优选教育第节降低化学反应活化能的酶(张)课件.ppt

1、第1节降低化学反应活化能的酶 一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢细胞代谢指的是细胞中每时每刻进行的许多化学反应。2.酶的作用:催化作用。3.酶的作用机理第1节降低化学反应活化能的酶(1)活化能: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。(2)作用机理:降低化学反应的活化能。酶在化学反应中,能不能增加生成物的量?提示:不能。酶只是降低活化能,加快反应速率,缩短达到平衡的时间,但不会使生成物的量增加。二、酶的本质1.酶本质的探索过程思考感悟提示提示第1节降低化学反应活化能的酶(1)巴斯德之前:发酵是纯化学反应,与生命活动无关。(2)争论巴斯德(法国)提出:只有酵母细胞参与才能进行发

2、酵。李比希(德国)认为:酵母细胞死亡裂解后释放出某些物质,引起发酵。(3)毕希纳(德国):获得不含酵母细胞的提取液,但未能分离鉴定出酶。(4)萨姆纳(美国):提取出了刀豆种子中的脲酶,并证明了其成分是蛋白质。(5)切赫和奥特曼(美国):发现少数RNA也具有催化功能。第1节降低化学反应活化能的酶2.酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。三、酶的特性1.高效性:催化效率约是无机催化剂的1071013倍。2.专一性:每种酶只能催化一种或一类化学反应。3.作用条件较温和:在最适温度和pH条件下,酶的活性最高。酶与无机催化剂有哪些异同?提示:同:(1)化

3、学反应前后数量和性质不变;思考感悟提示提示第1节降低化学反应活化能的酶(2)加快化学反应的速率,缩短达到平衡的时间,但并不能改变平衡点;(3)都能降低化学反应的活化能。异:酶降低活化能的作用更显著。1.下列有关酶的叙述不正确的是()解析解析第1节降低化学反应活化能的酶解析解析第1节降低化学反应活化能的酶解析解析第1节降低化学反应活化能的酶解析解析第1节降低化学反应活化能的酶 请判断下列叙述正误。(1)四个圆点中的淀粉都不会消失。()(2)圆点1和圆点4比较可说明酶的活性受酸碱度的影响。()第1节降低化学反应活化能的酶(3)圆点3和圆点4比较可说明酶具有专一性。()(4)圆点2和圆点3都不会出现

4、蓝色。()(5)该实验说明酸碱度和温度均会影响酶的活性。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)解析解析第1节降低化学反应活化能的酶 要点一酶的本质、作用及其实验验证1.酶的本质及生理功能第1节降低化学反应活化能的酶2.酶化学本质的实验验证 (1)酶和无机催化剂一样,在反应前后性质和数量保持不变,但酶并非能终生发挥作用,酶和其他物质一样也需要更新。第1节降低化学反应活化能的酶(2)有的酶存在于细胞外(如消化酶),有的存在于细胞内(如呼吸酶)。只要提供适当的条件,酶可以在体外发挥作用。【对点训练】(2011全国新课标)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理第1节降低化学反应活化能的酶时间的

5、关系如图所示。下列分析错误的是()A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变解析:分析曲线可知:甲酶在蛋白酶的作用下,酶活性不改变,说明甲酶能够抗该种蛋白酶降解,其化学本质不是蛋白质,应是RNA;乙酶在蛋白酶的作用下,酶活性降低,说明该种蛋白酶能改变其分子结构,所以乙酶的化学本质是蛋白质。解析解析第1节降低化学反应活化能的酶答案:B酶的催化作用和高效性的实验验证1.实验原理(1)2H2O22H2O+O2。(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度,了解过

6、氧化氢酶的作用和意义。2.验证实验设计及现象分析要点二第1节降低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶3.实验过程的变量及对照分析第1节降低化学反应活化能的酶4.实验结论(1)酶具有催化作用,同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。(2)酶具有高效性,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。5.表示酶高效性的曲线第1节降低化学反应活化能的酶(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平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。本实验成功的关键

7、是实验用的肝脏要新鲜,肝脏必须进行研磨,使过氧化氢酶释放出来。酶的专一性的验证实验分析1.实验原理要点三第1节降低化学反应活化能的酶(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后,再用斐林试剂鉴定。根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探索酶的专一性。2.实验程序第1节降低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶本实验可以验证淀粉酶具有专一性,也可以将酶换成蔗糖酶,证明蔗糖酶也具有专一性。第1节降低化学反应活化能的酶3.表示酶专一性的曲线(1)在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A催化底物A参加反应。(2)在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶

8、B不催化底物A参加反应。第1节降低化学反应活化能的酶【对点训练】(密码改编)如图为酶催化反应的过程示意图,以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素。下列相关叙述中,错误的是()A.适当增大的浓度会提高酶促反应的速率B.如果探究底物浓度对酶促反应速率的影响,的数量就是实验的自变量第1节降低化学反应活化能的酶C.或的生成速率可以表示酶促反应的速率D.如果是H2O2,则和是H2和O2 解析:图中的是酶,是酶的作用底物,和是反应产物。适当增大酶的浓度可以提高酶促反应速率,A项正确;如果探究底物浓度对酶促反应的影响,则底物浓度自然是自变量,其他变量如酶的数量为无关变量。酶促反应速率可以用底物

9、的分解速率或产物的生成速率表示,C项正确;如果是H2O2,则和是H2O和O2,D项错。答案:D解析解析第1节降低化学反应活化能的酶“影响酶活性的条件”的探究分析1.温度对酶活性的影响要点四(1)原理解读淀粉麦芽糖 碘液 碘液蓝色无蓝色出现温度影响酶的活性,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。第1节降低化学反应活化能的酶(2)实验设计思路第1节降低化学反应活化能的酶 第1节降低化学反应活化能的酶(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,

10、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)原理解读第1节降低化学反应活化能的酶H2O2H2O+O2。pH影响酶的活性,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质量分数为3%的过氧化氢溶液用盐酸或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)分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。(3)实验变量分析第1节降低化学反应活化能的酶3.影响酶活性的曲线 第1节降低化学反应

11、活化能的酶(1)在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱。(2)在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用都将减弱。(3)过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。(4)反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响第1节降低化学反应活化能的酶(1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增加。(2)在底物充足、其他条件适宜的条件下,酶促反应速率与酶浓度成正比。第1节

12、降低化学反应活化能的酶【典题例析】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()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第1节降低化学反应活化能的酶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答案试解:B 解析:此图反映温度和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两项正确,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

13、液淀粉酶,D项正确。解析解析第1节降低化学反应活化能的酶【误区警示】本题易错选C项,主要原因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。第1节降低化学反应活化能的酶 实验因素的控制实验因素指实验中对实验结果造成影响的因素,可分为两类:自变量和无关变量。1.自变量(1)含义:实验要研究的引起实验结果改变的因素。第1节降低化学反应活化能的酶(2)确定方法:实验“验证什么”“探究什么”,其中“什么”所表示的因素即为自变量,如“验证淀粉酶

14、能分解淀粉,而蔗糖酶不能分解淀粉”的实验中,酶的种类为自变量;“探究不同pH对酶活性的影响”实验中,不同pH为自变量。(3)控制方法:设置几组自变量不同的实验。如“探究温度影响酶活性”的实验中,其控制自变量的方法为设置几种不同的温度进行实验。2.无关变量(1)含义:可影响实验结果但不是实验要研究的因素。如“探究温度影响酶活性”的实验中,pH、试管的大小、实验试剂的量等都是无第1节降低化学反应活化能的酶关变量。(2)控制方法:“等同法”,即几组实验中除自变量不同外,其他条件均要相同。如“探究不同pH对酶活性的影响”实验中,不同组之间除pH不同外,其他条件如温度、实验器具、实验试剂的量等都要相同。

15、【对点训练】“探究温度对淀粉酶的影响”,实验设计如下:取甲、乙、丙三支试管,分别加入1 mL质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液。将三支试管分别放在0、37、100条件下保温5 min。第1节降低化学反应活化能的酶向三支试管中分别加入相应温度的等量的(2 mL)质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。一段时间后,向试管中各加入2滴碘液。观察三支试管中溶液的颜色变化。(1)步骤能否颠倒?(2)步骤中可溶性淀粉溶液加入前在相应温度下保温有无必要?(3)在检测时能否用斐林试剂?第1节降低化学反应活化能的酶解析:实验设计的关键是实验因素的确定和控制,分析如下:(1)自变量:温度。控制方法:设置几种不同温度(0、37

16、、100),使淀粉酶在接触淀粉溶液前即处在这几种温度下。(2)无关变量的控制步骤中各组加入可溶性淀粉溶液的量保证相同。步骤中各组加入碘液的量保证相同。第1节降低化学反应活化能的酶答案:(1)不能,颠倒将导致实验结果不准确,因为在达到相应温度之前酶已经对淀粉进行了水解。(2)有,若直接加入会对设置的酶温度造成影响。(3)不能,因为斐林试剂在检测淀粉的分解产物时需加热,加热会影响设置的酶温度。拓展:高考对酶的考查常以实验题的形式出现,解答实验题的关键是分析各种变量(自变量、因变量和无关变量),并对自变量和无关变量进行有效控制。该类题目往往因为变量分析不正确而导致错误。相关变量分析总结如下:第1节降

17、低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶 解析解析第1节降低化学反应活化能的酶解析解析第1节降低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶解析解析第1节降低化学反应活化能的酶解析解析第1节降低化学反应活化能的酶第1节降低化学反应活化能的酶A.酶的催化效率有高效性B.酶的催化条件较温和C.酶的催化对象有专一性D.高温会使酶失去活性解析:实验1是其他实验的对照,实验3与1比较可得出酶具有高效性的特点,分析实验4可得出酶发挥作用需要一定的条件。实验3与实验2比较说明酶的催化效率比普通的化学催化剂要高。但整个实验不能得出酶有专一性的特点。答案:C解析解析第1节降

18、低化学反应活化能的酶4.在其他条件适宜的情况下,下列因素对酶活性的影响可用如图表示的是()A.温度 B.反应物浓度C.pH D.抑制剂浓度第1节降低化学反应活化能的酶解析:温度过高或过酸、过碱都会使酶失活。抑制剂会抑制酶的活性,反应速率也会随之降低。在酶一定量的条件下,反应速率随反应物浓度的增加而增加,但当反应物达到一定量时,由于酶数量的限制,反应速率不再增加。答案:B第1节降低化学反应活化能的酶5.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,对实验的处理如下表所示。第1节降低化学反应活化能的酶(1)在上表的实验处理中,研究了哪些自变量?。(2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,可选用的

19、实验组合是 。(3)若试管1和试管2组成对照实验,能说明的问题是 。(4)除了上述的对照实验,请再找出一组对照实验,并指出该对照实验说明的问题。第1节降低化学反应活化能的酶解析:(1)从表格信息可以看出,本实验研究了温度和催化剂对H2O2分解速率的影响。(2)依据单一变量原则,试管3和试管4实验处理的温度条件相同,仅是催化剂为自变量。(3)试管1和试管2研究的是不同温度条件下H2O2的分解速率,说明加热能加速化学反应的进行。(4)只要符合单一变量原则即可,故可以选用试管1和试管3;试管1和试管4;试管1、试管3和试管4等进行分析。第1节降低化学反应活化能的酶的催化效率高于FeCl3。(任选一组)答案:(1)温度、催化剂 (2)试管3和试管4 (3)加热使过氧化氢分子得到能量,促进过氧化氢分解 (4)试管1和试管3,说明FeCl3能催化过氧化氢的分解。试管1和试管4,说明FeCl3肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。试管1、试管3和试管4,说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解,且过氧化氢酶