高中生物 5.1 降低化学反应活化能的酶课件 新人教版必修1

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1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,一、酶在细胞代谢中的作用 1.细胞内每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。 2.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。 3.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。,目标导航,预习导引,一,二,三,二、酶的本质 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质,少数是RNA。,目标导航,预习导引,一,二,三,三、酶的特性 1.高效性:酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍。 2.专一性:一种酶只能催化一种或一类化学反应。 3.酶的作用条件较温和:在最适温度和最适pH下,酶

2、的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。在过酸、过碱或温度过高条件下酶会变性失活,而在低温条件下酶的活性降低,但不会失活。,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,三,一、酶的概念及相关实验 1.酶的概念理解,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,三,2.酶催化反应的机理与过程,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,三,(1)图中E1、E2、E3这三部分都是活化能,分别代表使用无机催化剂、不使用催化剂、使用酶作催化剂的活化能。 (2)由E2E1E3可以看出,催化剂的作用本质是降低化学反应的活化能。,3.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析 (1

3、)步骤和结果:,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,三,(2)结论:过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3溶液等无机催化剂的催化效率,所以酶的催化作用具有高效性。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,【例1】 已知2H2O2 2H2O+O2,可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验,使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论,并回答问题。 (导学号52230046) 实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,质量分数为3.5%的FeCl

4、3溶液,质量分数为0.01%的过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试管。 (1)实验步骤。 。 (2)实验结果预测及结论。 整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是:。由此可得出的结论是。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,审题：本题考查对照实验的设计及对实验结果的分析。要根据实验目的确定自变量,然后结合实验材料合理设计实验步骤,最后依据已有知识预测结果、推出结论。 解析：(1)酶的高效性是与无机催化剂相比而言,所以该实验应分为三步:第一步,取3支试管,各加入等量的过氧化氢溶液,置于37 恒温水浴中。第二步,向3支试管中分别加入质量分数为3.5%的FeCl3溶液、等量

5、的质量分数为0.01%的过氧化氢酶溶液、等量的蒸馏水。第三步,观察气泡的释放速度。 (2)3支试管中氧气的释放速度由快到慢依次为加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管,所以酶的催化效率最高。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,答案：(1)取3支试管,各加入等量且适量的H2O2溶液,放入37 恒温水浴锅中保温适当时间分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为0.01%的过氧化氢酶溶液观察各试管中释放气泡的快慢 (2)加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性,知识架

6、构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是() A.若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 B.若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生的气体速度加快 C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量 答案：C,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,1.酶的本质及生理作用的验证实验 (1)酶是蛋白质的验证实验。 实验组:待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应 对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂紫色反应 (2)酶的催化作用的验证实验。 实验组:底物+相应酶液检测底物被分

7、解 对照组:底物+等量蒸馏水检测底物不被分解,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,2.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验应注意的几个问题 (1)实验要选用新鲜的肝脏。肝脏如果不新鲜,肝脏细胞内的过氧化氢酶等有机物就会被腐生菌分解,从而影响实验结果。 (2)肝脏要制成研磨液。因为研磨碎的肝脏能与试管中的过氧化氢充分接触,使其中的酶能正常发挥其催化特性,从而加速过氧化氢的分解。 (3)滴入肝脏研磨液和FeCl3溶液时,不能共用一个吸管,否则滴入的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液而影响实验结果的准确性。 (4)检测试管内产生的气体。将点燃的卫生香(无火焰)插入试管时,不要碰触到

8、气泡或插入液面以下,以免卫生香因潮湿而熄灭。 (5)H2O2有腐蚀性,使用时要小心,不要触及皮肤。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,二、酶特性的验证实验 1.酶专一性的验证 (1)思路。,(2)实例。 现象:两组中都加入斐林试剂,并水浴加热,只有实验组中出现砖红色沉淀。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,2.探究酶活性的适宜条件 (1)思路。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,(2)实例。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,【例2】 某研究小组在探究“影响酶活性的条件”的实验时,提出“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”的问

9、题,并设计了如下的实验操作步骤: 向甲、乙试管内各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液; 向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸; 向乙试管内加入1 mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液; 向甲、乙试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液; 观察试管中发生的变化。 请根据该小组设计的实验操作步骤,回答下列问题。 (导学号52230047),知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,(1)请设计一个表格,以便于实验时的操作和记录。 (2)可观测的指标是。 (3)上述实验缺少对照,请补充一个实验作为对照组。 (4)在完成改进方案后,预期的实验结果是。 审题：本题考查

10、pH对酶活性的影响及对照实验的设计。要注意单一变量的控制和体现实验结果的具体的观测指标。,解析：本实验的自变量是pH,因变量是过氧化氢的分解速率,而具体的观测指标是产生气泡(O2)的多少,应设计实验组和对照组,实验组分别用质量分数为5%的盐酸和质量分数为5%的NaOH处理,对照组加入等量蒸馏水。预期实验结果应是对照组过氧化氢分解最快,两组实验组过氧化氢分解较慢。在记录实验结果时要进行分组,记录下不同情况的结果,这是列表时的重要依据。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,答案：(1)(其他合理设计也可以),(2)试管中产生的气泡数量 (3)增加丙试管,加入1 mL蒸馏水取代在第步

11、中加入的盐酸或氢氧化钠溶液,其他步骤相同 (4)甲、乙两试管中产生的气泡数量较少,丙试管中产生大量的气泡,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,取三支试管分别加入等量淀粉酶溶液,编号为A、B、C组,并分别调整到0 、25 、100 ,然后在每支试管中加入温度分别为0 、25 、100 的等量淀粉溶液,保持各组温度5 min后,继续进行实验。下列关于该实验的说法合理的是() A.若向三支试管中各加入等量的碘液,试管内液体颜色都有可能出现蓝色 B.若向三支试管中各加入等量的斐林试剂,水浴加热一段时间,试管都不出现砖红色沉淀 C.该实验的对照组是A组,实验组是B、C组 D.只要在0 和

12、100 之间每隔20 设置一个实验组,就可确定该反应的最适温度 答案：A,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,三、影响酶作用的因素及其规律 影响酶促反应的因素常有温度、pH、底物浓度、酶的浓度等,其变化规律有以下特点。 1.温度对酶促反应的影响 (1)酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快,但当温度升高到一定程度时,酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,(2)在一定条件下,酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。见右图。 (3)低温影响酶的活性,但不能破坏酶的空间结构,温度适当升高后,仍能恢复活性。高温

13、会导致酶变性,永久失去活性。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,2.pH对酶促反应的影响 (1)每一种酶只能在一定限度的pH范围内才有活性,超过这个范围酶就会永久失去活性。 (2)在一定条件下,某一种酶在某一pH时活性最大,这个pH称为该酶的最适pH。见右图。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,3.底物(反应物)浓度对酶促反应的影响 (1)在底物浓度较低时,反应速率随底物浓度增加而加快,反应速率与底物浓度近乎成正比。 (2)在底物浓度较高时,底物浓度增加,反应速率也随之加快,但不显著。,(3)当底物浓度很大,且达到一定限度时,反应速率就达到一个最大值,此时即

14、使再增加底物浓度,反应速率也几乎不再改变,原因是酶饱和了。见右图。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,4.酶的浓度对酶促反应的影响 在底物足够、其他条件固定的条件下,反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时,酶促反应速率与酶浓度成正比。见上图。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,【例3】 右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是() (导学号52230048) A.当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降 B.当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升 C.酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存 D.酶活性在t1时比t2低

15、,表明t1时酶的空间结构破坏更严重 审题：从温度对酶活性影响的规律进行分析。,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,解析：由题图可知,在最适温度之前,随温度升高,酶活性逐渐增强,但在最适温度之后,随温度升高,酶活性逐渐降低甚至失活。A项中,反应温度由t2调到最适温度时,酶的活性上升;B项中,t1温度时,酶活性低,当升高温度时活性会上升,所以B对;C项中t2时酶活性较高,尽管t1时酶活性低,但温度低,所以t1时更适合酶的保存;D项中,t1时酶活性低,但其空间结构不会被破坏。 答案：B,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,下图中曲线表示酶促反应速率与温度的关系,下列对

16、该图的描述,错误的是() A.图中A点所对应的温度为该酶活性的最适温度 B.曲线AB段下降,说明酶的分子结构被破坏 C.该图显示温度的高低都能影响酶的活性 D.该酶在70 的环境下活性完全丧失 答案：B,知识架构,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,1.酶催化反应时,酶不同,其最适pH不同,最适温度不同。对于同一种酶,改变pH时,不会影响到它的最适温度,同样改变温度时不会影响其最适pH。 2.适量增加酶的浓度会提高反应速率,但不会改变化学平衡;若适量增加反应物的浓度,提高反应速率的同时改变了化学平衡。,知识架构,一,二,三,1.切误认为酶只在细胞内发挥作用。酶由活细胞产生,其发生催化作用

17、的场所有细胞内(如细胞内的呼吸氧化酶)、细胞外(如各种消化酶)、生物体外适宜条件下(如唾液淀粉酶)。 2.选用淀粉、蔗糖和淀粉酶探究酶的专一性的实验中,所用的鉴定试剂只能是斐林试剂,而不能用碘液,因为淀粉被分解,不呈现蓝色,蔗糖溶液滴入碘液也不会变蓝色;若选用淀粉和蔗糖酶、淀粉酶做实验材料,所用试剂碘液和斐林试剂均可。 3.探究实验中测定的温度或pH对酶活性的影响,不能测定最适温度和最适pH,若要测定最适温度或pH,则应该缩小相邻梯度。 4.酶浓度、底物浓度影响反应速率,但不影响酶活性,pH和温度则是因影响酶活性而影响反应速率。 5.酶活性和酶促反应速率是两个概念,但两者存在相关性。酶活性的改

18、变一定导致酶促反应速率改变,而酶促反应速率的改变不一定是由酶活性改变引起的。,6.不同酶的最适温度和最适pH不同。 7.在研究某一因素对酶促反应速率的影响时,其余各条件是一致的或最适的,即符合单一变量原则。,【例题】 如图表示人体内某种酶促反应速率受温度和pH的影响情况,下列解释不正确的是() (导学号52230049) A.在A点,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 B.在B点,将酶的浓度增大一倍,反应速率不可能增大 C.在C点,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 D.该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征,【常见错误】 错选C项。 【错因分析】 错选的原因主要是:不能正确分析有关酶促反应的曲线图。看到图中C点化学反应速率已经达到最大,因此认为再增加酶浓度,不会提高反应速率,这种情况只发生在反应底物一定的条件下,但在反应底物充足的条件下,增大酶浓度,还可以提高反应速率。 【正确解答】 选B。此图可以反映温度和pH对酶促反应速率的影响,但是影响反应速率的因素,不仅包括温度和pH,还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下,增大酶浓度,可以提高反应速率,所以A、C项正确,B项错误。题图显示,该酶的最适pH为2左右,因此这种酶可能是胃蛋白酶,而不会是唾液淀粉酶,D项正确。,