降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 2025-2026學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1_第1頁
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文檔簡介

將剛采摘的新鮮糯玉米立即放入85℃水中熱湯處理2min,可較好保持甜味。這是為什么?破壞了酶(將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶)情境1【任務(wù)①】探究實(shí)踐:比較過氧化氫在不同條件下的分解一、酶在細(xì)胞代謝中的作用資料1:細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng),統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ),但代謝也會產(chǎn)生對細(xì)胞有害的物質(zhì),如過氧化氫,體內(nèi)過氧化氫過多會導(dǎo)致皮膚發(fā)黃,毛發(fā)變白,會加速人體衰老。2H2O22H2O+O21.過氧化氫在體外分解需要什么條件?常溫、加熱或加FeCl32.細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境溫和,過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢?過氧化氫酶3.過氧化氫在不同條件下分解,分解速率如何呢?酶起到什么作用呢?有機(jī)催化劑無機(jī)催化劑1.實(shí)驗(yàn)原理2.目的要求3.材料用具通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢,了解酶的作用和意義。新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液

如何判斷過氧化氫被分解的快慢?觀察單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的多少、觀察帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用【任務(wù)①】探究實(shí)踐:比較過氧化氫在不同條件下的分解2H2O22H2O+O2①常溫②加熱③FeCl3④過氧化氫酶無機(jī)催化劑有機(jī)催化劑探究·實(shí)踐4.方法步驟2號1號3號4號2mL過氧化氫溶液常溫90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香復(fù)燃分組編號相同處理不同處理不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃一、酶在細(xì)胞代謝中的作用【任務(wù)①】探究實(shí)踐:比較過氧化氫在不同條件下的分解11與2對照:________________________________________________加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。1與3對照:________________________________________________FeCl3能促進(jìn)過氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。(催化作用)1與4對照:______________________________________________過氧化氫酶能促進(jìn)過氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。(催化作用)3與4對照:____________________________過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。酶和無機(jī)催化劑一樣,都能催化化學(xué)反應(yīng),并且酶比無機(jī)催化劑的催化效率更高。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:一、酶在細(xì)胞代謝中的作用【任務(wù)①】探究實(shí)踐:比較過氧化氫在不同條件下的分解5.實(shí)驗(yàn)分析:通過剛才的探究實(shí)驗(yàn),說明一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)該如何來設(shè)計(jì)?有哪些因素是我們必須要考慮的?一、酶在細(xì)胞代謝中的作用【任務(wù)①】探究實(shí)踐:比較過氧化氫在不同條件下的分解課本P78科學(xué)方法——控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)

(1)變量:實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素。項(xiàng)目含義實(shí)例自變量溫度、催化劑因變量過氧化氫分解速率無關(guān)變量反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)時間等相同且適宜人為改變觀察、比較實(shí)驗(yàn)中人為控制的對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行處理的因素因自變量改變而變化的變量除自變量外,實(shí)驗(yàn)過程中存在的對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素課本P78組別變量1234過氧化氫濃度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡無氣泡少量較多大量衛(wèi)生香燃燒情況變亮復(fù)燃無關(guān)變量無關(guān)變量自變量因變量因變量(以“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)為例)

(1)變量

(2)對照實(shí)驗(yàn)

①含義:除作為自變量的因素外,其余因素(無關(guān)變量)都保持一致,并將結(jié)果

進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。對照組實(shí)驗(yàn)組

②設(shè)置對照組的目的:以“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)為例。是排除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

1號試管(空白對照)2號、3號、4號試管【例3】下圖所示為“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)過程,有關(guān)分析合理的是()A.本實(shí)驗(yàn)自變量是催化劑的種類B.本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有溫度和過氧化氫的用量等C.1號和4號試管對照可說明酶具有催化作用D.3號和4號試管對照可說明酶具有專一性典例研析答案:C【例4】下圖中新鮮土豆片與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液接觸后,產(chǎn)生的現(xiàn)象及推測錯誤的是()A.若有大量氣體產(chǎn)生,可推測新鮮土豆片中含有過氧化氫酶B.若增加新鮮土豆片的數(shù)量,產(chǎn)生氣體的速率加快C.一段時間后氣體量不再增加是因?yàn)橥炼蛊臄?shù)量有限D(zhuǎn).為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性,需要控制溫度等無關(guān)變量答案:CH2O2溶液的數(shù)量有限【任務(wù)②】探究:酶的作用機(jī)理一、酶在細(xì)胞代謝中的作用1.加熱為什么能使過氧化氫分解?2.分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生反應(yīng)的活躍狀態(tài)

所需要的能量稱為什么?3.Fe3+和過氧化氫酶加速過氧化氫的分解,也是供給了能量嗎?4.Fe3+和過氧化氫酶相比,哪個降低活化能的作用更顯著?活化能因?yàn)榧訜崾惯^氧化氫分子得到能量,從常態(tài)轉(zhuǎn)變成容易分解的活躍狀態(tài)!沒有供給能量,只是降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能!與無機(jī)催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高。閱讀P78,回答以下問題:E1,E2,E3表示

,E1-E2表示

,E1-E3表示

。---構(gòu)建數(shù)學(xué)曲線模型反應(yīng)過程能量底物產(chǎn)物E3E1E2不使用催化劑使用無機(jī)催化劑使用酶活化能無機(jī)催化劑降低的活化能(a)酶降低的活化能(b)【任務(wù)②】探究:酶的作用機(jī)理一、酶在細(xì)胞代謝中的作用ab《金版學(xué)案》P88【例2】酶的作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。下圖中,①表示有酶催化的反應(yīng)曲線,②表示無酶催化的反應(yīng)曲線,E表示酶降低的活化能。下列圖解正確的是(

)對點(diǎn)練習(xí)

A

B

C

DC【例1】酶具有極強(qiáng)的催化功能,其原因是 ()A.增加了反應(yīng)物之間的接觸面積B.降低了反應(yīng)的活化能C.提高了反應(yīng)的活化能D.酶提供了使反應(yīng)開始所必需的能量答案:B典例研析巴斯德之前薩姆納巴斯德李比希畢希納切赫和奧爾特曼發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng),與生命活動無關(guān)發(fā)酵與酵母菌細(xì)胞有關(guān)必需有活細(xì)胞參與引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì),且只在酵母菌死亡裂解后才發(fā)揮作用

獲得不含酵母菌細(xì)胞的提取液,但未鑒定出酶證明脲酶是蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能【任務(wù)①】閱讀課本P79-81,完善以下概念圖:二、酶的本質(zhì)定義絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA酶的化學(xué)本質(zhì)

酶的來源

酶的功能————產(chǎn)生的具有________作用的————有機(jī)物。【任務(wù)②】結(jié)合探索過程,給酶下一個比較完整的定義。二、酶的本質(zhì)催化活細(xì)胞酶化學(xué)本質(zhì)基本元素組成基本單位合成場所來源生理功能作用場所作用機(jī)理蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核活細(xì)胞(哺乳動物成熟的紅細(xì)胞不能合成)催化作用降低化學(xué)反應(yīng)的活化能細(xì)胞內(nèi)、外及生物體外均能發(fā)揮作用C、H、O、N(S)C、H、O、N、P無調(diào)節(jié)功能【任務(wù)③】關(guān)于酶的相關(guān)總結(jié)練習(xí)與應(yīng)用(P80)

一、概念檢測1.酶對細(xì)胞代謝起著非常重要的作用,可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。下列關(guān)于酶的作用特點(diǎn)及本質(zhì)的敘述,正確的是()A.酶不能脫離生物體起作用B.酶只有釋放到細(xì)胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白質(zhì)D.酶是具有催化作用的有機(jī)物2.酶和無機(jī)催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)。與無機(jī)催化劑相比,酶具有的特點(diǎn)是()A.能為反應(yīng)物提供能量B.能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C.能在溫和條件下催化化學(xué)反應(yīng)D.催化化學(xué)反應(yīng)更高效DD(1)酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107

~1013倍。(2)酶可在1s內(nèi)完成非酶體系需要3年-30萬年時間的反應(yīng)。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:酶特性一:高效性一、酶的高效性高效性催化比較①③,酶具有_______作用;比較②③,無機(jī)催化劑具有_______作用;比較①②,酶具有_______________.催化催化高效性分析曲線圖無機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣泛,例如,酸既能催化蛋白質(zhì)水解,也能催化脂肪水解,還能催化淀粉水解。問題:

酶催化化學(xué)反應(yīng)是否也比較廣泛?t3t2t1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%新配制的淀粉酶溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液;斐林試劑。試管,燒杯,量筒,滴管,溫度計(jì),試管夾,三腳架,石棉網(wǎng),酒精燈,火柴,衛(wèi)生香。2.實(shí)驗(yàn)材料及試劑:3.實(shí)驗(yàn)器具:淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用【探究.實(shí)踐】麥芽糖1.實(shí)驗(yàn)原理:②磚紅色沉淀步驟項(xiàng)目試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2注入蔗糖溶液3注入新鮮的淀粉酶溶液4水浴加熱5加入斐林試劑6沸水浴7觀察顏色變化2mL——2mL2mL2mL60℃,保溫5min2mL磚紅色沉淀無磚紅色沉淀4.實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象:保持1min實(shí)驗(yàn)結(jié)論:淀粉酶只能催化淀粉水解,對蔗糖則不起催化作用。

(酶具有專一性)淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用【探究.實(shí)踐】思考討論1、能否將上述斐林試劑換成碘液?不能,因?yàn)榈庖褐荒軝z測淀粉有沒有被水解,而碘液無法檢測到蔗糖有沒有被分解。2.有沒有另外一種實(shí)驗(yàn)思路探究

酶具有專一性?淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用【探究.實(shí)踐】方案一:底物不同,酶相同二、酶的專一性——淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用1.含義:2.模型:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。課本P85拓展應(yīng)用11231)字母A、B、C和D分別代表______、______、______。2)如何解釋這一模型?體現(xiàn)酶具有專一性。反應(yīng)前后酶的數(shù)量和性質(zhì)不變酶底物產(chǎn)物1.酶活性概念:影響因素:酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。(課本P82)溫度、pH(酸堿度)在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。溫度、pH對酶活性產(chǎn)生怎樣的影響呢?細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都需要酶催化的6~7個同學(xué)為一組,每個小組從“溫度對酶活性的影響”和“pH對酶活性的影響”的活動探究中選擇一個課題進(jìn)行小組討論,并寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案包括:1.材料用具的選擇(從課本P82-83材料用具選擇)2、自變量、因變量、無關(guān)變量是什么?3、簡單的實(shí)驗(yàn)步驟(可用表格形式呈現(xiàn))4、預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論探究.實(shí)踐

影響酶活性的條件質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液(過氧化氫酶)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液。物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的鹽酸、物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的NaOH溶液、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑探究溫度對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)材料用具:思考1:選出探究溫度對酶活性影響實(shí)驗(yàn)材料并做簡要說明。淀粉、淀粉酶①實(shí)驗(yàn)材料:不選用H2O2作為反應(yīng)底物的原因?H2O2不穩(wěn)定,受熱易分解。碘液②檢測試劑:不選用斐林試劑進(jìn)行鑒定的原因?

斐林試劑檢測需要水浴加熱,溫度是干擾條件。思考2:酶和底物是先處理溫度,還是先混合?酶和底物先處理溫度,再混合,原因:保證反應(yīng)從一開始就是預(yù)設(shè)溫度。三、影響酶活性的條件操作1號試管2號試管3號試管4號試管5號試管6號試管0℃0℃50℃50℃100℃100℃加淀粉2mL—2mL—2mL—加淀粉酶—2mL—2mL—2mL保溫在各自溫度下保溫5min混合將2號加入1號中將4號加入3號中將6號加入5號中保溫在各自溫度下保溫5min加碘液2滴2滴2滴觀察顏色變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:酶的催化作用需要適宜的溫度,溫度過低或過高都會影響酶的活性。探究溫度對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)三、影響酶活性的條件溫度酶活性底物的量和濃度、反應(yīng)時間、pH等永久失活抑制嘗試畫出酶活性與溫度的關(guān)系曲線圖

0υ/mmol.s-1t/℃

最適溫度●●●溫度過高會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活,低溫只是酶活性降低,但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在適宜溫度酶活性會恢復(fù)。所以酶制劑因在低溫中保存。探究PH對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)材料用具思考:選出探究PH對酶活性影響實(shí)驗(yàn)材料并做簡要說明。(從課本P82-83材料用具選擇)H2O2、H2O2酶①實(shí)驗(yàn)材料:1.不選用淀粉作為反應(yīng)底物的原因?因?yàn)榈矸塾鏊釙纸馊?、影響酶活性的條件質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液(過氧化氫酶)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液。物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的鹽酸、物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的NaOH溶液、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑實(shí)驗(yàn)步驟試管編號一二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論2滴過氧化氫酶2mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液1號2號3號1mL蒸餾水1mL物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的鹽酸溶液1mL物質(zhì)的量濃度為0.01mol/LNaOH溶液思考:實(shí)驗(yàn)步驟二和三能互換嗎?

探究PH對酶活性的影響不能互換PH酶活性H2O2的量和濃度、反應(yīng)時間、溫度等酶的催化作用需要適宜的pH,pH偏高或偏低都會影響酶的活性。產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生少量氣泡產(chǎn)生大量氣泡酶具有高效性,酶和底物會立即發(fā)生反應(yīng),再調(diào)pH會降低了

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