5.1降低化学反应活化能的酶课件-2025-2026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 一 、酶的作用和本质 第1节 降低化学反应活化能的酶 问题探讨 1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。 斯帕兰扎尼在研究鹰的 消化作用 1.该实验的目的是？为什么要将肉块放在金属笼内？ 消化是物理性还是化学性的；排除物理消化对肉块的影响。 2.是什么物质使肉块消失了？ 3.怎样才能证明你的推测？ 胃内的化学物质将肉块分解了 收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了 一、酶的作用和本质 细胞代谢： 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。 酶1 酶2 酶3 酶11 酶5 酶6 酶12 酶8 酶9 酶10 酶14 酶7 酶13 酶15 酶16 酶17 酶18 细胞代谢有序、温和、高效特点 （一）酶在细胞代谢中的作用 探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 ①实验原理 细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。 2H2O2 2H2O + O2 ↑ 不同条件 ②实验目的 通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 组别 对照组 实验组 1 2 3 4 过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴 结果 产生气泡 卫生香燃烧情况 ③实验步骤及结果结论 无气泡 复燃 不复燃 不复燃 变亮 少量 较多 大量 加热能促进过氧化氢的分解。Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解，过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高的多 实验结论： 不能；由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，产生气泡速度会加快，影响实验准确性 （1）一定要选用新鲜的肝脏，为什么？ （2）将肝脏制成研磨液有什么意义？ （3）滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，可否共用一吸管？为什么？ （4）细胞内的代谢能否通过加热来提高反应速率？ （5）对照和实验组分别是？如何设计对照实验？ 新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶，如果肝脏不新鲜，过氧化氢酶被分解。 肝脏一定要充分研磨，以保证肝细胞破裂，使肝细胞内的过氧化氢酶释放出来。 🤔 思考讨论 对照组:1 实验组：2、3、4 ；控制变量法 不能；细胞内的代谢要求条件温和 组别 对照组 实验组 变量 1 2 3 4 过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴 结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量 卫生香燃烧 情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃 无关变量 无关变量 自变量 因变量 因变量 分析本实验的变量 对照的类型： 空白对照 自身对照 条件对照 相互对照(对比) 1号试管即为空白对照 质壁分离；探究植物必需元素、细胞核的功能 2、3、4为相互对照 条件对照就是实验组的基础上施加一定条件的组 1.对照原则：设置对照实验时，一般既要设置对照组又要设置实验组。 （1）对照组：保持原有状态或已知实验结果的组。 （2）实验组：人为改变条件或未知实验结果的组。 2.单一变量原则：在对照实验中除了一个变量（即自变量）发生变化外，其他变量（指无关变量） 应始终保持相同且适宜。 对照实验的设计： 设计原则： 酶 活细胞产生的， 具有催化作用， 有机物，大多数是蛋白质少数是RNA。 （二）酶的本质 产生： 作用： 本质 思考： 1.所有活细胞都能产生酶吗？所有活细胞都含有酶吗？ 2.酶的合成场所？ 3.酶只能分布在细胞内吗？ 有的细胞不能产生酶，但所有活细胞都含有酶 核糖体或细胞核 酶可分布于细胞内和细胞外 4、设计实验，探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA? 某种酶 + 蛋白酶 加入酶的底物 底物没有被催化→该酶是蛋白质 底物被催化→该酶是RNA 某种酶 + 双缩脲试剂 出现紫色→该酶是蛋白质 不出现紫色→该酶是RNA 方案1 方案2 （三）酶催化的机理 (1)活化能： 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。 加热：使分子得到能量，从常态转变为活跃状态 催化剂：没有给分子提供能量，而是降低了分子的活化能。酶降低分子活化能的本领比无机催化剂高，因而催化效率更高。 酶催化的机理 图中①表示： 图中②表示： 图中④表示： 无催化剂时化学反应所需的活化能。 加无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。 加酶时化学反应所需的活化能。 （三）酶催化的机理 图中③表示： 图中⑤表示： 加无机催化剂时降低的活化能 酶降低的活化能 BC 下图曲线表示在不同条件下某化学反应的能量变化过程，相关分析正确的是 A．若①表示加酶的反应，②表示加无机催化剂的反应， 则BC段表示酶降低的活化能 B．若①表示加酶的反应，②表示不加催化剂的反应， 则BC段表示酶降低的活化能 C．若①表示加酶的反应，②表示加无机催化剂的反应， 则BC段说明酶具有高效性 D．若①表示加酶的反应，②表示不加催化剂的反应， 则BC段说明酶具有高效性 不定项 加酶洗衣粉中酶的作用 【注意事项】 1.本品添加蛋白酶、脂肪酶制剂，实现强效去污； 2.本品适用于洗涤棉、麻、化纤类织物，不宜洗涤丝、毛类织物;请将易褪色织物分开清洗。 3.洗涤温度不要超过60℃，否则生物酶将失效。 反映了酶的哪些特性？ 高效性 专一性 作用条件温和 二、酶的特性 酶的特性——高效性 1.每滴FeCl3溶液中Fe3+数量是过氧化氢酶分子数的25万倍。 2.酶的催化效率是无机催化剂的107-1013倍。 3 4 4 3 少量肝脏 研磨液 意义：保证细胞内化学反应的顺利进行和能量供应的稳定 。 酶的特性——专一性 淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，麦芽糖酶溶液，斐林试剂，碘液、水浴锅等设备 【探究】设计实验验证酶具有专一性 实验材料 专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。（如淀粉酶只能催化淀粉水解，蛋白酶则能催化蛋白质水解。 淀粉溶液(1号试管) 蔗糖溶液(2号试管) 实验步骤 一 二 三 实验现象 结 论 探究酶的专一性 加入2ml淀粉溶液 加入2ml蔗糖溶液 加入淀粉酶2滴，振荡，放在60℃的左右，反应约5min 加斐林试剂→振荡→水浴加热 蓝色→砖红色沉淀 无变化 具有专一性 材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶，麦芽糖酶，斐林试剂，碘液（选取试剂进行试验证明专一性） Plan1：同种酶 + 不同底物 Plan2：同种底物 + 不同酶 意义：保证了细胞内化学反应有序进行。 锁钥模型 酶的特性——专一性 P85 拓展应用 ①酶和被催化的反应物分子都有特定的结构，犹如“锁钥”。 ②图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。 B 下图是生物体内常见的一种生理作用，下列叙述不正确的是 组别 ① ② ③ ④ ⑤ 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反应物 蛋白质 淀粉 蛋白质 淀粉 麦芽糖 B 酶的特性——作用条件温和 【探究】设计实验验证温度影响酶活性 淀粉溶液，淀粉酶溶液，过氧化氢溶液，新鲜肝脏研磨液，冰水、60摄氏度水浴、沸水浴、斐林试剂、碘液等 实验材料 条件温和：酶一般在较温和的条件下作用；温度、pH会影响酶的活性 问题：该实验用品可以用来探究PH对酶活性的影响吗？能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度影响酶吗? 温度对酶活性的影响 1 2 3 a-淀粉溶液 1ml 2ml 2ml 淀粉酶 温度 斐林试剂 水浴加热 结果 结论 冰水中 60℃水浴 沸水浴 1ml 1ml 1ml 1ml 1ml 1ml 摇匀混合，放置反应5min 学以致用.(2016·全国乙，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活性的实验中，下列操作顺序合理的是 A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量 B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量 D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 √ 答案 1号试管 过氧化氢溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 2号试管 3号试管 加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min 试管各加入2mL过氧化氢溶液 无明显变化 pH＝7 pH=12 pH＝2 将带火星的卫生香分别放入试管中 在pH=7下,酶的催化效率好 复燃 无明显变化 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 问题：为什么不选用淀粉酶探究pH对酶活性的影响？ 酸可以能催化淀粉的水解 酶的特性——作用条件温和 高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 最适温度和pH，酶活性最高。温度和pH偏高偏低，酶活性都明显降低。 低温使酶活性受抑制，温度恢复，酶活性可以恢复。 思考：什么温度适宜保存酶？ 低温 pH和温度对酶促反应速率的影响曲线分析： 影响酶促反应的因素分析 底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响曲线分析： 影响酶促反应的因素分析 限制因素是酶的浓度或酶的活性 酶的激活剂和抑制剂对反应的影响： 影响酶促反应的因素分析 酶的激活剂：提高酶的活性从而提高反应速率 酶的抑制剂：抑制酶的活性从而降低反应速率 竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 1.用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是 A.该酶的最适催化温度不确定 B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C.由图4实验结果可知酶具有高效性 D.由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂 C 2.图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH=b时H2O2水解产生的O2量随时间的变化曲线．若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是（　　） A、过氧化氢酶浓度增加时，e点上移，d点左移 B、pH=c时，e点为0 C、温度降低时，e点不移动，d点右移 D、H2O2量增加时，e点不移动 C 3.通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图。下列说法正确的是 A.c酶的最适温度为36 ℃左右 B.当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果 C.该实验中有两个自变量，因变量只有一个 D.若溶液的pH升高，则曲线b的顶点上移 C 4.向装有5 mL体积分数为3%的H2O2溶液的密闭容器中，加入2滴新鲜的肝脏研磨液，每隔一段时间测定容器中O2的浓度，得到如图中曲线a(实线)所示结果。下列相关叙述错误的是 A.曲线a表明，随着时间的推移，H2O2分解速率 呈现由快转慢直到停止的特点 B.在t1时，向容器内再加入2滴新鲜肝脏研磨液， 可以得到曲线b所示结果 C.在t1时，向容器内再加入2滴质量分数为3.5%的 FeCl3溶液，可以得到曲线c所示结果 D.在t2时，向容器内再加入5 mL体积分数为3%的H2O2溶液，可以得到曲线 d所示结果 C A．②的成分有可能是蛋白质 B．图中显示①具有高效性，反应完成后，①的性质未 发生改变 C．③和④的生成速率可以表示酶促反应的速率 D．如果探究底物浓度对酶促反应速度的影响，②的数 量就是实验的自变量 为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是 (　　) A.①和③对比，用双缩脲试剂检测 B．②和④对比，用碘液检测 C．④和⑤对比，用斐林试剂检测 D．③和④对比，用斐林试剂检测 $$