5.1 降低化学反应活化能的酶（第1课时）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5章 细胞的能量供应与利用 第1课时 酶的作用和本质 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 目录 课堂小结 04 课堂练习 情境导入 02 03 素养目标 01 05 探究新知 一、酶在细胞代谢中的作用 二、酶的作用机理 三、酶的本质 四、酶的特性 思考 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.是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了。 2.经过科学家施旺的研究得知这种物质就是 。 胃蛋白酶 酶在细胞代谢中有什么作用呢? 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 一、酶在细胞代谢中的作用 1.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。 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢分解，变成氧和水。 2H2O2 2H2O + O2↑ 过氧化氢酶 （1）概念： （2）场所： 细胞质基质 （3）条件： 需要酶的催化 （4）意义： 细胞代谢是细胞生命活动的基础 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 加热是化学反应的常见条件 Fe3+是无机催化剂 新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶 不同条件 一、酶在细胞代谢中的作用 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）实验目的： 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。 （2）实验原理： 判断H2O2的分解快慢依据： O2的产生速率 ①点燃的卫生香 的复燃情况 ②气泡冒出情况 一、酶在细胞代谢中的作用 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 （3）实验材料： ①新鲜的质量分数20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶） ②新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 ③3.5%的FeCl3溶液 “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积 比较H2O2在不同条件下的分解 分 组 编 号 1号 2号 3号 4号 相 同 处 理 不 同 处 理 气泡产生 卫生香复燃 结 论 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 无气泡 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 迅速复燃 1、加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率 2、过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高 一、酶在细胞代谢中的作用 （4）实验现象： 1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同现象？这一现象说明什么？ 催化剂有催化作用，加快反应速率。 气泡较多 加热加快反应速率 2.在细胞内，能够通过加热来提高反应速率吗？ 不能；加热会杀死细胞。 3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？ 为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 4号；过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。 酶使细胞内化学反应在温和的条件下快速有序地进行。 讨论 课本P77 1 2 3 4 5.2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。 ③号试管Fe3+数比④号试管H2O2酶高25万倍 3.控制变量和设计对照试验 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生 卫生香燃烧 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 快速复燃 自变量 （人为改变） 因变量 （观测指标） 无关变量 （相同且适宜） 变量 步骤 自 变 量：人为控制的对实验对象进行处理的因素（不同条件X) 因 变 量：因自变量改变而变化的变量（结果Y） 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 实验中可以变化的因素 指与自变量同时影响因变量、但与研究目的无关的变量。 4ml 6ml 8ml 2ml 2ml 2ml 课本P78 无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。 无关变量就是与实验结果无关的变量× 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生 卫生香燃烧 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 快速复燃 自变量 （人为改变） 因变量 （观测指标） 无关变量 （相同且适宜） 等量性原则 单一变量原则 变量 步骤 注 ① 等量性原则（无关变量保持相同且适宜） ② 单一变量原则（对照实验中的自变量应具有单一性） ③ 对照原则 3.控制变量和设计对照试验 单一变量: 实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。 对照组 未施加实验处理，实验结果已知 实验组 施加了实验处理，实验结果未知 常温 加热 +FeCl3 +过氧化氢酶 对照实验 对照组 实验组 3.控制变量和设计对照试验 4.酶的作用机理 加热为什么能加快过氧化氢分解？ 3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？ （1）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 加热：为分子提供了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态 Fe3+：降低化学反应的活化能 酶：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。 加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。 4.酶的作用机理 无催化剂曲线：______ 无机催化剂曲线：_____ 酶促反应曲线：______ 无催化剂所需活化能：_____ 酶促反应所需活化能： ______ 酶降低的活化能： ______ ① ad cd ③ （2）酶的作用机理: 。 降低化学反应的活化能 酶能增加产物的生成量吗？ ② ac 更显著 更高 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用_______，催化效率 。 加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。 4.酶的作用机理 未加催化剂 无机催化剂 酶催化 时间 产物量 （3）酶的作用特点： ①酶使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。不改变反应平衡点。 ②反应前后性质、数量不变，可重复利用，不会立即降解。 ③酶只有催化功能，不具有调节功能，也不提供能量 加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。 二、酶的本质 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥尔特曼 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 发酵必需有活细胞参与 引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用 活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样 证明脲酶是蛋白质 证明少量RNA也具有生物催化功能 1.酶本质的探索 二、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 _________________________ 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 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。 二、酶的本质 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 （1）试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。 （2）酶解鉴定法： 鉴定酶本质的实验原理和方法 　 三、酶的特性 （1）原因: （2）曲线表示: O2的量 时间 0 FeCl3 过氧化氢酶 未加催化剂 ①与未加催化剂相比，说明酶具有_________； 与无机催化剂相比，说明酶具有___________。 ② 酶只能 达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。 酶不能改变最终生成物的量。 加FeCl3 加H2O2酶 ②与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。 ①酶催化效率是无机催化剂的107~1013倍 催化作用 高效性 缩短 1.酶具有高效性 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ （1）含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 反应物（底物） 酶 产物 三、酶的特性 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。 尿素 过氧化氢 二肽 2.酶具有专一性 20 三、酶的特性 （2） 曲线表示: 说明酶A能催化该反应物发生反应。 反应速率 反应物浓度 加酶A 加酶B或未加酶 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 3%可溶性淀粉溶液、3%蔗糖溶液、 2%淀粉酶溶液、2%蔗糖酶溶液、斐林试剂、碘液 （1）实验材料： 方案一 ① 淀粉酶 + 淀粉 方案二 同种底物 + 不同酶 ① 淀粉 + 淀粉酶 同种酶 + 不同底物 ② 淀粉 + 蔗糖酶 ② 淀粉酶 + 蔗糖 探究·实践：验证酶的专一性 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） ？？？？？ 淀粉酶 三、酶的特性 （2）用斐林试剂检测的原理是什么？(课本P81 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 实验步骤 一 1号试管 2号试管 二 三 2支试管均加入______________2滴，振荡，试管下半部浸到60℃的热水中，反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min （或水浴煮沸1min） 实验现象 结论 加入2ml淀粉溶液 方案一：酶相同，底物不同 加入2ml蔗糖溶液 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉酶溶液 斐林试剂 生成砖红色沉淀 不生成砖红色沉淀 自变量 因变量 无关变量 探究·实践：验证酶的专一性 淀粉酶的最适温度为60℃ 三、酶的特性 23 方案二：底物相同，酶不同 淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用 实验步骤 一 1号试管 2号试管 二 向两支试管各加入2ml淀粉溶液 三 四 反应5min后，向两支试管加入等量的________ 实验现象 结论 加入2滴淀粉酶溶液 加入2滴蔗糖酶溶液 淀粉酶能催化淀粉水解，蔗糖酶不能催化淀粉水解 【思考】该实验能否用斐林试剂鉴定？ 可以，1号出现砖红色沉淀，2号没有 碘液 不变蓝 变蓝 自变量 因变量 无关变量 笔记： 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验：可用斐林试剂鉴定， 不用碘液鉴定 淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用实验：可用碘液或斐林试剂鉴定 探究·实践：验证酶的专一性 三、酶的特性 24 酶活性：酶催化特定化学反应的能力。 唾液（淀粉酶） pH 6.2~7.4 胃液（胃蛋白酶） pH 0.9~1.5 小肠液（含多种酶） pH 7.6 使用温水30-40℃效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水 加酶 背景资料 1、酶的催化效率可能受温度影响。 2、酶的催化效率可能受pH值的影响，并且不同的酶需要不同的pH 条件。 阅读上述材料，能得出哪些结论？ 三、酶的特性 3.酶的作用条件较温和 25 三、酶的作用条件比较温和 探究•实践 1 探究温度对酶活性的影响 设计实验 淀粉酶， H2O2受温度影响也会分解。 ①选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ ②本实验的自变量是什么？因变量是什么? 设定高温（沸水）、适温（60℃）、低温（冰水）。通过滴加碘液，观察颜色变化检测因变量。 自变量是温度。因变量是酶的活性。 ③你将设定哪几个温度？怎样观察或检测因变量？ 26 探究温度对酶活性的影响 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管 加淀粉 2ml — 2ml — （ ） — 加淀粉酶 — （ ） — 2ml — 2ml 保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水 保温5min 60℃水浴 保温5min 100℃水浴 保温5min 2ml 2ml 变蓝 变蓝 不变蓝 温度对酶的活性有影响， 温度过高或过低都会降低酶的活性 将6加入5中 自变量 因变量 1.为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？ 酶具有高效性，若酶和底物一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。 笔记：先分别保存，再混合，避免酶的高效性分解底物 27 温度 0 最适温度 失活 酶的空间结构被破坏 酶的空间结构稳定 低温抑制活性 A B C 自变量 因变量 酶催化速率 笔记： 高温、低温使酶活性降低作用实质不同：低温抑制酶活性，高温使酶失活 低温保存 高温变性 （1）温度对酶活性的影响 三、酶的作用条件比较温和 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℃ 温度不同，酶活性可能相同，如a、c。 28 酶促反应速率 0 37 100 5 60 0.8 三、酶的作用条件比较温和 探究实践 2 探究pH对酶活性的影响 设计实验 ①选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ ②本实验的自变量是什么？因变量是什么? H2O2酶，因为淀粉在酸性条件下可以水解 。 自变量是pH。因变量是酶的活性。 设定偏酸性、偏碱性及中性（pH=7）。观察试管中气泡的产生情况检测因变量。 ③你将设定哪几个pH？怎样观察或检测因变量？ 29 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 ____ 。 3号试管中加入 ________________。 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 2滴NaOH 2 mLH2O2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 2滴稀盐酸 2滴清水 产生大量气泡 自变量 因变量 无关 变量 （2）pH对酶活性的影响 最适pH 失活 酶的空间结构被破坏 失活 0 A’ B’ C’ v pH 酶的空间结构被破坏 自变量 因变量 酶的名称 最适pH 动物体内酶 6.5-8.0 植物体内酶 4.5-6.5 胰蛋白酶 8.0-9.0 胃蛋白酶 1.5-2.2 P84相关信息 三、酶的作用条件比较温和 温度不同，酶活性可能相同，如a、c。 31 Y 值 6 8 10 0 10 0 四、酶的应用 加酶洗衣粉 蛋白酶——血渍、奶渍 脂肪酶——油渍 淀粉酶、纤维素酶 含酶牙膏 残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。 果胶酶 分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。 多酶片 内含多种消化酶，人在消化不良时可服用 温度不同，酶活性可能相同，如a、c。 32 酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析 1．反应条件 (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。 酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析 2．酶浓度和反应条件 (1)图甲： 在底物充足，其他条件适宜的情况下， 酶浓度与酶促反应速率成正比。 (2)图乙： ①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ②酶只缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应平衡点。 3．反应底物浓度 (1)加入酶A时，一定范围内随底物浓度增加反应速率增加， 当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。 (2)酶A会促进酶促反应进行酶B不会，说明酶具有专一性。 酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析 4．pH和温度 (1)甲图： ①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱； ②过酸过碱都会使酶失活 ③不同的酶最适pH不同 (2)乙图： ①在一定温度范围内，随温度升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用将减弱； ②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活 (3)丙图： 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析 √ [辨正误] (1)酶具有专一性、高效性，且受温度和pH的影响。( ) (2)蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性。( ) (3)由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性。( ) 提示：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，这说明酶具有高效性。 (4)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。( ) 提示：低温没有破坏酶的空间结构。 (5)酶活性最高时的温度适合酶的保存。( ) 提示：应在低温条件下保存酶。 × × × √ 随堂检测 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 随堂检测 D 1.(2024·甘肃张掖二中期中)如图所示为过氧化氢被分解的速率曲线，其体现了酶的(　　) ①化学本质　②高效性　③催化特性　 ④作用条件较温和 A.①④ B.③④ C.①② D.②③ 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 随堂检测 A 2.(2024·河北唐山期末)下列有关酶的实验的叙述正确的是(　　) A.探究温度和pH对酶活性的影响时，分别选用淀粉和H2O2作为底物 B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，可用碘液检测实验结果 C.用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放量可达到目的 D.探究淀粉酶的最适温度的实验顺序：淀粉＋淀粉酶→置于相应水浴温度下保温5 min→滴斐林试剂加热→观察溶液颜色变化 C.与无机催化剂相比，酶具有高效性 D.先保温后混合 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 随堂检测 D 3.(2024·广东汕头高一期末)如图为用不同温度处理α－淀粉酶催化淀粉水解反应的曲线图，用以测试酶的催化效率与温度的关系，下列叙述错误的是(　　) A.0～70 ℃之间，随着温度上升，酶的活性 逐渐增强 B.在70～100 ℃之间，随着温度上升，酶的 活性迅速下降 C.α－淀粉酶作用的最适温度是70 ℃ D.温度超过70 ℃，α－淀粉酶的活性丧失 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 随堂检测 4.酶的作用条件较温和 (1)酶促反应对应最适温度和pH的点分别是____和___。 (2)酶的活性较低，空间结构稳定，酶的活性可恢复的点是____。 (3)空间结构遭到破坏，酶永久失活不可恢复的点是__________。 G H A C、D、F 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ Lavf56.15.102 $