层包裹？胰酶为什么不能在胃里就被释放出来？ 一是为了使多酶片中的胃蛋白酶在胃内、胰酶在小肠中发挥催化相应食物成分分解的作用；二是为了使多酶片中的胰酶未到达小肠时，其活性不会受到胃液 pH值的影响。 23 ①有适宜的温度 ②有适宜的pH 酶的特性小结 酶具有高效性 酶具有专一性 酶的作用条件比较温和 酶的应用 溶菌酶溶解细菌的细胞壁 含酶牙膏 多酶片 胰蛋白酶促进伤口愈合 加酶洗衣粉 果胶酶 酶为生活添姿彩 25 　实战训练　 1.据图判断叙述错误的是 (　　) A．影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度 B．限制BC段反应速率的主要因素可能是酶量 C．温度导致了曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同 D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃ 　实战训练　 2.为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了如表所示的4套方案。下列叙述正确的是（　　　） A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类 B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测 C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测 D.方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生的气泡数较多 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$