孙玉灿降低化学反应活化能的酶省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第1节节 降低化学反应活化能酶降低化学反应活化能酶第1页 人们普遍认为鸟类胃只人们普遍认为鸟类胃只能磨碎食物，不能分解食物能磨碎食物，不能分解食物中有机物，也就是说，鸟类中有机物，也就是说，鸟类胃只有物理性消化，没有化胃只有物理性消化，没有化学性消化。学性消化。试验背景：试验背景：试验过程：试验过程：将肉块放入小巧金属笼内，然后让鹰将肉块放入小巧金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去，一段时间后取出小笼子，把小笼子吞下去，一段时间后取出小笼子，发觉笼内肉块消失了。发觉笼内肉块消失了。第2页第3页思索：思索：1.1.这个试验要处理什么问题？这个试验要处理什么问题？答：鸟类胃是否只有物理性消化，答：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?2.2.是什么物质使肉块消失了？是什么物质使肉块消失了？答：是胃内化学物质将肉块分解了答：是胃内化学物质将肉块分解了3.3.怎样才能证实你推测？怎样才能证实你推测？答：搜集胃内化学物质，看看这些物质答：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。在体外是否也能将肉块分解。第4页细胞中每时每刻都进行着许细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称多化学反应，统称细胞代谢细胞代谢一、酶作用和本质一、酶作用和本质（一）细胞代谢（一）细胞代谢细胞代谢过程中会产生对细胞有害物质细胞代谢过程中会产生对细胞有害物质如：如：H2O2第5页酶在细胞代谢中作用酶在细胞代谢中作用2H2H2 2OO2 2 2 2H2 2O +O2 2高温高温/Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶试验目标：经过比较过氧化氢在试验目标：经过比较过氧化氢在不一不一样条件样条件下分解快慢，了解酶作用和意下分解快慢，了解酶作用和意义。义。原理：过氧化氢在原理：过氧化氢在高温高温或或铁离子铁离子或或过氧过氧化氢酶化氢酶作用下都可分解成水和氧气。作用下都可分解成水和氧气。第6页（1 1）试验过程及现象）试验过程及现象试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试管加2ml2ml过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步空白空白试验结果9090水浴水浴滴入滴入2 2滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴新鲜滴新鲜肝脏研磨液肝脏研磨液第7页1342几乎无气泡几乎无气泡几乎无气泡几乎无气泡少许气泡少许气泡少许气泡少许气泡较多气泡较多气泡较多气泡较多气泡大量气泡大量气泡大量气泡大量气泡1 1和和和和2 2比较：比较：比较：比较：3 3和和和和4 4结论：结论：结论：结论：3 3和和和和4 4比较：比较：比较：比较：加热能够提升反应速率加热能够提升反应速率加热能够提升反应速率加热能够提升反应速率过氧化氢酶比过氧化氢酶比过氧化氢酶比过氧化氢酶比Fe3+催化效率催化效率催化效率催化效率 。更高更高更高更高FeFe3+3+和过氧化氢酶都能加紧过氧化氢分解和过氧化氢酶都能加紧过氧化氢分解第8页试验结论：试验结论：过氧化氢在不一样条件下分解速率不一过氧化氢在不一样条件下分解速率不一样，过氧化氢酶比样，过氧化氢酶比FeFe3 3 催化效率更高。催化效率更高。第9页控制变量控制变量自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量在试验过程中人为改变变量在试验过程中人为改变变量随自变量改变而改变变量随自变量改变而改变变量除自变量外，试验过程中还除自变量外，试验过程中还存在一些对试验结果造成影响可存在一些对试验结果造成影响可变原因变原因标准：标准：单一变量标准单一变量标准 对照标准对照标准 等量标准等量标准除了一个原因以外，其它原因都保持不变除了一个原因以外，其它原因都保持不变试验叫做试验叫做对照试验对照试验。在对照试验中普通要设在对照试验中普通要设对照组对照组和和试验组试验组。变量变量第10页探究过氧化氢在不一样条件下分解速率探究过氧化氢在不一样条件下分解速率试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试管加2ml2ml过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步空白空白试验结果9090水浴水浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴肝滴肝脏研磨液脏研磨液自变量自变量因变量因变量对照组对照组试验组试验组无关变量无关变量第12页催化原理催化原理分子分子分子分子常态常态常态常态：分子分子分子分子活跃态活跃态活跃态活跃态：不活跃，不易发生化学反应不活跃，不易发生化学反应不活跃，不易发生化学反应不活跃，不易发生化学反应活跃，易发生化学反应活跃，易发生化学反应活跃，易发生化学反应活跃，易发生化学反应常态分子常态分子常态分子常态分子活跃态分子活跃态分子活跃态分子活跃态分子取得能量取得能量取得能量取得能量第14页比较过氧化氢在不一样条件下分解比较过氧化氢在不一样条件下分解第15页各条件使反应加紧本质：各条件使反应加紧本质：加热：加热：提升提升分子能量分子能量Fe3+：降低降低化学反应活化能化学反应活化能酶：酶：降低化学反应活化能作用降低化学反应活化能作用更显著更显著第16页酶在细胞代谢中作用酶在细胞代谢中作用酶能降低活化能，提升化学反应速率酶能降低活化能，提升化学反应速率第17页abc第18页abc代表代表正常条件正常条件下分子活化能下分子活化能代表代表酶促酶促反应反应所需活化能所需活化能代表酶所代表酶所降降低低活化能活化能abc第19页C C第22页1、酶发觉、酶发觉2、酶定义、酶定义 酶是酶是活细胞活细胞产生一类含有产生一类含有催化催化作作用有机物，其中绝大多数是用有机物，其中绝大多数是蛋白蛋白质质，少数是，少数是RNARNA。酶探究历程酶探究历程酶本质酶本质第23页作用原理作用原理生理功效生理功效作用场所作用场所来源来源合成场所合成场所合成原料合成原料化学本质化学本质降低化学反应活化能降低化学反应活化能生物催化作用生物催化作用细胞内、外均可细胞内、外均可普通来说，活细胞都能产生酶普通来说，活细胞都能产生酶细胞核细胞核(真核生物真核生物)核糖体核糖体核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸少数是少数是RNARNA绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质酶概念及本质酶概念及本质第24页酶与普通无机催化剂共同点：酶与普通无机催化剂共同点：缩短到达平衡时间，但不改变反缩短到达平衡时间，但不改变反应平衡点应平衡点反应前后性质不变。反应前后性质不变。降低活化能降低活化能反应速率反应速率第25页下列下列图为图为酶酶催化反催化反应过应过程示意程示意图图，以数字，以数字编编号号图图形分形分别别表示反表示反应应物、物、酶酶、生成物等反、生成物等反应应要要素，其中表示素，其中表示酶酶图图形形编编号是号是()A B C DA A第26页下列图为酶作用模型，识图并结合相关知识判断以下叙下列图为酶作用模型，识图并结合相关知识判断以下叙述有误是述有误是()A无无酶酶催化催化时时,发发生化学反生化学反应应所需活化能所需活化能较较高高B酶酶起作用部位是起作用部位是细细胞内或胞内或细细胞外胞外C酶酶基本基本组组成成单单位是氨基酸或核糖核苷酸位是氨基酸或核糖核苷酸D图图中中a指指发发生化学反生化学反应应需提供能量需提供能量DD第27页如如图图所表示，在适宜温度、所表示，在适宜温度、pH条件下，条件下，实线实线表示没有表示没有酶酶时时反反应进应进程。在程。在T1时时，将催化此反，将催化此反应应酶酶加入反加入反应应物中，物中，则图则图中表示此反中表示此反应进应进程是程是()A曲曲线线a B曲曲线线bC曲曲线线c D曲曲线线dC C第28页（1 1）高效性）高效性四、酶特征四、酶特征 酶与无机催化酶与无机催化相比较，相比较，其降低活化能作其降低活化能作用更显著，用更显著，因而催化效率远远超出无机催因而催化效率远远超出无机催剂化剂，含有高效性。剂化剂，含有高效性。活化态活化态无机催化剂催化过程无机催化剂催化过程能量能量反应速度反应速度初初态态终态终态非催化过程非催化过程酶催化过程酶催化过程第29页馒头为何吃着吃着会变甜？馒头为何吃着吃着会变甜？淀粉淀粉麦芽糖麦芽糖+葡萄糖葡萄糖唾液淀粉酶唾液淀粉酶蔗糖蔗糖果糖果糖+葡萄糖葡萄糖唾液淀粉酶唾液淀粉酶第30页步骤试管1试管21234预测结果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结论：结论：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2ml淀粉溶液淀粉溶液2ml蔗糖溶液蔗糖溶液2ml新鲜淀粉酶新鲜淀粉酶溶液溶液2ml斐林试剂斐林试剂，振荡，振荡水浴加热水浴加热1min1、试管、试管1有砖红色沉淀，试管有砖红色沉淀，试管2无砖红色沉淀无砖红色沉淀2ml新鲜淀粉酶新鲜淀粉酶溶液溶液2ml斐林试剂斐林试剂，振荡，振荡水浴加热水浴加热1min2、试管、试管1无砖红色沉淀，试管无砖红色沉淀，试管2有砖红色沉淀有砖红色沉淀3、试管、试管1和试管和试管2都无砖红色沉淀都无砖红色沉淀4、试管、试管1和试管和试管2都有砖红色沉淀都有砖红色沉淀试管试管1有砖红色沉淀，试管有砖红色沉淀，试管2无砖红色沉淀无砖红色沉淀第31页四、酶特征四、酶特征（2 2）专一性）专一性一个酶一个酶只能催化只能催化一个或一类一个或一类化学反应化学反应1.1.能够促使唾液淀粉水解酶是（能够促使唾液淀粉水解酶是（）A.A.淀粉酶淀粉酶 B.B.蛋白酶蛋白酶 C.C.脂肪酶脂肪酶 D.D.麦芽糖酶麦芽糖酶2.2.能够促使唾液淀粉酶水解酶是（能够促使唾液淀粉酶水解酶是（）A.A.淀粉酶淀粉酶 B.B.蛋白酶蛋白酶 C.C.脂肪酶脂肪酶 D.D.麦芽糖酶麦芽糖酶AB第32页想一想：想一想：许多无机催化剂能在高温、高压、强许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。那么，酶起催酸或强碱条件下催化化学反应。那么，酶起催化作用需要怎样条件呢？化作用需要怎样条件呢？探究：影响酶活性条件探究：影响酶活性条件酶活性酶活性:酶对化学反应催化效率酶对化学反应催化效率第33页材料：淀粉溶液、唾液淀粉酶、材料：淀粉溶液、唾液淀粉酶、过氧化氢溶液、过氧化氢溶液、过氧化氢酶、过氧化氢酶、温度条件（温度条件（0、60 、100 ）步骤步骤试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 31 12mL2mL淀粉淀粉 2 260 处理处理3 32滴淀粉酶4 42滴碘液现象现象结论结论2ml淀粉淀粉2ml淀粉淀粉0处理处理100处理处理2滴淀粉酶滴淀粉酶2滴淀粉酶滴淀粉酶探究探究温度温度对对酶酶活性影响活性影响2滴碘液滴碘液2滴碘液滴碘液蓝色蓝色无显著现象无显著现象蓝色蓝色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第34页酶促反应速率最快时温度为该反应酶促反应速率最快时温度为该反应最适温度最适温度0t/mmol.s/mmol.s-1-1酶活性受酶活性受温度温度影响图影响图温度对酶活性影响温度对酶活性影响ABC1.A1.A点表示点表示点表示点表示 .此时，酶此时，酶此时，酶此时，酶活性活性活性活性 ，但酶，但酶，但酶，但酶 。2.B2.B点表示点表示点表示点表示 .此时，酶此时，酶此时，酶此时，酶活性活性活性活性 。3.C3.C点表示点表示点表示点表示 .此时，酶此时，酶此时，酶此时，酶活性活性活性活性 ，酶，酶，酶，酶 被破被破被破被破坏，酶坏，酶坏，酶坏，酶 最低温度最低温度最低温度最低温度较低较低较低较低不失活不失活不失活不失活最适温度最适温度最适温度最适温度最高最高最高最高最高温度最高温度最高温度最高温度为零为零为零为零空间结构空间结构空间结构空间结构永久失活永久失活永久失活永久失活低温适合保留酶低温适合保留酶第35页0t/mmol.s/mmol.s-1-1酶活性受温度影响图酶活性受温度影响图ABC5.BC5.BC段表示什么？段表示什么？段表示什么？段表示什么？4.AB4.AB段表示什么？段表示什么？段表示什么？段表示什么？伴随温度升高，酶活性伴随温度升高，酶活性伴随温度升高，酶活性伴随温度升高，酶活性 ，酶酶酶酶促反应促反应促反应促反应速率速率速率速率 。提升提升提升提升加紧加紧加紧加紧伴随温度升高，酶活性伴随温度升高，酶活性伴随温度升高，酶活性伴随温度升高，酶活性 ，酶，酶，酶，酶促反应速率促反应速率促反应速率促反应速率 ，最终酶，最终酶，最终酶，最终酶 。降低降低降低降低减慢减慢减慢减慢失活失活失活失活温度对酶活性影响温度对酶活性影响第36页B第37页材料：材料：过氧化氢溶液、过氧化氢酶、过氧化氢溶液、过氧化氢酶、PH条件（条件（盐酸盐酸、蒸馏水蒸馏水、氢氧化钠氢氧化钠）步骤步骤试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 31 12mL2mL过氧化氢过氧化氢 2 22ml蒸馏水蒸馏水3 32滴过氧化氢过氧化氢酶4 4现象现象结论结论2ml过氧化氢过氧化氢2ml过氧化氢过氧化氢2ml盐酸盐酸2ml氢氧化钠氢氧化钠2滴滴过氧化氢过氧化氢酶酶2滴滴过氧化氢过氧化氢酶酶探究探究PHPH对对酶酶活性影响活性影响无显著改变无显著改变复燃复燃无显著改变无显著改变只有在适合只有在适合pHpH下酶催化效率最高下酶催化效率最高23min后将带火星卫生香分别放入试管中后将带火星卫生香分别放入试管中第38页/mmol.s/mmol.s-1-10pH酶活性受酶活性受pHpH影响图影响图pH对酶活性影响对酶活性影响ABC1.A1.A点表示点表示点表示点表示 .此时，酶活性此时，酶活性此时，酶活性此时，酶活性 ，酶，酶，酶，酶 被破坏被破坏被破坏被破坏。酶酶酶酶 。最低最低最低最低pH为零为零为零为零空间结构空间结构空间结构空间结构2.B2.B点表示点表示点表示点表示 .此时，酶活性此时，酶活性此时，酶活性此时，酶活性 。最适最适最适最适pH最高最高最高最高3.C3.C点表示点表示点表示点表示 .此时，酶活性此时，酶活性此时，酶活性此时，酶活性 ，酶酶酶酶 被破坏。酶被破坏。酶被破坏。酶被破坏。酶 。最高最高最高最高pH为零为零为零为零永久失活永久失活永久失活永久失活酶促反应速率最快时酶促反应速率最快时PH为该反应为该反应最适最适PH永久失活永久失活永久失活永久失活空间结构空间结构空间结构空间结构第39页PH对酶活性影响对酶活性影响5.BC5.BC段表示什么？段表示什么？段表示什么？段表示什么？4.AB4.AB段表示什么？段表示什么？段表示什么？段表示什么？伴随伴随伴随伴随pH升高，酶活性升高，酶活性升高，酶活性升高，酶活性 ，酶促反应速率酶促反应速率酶促反应速率酶促反应速率 。提升提升提升提升加紧加紧加紧加紧伴随伴随伴随伴随pH升高，酶活性升高，酶活性升高，酶活性升高，酶活性 ，酶促反应速率酶促反应速率酶促反应速率酶促反应速率 ，最终酶，最终酶，最终酶，最终酶 。降低降低降低降低减慢减慢减慢减慢失活失活失活失活/mmol.s/mmol.s-1-10pH酶活性受酶活性受pHpH影响图影响图ABC第40页温度温度/mmol.s/mmol.s-1-1pH抑制抑制失活失活失活失活失活失活低温低温不会使酶失去活性，适当升温酶仍不会使酶失去活性，适当升温酶仍能恢复活性能恢复活性。高温、强酸、强碱酶空间结构被破坏，高温、强酸、强碱酶空间结构被破坏，酶永久失活酶永久失活。（3 3）酶作用条件较温和酶作用条件较温和第41页8.8.在在“探究影响酶活性条件探究影响酶活性条件”试验中正确是试验中正确是()A A若探究若探究pH对对H2 2O O2 2酶活性影响，则酶活性影响，则pH是自变量，是自变量，H2 2O O2 2分解速率是无关变量分解速率是无关变量B B若探究温度对酶活性影响，可选择新鲜肝脏研磨液若探究温度对酶活性影响，可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液反应和过氧化氢溶液反应C C若探究温度对淀粉酶活性影响，应将淀粉与淀粉酶若探究温度对淀粉酶活性影响，应将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调控温度两溶液混合后再调控温度D D若探究温度对淀粉酶活性影响，不可选择斐林试剂若探究温度对淀粉酶活性影响，不可选择斐林试剂对试验结果进行检测对试验结果进行检测D第42页0 0酶促反应速率酶促反应速率酶浓度酶浓度酶浓度、底物浓度对酶促反应影响酶浓度、底物浓度对酶促反应影响酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度0 0酶数量有限反应速率随酶浓度升高反应速率随酶浓度升高而加紧而加紧。在一定浓度范围内，反应速率随在一定浓度范围内，反应速率随浓度升高浓度升高而加紧而加紧，但到达一定浓，但到达一定浓度，反应速率度，反应速率不再改变不再改变第43页A A影响影响影响影响ABAB段反应速率主要段反应速率主要段反应速率主要段反应速率主要原因是底物浓度原因是底物浓度原因是底物浓度原因是底物浓度B B影响影响影响影响BCBC段反应速率主要段反应速率主要段反应速率主要段反应速率主要限制原因可能是酶量限制原因可能是酶量限制原因可能是酶量限制原因可能是酶量C C温度造成了曲线温度造成了曲线温度造成了曲线温度造成了曲线和和和和反应速率不一样反应速率不一样反应速率不一样反应速率不一样D D曲线曲线曲线曲线显示，该酶促反显示，该酶促反显示，该酶促反显示，该酶促反应最适温度为应最适温度为应最适温度为应最适温度为37 37 D8.8.不一样条件酶促反应速率改变曲线，错误是不一样条件酶促反应速率改变曲线，错误是()第44页3.3.下列图表示是某类酶作用模型。尝试用文字描述这个下列图表示是某类酶作用模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶什么特征？模型。这个模型能解释酶什么特征？1.1.代表代表 ；代表代表 ；和和代表代表 。2.2.揭示了酶揭示了酶 。某类酶某类酶反应底物反应底物反应产物反应产物专一性专一性第45页4.4.在在最适温度最适温度下，反应物浓度对酶促反应速率影响。下，反应物浓度对酶促反应速率影响。（1 1）请解释在）请解释在A A、B B、C C三点时该化学反应情况。三点时该化学反应情况。A点：伴随反应底物浓度增加，反应速率点：伴随反应底物浓度增加，反应速率 。B点：反应速率到达点：反应速率到达 。C点：反应速率点：反应速率 伴随反应底物浓度增加而升高伴随反应底物浓度增加而升高 原因：原因加紧加紧最高最高不再不再酶数量有限酶数量有限第46页（2 2）假如）假如A A点时温度升高点时温度升高1010o oC C，曲线会发生什么改变？为何？，曲线会发生什么改变？为何？请画出改变后曲线。请画出改变后曲线。（3 3）假如在）假如在B B点时往反应混点时往反应混合物中加入少许一样酶，曲合物中加入少许一样酶，曲线会发生什么改变？为何？线会发生什么改变？为何？请画出对应曲线。请画出对应曲线。温度高于或低于最适温度，温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢反应速率都会变慢B点是受酶数量限制，加点是受酶数量限制，加入酶会使反应速率加紧入酶会使反应速率加紧（3）（2）第47页1、图图示人体内某种消化示人体内某种消化酶酶在体外最适温度条件下，反在体外最适温度条件下，反应应物物浓浓度度对对酶酶催化反催化反应应速率影响，正确是速率影响，正确是()A假如在假如在A点点时时，温度再提升，温度再提升5，则则反反应应速率上升速率上升BB点往反点往反应应物中加入少物中加入少许许一一样样酶酶，反，反应应速率不速率不变变CA点限制反点限制反应应速率原因是反速率原因是反应应物物浓浓度度DC点限制反点限制反应应速率原因是反速率原因是反应应物物浓浓度和度和酶酶浓浓度度C C第48页现现有三支有三支试试管管A、B、C，向，向试试管管A、C内各加入内各加入2 mL可溶性淀粉溶液，向可溶性淀粉溶液，向试试管管B内加入内加入2 mL蔗糖溶液，再按蔗糖溶液，再按下列下列图图所表示步所表示步骤骤操作，最操作，最终终分分别别用斐林用斐林试剂检验试剂检验。回。回答以下答以下问题问题：(1)试试管管A和和B对对照，照，说说明明酶酶含有含有_。(2)试试管管A和和C对对照，照，说说明明酶酶活性受活性受_。(3)斐林斐林试剂检测还试剂检测还原糖加原糖加热热方式方式为为_。(4)A、B、C试试管中会出管中会出现砖红现砖红色沉淀是色沉淀是_。专一性专一性温度影响温度影响水浴加热水浴加热A第49页以下以下图图1、图图2、图图3三三图图表示表示酶酶浓浓度一定度一定时时，反反应应速率和反速率和反应应物物浓浓度、温度、度、温度、pH关系，关系，请请据据图图回答以下回答以下问题问题：(1)图图1中，反中，反应应物到达某一物到达某一浓浓度度时时，反，反应应速率速率不再上升，其原因是不再上升，其原因是_。(2)图图2中，中，b点点对应对应温度称温度称_。受反受反应应液中液中酶酶浓浓度限制度限制最适温度最适温度(3)图图3中，中，c点到点到d点曲点曲线线急急剧剧下降，其原下降，其原因是因是_。pH升高，升高，酶酶活性下降活性下降(4)将装有将装有酶酶与反与反应应物甲、乙两支物甲、乙两支试试管分管分别别放入放入12 和和75 水浴水浴锅锅中，中，20 min后取出，后取出，转转入入37 水浴水浴锅锅中保温，两中保温，两试试管内反管内反应应情况分情况分别别是：甲：是：甲：_，乙，乙_。速度加紧速度加紧不反应不反应第50页