降低化学反应活化能的酶

高一徐老师第五章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶第一课时复习提问：合成ATP时能量的主要来源是？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细胞代谢究竟是指什么呢？(1)场所：中。(2)实质：各种的总称。(3)意义：细胞的基础。细胞化学反应生命活动一、细胞代谢二、酶在细胞代谢中的作用实验探究：.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理：H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的和肝脏研磨液中的的作用下加速分解。过氧化氢酶Fe3＋实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。2H2O22H2O+O2高温/Fe3＋/过氧化氢酶检验方法：A、观察产生气泡的数目的多少。B、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰的卫生香复燃。想一想1、为什么要选用新鲜的猪肝？2、为什么要将猪肝制成研磨液？新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶过氧化氢酶存在于活细胞中，实验使用肝脏的研磨液，加大肝脏内过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解思考：土豆细胞中有吗？步骤试管编号1234一二观察结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴反应条件H2O2浓度剂量剂量实验步骤：1、与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？90℃水浴加热加热可以促进过氧化氢分解2比1释放的气泡多2、3号试管和4号试管未经加热也有大量的气泡产生，这说明什么？3、3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说明什么？Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解4号，说明过氧化氢酶的催化效率更高步骤试管编号1234一二观察结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃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反应条件H2O2浓度剂量剂量气泡产生带火星的木条实验步骤：对照实验对照组实验组等量性原则单一变量原则等量性原则则变量无关变量自变量无关变量因变量自变量：实验中的变量。因变量：随而变化的变量。无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些，对造成影响。控制变量与对照实验：对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组与实验组。人为控制改变自变量实验结果可变因素①对照原则：设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。②单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。③等量原则：各组加入的试剂要等量实验设计的基本原则：对照原则；单一变量原则；等量原则；平行重复原则问题质疑：与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？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。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称为活化能降低了化学反应的活化能FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，原因与2号试管的相同吗？催化作用各条件使反应加快的本质：加热：Fe3+：酶：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2、现象解释：能量反应过程酶使活化能降低没有酶催化有酶的催化AB:酶降低的活化能BC:酶的活化能AC：无催化剂时的活化能酶的作用机理1.下图是无催化剂和酶的作用机理示意图答案分别是CA、CB。(1)没有催化剂时的活化能是多少？有酶催化时的活化能又是多少？(用图中字母表示)(2)酶能不能为化学反应提供所需要的能量？酶加快反应速率的机理是什么？答案不能。酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的(3)下表数据是在20℃测得的H2O2分解的活化能，数据说明，酶和无机催化剂相比有什么不同？答案和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，即催化效率更高。条件活化能/kJ·mol没有催化剂催化75用胶态钯催化54用过氧化氢酶催化29谢谢高一徐老师人教版生物必修一第五章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶第二课时一、酶的本质阅读教材P81－82,“关于酶本质的探索”思考：巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？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切赫、奥特曼少数RNA也具有生物催化功能巴斯德之前酶来源功能化学本质活细胞催化性降低化学反应活化能大部分是蛋白质，少部分是RNA酶的概念酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA.来源作用化学本质合成原料？？？归纳酶的本质及生理功能化学本质绝大多数________少数是_____合成原料合成场所来源生理功能作用原理蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体核仁降低化学反应的活化能生物催化作用活细胞2、酶化学本质的实验验证（1）证明某种酶是蛋白质实验组:待测酶液+双缩脲试剂一是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂一出现紫色反应(2)要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，现有的实验材料有：刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试管等，那么你给出的合理实验方案是怎样的？组别待测液检验试剂预期现象结论实验组唾液双缩脲试剂出现紫色唾液淀粉酶是蛋白质对照组已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色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。3号试管加FeCl3溶液4号管加新鲜肝脏研磨液气泡：较多气泡：大量卫生香：不猛烈卫生香：猛烈(一)酶具有高效性二、酶的特性酶高效性的曲线（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。反应前后酶的性质和数量不发生变化。（3）酶只能催化已存在的化学反应。无机催化剂既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。（二）酶具有专一性(1)含义：每一种酶只能催化化学反应。如过氧化氢酶只能催化分解。脲酶除了催化分解外，对其他化学反应不起作用。(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。一种或一类过氧化氢尿素根据图2分析：在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，而加入酶B，反应速率和未加酶时相同，这说明什么？答案酶A能催化反应物A反应，酶B不能催化反应物A反应，酶的作用具有专一性。图2酶的活性大小通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即反应的速度）来表示酶活性的大小。（三）酶的作用条件温和t/℃υ/mmol.s-1最适温度酶活性受温度影响示意图最适温度酶活性最高时：动物:35~40oC；植物:40~50oC之间；微生物最适温度差别很大有些人工酶：60oC酶的作用需要适宜的温度在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而；当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随着温度的升高而。加快下降酶活性受温度影响示意图最适温度t/℃υ/mmol.s-1低温、高温对酶活性的影响一样的吗？抑制失活低温抑制酶的活性，但不温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会使酶的遭到破坏，会导致酶，甚至会使其永久失去活性。空间结构变性最适pH酶活性最高时：动物:6.5~8.0胃蛋白酶的最适pH:1.5植物:4.5~6.5。酶的作用需要适宜的pH最适pH下降在一定条件下，酶活性最大时的pH值称为该酶的。偏离该pH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会。酶活性受pH值影响示意图过酸、过碱对酶活性的影响一样的吗？失活失活过酸、过碱都会使酶的遭到破坏，使酶永久空间结构失活谢谢第五章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶第三课时高一徐老师人教版生物必修一材料：淀粉酶、淀粉、沸水、冰块、60℃的水、碘液一、实验设计1、温度酶活性的影响(1)原理温度影响酶的活性和结构，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)实验设计思路淀粉t1温度下＋淀粉酶t1温度下淀粉t2温度下＋淀粉酶t2温度下┇┇┇淀粉tn温度下＋淀粉酶tn温度下检测是否出现蓝色及蓝色深浅碘液（3）实验设计程度①取淀粉、淀粉酶分别放入试管②各自在所控制的温度下处理一段时间③淀粉与相应温度的淀粉酶混合④在各自所控制的温度下保温一段时间⑤滴加碘液，观察颜色变化注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒(4)实验的变量分析实验过程中先加酶再调控温度同样能说明温度对酶活性的影响，你赞同吗？改用斐林试剂检测有不妥之处吗？为什么？不，因为酶具有高效性，加酶后再做变量（温度）的调控，底物已经被催化分解一部分了。不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，而本实验中的变量是温度。（5）交流与表达：步骤试管编号123加入3%可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL提供环境温度60℃的水沸水冰块保温5min5min5min注入2%的新鲜淀粉酶溶液1mL1mL1mL继续保温5min5min5min滴入碘液1滴1滴1滴实验现象淡黄色蓝色蓝色（2）在温度对酶活性影响的实验中，为什么要在加入淀粉酶溶液之前控制好各自的温度？防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用，影响实验效果。问题讨论(1)结合实验结果你有什么结论？1号试管中的淀粉被完全水解了，2、3号试管中的淀粉没有被水解。工业淀粉酶的活性受温度的影响。在60℃时活性最高，温度偏高或者偏低，都会影响酶的活性答案不能。过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率的差异，会干扰实验结果。(3)能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成，来判断试管中的淀粉是否水解了？不能。因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要水浴加热。(4)能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？【提醒】①本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。②本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。2．pH对酶活性的影响(1)原理②pH影响酶的活性和结构，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。(2)实验设计程序取n支试管分别加入等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液→用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别滴加等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液→用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。pH对酶活性的影响实验程序步骤实验操作内容试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH3注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4观察现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒(1)该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系？答案酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。(2)该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%过氧化氢溶液，然后再调节pH?不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到实验结果。【提醒】①本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。②本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。(3)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反