5.1降低化学反应活化能的酶课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

5.1 降低化学反应活化能的酶 学习目标 1、掌握酶的作用机理和酶本质 2、理解并能找出实验中的自变量、因变量和无关变量 3、学会探究实验中的对照实验的设置 第1课时 酶的作用和本质 问题探讨 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？ 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 斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用 消化具有两种：机械性消化（物理消化）将大块的食物变成碎小的；而化学性消化指消化腺分泌消化液对食物进行化学分解。比如糖类变成单糖；蛋白质变成氨基酸，脂肪变成甘油和脂肪酸等。 意义：是细胞生命活动的基础 概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 特点：离不开酶的催化 1 2 3 细胞代谢 一、酶在细胞代谢中的作用 探究·实践——比较过氧化氢（H2O2）在不同条件下的分解 1、实验原理： 2 H2O2 2 H2O + O2 常温 ②加热 ③Fe3＋ ④过氧化氢酶 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。 2、实验目的： 判断H2O2的分解快慢依据： O2的产生量 ①点燃的卫生香的复燃情况 ②气泡冒出情况 探究·实践——比较H2O2在不同条件下的分解 新鲜的质量分数为20%的动物肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶） 质量分数为3.5%的FeCl3溶液 新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 卫生香、火柴、试管、量筒······ 3、材料用具： “新鲜的肝脏”——H2O2酶数量多、活性强 “研磨液”——使细胞中的H2O2酶充分释放出来，增加H2O2酶与反应 物的接触面积 “新配制H2O2”——H2O2常温下会分解，久置会导致溶液浓度不准确 Q2:为什么选择新鲜的肝脏研磨液？为什么H2O2溶液要新配制？ 植物细胞也会含有过氧化氢酶，如马铃薯 探究·实践——比较H2O2在不同条件下的分解 4、实验设计： 试管编号 步骤 1 2 3 4 一 3% H2O2溶液 二 反应条件 三 观察 气泡产生 带火星的卫生香 2ml 2ml 2ml 2ml 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴 2滴 探究·实践——比较H2O2在不同条件下的分解 5、实验结果分析： 试管编号 步骤 1 2 3 4 一 3% H2O2溶液 二 反应条件 三 气泡产生 带火星的卫生香 实验结论 2ml 2ml 2ml 2ml 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 不复燃 不复燃 复燃不明显 复燃明显 几乎无气泡 有较少气泡 有较多气泡 有大量气泡 ①过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 ②与无机催化剂相比，在过氧化氢酶的作用下 分解速率最快 1号 2号 4号 3号 肝脏研磨液 FeCl3 90℃水浴 常温 探究·实践——比较H2O2在不同条件下的分解 使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶 （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？ 自主探究：回答以下问题 1 常温 90℃水浴 20%肝脏研磨液 3.5%FeCl3溶液 加热能促进H2O2的分解，提高反应速率； （2）在细胞内，能够通过加热来提高反应速率吗？ 不能；因为加热会杀死细胞。 （4）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。 （3）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？ Fe3+ 和过氧化氢酶都能加快H2O2分解的速率。 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，如反应浓度和时间。 随自变量的改变而变化的变量。如实验中H2O2的分解速率。 人为控制的对实验对象进行处理的因素。如实验中的温度和催化剂。 变量： 实验中的变化因素 Y = a + f(x) 自变量 因变量 无关变量 自变量： 因变量： 无关变量： 科学方法：控制变量和设计对照实验 （相同条件a） （结果Y） （不同条件X） 自身对照： 空白对照： 相互对照： 对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将实验结果进行比较的实验。对照实验一般要设对照组和实验组。 指不给对照组做任何实验处理，通常加入等量的清水、蒸馏水或生理盐水；如本实验①与③④之间 指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组；如植物质壁分离和质壁分离复原实验。 指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，“探究不同pH值对酶活性的影响”实验中的有氧和无氧实验组。 实验方法：控制变量和设计对照实验 单一变量原则 等量原则、科学性原则 试管编号 步骤 1 2 3 4 一 3% H2O2溶液 二 反应条件 三 观察 气泡产生 带火星的卫生香 实验结论 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴 2滴 2ml 2ml 2ml 2ml 不复燃 不复燃 变亮 复燃 几乎无气泡产生 有较少气泡 有较多气泡 有大量气泡 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 2滴清水 2滴清水 变量 无关变量 自变量 因变量 对照原则 等量原则 单一变量原则 对照组 实验组 活化能：分子从 转变为容易发生化学反应的 所需要的能量。 二、酶的作用原理 H2O2（常态） H2O2（活跃状态） 能量 常态 活跃态 1、加热为什么能加快过氧化氢分解？ 2、3号、4号试管没有加热，为什么也有 大量气泡产生？ 加热：为分子提供了能量 Fe3+：降低化学反应的活化能 酶：更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。 活化能 一个化学反应体系中，活化分子数越多，反应的速率越快。90℃水浴：向H2O2分子提供能量，让更多的H2O2吸收能量处于活跃状态 催化剂：降低非活化分子转变为活化分子的门槛 17 酶能增加产物的生成量吗？ 未加催化剂 无机催化剂 酶催化 时间 产物量 二、酶的作用机理 酶只能改变化学反应的速率，不能改变平衡时产物的生成量 时间 ①无催化剂 ②无机催化剂 产物浓度 ③酶 平衡点 酶与无机催化剂的共性： 1.降低活化能而提高反应速率，本身不被消耗。 2.缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应的方向和平衡点 3.只改变化学反应速率，不为化学反应提供物质和能量，反应前后其性质、数量不变。 加热：不能降低活化能，但会提供能量，使活化分子数增多，容易发生化学反应。 想一想：如何表示？ 不使用催化剂曲线：______； 无机催化剂Fe3+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A 曲线C E3 E2—E3 E2 A B C 曲线B 二、酶的作用原理 降低活化能 正是因为酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。 酶的作用机理： 显著降低化学反应的活化能 ①②③④⑤的含义？ ①： ②： ③： ④： ⑤： 无催化剂时化学反应所需要的活化能 无机催化剂催化时化学反应所需要的活化能 酶催化时化学反应所需要的活化能 无机催化剂降低的活化能 酶降低的活化能 归纳：各条件使反应加快的实质 提高分子的能量 降低化学反应的活化能 更显著地降低化学反应的活化能 加热 Fe3+ 酶 与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 课堂小结 细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应 酶 细胞 代谢 离不开 作用机理 显著降低化学反应活化能 温和条件下完成 （催化作用） 酶在细胞代谢中的作用 例1：下列各图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。其中正确的图解是( ) C 及时检测 三、酶的本质 关于酶本质的探索 教材P79-80 页 “资料分析” 请通过教材P80面“练习”中第2题的图解，体会巴斯德、 李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系。 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 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 切赫 奥特曼 1.关于酶本质的探索 三、酶的本质 酶的本质：大多数是蛋白质，少数是RNA 能够在细胞内温和环境中催化各种生化反应，酶是一种什么样的物质呢？ 溶菌酶含片 加酶洗衣粉 消化液 3、体外 酶的分布 1、体内：细胞内 2、体内：细胞外 27 三、酶的本质 来源 作用 本质 合成场所 合成原料 作用场所 氨基酸或核糖核苷酸 活细胞产生 催化 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 细胞内、外及生物体内、外均能发挥作用 判断：酶具有调节、催化等多种功能（ ） × 2、酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　　) 3、酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　　) 4、无关变量是与实验结果无关的变量(　　) 5、在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的(　　) 6、酶具有调节、催化等多种功能（ ） × × × √ 课堂习题： 1、酶在催化生化反应前后本身性质会发生变化（ ） × × 2．如图表示过氧化氢分解前后的能量变化，其中曲线A、B分别表示没有酶催化和有酶催化时的反应过程。下列叙述错误的是(　　) A.图中H表示没有酶催化时反应所需的活化能 B.图中h表示酶催化时反应所需的活化能 C.若将过氧化氢酶换为Fe3＋，则H-h值减小 D.在加热时，H和h值都将减小 3.生物体内许多化学反应需要酶的催化,下列关于酶的叙述,正确的是 (　　) A.酶只有在生物体内才能起催化作用 B.所有酶都含有C、H、O、N四种化学元素 C.人体内的酶进行催化过程中，酶本身不变,所以酶不会发生自我更新 D.酶都在核糖体上合成 B D 5班 30 课堂总结 课后作业： 1.完成创新大课堂的《酶》的内容 2.复习巩固酶的作用原理和本质 3.预习酶的特性 第2课时 酶的特性 1、具有高效性 一、酶的特性 意义： 保证了细胞代谢快速有效地进行 2、具有专一性 意义： 细胞代谢有条不紊的进行 一种酶只能催化一种或一类化学反应 在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快;但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随温度升高而下降。 在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的最适pH。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会明显降低。 温度 pH 最适温度 最适pH 酶的活性 3、酶的作用条件较温和 3、酶的作用条件较温和 问题：低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响其本质相同吗？ 温度 pH 最适温度 最适pH 酶的活性 抑制 失活 失活 失活 高温、过酸、过碱：破坏酶的空间结构，使酶失活。 低温：使酶活性受抑制，但在适宜温度下其活性可以恢复。 酶制剂适合在_____条件下保存。 低温 酶活性：催化特定化学反应的能力。酶活性=催化的化学反应的速率 唾液（淀粉酶） pH 6.2~7.4 胃液（胃蛋白酶） pH0.9~1.5 小肠液（含多种酶） pH 7.6 唾液淀粉酶进入胃后还能消化淀粉吗？ 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。酶也具有这个本领吗？ 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 我们通过下面这个实验来探究这个问题 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 原理 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） 可用斐林试剂鉴定 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 取两支试管，编号1、2 1号试管加入2mL 溶液 淀粉 2号试管加入2mL 溶液 蔗糖 两支试管都加入 ，振荡，60℃水浴保温5min。 2mL淀粉酶溶液 两支试管加入 振荡 沸水浴煮沸1min 2mL斐林试剂 砖红色沉淀 无砖红色沉淀 淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解。 酶具有专一性 二、淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——酶的专一性 1、上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ 不能，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 2、该实验的自变量和因变量分别是什么？本实验的设计思路是什么？ 自变量：底物的种类 因变量：底物是否被淀粉酶水解。 本实验设计思路：探究同一种酶是否能催化不同底物水解。 探究·实践——影响酶活性的条件 探究1 探究温度对淀粉酶活性的影响（淀粉酶分解淀粉） 实验原理： 淀粉 麦芽糖 淀粉酶 温度（0℃、60℃、100℃） 自变量： 因变量： 是否变蓝（或蓝色的深浅） 2、实验步骤及结果 3、实验结论： 酶发挥催化作用需要适宜的温度,温度偏高或偏低都会影响酶的活性 操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管 0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃ 加淀粉 2mL — 2mL — 2mL — 加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL 保温 在各自温度下保温5min 各组混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝 不变蓝 变蓝 探究1 探究温度对淀粉酶活性的影响 让反应物和酶分别在各自所需的温度下保温一段时间再进行混合，防止反应开始时未达到实验要求的温度 探究2 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 pH（盐酸、NaOH溶液、蒸馏水） 自变量： 因变量： 气泡的产生情况 实验原理： 2、实验步骤及结果 1号试管 1号试管 2号试管 3号试管 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 加入过氧化氢2滴，振荡2min 试管各加入2mL过氧化氢酶溶液 大量气泡 少量气泡 少量气泡 1ml蒸馏水 1mlNaOH 1mlHCl 观察气泡的产生情况 3、实验结论 酶发挥催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性 探究2 探究pH对过氧化氢酶活性的影响（H2O2酶分解H2O2） 探究·实践——影响酶活性的条件 先将酶溶液调节至实验要求的pH，然后再与反应底物混合 45 注意： A.不宜用H2O2探究温度对酶活性和影响，因为H2O2在加热条件下分解 C.底物和酶混合之前，必须先在一定的温度或PH条件下分别处理一段时间 B.不宜用淀粉探究pH对酶活性和影响，因为淀粉能在酸性条件下分解 探究·实践——影响酶活性的条件 选择实验材料时注意排除自变量自身对实验结果的影响 底物浓度[E] 反应速率 0 酶浓度 [E] 反应速率 c 三、影响酶促反应速率的因素 除温度、PH外，还有酶的浓度和底物浓度 pH或温度为多少时，酶活性最大？从图中可以得到什么结论？ 温度的变化不影响酶作用的最适pH。 0 反应物剩余量（相对值） PH 30℃ 33 ℃ 37 ℃ 35 ℃ pH的变化不影响酶作用的最适温度。 数学模型分析 三、影响酶促反应速率的因素 酶浓度 [E] 反应速率 a 底物无限 b c N 酶浓度[E] 反应速率 0 ab限制因素： bc限制因素： 速率限制因素： a b c M 底物浓度 [S] 反应速率 O 底物一定 ab限制因素： bc限制因素： 酶含量一定 酶浓度 底物浓度 底物浓度 酶浓度 酶浓度 适量增加酶浓度，反应速率加快，但生成物的量不变 适量增加底物浓度，反应速率加快，生成物的量增加 49 课堂小结 1. A 代表某类酶，B 代表底物， C 和 D 代表产物。 2. 含义：酶 A与底物 B 专一性结合，催化反应的发生,产生了产物 C 和 D。 3. 这个模型可以类比解释酶的专一性。 锁钥模型 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 （1）请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 A 点:在一定的范围内，随 着反应底物浓度的增加, 反应速率加快。 B 点:反应速率在此时达到最高 。 C 点:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。 练一练 （2）如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。 如果 A 点时温度升高 10℃，曲线上升的幅度变小。 因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 练一练 (3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。 该曲线表明，B 点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 练一练 趁热打铁：已知温度、pH对酶的活性都有影响。 1.探究温度对H2O2酶活性的影响。 自变量： 自变量如何控制： 因变量： 因变量如何检测： 无关变量： 温度 H2O2酶放在不同温度下 H2O2酶活性 气泡多少、木条复燃 pH、H2O2酶的用量 2.探究pH对H2O2酶活性的影响。 自变量： 自变量如何控制： 因变量： 因变量如何检测： 无关变量： pH H2O2酶放在不同pH下 H2O2酶活性 气泡多少、 木条复燃 温度、H2O2酶的用量 1.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ） A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构 C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性 D 即时检测 见课本P85习题 2.一分子过氧化氢酶能在1min内使5×105个过氧化氢分子分解成水和氧，相当于三价铁离子催化速率的109倍，但对蔗糖的水解不起作用。这种现象说明酶具有( ) A、稳定性 高效性 B、高效性 专一性 C、多样性 稳定性 D、多样性 专一性 B 3.下列能正确说明酶的特性的是 （ ） A．绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA B．酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用 C．酶的活性随着温度的升高而不断提高 D．每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应 D 小结：影响酶促反应速率的因素 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： 单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。 3.影响酶促反应速率的因素： pH 温度 抑制剂 激活剂 活性 浓度 底物浓度 酶 酶促反应速率 教材隐性知识：（1）P84“相关信息”：已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH约为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？ 提示：不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。 （2）P85“科学·技术·社会”：溶菌酶能够溶解细菌的_______，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。 细胞壁 科学·技术·社会——酶为生活添色彩 2 3 4 5 6 酶的应用 溶菌酶溶解细菌的细胞壁 含酶牙膏 多酶片 胰蛋白酶 加酶洗衣粉 果胶酶 1 60 4.除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果．图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线．下列说法不正确的是（　　） A. 非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同 B. 据图可推测，竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点 C. 底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度 D. 曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果 A 课后作业： 1.完成创新大课堂的《酶》所有内容。 2.复习巩固《酶》的重点内容。 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $