高中生物必修1 第5章 第1节降低化学反应活化能的酶

高中生物必修1 第5章 第1节降低化学反应活化能的酶

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 一、酶的作用和本质 问题探讨 1. 该实验要解决什么问题？ 2. 肉块为什么会消失？ 3. 怎样证明你的猜测？ 斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用 鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？ 被胃内的化学物质分解。 收集胃内的化学物质，看看这些物质能否在体外讲肉块分解。 叶绿体： 光能 酶 线粒体: 氧气 酶 核糖体： 酶 缩合脱水 CO 2 +H 2 O （CH 2 O) +O 2 C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + O 2 6CO 2 + 12H 2 O + 能量 氨基酸 多肽 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为 细胞代谢。 　　　　　　　　 想一想： 叶绿体、线粒体、核糖体有什么生理功能？ 问题1：酶在细胞代谢中起什么作用？ 　　　　　　　 问题2：实验室中哪些方法可以加快反应速度？ 　　　　　　　 加热、催化剂 H 2 O 2 H 2 O + O 2 常温 H 2 O 2 H 2 O + O 2 加热 H 2 O 2 H 2 O + O 2 FeCL 3 H 2 O 2 H 2 O + O 2 H 2 O 2 酶 　　过氧化氢在这几种不同条件下的分解速度有什么差别呢？ 1、实验: 比较过氧化氢在不同条件下的分解 2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 高温 /Fe 3＋ /过氧化氢酶 实验原理： 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。 实验目的： 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 3% 的 H 2 O 2 溶液 2ml 2ml 2ml 2ml 反应条件 常温 90℃ 2 滴 FeCl 3 2 滴肝脏研磨液 实验 现象 结论 无关变量 自变量 因变量 对照组 实验组 对照实验 实验组 实验组 单一变量原则 原则 实验步骤 实验步骤 试管编号 1 2 3 4 第一步 每支试管加 2ml 过氧化氢溶液 第二步 不处理 90℃ 水浴 滴入 2 滴 FeCl 3 溶液 滴入 2 滴肝脏研磨液 实验现象 实验结论 1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方 酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。 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 。 酶为什么能催化生物化学反应？ H 2 O 2 ( 常态 ) H 2 O 2 ( 活跃状态 ) 能量 活化能 反应物 产物 ……………… 活化能 反应进程 能量 加热 加热在化学反应中的作用： 结论： 加热可以给反应物提供能量。 75 无催化剂 29 有机催化剂 ( 酶 ) 54 无机催化剂 活化能 (kJ.mol -1) 条件 反应物 产物 ……………… 活化能 反应进程 能量 催化剂在化学反应中的作用： ..………… 无机 催化剂 …….. 有机催化剂 结论： 催化剂降低了化学反应的活化能。 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 酶是蛋白质 李比希 少数RNA也具有生物催化功能（核酶） 切郝、奥特曼 2、酶的本质 化学本质 基本单位 合成场所 来源 生理功能 作用原理 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核 活细胞 （哺乳动物成熟的红细胞不能合成） 催化作用 降低化学反应的活化能 练习：有关酶的叙述正确的是 1 、具有分泌功能的细胞产生的 2 、有的从食物中获得，有的在体内转化而来 3 、凡是活细胞都能产生酶 4 、大多数酶是蛋白质 5 、有的酶是核酸 6 、酶在新陈代谢中有多种功能 7 、在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 8 、酶只起到催化作用 4、5、8 科学探究的程序 : 设计实验 提出问题 作出假设 进行实验 分析结果得出结论 其中 实验 是 实施探究 的 重要方式 。 表达交流 ② 配置无关变量； 1)实验设计遵循原则： 2)实验步骤设计的内容： ①设计对照原则 ②单一变量原则 ③设定 自变量，设置好实验组和对照组； ④ 检测因变量，观察记录实验结果。 ①分组编号 ② 配置无关变量； ③设定自变量，设置好实验组和对照组； ④检测因变量，观察记录实验结果。 二、酶的特性 酶是具有催化作用的有机物，与无机催化剂相比，有哪些不同的特点呢？ 1、酶具有高效性 比较过氧化氢酶和Fe 3+ 的催化效率 3 4 4 3 少量肝脏 研磨液 酶的催化效率是无机催化剂的 10 7 ~10 13 倍。 探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能否催化蔗糖和淀粉水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？ 提醒：麦芽糖、葡萄糖、果糖为还原性糖 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 2号试管中加入2mL 蔗糖 溶液 加入斐林试剂 振荡 约60℃水浴2min 1号试管中加入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 目前发现的酶有________多种，它们分别 催化不同的化学反应。 2、酶具有专一性 每一种酶只能催化____________化学反应。 细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 _______是分不开的。 一种或一类 4000 专一性 　　从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶在60℃左右最好。能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？ 酶活性：酶对化学反应的催化效率。 淀粉溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 探究：温度对淀粉酶活性的影响 1号试管 2号试管 3号试管 加入淀粉酶2mL，振荡 试管各加入2mL淀粉溶液 蓝色 保持0℃冰水中保温约5min 加热至100℃，保温约5min 加热至60℃， 保温约5min 各加入两滴碘液 振荡 无明显现象 只有在一定温度下酶的催化效率最好 蓝色 0 最适温度 t/ ℃ υ /mmol. s -1 4 、温度对酶活性的影响 在最适温度的两侧，反应速率都比较_____ ; 低温：______酶的活性，升温可以恢复。 高温：破坏了酶的__________，使酶失去______且 不可恢复。 低 活性 空间结构 在最适温度下，酶的活性_____。 抑制 最高 过氧化氢溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 探究：pH对过氧化氢酶活性的影响 1号试管 2号试管 3号试管 加入新鲜的肝脏碾磨液2mL，振荡 试管各加入2mL过氧化氢溶液,观察现象 无明显变化 pH＝7 pH=12 pH＝2 2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中 只有在适合的pH下酶的催化效率最好 复燃 无明显变化 υ /mmol. s -1 最适pH 0 pH 4 、 pH 对酶活性的影响 在最适合的pH下， 酶的活性 在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去 且不可恢复。 最高 空间结构 活性 小结：酶的特性： 1. 具有高效性 2. 具有专一性 3. 作用条件较温和 ①要有合适的温度： ②要有合适的pH： 讨论：影响酶促反应速率的因素： 1．温度 3．酶的浓度： 反应速率随 酶浓度的升高而加快。 4．底物浓度： 在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化 2．pH 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 酶促反应速率 酶的浓度 底物无限 2、在测定胃蛋白酶的活性时，将溶液pH值由10降到2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 课堂巩固 B 1、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、在植物细胞工程中常常要去掉细胞壁，在不损伤植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质可用于去除细胞壁（ ） A、蛋白酶 B、纤维素酶 C、盐酸 D、淀粉酶 B 4、关于酶的特性，下列表述中错误的一项是 ( )A. 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 B. 化学反应前后，酶的化学性质和数量不变 C. 酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响 D. 一旦离开活细胞，酶就失去催化能力 D 5、酶的基本组成单位是（ ） A.氨基酸 B.核苷酸 C.核糖核苷酸 D.A或C D 6.右图表示酶活性与温度的关系。 下列叙述正确的是 ( ) A.当反应温度由t 2 调到最适温度 时，酶活性下降 B.当反应温度由t 2 调到最适温度 时，酶活性上升 C.酶活性在t 2 时比t 1 高，故t 2 时更适合酶的保存 D.酶活性在t 1 时比t 2 低，表明t 1 时酶的空间结构 破坏更严重 B 7.下图表示在不同条件下，酶促反应的速率变化 曲线，下列说法中错误的是 （ ） A.酶促反应的速率可用底物消失所需的 时间（或产物生成的速率）来表示 B. Ⅱ 和 Ⅰ 相比较，酶促反应速率不同， 这是因为它们的酶浓度和温度不同 C. AB 段影响酶促反应速率的主要限制因 子是底物浓度 D.若想探究不同温度对酶活性的影响，至少 应设计3种不同的温度 B 　 D 　 D 8.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题： 　　(1)这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍？ 　　(2)使用这种洗衣粉为什么要用温水？ 　　(3)含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些衣料？（ 　　 ） 　A.化纤 B.纯毛 C.纯棉 D.真丝 　　(4)为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中还可以加入什么酶？ B D 脂肪酶 和1号试管相比， 2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？ 在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗? 3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？ 3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？ 加热能促进过氧化氢分解 不能，温度过高会造成生物的细胞死亡 Fe 3+ 和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解,起催化作用 过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高的多 讨论： 试管编号 1 2 3 4 第一步 每支试管加 2ml 过氧化氢溶液 第二步 不处理 90℃ 水浴 滴入 2 滴 FeCl 3 溶液 滴入 2 滴肝脏研磨液 实验现象 实验结论 1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方 单一变量原则 对照实验 对照组 实验组 无关变量 自变量 因变量 1号试管 2号试管 3号试管 1‘号试管 2’号试管 3‘号试管 注入淀粉液 2ml 2ml 2ml 注入淀粉酶液 2ml 2ml 2ml 分组分别放入不同温度5min 热水（60℃）沸水冰块中热水沸水冰块中 将淀粉酶液注入同温下的淀粉液 1‘号注入1号 2’号注入2号 3‘号注入3号 滴碘液 1～2滴 1～2滴 1～2滴 现象不变蓝变蓝（深）变蓝（浅）