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1节 降低化学反应活化能的酶 第五章 讨论：1.为什么要将肉块放在金属笼内？ 2.是什么物质使肉块消失了？ 3.怎样才能证明你的推测？ 便于取出肉块、排除物理性消化干扰 胃内的化学物质 收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解 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。 问题探讨 阅读课本76页，回答下列问题 1. 众多科学家研究得出，使食物加速分解的物质是什么？ 2. 什么是细胞代谢呢？ 胃蛋白酶 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 细胞代谢离不开酶的作用 CO2+H2O 有机物 +O2 光能 叶绿体: 氨基酸 多肽(蛋白质） 脱水缩合 核糖体： 线粒体: 有机物 +O2 CO2+H2O+能量 酶 酶 酶 酶的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实 验 实验原理 实验目的 实验材料 2 H2O2 2 H2O + O2 ①加热 ②Fe3+ ③过氧化氢酶 通过比较H2O2过氧化氢在不同条件下分解的快慢， 了解酶的作用原理和意义。 思考：检验O2方法？ 观察单位时间内产生气泡的数量 观察带火星的卫生香的复燃情况 1 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶含量多且活性高） 2 新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 3 3.5%的FeCl3溶液 4 量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴 自变量 因变量 请观察教材P77的图片，描述各支试管的实验现象。 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 H2O2 剂量 二 反应条件 剂量 观察结果 气泡产生 卫生香燃烧 结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴蒸馏水 2滴蒸馏水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 变量 自变量 人为改变的变量 因变量 随着自变量的变化而变化的变量 观测指标 指与自变量同时影响因变量、但与研究目的无关的变量。 相同且适宜 讨论：无关变量对实验结果有没有影响？该实验的无关变量还有哪些？ 无关变量 1.加热、FeCI3、过氧化氢酶都能加快H2O2分解速率 2.与无机催化剂相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多 请同学们阅读教材P78相关内容（控制变量）: 思考：一个严谨的实验有哪些因素是我们必须要考虑的？该如何来设计？ 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 = a + f(x) 自变量 因变量 无关变量 （不同条件X） （结果Y） （相同条件a） 请观察教材P77的图片，描述各支试管的实验现象。 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2浓度 H2O2剂量 二 反应条件 剂量 观察结果 气泡产生 卫生香燃烧 结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴蒸馏水 2滴蒸馏水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 1.加热、FeCI3、过氧化氢酶都能加快H2O2分解速率 2.与无机催化剂相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多 变量 自变量 因变量 无关变量 讨论：该实验的对照组和实验组分别是什么？ 对照组 实验组 单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持一致且适宜 对照原则：在实验中，一般需要设置对照组。通过设置对照组,既能排除无关变量对实验结果的影响,又能增加实验结果的可信度和说服力。 平行重复原则:在同样条件下多次重复实验，以消除偶然误差。 科学性原则:实验方案严谨，选材合适，实验步骤科学规范。 ▲实验设计的一般原则 2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？ 1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？ 加热能促进H2O2的分解,提高反应速率； 讨论 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。 3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？ 过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。 4）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？ 一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。 1 2 3 4 加热：提高分子的能量 Fe3+：降低化学反应的活化能 酶：无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。 想一想：如何表示？ 无催化剂曲线：______ 酶促反应曲线：______ 无酶促反应所需活化能：______ 酶促反应所需活化能： ______ 酶降低的活化能： ______ 曲线B 曲线A E2 E3—E2 E3 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。 活化能： 与无机催化相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速有序的进行 酶的本质 13 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 VS 其他科学家 切赫和奥特曼 发酵与死细胞中的物质有关 发酵与活细胞有关 死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵 脲酶是蛋白质 胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质 少数酶是RNA 假如你是切赫或奥特曼，你能总结酶的概念吗？ 4000多年前的夏禹时代，我国就掌握了酿酒技术 1716年《康熙字典》收录“酶”字，并将“酶”解释为“酒母也” 阅读P79的思考与讨论，总结各个科学家对酶本质发现做出的贡献 酶 酶的化学成分 酶的来源 酶的功能 活细胞产生的 具有生物催化作用的 是 有机物。 一类 其中绝大多数酶是蛋白质，也有少数是RNA。 酶的来源 酶的作用 酶的本质 合成场所 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 活细胞产生 催化作用 大多数是蛋白质，少数是RNA 有的在核糖体，有的在细胞核或拟核 依据酶的概念——分析推理 判断题 （1）酶的作用是为化学反应提供能量（ ） （2）酶是活细胞产生的，只能在活细胞内起作用（ ） （3）所有的酶都是在核糖体上合成的 （ ） （4）酶起催化作用后立即被降解（ ） （5）无关变量是对实验没有影响的变量（ ） （6）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（ ） × × × × × × 酶能在细胞内、细胞外、体外起作用。 甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是( ) A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解 B.甲酶不可能是具有催化功能的RNA C.乙酶的化学本质为蛋白质 D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 B 酶的特性 PART ONE 单击添加标题 酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。 107 ～1013 酶具有高效性的意义： 保证了细胞代谢快速有效地进行。 1 2 3 4 常温 加热 Fe3+ 酶 酶具有高效性 无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，酶也具有这个本领吗？ 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 实 验 实验目的 实验原理 实验材料 探究淀粉酶是否只能催化淀粉水解 淀粉溶液、淀粉酶溶液、蔗糖溶液、斐林试剂、热水 淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） × 淀粉酶 实验步骤 步骤 项目 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2 注入蔗糖溶液 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 4 水浴加热 5 加入斐林试剂 6 沸水浴 煮沸并保持1 min 7 观察颜色变化 2 mL — — 2 mL 2 mL 2 mL 60℃，保温5 min 2 mL 砖红色 淡蓝色 （1）已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ （2）能否用碘液对实验结果进行检测？ 提示：不能，碘液无法检测蔗糖是否水解。 淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。 提示：有必要，可排除淀粉酶的活性，浓度等无关变量的影响。 实验结论 小组讨论 1.每一种酶只能催化_________________化学反应 如：脲酶——只能催化____________分解。 过氧化氢酶——只能催化___________________分解。 二肽酶——可以催化所有的____________分解 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 2.酶具有专一性的模型： 一种或一类 尿素 过氧化氢 二肽 3.酶具有专一性的意义： 知识点归纳 许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下，催化化学反应。酶起催化作用需要怎样的条件？酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，哪些因素会影响酶活性？ 1.在不同的温度下，同一种酶活性是否会受到影响？ 2.在不同的pH下，同一种酶活性是否会改变？ 为什么感冒发烧的时候不想吃饭？ 为什么消化不良有酸胀感？ 酶活性的影响因素 小组根据P83-84提供的实验材料及下列思考题尝试设计实验 【探究温度对酶活性的影响】 ①从过氧化氢酶与淀粉酶选择哪一种酶作实验材料？为什么不选择另一种酶？ ②本实验的自变量是什么？因变量是什么？用什么方法控制自变量？怎么观察或检测因变量？ 淀粉酶。因为H2O2加热后会分解加快，氧气的产生速率增加并不能反映酶的活性增大。 自变量：温度（可分别用冰水、温水、沸水进行水浴处理）； 因变量：淀粉分解量的多少(用是否出现蓝色及蓝色的深浅表示) 思考： ③根据自己作出的假设，你预期会看到怎样的实验结果？比如酶活性升高或降低时，会出现什么实验现象？将预期的实验结果写下来。 ④对照组怎么设置？是否需要进行重复实验？ ⑤怎样排除PH和其他因素对实验结果的干扰？ 可设置不加酶且其他操作一致的组作为空白对照。 需要进行重复实验。 除温度外其他因素属于无关变量，应等量控制、并保持相同且适宜。 【探究温度对酶活性的影响】 预期结果：淀粉遇碘后变成蓝色。淀粉酶在合适的温度条件下可以使淀粉逐步水解成麦芽糖后，则无蓝色。 1试管 1′试管 2试管 2′试管 3试管 3′试管 实 验 步 骤 1 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2 在冰水中水浴5min 在37℃水中水浴5min 在沸水中水浴5min 3 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 4 冰水中水浴数分钟 37℃水浴数分钟 沸水中水浴数分钟 5 取出试管，分别滴加2滴碘液摇匀，观察现象 实验现象 结论 变蓝 不变蓝 变蓝 ①淀粉酶在37℃时催化淀粉水解，在0℃和100℃时不能发挥催化作用 ②酶的催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都影响其催化效率 思考·讨论 1.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？ 缩小温度梯度，重复进行上述实验。 2.为什么不能用斐林试剂对实验结果进行检测？ 该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热， 这样会干扰自变量。 3.为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？ 因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。 【探究pH对酶活性的影响】 实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。 三 三支试管都加入 ___________ 四 三支试管都加入 ________ ，振荡，反应 实验现象 实验结论 实验材料：H2O2溶液、新鲜肝脏研磨液、NaOH溶液、稀盐酸、清水、试管 2滴NaOH 2mLH2O2溶液 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 2滴新鲜肝脏研磨液 稀盐酸 清水 产生大量气泡 实验材料（淀粉酶、淀粉、蔗糖）可否用来探究酶在不同PH条件下的催化效率？ 不可以，因为酸可以水解淀粉。 思考与讨论 （4）高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活 （1）在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高 （2）温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低 （3）低温使酶活性受抑制，温度恢复，酶活性可以恢复（低温保存） 酶的作用条件较温和 (1)酶所催化的化学反应一般是在______________________下进行的。 知识点归纳 比较温和的条件 (2)过酸、过碱或温度过高，都会使酶的________________遭到破坏，使酶永久失活。 空间结构 (3)低温只能使酶的_______________，但酶的_______________稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此酶制剂适宜在低温下保持。 活性降低 空间结构 (4)在底物充足（其他条件适宜且固定）的条件下，酶促反应速率与_______________成正比。 酶浓度 (5)在一定范围内反应速率随_____________的增加而增加，但达到一定浓度后不再增加。 底物浓度 思考 A点限制因素 B点限制因素 （6）细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的__________有关。拿植物叶肉细胞来说，与光合作用有关的酶分布在____________内，与呼吸作用有关的酶分布在___________________内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以_____________了。 分布 叶绿体 细胞质基质和线粒体 互不干扰 A B 1．下列关于酶催化特性的叙述，正确的是(　 　) A．低温降低分子运动速率，抑制酶的活性 B．高温激发酶的活性，提高酶促反应速率 C．增大底物的浓度，酶促反应速率可以持续上升 D．增加酶的物质量，酶促反应的产物量随之增加 A 2．下列有关探究温度对酶活性影响的实验，最佳选项是(　　) A．过氧化氢＋过氧化氢酶＋带火星木条 B．淀粉＋淀粉酶＋碘液 C．淀粉＋淀粉酶＋斐林试剂 D．过氧化氢＋过氧化氢酶＋双缩脲试剂 B 3．人体胃蛋白酶的最适pH为2.0，某同学将胃蛋白酶溶液的pH从10.0调至2.0，此时胃蛋白酶的活性将(　 　) A．不断上升 B．没有活性 C．先升后降 D．先降后升 B Lavf57.25.100 Lavf56.15.102 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$