生物必修一降低化学反应活化能的酶改过备用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第1 1节节 降低化学反应活化能酶降低化学反应活化能酶一一 酶作用和本质酶作用和本质第1页第2页第3页斯帕兰札尼试验斯帕兰札尼试验讨论：讨论：1 1、这个试验要处理什么问题？、这个试验要处理什么问题？2 2、是什么物质使肉块消失了？、是什么物质使肉块消失了？3 3、怎样才能证实你推测？、怎样才能证实你推测？鸟类胃是否只有物理性消化，鸟类胃是否只有物理性消化，没有化学性消化没有化学性消化是胃内化学物质将肉块分解了是胃内化学物质将肉块分解了搜集胃内化学物质，看看这些物质在搜集胃内化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了体外是否也能将肉块分解了第4页活细胞活细胞中中全部有序化学反应全部有序化学反应总称总称.1 1、细胞代谢、细胞代谢 (新陈代谢新陈代谢)（意义：是细胞生命活动基础）（意义：是细胞生命活动基础）这些化学反应发生环境条件是什么？这些化学反应发生环境条件是什么？5.有适合生物催化剂有适合生物催化剂酶酶一、酶在细胞代谢中作用细胞内外环境细胞内外环境是很温和是很温和1.常温常温 2.常压常压 3.水溶液环境水溶液环境4.pH靠近中性靠近中性场所场所实质实质第5页(4)试验:比较过氧化氢在不一样条件下分解试验原理：试验原理：2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O +O2 2第6页1 1、常温下反应、常温下反应2 2、加热、加热3 3、FeFe3+3+做催化剂做催化剂4 4、过氧化氢酶、过氧化氢酶猪肝研磨液猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯加热酒精灯加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液质量分数为20%新鲜肝脏研磨液1滴 质量分数为3.5%氯化铁溶液1滴 生物催化剂：过氧化氢酶所含酶相对数量：1无机催化剂：Fe3+Fe3+相对数量：25万第7页步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一 H H2OO2 浓度 剂量剂量二二 剂量剂量现现象象气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结果结果比较过氧化氢在不一样条件下分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水2 2滴滴2 2滴滴不显著不显著不显著不显著少许少许少许少许较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样反应条件反应条件过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样第8页讨论讨论1、与与1 1号试管相比，号试管相比，2 2号试管出现什么不一样现象？号试管出现什么不一样现象？这一现象说明什么？这一现象说明什么？2 2、在细胞内能经过加热提升反应速度吗？、在细胞内能经过加热提升反应速度吗？3 3、3 3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量气泡产生说明什号试管未经加热，也有大量气泡产生说明什么？么？4 4、3 3号和号和4 4号试管相比，哪支试管中反应速度快？说明什号试管相比，哪支试管中反应速度快？说明什么？为何酶对于细胞内化学反应顺利进行至关主要？么？为何酶对于细胞内化学反应顺利进行至关主要？过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶催化效率更高催化效率更高催化效率更高催化效率更高酶含有高效性酶含有高效性加热能够促进加热能够促进加热能够促进加热能够促进H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2分解，分解，分解，分解，提升反应速率提升反应速率提升反应速率提升反应速率FeFeFeFe3+3+3+3+和过氧化氢酶都能和过氧化氢酶都能和过氧化氢酶都能和过氧化氢酶都能加紧加紧加紧加紧H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2分解，分解，分解，分解，第9页试验中变量：试验中变量：变量：变量：试验中能够改变原因统称为变量试验中能够改变原因统称为变量1、自变量（试验变量）自变量（试验变量）由试验者操纵变量叫自变量由试验者操纵变量叫自变量2、因变量（反应变量）因变量（反应变量）随自变量改变而改变变量随自变量改变而改变变量3、无关变量（控制变量）无关变量（控制变量）试验过程中出自变量以外，对试验结果有影响试验过程中出自变量以外，对试验结果有影响其它变量其它变量4、额外变量额外变量 由无关变量改变而引发改变量由无关变量改变而引发改变量第10页步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一 H H2OO2 浓度 剂量剂量二二 剂量剂量现现象象气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结果结果比较过氧化氢在不一样条件下分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水2 2滴滴2 2滴滴不显著不显著不显著不显著少许少许少许少许较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量第11页试验设计标准试验设计标准:1、对照标准、对照标准:设计对照试验设计对照试验,既要有对照既要有对照组又要有试验组。组又要有试验组。对照组对照组：除一个原因以外，其余原因都保持除一个原因以外，其余原因都保持 不变得试验。不变得试验。试验组：试验组：指接收自变量处理对象组。指接收自变量处理对象组。思索：假如只用试管思索：假如只用试管4 4能否证实酶含有高效性？能否证实酶含有高效性？第12页步骤步骤试管编号试管编号说明说明1 12 23 34 4 一一 H H2OO2 浓度 剂量剂量二二 剂量剂量现现象象气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结果结果2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水2 2滴滴2 2滴滴不显著不显著不显著不显著少许少许少许少许较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解过氧化氢在不一样条件下分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照组对照组试验组试验组对照试验对照试验设计对照试验意义：设计对照试验意义：排除无关变量干扰，增强试验结果可排除无关变量干扰，增强试验结果可信度和说服力信度和说服力第13页思索：思索：3 3、4 4两支试管唯一区分是催化剂不一样，两支试管唯一区分是催化剂不一样，假如两试管温度也不一样，对试验结果有影响假如两试管温度也不一样，对试验结果有影响吗？吗？2、单一变量标准：、单一变量标准：在对照试验中在对照试验中,除了要观察变量发生除了要观察变量发生改变外改变外,其它变量都应保持相同。其它变量都应保持相同。3、等量标准、等量标准：加入试剂量相等：加入试剂量相等第14页为何加热能促使过氧化氢分解呢？为何加热能促使过氧化氢分解呢？加热使过氧化氢分子加热使过氧化氢分子得到能量得到能量,从从常态常态转转变为轻易分解变为轻易分解活跃状态（激发态）活跃状态（激发态）.活化能活化能分子从常态变为轻易发生化学反应分子从常态变为轻易发生化学反应活跃状态活跃状态所需要能量。所需要能量。第15页为何为何Fe3+和过氧化氢酶能促使过氧化氢分和过氧化氢酶能促使过氧化氢分解呢解呢降低降低了过氧化氢分解反应活化能了过氧化氢分解反应活化能第16页加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道为何酶催化效率会比无机催化剂更高？为何酶催化效率会比无机催化剂更高？第17页催化剂能够降低化学反应活化能，而且与无机催化催化剂能够降低化学反应活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出优越性剂相比较，生物催化剂酶有突出优越性酶降低酶降低活化能作用更显著，因而催化效率更高。活化能作用更显著，因而催化效率更高。第18页正是因为酶催化作用，细胞代谢才能在温和正是因为酶催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。条件下快速进行。各条件使反应加紧实质：各条件使反应加紧实质：加热：加热：FeFe3+3+：酶：酶：提升分子能量提升分子能量降低化学反应活化能降低化学反应活化能更显著地降低化学反应活化能更显著地降低化学反应活化能实质：酶降低化学反应活化能，提升化学实质：酶降低化学反应活化能，提升化学 反应速率反应速率第19页巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与活细胞相关发酵与活细胞相关，发，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中一些物质起作用胞中一些物质起作用引发发酵是细胞中一些物质引发发酵是细胞中一些物质，但这些物质只有在酵母细胞但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中一些物质细胞中一些物质能够在酵母细胞破碎后继能够在酵母细胞破碎后继续续起催化作用起催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳脲酶是脲酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNARNA也含有生物催化功效也含有生物催化功效第20页概念：酶概念：酶(Enzyme)(Enzyme)是活细胞产生一类含有生物是活细胞产生一类含有生物催化作用催化作用有机物有机物.二二.酶作用酶作用（1）酶起源：活细胞产生酶起源：活细胞产生（2）酶本质：绝大多数为蛋白质，少数为酶本质：绝大多数为蛋白质，少数为RNARNA(各种消化酶都是蛋白质各种消化酶都是蛋白质)（3）酶在细胞代谢中作用：催化作用酶在细胞代谢中作用：催化作用（4）酶发挥作用范围：细胞内外酶发挥作用范围：细胞内外第21页第第1 1节节 降低化学反应活化能酶降低化学反应活化能酶第22页说明过氧化氢酶比说明过氧化氢酶比FeFe3+3+催化效率催化效率(活性活性)高得多高得多。比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+3+催化效率催化效率为何为何4 4号号试管反应速率比试管反应速率比3 3号号试管快得多？试管快得多？3443少许肝脏少许肝脏研磨液研磨液二二 酶特征酶特征第23页 酶催化效率普通是无机催化剂酶催化效率普通是无机催化剂10 107 7 10 1013 13倍。倍。酶高效性确保了细胞内化学反应顺利进行、酶高效性确保了细胞内化学反应顺利进行、能量供给稳定能量供给稳定 。酶含有高效性意义：酶含有高效性意义：上述试验说明了：上述试验说明了：(一一)酶含有高效性酶含有高效性第24页你能用其它更简捷方法来验证酶高效性吗？你能用其它更简捷方法来验证酶高效性吗？第25页思索思索1：酶催化效率是如此高效，那么酶是：酶催化效率是如此高效，那么酶是不是就是万能了？就一个酶是不是就能够催不是就是万能了？就一个酶是不是就能够催化全部化学反应了呢？化全部化学反应了呢？思索思索2：口腔里有唾液淀粉酶，为何塞进牙缝里：口腔里有唾液淀粉酶，为何塞进牙缝里肉丝两天后还没被消化肉丝两天后还没被消化?原来酶还有原来酶还有专一性专一性材料：材料：1、研究发觉淀粉酶只能催化淀粉分解成、研究发觉淀粉酶只能催化淀粉分解成 麦芽糖，而不能分解别物质。麦芽糖，而不能分解别物质。2、二肽酶能将二肽分解成氨基酸、二肽酶能将二肽分解成氨基酸第26页我给你试验材料，你能设计试验，并自己动手做吗？我给你试验材料，你能设计试验，并自己动手做吗？试验设计标准：试验设计标准：对照标准对照标准单一变量标准单一变量标准友情提醒友情提醒说说看，你试验思绪？说说看，你试验思绪？第27页 试验原理：试验原理：淀粉和蔗糖都淀粉和蔗糖都是非还原性糖是非还原性糖，淀粉在酶催化作用下，淀粉在酶催化作用下能能水解为麦芽糖和葡萄糖水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶催化作用下能水解。蔗糖在酶催化作用下能水解为为葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红砖红色沉淀。色沉淀。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用第28页淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液试验步骤一一二二三三试验现象结论结论分别加入淀粉酶分别加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入6060左右左右热水中，反应热水中，反应5min5min2 2号试管中加入号试管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约6060水浴水浴2min2min1 1号试管中加入号试管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液无改变无改变砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解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水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用第29页试验步骤一一二二1 1号加入号加入 淀粉酶淀粉酶2 2号加入号加入 蛋白酶蛋白酶三三 碘液碘液碘液碘液试验现象不变蓝不变蓝变蓝变蓝结论结论1 1、2 2号试管中分别加入号试管中分别加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液（两试管中（两试管中PHPH和温度正常且相同）和温度正常且相同）淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉水解水解探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉水解作用探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉水解作用第30页 每一个酶只能催化每一个酶只能催化 化学反应。化学反应。意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行(二二)酶含有专一酶含有专一 性性一个或一类一个或一类 第31页(三三)酶作用条件比较温和酶作用条件比较温和1、温度对酶活性影响设计探究试验第32页1 1、选择淀粉酶还是、选择淀粉酶还是H H2 2O O2 2酶作为试验材料？酶作为试验材料？三组，高温，低温和常温！三组，高温，低温和常温！2 2、我要设计几组试验？选择几个温度？、我要设计几组试验？选择几个温度？淀粉酶。因为淀粉酶。因为 HH2 2OO2 2受温度影响也会分解受温度影响也会分解3 3、观察指标怎么确定，选择什么样判定试剂？、观察指标怎么确定，选择什么样判定试剂？碘液，看是否变蓝碘液，看是否变蓝问题聚焦问题聚焦第33页序号项目试管1231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3温度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5试验现象以上设计有两点错误:一是加入可溶性淀粉溶液没有遵照等量标准;二是试剂加入次序错误2、3步应交换。以上设计是否有错误？第34页1 1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液试验步骤一一二二三三四四试验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持00冰水冰水中中约约5min5min加热至加热至100100，约约5min5min加热至加热至6060，约约5min5min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无显著现象无显著现象只有在一定温度下酶催化效率最好只有在一定温度下酶催化效率最好蓝色蓝色探究温度对淀粉酶活性影响探究温度对淀粉酶活性影响第35页每种酶都有自己每种酶都有自己最适温度最适温度动物：动物：35-4035-40摄氏度摄氏度植物植物 40-5040-50摄氏度摄氏度细菌、真菌细菌、真菌 差异较大差异较大低温和高温都能低温和高温都能抑制抑制酶活性，酶活性，高温使酶失活高温使酶失活，但，但低温低温不会破坏酶分子结构不会破坏酶分子结构，酶活性在适宜温度下能够恢复，酶活性在适宜温度下能够恢复第36页在适当条件下将肉块和蛋白酶放到一起在适当条件下将肉块和蛋白酶放到一起疑问：疑问：60时，为何肉块长时间不能被分解？时，为何肉块长时间不能被分解？怎样找到酶活性最高时温度？怎样找到酶活性最高时温度？第37页经过以上试验能够知道，酶在最适温度下活性最高。经过以上试验能够知道，酶在最适温度下活性最高。那么那么PHPH值不一样，对酶活性有没有影响呢？值不一样，对酶活性有没有影响呢？设计一个试验，设计一个试验，来探究来探究pHpH会影响酶催化效率（活性）？会影响酶催化效率（活性）？2、PH对酶活性影响第38页以上设计缺乏对照组。以上设计缺乏对照组。以上设计是否科学？以上设计是否科学？序号项目试管121淀粉酶溶液 1ml1ml2PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 4温度 60 60 5斐林试剂 2ml 2ml 6试验现象 第39页1 1号试管号试管过氧化氢过氧化氢溶液溶液试验步骤一一二二三三四四试验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2 2滴，振荡滴，振荡23min23min试管各加入试管各加入2mL2mL过氧化氢溶液过氧化氢溶液无显著改变无显著改变pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2将带火星卫生香分别放入试管中将带火星卫生香分别放入试管中只有在适合只有在适合pHpH下酶催化效率最好下酶催化效率最好复燃复燃无显著改变无显著改变探究探究pHpH对过氧化氢酶活性影响对过氧化氢酶活性影响第40页过氧化氢酶过氧化氢酶在最适合在最适合pHpH下，下，酶活性酶活性 最高最高动物体里酶最适动物体里酶最适PHPH大多大多在在6.5-8.06.5-8.0之间之间（但胃蛋白酶为但胃蛋白酶为1.51.5，胰液中酶为胰液中酶为8-98-9）植物体里酶最适植物体里酶最适PHPH大多大多在在4.5-6.54.5-6.5之间之间过酸、过碱，会使酶过酸、过碱，会使酶空间结构空间结构遭到破坏遭到破坏,蛋白质蛋白质变性变性，使酶永久失活。使酶永久失活。第41页1.1.酶浓度对酶促反应速率影响酶浓度对酶促反应速率影响三、三、影响影响酶促反应速率酶促反应速率原因原因甲图说明：在底物充分，其它条件适宜情况下，酶浓度与酶甲图说明：在底物充分，其它条件适宜情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。促反应速率成正比。乙图说明：乙图说明：与无机催化剂相比，酶催化效率更高。与无机催化剂相比，酶催化效率更高。酶只会缩短到达化学平衡所需时间，不改改变学反应平衡点。酶只会缩短到达化学平衡所需时间，不改改变学反应平衡点。第42页2.2.反应底物浓度对酶促反应速率影响反应底物浓度对酶促反应速率影响酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定在一定浓度范围内，反应速率随浓度升高而加紧，但在一定浓度范围内，反应速率随浓度升高而加紧，但到达一定浓度，反应速率到达一定浓度，反应速率 不再改变不再改变第43页甲图说明：甲图说明：在最适在最适pHpH时，酶催化作用最强，高于或低于最适时，酶催化作用最强，高于或低于最适pHpH，酶催化作用将减弱。酶催化作用将减弱。过酸过碱都会使酶过酸过碱都会使酶失活失活。不一样酶最适不一样酶最适pHpH不一样。不一样。第44页乙图说明：乙图说明：在一定温度范围内，随温度升高，酶催化作用在一定温度范围内，随温度升高，酶催化作用增强，超出这一范围酶催化作用将减弱。增强，超出这一范围酶催化作用将减弱。低温只会抑制酶活性，而高温会使酶失活。低温只会抑制酶活性，而高温会使酶失活。第45页丙图说明：反应溶液丙图说明：反应溶液pHpH改变改变不影响不影响酶作用最适温度。酶作用最适温度。第46页影响酶活性原因一定影响酶反应速率吗？反之呢？影响酶活性原因一定影响酶促反应速率，影响酶活性原因一定影响酶促反应速率，如上述如上述3 3中温度、中温度、pHpH。但影响酶促反应速率原因不一定影响酶活性。但影响酶促反应速率原因不一定影响酶活性。如上述如上述1 1中酶浓度和中酶浓度和2 2中反应物浓度。中反应物浓度。第47页 【变式训练变式训练】如图表示某反应物剩下量随如图表示某反应物剩下量随pHpH及温度改及温度改变情况，正确是（变情况，正确是（D ）A.A.该酶最适温度是该酶最适温度是37 37 B.B.伴随伴随pHpH升高，酶活性升高，酶活性先降低后升高先降低后升高C.C.伴随温度升高，酶活伴随温度升高，酶活性逐步降低性逐步降低D.D.伴随温度升高，酶最适伴随温度升高，酶最适pHpH不变不变第48页1 1 1 1、酶特征、酶特征、酶特征、酶特征（1 1 1 1）酶含有高效性）酶含有高效性）酶含有高效性）酶含有高效性（2 2 2 2）酶含有专一性）酶含有专一性）酶含有专一性）酶含有专一性（3 3 3 3）酶作用条件较温和）酶作用条件较温和）酶作用条件较温和）酶作用条件较温和温度影响酶活性温度影响酶活性温度影响酶活性温度影响酶活性PHPHPHPH值影响酶活性值影响酶活性值影响酶活性值影响酶活性2 2 2 2、对照性试验设、对照性试验设、对照性试验设、对照性试验设计标准计标准计标准计标准 （1 1 1 1）单因子变量标准）单因子变量标准）单因子变量标准）单因子变量标准 （2 2 2 2）对照性标准）对照性标准）对照性标准）对照性标准 （3 3 3 3）等量标准）等量标准）等量标准）等量标准课堂小结课堂小结第49页