3.1 生命活动需要酶和能源物质 第1课时（教学课件）生物苏教版必修1

第一节 生命活动需要酶和能源物质 （第1课时 生物催化剂—酶） 高中生物学 第三章 细胞中能量的转换和利用 苏教版 2019 目录 探究新知 一、酶的化学本质 二、酶的特性 三、影响酶促反应速率的因素 课堂小结 04 课堂练习 情境导入 02 03 素养目标 01 05 学习目标 核心素养 1.说明酶的作用、本质和特性。 2.说明温度和pH对酶活性的影响。（重点、难点） 3.探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。 1．通过对酶的作用、本质及特性的学习形成归纳总结的科学思维方式。。（科学思维） 2.通过有关实验，学会控制自变量、观察和检测因变量，并掌握设置对照实验的基本方法。提高实验设计和实验结果分析的能力。 （科学探究） 3.通过酶与生活、疾病的关系了解，形成社会责任。（社会责任） 素养目标 情境导入 多酶片是一种酶制剂，它为什么能治疗消化不良症呢？ 酶的化学本质是什么？酶有什么特性？ 思考 酶为生活添姿彩 能催化生化反应的酶绝大多数是蛋白质少数是RNA。 研究历程 1857年 巴斯德 毕希纳 确立酶是蛋白质。 少数RNA也具有生物催化功能， 称为核酶。 1897年 酒精发酵是由酵母菌引起的 发酵由酵母菌所含的酶引起。 1926年 1936年 20世纪80年代年 证明脲酶是蛋白质。 萨姆纳 酶本质的探索历程 一、酶的化学本质 1 5 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 _____ 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 C、H、O、N、P 核糖体 催化 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 酶的概念： 酶的本质 2 一、酶的化学本质 1.实验原理: 过氧化氢在铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。 2 H2O2 2 H2O + O2 Fe3＋ /过氧化氢酶 过氧化氢酶 FeCl3溶液 新鲜的酵母菌液 Fe3+ 酶的催化作用具有高效性 二、酶的特性 1 边做边学 保证酶的数量多，活性强 酶高效性实验的设计 从细胞中释放过氧化氢酶 7 试管编号 1 2 3 第一步 第二步 结果 气泡不明显 较多气泡 大量气泡 2滴蒸馏水 2滴5%的FeCl3溶液 2滴酵母菌液 注入3mL体积分数为3％的H2O2溶液 木条不复燃 木条复燃 木条剧烈复燃 2.实验步骤和实验现象 酶的催化作用具有高效性 二、酶的特性 1 边做边学 ①1号和2号对照说明： FeCl3溶液具有催化作用。 ②1号和3号对照说明： 过氧化氢酶具有催化作用。 ③2号与3号试管对照说明：酶的催化作用具有高效性。 实验分析 8 1.变量：实验过程中变化的因素称为变量。 2.自变量：在实验过程中 。 3.因变量：随_________的改变而变化的变量。 4.无关变量：除_______外，实验过程中可能还存在一些对实验结果造 成影响的可变因素。 5.对照实验：除了一个因素以外，其余因素都__________的实验。 对照实验的类型： 。 人为控制的对实验对象进行处理的因素 自变量 自变量 保持一致 6.实验过程中遵循的原则： 。 控制变量和设计对照实验 科学方法 单一变量原则、对照原则、等量性原则 （无关变量始终相同且适宜） 空白对照、自身对照、相互对照、条件对照 二、酶的特性 生物实验设置空白对照组的意义为便于排除因其他因素对实验结果的干扰。 9 试管编号 1 2 3 第一步 第二步 结果 气泡不明显 较多气泡 大量气泡 2滴蒸馏水 2滴5%的FeCl3溶液 2滴酵母菌液 注入3mL体积分数为3％的H2O2溶液 木条不复燃 木条复燃 木条剧烈复燃 对照组 实验组 变量分析 自 变 量 因 变 量 无关变量 实验组 控制变量和设计对照实验 二、酶的特性 单一变量原则 对照实验 在适宜的条件下，酶有很高的催化效率，能使生物体内的化学反应快速进行，即酶的催化作用具有高效性。 结论 10 在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。 二、酶的特性 酶的催化效率为什么这么高呢？ 处于过渡态的分子。 活化分子: 降低化学反应的活化能。 酶的催化作用的实质： 活化能： 酶的催化作用的实质 2 设法增加活化分子数量，就能提高反应速率。 与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著。 活化分子增加 反应速率提高 ①加热或光照等 ②使用催化剂降低活化能 活化能越低，活化分子就越多 使分子获得能量成为活化分子 提高反应速率机制 二、酶的特性 酶的催化作用的实质 2 ab：有酶催化需要的活化能 bc：酶降低的活化能 酶只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡位置。 a b c ac：无酶催化需要的活化能 酶降低化学反应活化能示意图 12 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。 酶能像无机催化剂一样，催化多种反应吗？ 1.含义： 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 保证了细胞代谢能够有条不紊的进行。 2.意义： H2O2 酶 ——只能分解H2O2 脲 酶 ——只能分解尿素 淀粉酶 ——只能分解淀粉 一种 一类 蛋白酶：蛋白质→多肽 肽酶：多肽→氨基酸 二肽酶：二肽→氨基酸 酶的催化作用具有专一性 3 不能，酶具有专一性 二、酶的特性 酶促反应过程示意图 底物 活性中心 酶 合成反应 产物 分解反应 底物 产物 酶的催化作用具有专一性 3 二、酶的特性 酶的活性中心与底物分子空间结构的匹配关系，类似于钥匙和锁一样。 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。 酶-底物复合物 ②诱导契合学说： 酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物的结合。 14 酶专一性实验的设计 酶的催化作用具有专一性 3 二、酶的特性 砖红色沉淀 无变化 1.实验原理 ②还原性糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色的沉淀。 ①淀粉和蔗糖是非还原性糖，麦芽糖、葡萄糖、果糖属还原性糖。 淀粉 酶 麦芽糖＋葡萄糖 蔗糖 酶 果糖＋葡萄糖 2.实验步骤和实验现象 思考：能否用将斐林试剂换成碘液鉴定此实验的结果？ 不能，碘液无法鉴定蔗糖是否水解，反应前后均不变蓝。 15 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： 单位时间内反应物减少量或生成物的增加量。 3.影响因素： 三、影响酶促反应速率的因素 温度 pH 抑制剂或激活剂 酶浓度 底物浓度 影响 酶活性 影响 酶促反应速率 影响 酶与底物的接触面积 影响酶促反应速率的因素 ②P点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是酶的数量。 O 底物浓度 反应速率 P (当酶的量一定，其它条件适宜) ①O~P之间： 底物浓度、酶的浓度 1 三、影响酶促反应速率的因素 反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度几乎成正比。 O 酶的浓度 反应速率 (当底物充足，其它条件适宜) 当底物充足，其它条件适宜时，反应速率与酶的浓度成正比。 底物浓度 酶的浓度 17 滤纸片进入液面之时 滤纸片浮出液面之时 不同PH的过氧化氢溶液 氧气泡 探究PH对酶促反应速率的影响 2 三、影响酶促反应速率的因素 ①将若干同样大小（如1cm2）的滤纸片浸入酵母菌液，取出后晾干，滤纸片上附着过氧化氢酶。 ②在四只烧杯中盛入体积分数为2%，pH分别为5、7、9、11的 H2O2 溶液（温度相同），将滤纸片分别放入烧杯中。 滤纸片接触液面后会下沉，直至烧杯底部。 滤纸片上的H2O2酶催化H2O2分解产生H2O和O2，氧气泡会附着在滤纸片上。 随着氧气泡的增多，烧杯底部的滤纸片会逐渐上浮，直至浮出液面）。 ③及时记录滤纸片从液面下沉到浮出液面所用的时间（t），绘制曲线图。 不能用淀粉酶来做PH对酶活性影响的实验。 淀粉在酸性条件下就会分解，会干扰实验结果。 注意 18 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 超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。 ②过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 ①在最适pH条件下，酶活性最高。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。 过碱使酶 永久失活 过酸使酶 永久失活 DE： E点： EF： 探究PH对酶促反应速率的影响 2 三、影响酶促反应速率的因素 pH 对胃蛋白酶和胰蛋白酶活性的影响曲线 ①动物体内的酶最适pH大多在6.5~8.0。 ②植物体内的酶最适pH大多为4.5~6.5。 ③特例： 胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.0。 不同的酶最适pH可能不同 。 探究PH对酶促反应速率的影响 2 三、影响酶促反应速率的因素 20 1试管 1′试管 2试管 2′试管 3试管 3′试管 实 验 步 骤 1 2 3 4 5 取出试管，分别滴加2滴 摇匀，观察现象 实验现象 结论 变蓝 不变蓝 变蓝 思考：①为何不选斐林试剂鉴定？ 实验要严格控制温度，斐林试剂需加热 温度影响H2O2分解，加热分解更快 ②实验材料可不可以选H2O2? 碘液 温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性 2mL淀粉 溶液 2mL淀粉 溶液 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶 溶液 2mL淀粉酶 溶液 2mL淀粉酶 溶液 在冰水中水浴5min 在60℃水中水浴5min 在沸水中水浴5min 1与1′试管混合摇匀 2与2′试管混合摇匀 3与3′试管混合摇匀 冰水中水浴数分钟 60℃水浴数分钟 沸水中水浴数分钟 底物和酶先分别保温，再混合反应，以碘液指示，不用斐林，不用H2O2 探究温度对酶活性的影响（ 淀粉和淀粉酶 ） 三、影响酶促反应速率的因素 3 温度 反应速率 最适温度 A B C 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 AB段： B 点： BC段： 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。 低温使酶 活性抑制 高温使酶 永久失活 低温：抑制酶的活性，升温后能恢复活性。 高温：使酶的 遭到破坏，导致酶 ， 甚至永久失活。所以酶适合在 下保存。 空间结构 变性 低温 不同生物的最适温度不同 动物：35-40℃之间； 植物：40-50℃之间； 细菌和真菌：差别较大。 有的酶最适温度可达70℃ 探究温度对酶活性的影响（ 淀粉和淀粉酶 ） 3 三、影响酶促反应速率的因素 放眼社会 酶与疾病 1.许多遗传病的发生与酶有关 2.某些有机磷农药能与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使酶的活性中心不能与底物互相结合。 3.酶作为药物已经用于多种疾病的治疗。 例如，淀粉酶、蛋白酶用于帮助消化，胰蛋白酶用于化脓性伤口的净化，纤溶酶和尿激酶在血栓治疗中具有重要作用。 4.当人体患病时，某些酶的活性会出现异常。 佝偻病患者血清中碱性磷酸酶的活性增高；癌细胞转移扩散时，血清中乳酸脱氢酶的活性增高；甲型病毒性肝炎患者血清中氨基转移酶的活性增高。 生物催化剂—酶 课堂小结 PH 温度 底物浓度 影响酶促反应速率的因素 酶的活性 酶的浓度 多数是蛋白质 少数是RNA 特性 酶和酶促反应 酶的本质 高效性 专一性 酶催化作用实质 显著降低反应活化能 24 课堂练习 C 1.下列有关酶的叙述，正确的是（　　） ①酶是具有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的是体内转化而来　③酶是活细胞产生的　④绝大多数酶的化学本质是蛋白质　⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　⑥酶在代谢中有催化、调节等多种功能　⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用 A.①②⑤ B.③⑦⑨ C.③④⑧ D.④⑤⑥ 酶是活细胞产生的，几乎所有的活细胞都能产生酶，①错误；酶是活细胞产生的，不能来源于食物，②错误；酶是活细胞产生的具有催化活性的有机物，③正确；绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶为RNA，④正确；有的酶是蛋白质，有的酶是RNA，⑤错误；酶只有催化功能，⑥错误；酶不起调控作用，⑦错误；酶只是起催化作用，⑧正确；酶在细胞内和细胞外都能发挥作用，⑨错误；故选C。 课堂练习 D 在这三种温度下，45 ℃时催化反应结束所需时间最短，酶活性最高，据此不能确定该种酶的最适温度是45 ℃. 2.如图为某种酶催化的化学反应在三个不同温度条件下，反应底物浓度随时间变化的曲线图。下列相关叙述正确的是（　　）   A.该种酶的最适温度是45 ℃，欲延长反应时间可以增加反应底物 B.该种酶在65 ℃条件下无法催化反应，将温度降低到45 ℃，酶活性会逐渐增强 C.如果该种酶可以与双缩脲试剂发生紫色反应，则其可以被RNA水解酶所催化水解 D.该种酶在25 ℃条件下活性不强，将温度升高到45 ℃，酶活性会增强 65 ℃条件下，该酶空间结构已经发生改变，失去催化能力，降低温度，酶活性不可恢复 如果该种酶可以与双缩脲试剂发生紫色反应，说明其化学本质是蛋白质。 苏教版 2019 谢谢您的聆听 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$