5.1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

第五章第1节 降低化学反应活化能的酶 1 学习目标 1）通过比较过氧化氢在不同条件下的分解，说明酶在细胞代谢中的作用。 2）通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，明确酶的本质。 为什么要将肉块放在金属笼内？ 讨论 是胃内的化学物质将肉块分解了。 便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。 问题探讨 收集胃内化学物质，进行体外实验。 2.是什么物质使肉块消失了？ 3.怎样才能证明你的推测？ 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 细胞代谢离不开酶。 随着对细胞研究的不断深入，人们认识到，细胞的生活需要物质和能量。能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。 【探究·实践】比较过氧化氢（H2O2）在不同条件下的分解 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。 过氧化氢酶和Fe3+能催化过氧化氢形成水和氧。 （1）常温 （2）水浴加热 （3）加Fe3+催化剂 （4）加过氧化氢酶 2H2O2 2H2O+O2 实验原理 目的要求 【探究·实践】比较过氧化氢（H2O2）在不同条件下的分解 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 质量分数为3.5%的FeCl3溶液。 特别注意： “新鲜的肝脏” “研磨液” ——H2O2酶数量多、活性强 ——增加H2O2酶与反应物的接触面 实验材料 试验编号 1 2 3 4 H2O2 （3%） 实验处理 检测指标 2mL 2mL 2mL 2mL 无 90℃水浴 加热 FeCl3 2滴 肝脏研磨液 2滴 1.气泡冒出情况；2.卫生香复燃情况 实验设计 【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解 【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解 方法步骤 8 【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验现象 气泡数量最少 卫生香燃烧 卫生香 燃烧猛烈 气泡数量较少 气泡数量较多 气泡数量最多 气泡数量 卫生香燃烧 9 讨论 3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，说明了什么？ 说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。 4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？ 4号试管的反应速率比3号试管快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 不能。细胞是在常温下生活，若加热，会使细胞死亡 与1号试管相比，2号试管放出的气泡多。 这一现象说明了什么？ 2号试管产生的气泡多， 加热能促进H2O2的分解，提高反应速率 这时有的同学可能提出疑惑，虽然3号和4号都滴了两滴，但是可能分子数不同？事实上每滴氯化铁溶液的Fe3+数约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 试管编号 步骤 1 2 3 4 一 二 三 观察 实验结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 反应条件 H2O2浓度 H2O2剂量 气泡产生 带火星的卫生香 【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解 无关变量：压强，试管洁净程度，过氧化氢是否新配制等 自变量： 因变量： 无关变量： 除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量 随着自变量的变化而变化的变量 人为改变的变量 变量： 实验中可以变化的因素 y = f(x) + a 自变量 因变量 无关变量 （不同条件x） （结果y） （相同条件a） 请同学们阅读教材P78相关内容（控制变量），思考：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？ 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2ml 2ml 2ml 2ml 二 反应条件 常温 90℃ FeCl3溶液 新鲜肝脏研磨液 剂 量 2滴 2滴 结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量 卫生香燃烧 不复燃 不复燃 变亮 复燃 对照组 实验组 实验应遵循的原则： 等量性原则 单一变量原则 自变量 因变量 无关变量 无关变量 对照实验 变量 对照原则 只改变自变量，保持其余因素(无关变量)一致，并比较结果的实验叫作对照实验。 2滴清水 2滴清水 等量性原则 等量性原则 单一变量原则 控制变量 1 常态 终态 活跃状态 活化能 酶的催化效率为何会更高呢？ 分子从_____转变为_________________的活跃状态所需要的能量。 常态 容易发生化学反应 如果把化学反应比做驾车翻越一座高山，“加热”相当于给汽车加大油门。 用催化剂则相当于帮司机找到穿山的隧道。 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，因而催化效率更高。 活化能 阅读课本79-80页“资料分析” 找出每一位科学家的研究背景、过程、结论及贡献 完成教材P80“拓展2” 巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德(微生物学家） 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 脲酶是蛋白质 李比希（化学家） 切赫、奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。（教材P81，黑体字） 来源 酶的概念 化学本质 功能 分组编号 说明 相同处理 不同处理 结果 无关变量 自变量 因变量 2号 1号 3号 4号 对照组 实 验 组 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 气泡产生 卫生香复燃 （1）酶具有高效性 含义：酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍 意义：生物体内的化学反应高效进行。 20 未加催化剂 无机催化剂 酶催化 时间 产物量 酶高效性曲线分析 酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点 A、B曲线比较，说明酶具有________ A、C曲线比较，说明酶具有________ 高效性 催化作用 酶具有催化剂的特点： ①反应前后性质、数量不变； ②能改变反应速率→降低化学反应活化能； ③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的总量不变） A B C 21 实验材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，斐林试剂，水浴锅等 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？ 是否可以用碘液进行检测？ 碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。 斐林试剂可以与产物（还原糖）发生颜色反应。 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 酶 蔗糖（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性） 酶 22 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的水浴中，反应5min。 2号试管中加入2mL蔗糖溶液 加入斐林试剂 振荡 60℃水浴2min 1号试管中加入2mL淀粉溶液 无变化 砖红色沉淀 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。 取两支试管，编号1、2 探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 自变量 因变量 无关变量 23 （2）酶具有专一性 含义：一种酶只能催化一种或一类化合物的反应 意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 代表学说：锁钥学说 认为整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。 酶-底物 复合物 材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，斐林试剂，碘液， 水浴锅等 蔗糖酶溶液 方案一 酶相同、底物不同 ① 底物1 + 酶溶液A ② 底物2（等量） + 酶溶液A（等量） 方案二 底物相同、酶不同 ① 底物1+ 酶溶液A ② 底物1（等量） + 酶溶液B（等量） 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 验证酶的专一性还有没有其他实验方案？ 25 探究温度对淀粉酶活性的影响 注 ① 确定自变量、因变量 材料： 淀粉溶液，淀粉酶（工业淀粉酶，最适温度60℃），碘液，斐林试剂， 水浴锅等。 ② 如何控制温度？ 取3支试管，各加入2mL淀粉，再取3支试管，加入等量酶，混合后分别置于0℃、 60℃和100℃的条件下反应5min，然后进行鉴定 26 探究温度对淀粉酶活性的影响 步骤 试管编号 1 1’ 2 2’ 3 3’ 3%的可溶性淀粉溶液 2ml — 2ml — 2ml — 2%的淀粉酶溶液 — 1ml — 1ml — 1ml 不同温度下处理5min 100摄氏度 60摄氏度 0摄氏度 将同一温度下的两种物质混合后保温5min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果（现象） 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性 27 探究温度对淀粉酶活性的影响 思考并讨论同步大本97页左侧3个问题。 （1）同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？ 保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。 （2）能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？ 不能。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在高温时 会分解，会影响对实验结果的分析。 （3）在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？ 不能。因为斐林试剂与还原糖只有在加热条件下才有砖红色沉淀生成，而 该实验需严格控制不同的温度。 28 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 注 ① 确定自变量、因变量 材料： 肝脏研磨液，淀粉，淀粉酶，H2O2，HCl，NaOH等 ②如何设置不同的pH？ 将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。 29 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 步骤 试管编号 1 2 3 20%的肝脏研磨液 1ml 1ml 1ml 蒸馏水 1ml — — 0.01%mol/L的氢氧化钠溶液 — 1ml — 0.01mol/L的盐酸溶液 — — 1ml 3%的过氧化氢溶液 2ml 2ml 2ml 振荡试管 结果 有大量气泡产生 无明显气泡 无明显气泡 30 思考并讨论同步大本97页右侧3个问题。 （1）该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系？ 酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或者偏低都会使酶活性降低。 （2）该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%的过氧化氢溶液， 然后再调节pH？ 不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应， 会影响实验结果。 （3）本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？ 不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 31 温度 反应速率 最适温度 A B C AB： 在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快 B： 在最适温度时，酶促反应速率最快 BC： 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。 （区间） （3）酶的作用条件温和 高温破坏酶的空间结构，使酶失活 低温保存酶等蛋白质制品 32 最适温度随物种不同而有差异 温度 反应速率 最适温度 （教材P84，相关信息） （3）酶的作用条件温和 33 pH 反应速率 最适pH A B C AB： 在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快 B： 在最适pH时，酶促反应速率最快 BC： 超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。 （区间） （3）酶的作用条件温和 34 7 pH 2 0 1 3 4 5 6 8 9 10 胃蛋白酶 胰蛋白酶 11 12 13 14 反应速率 （3）酶的作用条件温和 35 作业： 完成课本85页练习与应用以及同步册子（十七） Lavf56.15.102 $$