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 第1节 降低化学反应活化能的酶 Enzymes that lower the activation energy of chemical reactions 第2课时 目录 01. 酶的特性 02. 探究影响酶活性的因素 03. 习题检测 温故知新：酶的本质 化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____ 合成原料 _______ ___________ 组成元素 C、H、O、N，有的含有S _________________ 合成场所 _______ 细胞核(真核生物) 来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外) 作用场所 细胞内、细胞外、生物体外 生理功能 _____ 作用机理 _____________________ 酶的底物 酶促反应的反应物 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 C、H、O、N、P 核糖体 催化 降低化学反应的活化能 问题: 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？ PART 01 酶的特性 Properties of enzymes 酶的特性—制糖法的改进（视频） 问题: 通过观看制糖法的改进视频，你能总结出酶具有什么特性吗？ 高效性 酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。 01 专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 02 作用条件较温和 有适宜的温度、有适宜的pH。 03 6 Fe3+ 过氧化氢酶 SUPER MAN 只有一个！ 咱们有25万大军！ 2H2O2 2H2O+O2↑ 完 胜！ （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： 酶特性一：高效性 问题: 酶具有高效性有何意义？同学请试想如果酶不具有高效性我们的生活会怎样？ 一、酶具有高效性 酶具有高效性的意义 ： 高效性的意义 第一 第二 保证了细胞代谢快速有效地进行。 保证了细胞内能量供应的稳定。 一、酶具有高效性 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。 酶是否增加了产物的生成量？ 问题: 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？ 一、酶具有高效性 二、酶具有专一性 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1.实验材料选择、检测试剂选择。 2.写出实验目的： 3.说出实验原理： 4.找出自变量、因变量、无关变量。 5.简述实验步骤： 6.预期实验结论： 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1 实验材料及检测试剂选择 质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液； 质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液； 斐林试剂。 2 实验目的 探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 二、酶具有专一性 3 实验原理 ②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖， 但不能催化蔗糖水解。 ①淀粉、蔗糖均为非还原糖， 不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） ？？？？？ 淀粉酶 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 4 实验设计 试管编号 试管1 试管2 淀粉溶液 2 mL 蔗糖溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 斐林试剂 （沸水浴1 min） 2 mL 2 mL 实验结果 二、酶具有专一性 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 5 实验过程 二、酶具有专一性 试管编号 试管1 试管2 淀粉溶液 2 mL 蔗糖溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 斐林试剂 （沸水浴1 min） 2 mL 2 mL 实验结果 砖红色沉淀 无颜色变化 6 实验结果 二、酶具有专一性 淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。即酶具有专一性。 7 实验结论 二、酶具有专一性 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 16 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 ①反应前后酶的结构和性质不变 ②同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同 二、酶具有专一性 意义 不能。 因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 1.能否用碘液对实验结果进行检测？ 2.已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ 有必要。 可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。 实验分析 18 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 方案一： 淀粉 + 淀粉酶 蔗糖 + 淀粉酶 方案三： 淀粉 + 淀粉酶 淀粉 + 蔗糖酶 思路1：底物不同，酶相同 思路2：底物相同，酶不同 用斐林试剂检测 用斐林试剂检测 用斐林试剂检测 用碘液或者斐林试剂检测 实验分析 原因 （1）锁钥学说 酶有一定的空间结构，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复合物才能发生反应。 二、酶具有专一性 20 （2）诱导契合学说 酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。 原因 二、酶具有专一性 21 三、酶的作用条件较温和 1.温度对酶活性的影响 温度 酶活性 最适温度 a b c 0 随着温度降低， 酶活性下降， 酶的空间结构稳定， 若温度升高 可恢复。 随着温度升高， 酶活性下降， 空间结构遭到破坏， 温度降低时 不可恢复。 低温保存 高温变性 温度不同，酶活性可能相同，如a、c。 22 三、酶的作用条件较温和 2. pH对酶活性的影响 随着pH降低， 酶活性下降， 若pH升高 不可恢复。 随着pH升高，酶活性下降，pH降低时 不可恢复。 强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性) pH 酶活性 最适pH a b c 0 23 高效性 酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。 专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 作用条件较温和 有适宜的温度、有适宜的pH。 PART 02 探究影响酶活性的条件 Investigating the conditions that affect enzyme activity. 探究影响酶活性的条件 一、探究温度对酶活性的影响 1.实验原理 淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。 无蓝色出现 碘液 淀粉酶 碘液 淀粉 蓝色 麦芽糖 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。 26 2.实验设计思路 过氧化氢受热易分解，会对实验结果造成干扰 斐林试剂需水浴加热，干扰自变量 先保温再混合 必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。 探究温度对酶活性的影响 操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 0℃ 0℃ 50℃ 50℃ 100℃ 100℃ 加淀粉 2mL — 2mL — 2mL — 加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL 保温 在各自温度下保温5min 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5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝 不变蓝 变蓝 酶的催化作用需要适宜的温度， 温度过低或过高都会影响酶的活性。 缩小温度梯度，重复进行上述实验，进一步探究淀粉酶的最适温度 结论 28 探究影响酶活性的条件 二、探究pH对酶活性的影响 1.实验原理 过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。 2.实验设计思路 先调pH再混合 29 实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应 三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液 四 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应 实验现象 产生少量气泡 产生少量气泡 酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。 产生大量气泡 结论 探究pH对酶活性的影响 1.探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂， 因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。 2.探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应， 因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与 淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下 淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。 探究pH对酶活性的影响 探究影响酶活性的条件 三、抑制剂 1.非竞争性抑制剂 由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。 酶 底物 底物 酶 抑制剂 32 2.竞争性抑制剂 抑制剂与底物竞争酶 酶 抑制剂 底物 底物 抑制剂 酶 抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合。 由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减少抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。 33 2.果胶酶：溶解细胞壁中的果胶 3.加酶洗衣粉：去污力更强 4.含酶牙膏：分解细菌， 清新口气 5.多酶片： 治疗消化不良 1.溶解细菌的细胞壁： 抗菌消炎 酶的应用 34 课堂总结 PART 03 习题检测 Exercise check 习题检测 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 37 习题检测 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 38 习题检测 4.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。 39 习题检测 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。 0 反应物浓度 反应速率 A B C 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。 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 40 习题检测 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。 0 反应物浓度 反应速率 A B C B1 C1 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。 41 习题检测 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。 0 反应物浓度 反应速率 A B C 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。 42 感谢观看 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