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

唾液腺 牙齿 舌头 会厌 食道 肝 胃 胆囊 十二指肠 胰腺 盲肠 阑尾 小肠 结肠 直肠 咀嚼磨碎食物 咀嚼式的物理性消化是否为消化的全部内容？鸟类没有牙齿，该如何消化食物？ 1773年意大利科学家斯帕兰札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，发现笼内肉块消失了。 问题探讨 2 讨论一：金属笼子有什么作用呢？ 讨论二：是什么物质使肉块消失了？ 讨论三：怎样才能证明你的推测？ 排除了鸟胃中的物理性消化 胃内的化学物质 收集胃内物质，在体外能否分解肉块 问题探讨： 机体中很可能存在化学消化 斯帕兰扎尼的实验说明食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。然而这种物质是什么，他始终未能得出结论。 后来科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。 1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力，远远大于盐酸的单独的作用。 那么酶到底是什么物质呢？酶又有什么作用呢？ 这种物质就是胃蛋白酶。 第五章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 5 01 02 03 学习目标 理解酶的化学本质，认同科学发现是在不断地探索和争论中前进的。(生命观念） 通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，尝试设计对照实验。（科学探究） 通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。（社会责任） 酶在生活中的作用 米饭在口中咀嚼后感觉到甜味 酶在生活中的作用 CO2+H2O （CH2O) +O2 光能 酶 C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量 氧气 酶 下面我们以实验来探究酶的作用以及作用原理 酶在细胞代谢中的作用 叶绿体 线粒体 核糖体 COOH C COOH H N R1 R2 O H H C NH2 C OH H + 酶 R1 C NH2 C H O C H N R2 H 脱水缩合 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 实验目的： 实验原理： 2H2O2 2H2O + O2 实验： 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 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。 实验材料： 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶）（如猪肝、鸡肝） 室温/高温 /Fe3＋ /过氧化氢酶 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 不同条件 加热是化学反应常见的条件 Fe3+是无机催化剂 新鲜肝脏中含有过氧化氢酶 步骤 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 二 结果 气泡产生 卫生香燃烧 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 鲜肝研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 反应条件 2H2O2 2H2O+O2 ？ 剂量 剂量 比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）1、2号试管对照说明什么？ （2）细胞内，能通过加热提高速率吗？ （3）3、4未加热也有大量气泡产生，这说明什么？ （4）3、4号试管对照，说明什么？为什么酶对细胞代谢至关重要？ 2号放出气泡多，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 不能 Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解速率。 过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多；细胞内的化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能满足这样的要求。 1号 2号 3号 4号 剂量 剂量 步骤 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 剂量 结果 气泡产生 带火星木条 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 鲜肝研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 1.高温可以加快过氧化氢分解 2.FeCl3和过氧化氢酶催化过氧化氢分解 4.过氧化氢酶在不同条件下分解速率不一样 3.过氧化氢的催化效率比FeCl3高 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 实验 酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。 酶是否增加了产物的生成量？ 生物体内(温和) 常生物体外(剧烈) ①高温（剧烈燃烧） ②高压 ③强酸 ④强碱 ①常温 ②常压 ③水溶液环境 ④pH接近中性 酶 2、酶活性表示方法： 一定条件下，酶所催化某一化学反应速率。 1、酶活性： 酶催化特定化学反应的能力 单位时间或单位体积内底物的减少量或产物的生成量。 3、反应速率大小： 一、控制实验变量 自变量：实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素。 y=k·x 因变量：随自变量改变而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些 对实验结果造成影响的可变因素。 加热、加FeCl3 加过氧化氢酶 产生气泡的多少、复燃情况 过氧化氢的量、反应时间等 剂量 剂量 步骤 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 二 结果 气泡产生 带火星木条 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 鲜肝研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 反应条件 自变量 因变量 变量 对照组 实验组 无关变量 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 实验变量及对照 无关变量 对照原则 等量原则 单一变量量原则 三、实验设计的基本原则： 1、对照原则 2、单一变量原则（自变量） 3、等量原则（无关变量） 4、科学性原则 2、 Fe3+和过氧化氢酶虽然没有给过氧化氢分子提供能量，但却降低了化学反应的活化能。（酶更显著） 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。 1、加热，部分分子获得了能量，易发生反应，易分解产生氧气。 加热：使过氧化氢得到了能量，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：降低化学反应的活化能（更显著）因而催化效率更高。 四、各条件使反应加快的本质： 无催化剂 酶催化 Fe3+催化 能量 反应过程 有机催化剂 没有催化剂 酶降低的活化能 无机催化剂 2、有酶催化的反应曲线是________。 6、若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则B点在纵轴上将向______移动,即反应需要的活化能__________ 变式训练：下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。 1、没有酶催化的反应曲线是______。 ② ① 在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能 酶降低的活化能 上 增大 5、BC段的含义是: 3、AC段的含义是: 4、AB段的含义是: 在酶催化条件下，反应所需要的活化能 24 阅读教材79----80页，完成下列图解 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 细胞中某些物质，并在细胞外发挥作用 发酵与活细胞有关 细胞中某些物质，细胞破裂后仍起作用 脲酶是蛋白质 胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质 少数酶是RNA 02 关于酶本质的探索 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥尔特曼 发酵必须有活细胞参与 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 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 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 酶的化学成分 酶的来源 酶的功能（降低活化能） 1、酶 是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物 五、酶的本质 2、酶大多数是蛋白质，少数是RNA 3、在细胞内外都可以发挥作用（只起催化作用，无调节功能） 4、酶在反应前后化学性质、数量不会发生变化（空间结构会变） 1、下列图中，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。正确的图解是(　　) C A.本实验的自变量是催化剂的种类 B.1号和4号试管比较可以说明酶具 有高效性 C.用同一支滴管向4号试管加入肝脏 研磨液后再向3号试管加入FeCl3溶液 D.该实验证明了高温和催化剂都会影响过氧化氢的分解 1.如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,下列叙述正确的是(　 　) D 沙场点兵 1.某研究小组为比较H2O2在不同条件下的分解情况，在常温下进行了如下实验。下列相关叙述错误的是（ ） 组别 质量分数为20%的H2O2溶液 实验处理 现象 1 2 mL 不处理 气泡很少 2 2 mL FeCl3溶液 气泡较多 3 2 mL 新鲜猪肝匀浆 大量气泡 A.组1和组3对照可以证明酶具有高效性 B.由于H2O2化学性质不稳定，所以最好现用现配 C.实验温度、H2O2溶液的浓度与用量均为无关变量 D.滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管 实战训练 A 2.(2023·辽宁朝阳高一期末)如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列叙述正确的是（ ） A.加FeCl3溶液的试管产生的气泡最多 B.肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为其浓度高于3.5%的FeCl3溶液 的浓度 C.本实验中加入FeCl3组和加入肝脏研磨液组的作用机理不同 D.该实验的1号试管常温处理，是作为对照组，排除无关变量的干扰 C 2.如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质M在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是(　 　) A.ad段表示无催化剂时,反应所需要的 活化能 B.ac段表示有酶催化时,酶降低的活化能 C.若换用无机催化剂,b点将向上移动 D.加热、加压不能使物质M更容易从常态转变为活跃状态 C 沙场点兵 A.①②⑤ B.③⑦⑨ C.③④⑧ D.④⑤⑥ 3.下列有关酶的叙述，正确的是（ ） ①是由具有分泌功能的细胞产生的　 ②有的从食物中获得，有的从体内转化而来　 ③活细胞中都含有酶　 ④绝大多数酶是蛋白质　 ⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　 ⑥酶在代谢中有多种功能　 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　 ⑧酶只是起催化作用 　⑨酶只在细胞内发挥作用 沙场点兵 C 2、如下图所示过程为某浓度过氧化氢被分解情况的曲线，对该曲线的分析不正确的是（ ） A.自然状态下过氧化氢也能被分解 B.过氧化氢被分解的速率不会发生变化 C.过氧化氢酶与Fe3+都有催化过氧化氢分解的作用 D.过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高 B 3、酶具有极强的催化功能，其原因是（ ） A.增加了反应物之间的接触面 B.降低了底物分子的活化能 C.提高了反应物分子的活化能 D.降低了底物分子的自由能 B 5、下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（   ） A．要设置对照组和实验组        B．要遵循单一变量原则 C．无关变量要始终相同且适宜    D．自变量要始终保持相同 D 4、下列关于酶的叙述，正确的是（ ） A.酶的化学本质都是蛋白质 B.酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥作用 C.酶是具有分泌功能的细胞产生的 D.绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA D 6、细胞内合成酶的主要的场所是（ ） A.细胞质 B.线粒体 C.核糖体 D.内质网 C 7、绝大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明(　　 ) A.酶是由活细胞产生的 B.酶是生物催化剂 C.绝大多数酶的化学本质是蛋白质 D.酶的基本组成单位是多肽 C 8、在做“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”实验时，选用的动物肝脏必须新鲜，主要原因是：（ ） A.肝细胞未死亡，便于实验 B.新鲜肝脏比不新鲜肝脏中的过氧化氢酶催化效率高 C.新鲜肝脏的过氧化氢酶多 D.不新鲜的肝脏有异味，不能做实验 C 1、酶具有高效性： 六、酶的特性： 每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢分子数的25万倍。（P77） 2H2O2 2H2O + O2 室温/高温 /Fe3＋ /过氧化氢酶 大量实验数据表明,酶的催化效率是无机催化剂的107-1013倍。 淀粉溶液 蔗糖溶液 实验步骤 一 二 三 实验 现象 结论 加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min 2mL蔗糖溶液 加入斐林试剂 振荡 约60℃水浴2min 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。 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1号试管 2号试管 ①淀粉酶能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。 ②蛋白质就是一类物质，种类繁多，蛋白酶可以水解种类繁多的蛋白质，这就是一种酶催化一类化学反应。 2、酶具有专一性: （每一种酶只能催化一种或一类化学反应） 六、酶的特性： 酶专一性的理论模型（锁和钥匙学说） 思维发散：催化蔗糖酶水解的酶是___________ 蛋白酶 底物A只能被酶B水解，不能被酶C、D水解 拓展---探究酶的专一性 方案二： 淀粉 + 蔗糖酶 蔗糖 + 蔗糖酶 方案四： 蔗糖 + 淀粉酶 蔗糖 + 蔗糖酶 方案一： 淀粉 + 淀粉酶 蔗糖 + 淀粉酶 方案三： 淀粉 + 淀粉酶 淀粉 + 蔗糖酶 思路1：底物不同，酶相同 思路2：底物相同，酶不同 用斐林试剂检测 用斐林试剂检测 用斐林试剂检测 用碘液或者斐林试剂检测 1、β－半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明，β－半乳糖苷酶的催化作用具有 (　　) A.高效性 B.专一性 C.稳定性 D.多样性 B 2、催化脂肪酶水解的酶是（ ） A.肽酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.淀粉酶 B 3、关于酶的性质，下列叙述错误的是（ ） A.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力 B.酶的催化效率很高，但受温度和酸碱度的影响 C.化学反应前后，酶的化学性质和数量保持不变 D.酶与双缩脲试剂不一定发生紫色反应 A 探究：影响酶活性的条件 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 温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？ 背景资料 提出问题： 做出假设： 温度或pH会影响酶的活性 探究温度对酶活性的影响 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 2 3 4 5 6 加入可溶性淀粉溶液 放置在不同温度环境 加入新配置的α­淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 2 mL 60℃ 100℃ 1 mL 1 mL 1 mL 变蓝 不变蓝 变蓝 完成反应 滴入碘液 观察结果 5 min 5 min 5 min 2滴 2滴 2滴 无关变量 等量原则 自变量 无关变量 无关变量 无关变量 因变量 等量原则 等量原则 0℃ 单一变量 等量原则 （一）探究温度对酶活性的影响 酶起催化作用需要适宜的温度 温度 反应速率 最适温度 A B C 在一定温度范围内，酶促反应速率 随温度的升高而加快 在最适温度时，酶促反应速率最快 AB段： B点： BC段： 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。 抑制 失活 低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存） 高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(高温变性失活) 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 2 3 4 （二）探究pH对酶活性的影响 注入等量过氧化氢酶溶液 注入不同pH的溶液 注入等量的H2O2溶液 2滴 2滴 2滴 1mL蒸馏水 1mL物质的量浓0.01mol/L盐酸 1mL物质的量浓度0.01mol/L NaOH 2 mL 2 mL 2 mL 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 观察现象 无关变量 自变量 因变量 无关变量 等量原则 等量原则 单一变量原则 酶起催化作用需要适宜的温度pH 影响酶活性的条件 pH 反应速率 最适pH D E F 在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快 在最适pH时，酶促反应速率最快 DE： E点： EF： 超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。 ①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。 ②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 失活 失活 在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。 不同温度下或不同pH下，可能酶的催化作用是相同的（两个交点）。 3、酶的作用条件较温和：（需要适宜的温度和pH） 六、酶的特性： 如何描述温度与酶促反应速率的关系？ （三）酶的作用条件较温和 六、酶的特性 （一）酶具有高效性 （二）酶具有专一性 酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013 倍 每一种酶只能催化一种或一类的化学反应 酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。 五、课堂总结 当堂检测 1、人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是（　　） A、所吃食物不能消化 B、胃没有排空 C、体温超过合适温度，消化酶的活性下降 D、吃药使人没有了胃口 C 3、试分析当胃蛋白酶所处的pH从10→2时，其活性将（　　） A、 先升后降 B、 先降后升 C、 没有变化 D、 降低 C 2、在测定胃蛋白酶活性时，将溶液温度由100℃降到37℃的过程中，胃蛋白酶的活性将（　 　） A、不断上升 B、没有变化 C、先升后降 D、先降后升 B 1、如图所示为探究“酶的特性”实验，属于该实验自变量的是(　　) A．催化剂不同 B．环境温度不同 C．试管的大小 D.试管中的过氧化氢溶液的量 A 1、如图1表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图2的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图。则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是 (　 ) A.曲线1 B.曲线2 C.曲线3 D.曲线4 B 下图表示在最适温度、最适pH等条件下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。请回答： (2)如果温度升高10℃重复实验，则图中A点的位置将_____________________(填 “上移”或“下移”)，原因是: 下移（红色线） 曲线反映最适温度条件下的变化，超过最适温度，酶活性下降，反应速率下降 (3)如果从乙点开始，往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化(请在图中绘出变化曲线)? 发生以上变化的原因是: 酶浓度增加且反应物充足，反应速率加快 拓展应用（P85） (1)请解释A、B、C三点时该化学反应的状况。 A点随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。 B点：反应速率在此时刻达到最高 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。 1、影响酶促反应的四个因素有温度、pH、酶浓度、底物浓度其中改变酶促反应速率的同时还能改变反应平衡点的因素只有底物浓度。 总结： 2、酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 Lavf57.25.100 Lavf57.62.100 Lavf58.48.100 $