新版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

降低化学反应活化能酶细胞能量通货ATPATP主要起源细胞呼吸能量之源光与光合作用第1页 教学重点：教学重点：酶作用、本质和特征酶作用、本质和特征 教学难点教学难点1.1.酶能够降低化学反应活化能酶能够降低化学反应活化能2.2.控制变量科学方法控制变量科学方法第1节 降低化学反应活化能酶第2页 食物进入生物体内食物进入生物体内发生了怎样改变？发生了怎样改变？第3页第4页第5页斯帕兰札尼鹰消化作用试验斯帕兰札尼鹰消化作用试验1.1.斯帕兰札尼设计试验要解斯帕兰札尼设计试验要解决什么问题？试验设计巧妙决什么问题？试验设计巧妙之处于哪里？之处于哪里？2.2.依据肉块消失现象你能作出怎样假设？依据肉块消失现象你能作出怎样假设？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、没有化学性消化？鸟类胃是否只有物理性消化、没有化学性消化？胃液中有某种胃液中有某种化学化学物质，该物质能将肉块分解（消化）物质，该物质能将肉块分解（消化）搜集该物质，搜集该物质，看看看看其其在体外在体外是否能将肉块分解。是否能将肉块分解。问题探讨（教材问题探讨（教材P78）第6页细胞中每时每刻都进行着许多化学细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为反应，统称为细胞代谢细胞代谢一、细胞代谢（新陈代谢）一、细胞代谢（新陈代谢）第7页叶绿体：叶绿体：CO2+H2O （CH2O)+O2光能光能 酶酶线粒体线粒体:C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶核糖体：核糖体：氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶缩合脱水缩合脱水细胞代谢是细胞生命活动基础，外界能细胞代谢是细胞生命活动基础，外界能量输入细胞，并为细胞所利用，都要经量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂化学反应。过复杂化学反应。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？常温常压下常温常压下第8页化学上化学反应化学上化学反应都都很轻易顺利进行很轻易顺利进行吗？吗？化学上采取什么方式处理这一化学上采取什么方式处理这一问题？问题？第9页二、酶在细胞代谢中催化作用二、酶在细胞代谢中催化作用1.比较过氧化氢在不一比较过氧化氢在不一样条件下分解样条件下分解第10页2 H2O2 2 H2O +O2高温高温/Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶 经过比较过氧化氢在经过比较过氧化氢在不一样条件不一样条件下分下分解快慢，了解过氧化氢酶作用和意义。解快慢，了解过氧化氢酶作用和意义。实验目：试验原理：试验原理：第11页试管编号试管编号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不处不处理理9090水浴水浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶溶液液滴入滴入2 2滴肝滴肝脏研磨液脏研磨液试验现象试验结论1min1min分钟后，将分钟后，将点燃卫生香放在液点燃卫生香放在液面上方面上方单一变量标准单一变量标准对照试验对照试验对照组对照组试验组试验组无关变量无关变量自变量自变量因变量因变量第12页对照标准对照标准试验设计遵照标准：试验设计遵照标准：可重复性标准可重复性标准 等量标准等量标准单一变量标准单一变量标准检测因变量，观察统计试验结果。检测因变量，观察统计试验结果。第13页注意问题：注意问题：试验时要选取试验时要选取新鲜新鲜肝脏肝脏肝脏要制成肝脏要制成研磨液研磨液滴加肝脏研磨液和滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，溶液时，不可不可共用同一个吸管共用同一个吸管第14页结论：结论：酶能催化生物化学反应，催化效率比酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发觉，酶催化效率是无机催化剂高得多。研究发觉，酶催化效率是无机催化剂催化效率无机催化剂催化效率1071013倍。所以，酶倍。所以，酶含有含有高效性高效性第15页同无机催化剂相比较又有哪些相同点？同无机催化剂相比较又有哪些相同点？生生生生 成成成成 物物物物 量量量量时间时间时间时间加加加加入入入入酶酶酶酶无无无无机机机机催催催催化化化化剂剂剂剂未未未未加加加加酶酶酶酶0 0第16页加速化学反应进行，缩短到达平衡时加速化学反应进行，缩短到达平衡时间，间，但不改变平衡点但不改变平衡点改改变学反应速率，改改变学反应速率，本身不被消耗本身不被消耗只催化只催化已经存在已经存在化学反应化学反应都能够在都能够在生物体外生物体外发挥作用发挥作用降低活化能，使反应速率加紧降低活化能，使反应速率加紧为何酶催化效率会比无机催化剂更高呢？为何酶催化效率会比无机催化剂更高呢？第17页分子从常态转变为轻易发生化学反分子从常态转变为轻易发生化学反应活跃状态所需能量称为应活跃状态所需能量称为活化能活化能。2.2.活化能活化能H2O2(常态常态)H2O2(活跃状态活跃状态)能量能量第18页思索：思索：1mol H2O2由常态变为活跃状态时需要吸收75 KJ热量，这75 KJ就是每mol H2O2活化能。但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ热量就能够转变为活跃状态。少了46 KJ热量。第19页第20页 酶和普通催化剂作用就是降低化学酶和普通催化剂作用就是降低化学反应所需活化能，从而使活化分子数增反应所需活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加紧。多，反应速度加紧。第21页从动画中我们能够看出，同无机催化从动画中我们能够看出，同无机催化剂相比，剂相比，酶酶降低活化能作用更显著，降低活化能作用更显著，因而催化效率更高。因而催化效率更高。正是因为酶催化作用，细胞正是因为酶催化作用，细胞代谢能在代谢能在温和温和条件下条件下快速快速进进行。行。第22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发酵与活细胞活细胞相关，发相关，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引发发酵是细胞中一些物质细胞中一些物质，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细胞中一些物质能够在酵母细胞破碎后继酵母细胞中一些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳酶是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RNA也含有生物催化功效也含有生物催化功效酶本质探索酶本质探索第23页酶化学本质酶化学本质 酶起源酶起源 酶功效酶功效活细胞活细胞活细胞活细胞产生产生产生产生含有生物催化作用含有生物催化作用含有生物催化作用含有生物催化作用1.定义定义：有机物有机物有机物有机物。一类一类一类一类2.本质本质：大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。三、酶本质三、酶本质第24页四、酶特征四、酶特征1.高效性：高效性：酶催化效率是无机催化剂催化效率酶催化效率是无机催化剂催化效率1071013倍。倍。2.专一性：专一性：每一个酶只能催化每一个酶只能催化每一个酶只能催化每一个酶只能催化一个一个一个一个或或或或一类一类一类一类化学反应。化学反应。化学反应。化学反应。第25页每一个酶只能催化每一个酶只能催化每一个酶只能催化每一个酶只能催化一个一个一个一个或或或或一类一类一类一类化学反应。化学反应。化学反应。化学反应。酶含有专一性酶含有专一性例子：例子：例子：例子：酶含有专一性意义：酶含有专一性意义：酶含有专一性意义：酶含有专一性意义：使细胞代谢有条不紊进行使细胞代谢有条不紊进行使细胞代谢有条不紊进行使细胞代谢有条不紊进行一个一个一个一个H H2 2OO2 2酶：酶：酶：酶：H H2 2OO2 2脲酶：尿素脲酶：尿素脲酶：尿素脲酶：尿素淀粉酶：淀粉淀粉酶：淀粉淀粉酶：淀粉淀粉酶：淀粉一类一类一类一类蛋白酶：蛋白质蛋白酶：蛋白质蛋白酶：蛋白质蛋白酶：蛋白质多肽多肽多肽多肽肽酶：多肽肽酶：多肽肽酶：多肽肽酶：多肽氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸第26页第27页细胞中几乎全部化学反应都是由酶来催化。酶对化学反应催化效率称为酶活性第28页3.酶作用条件较温和酶作用条件较温和酶普通在酶普通在比较温和条件比较温和条件下催化下催化化学反应进行。化学反应进行。第29页酶促反应速率最快时环境温度称为该酶促反应速率最快时环境温度称为该酶促反应酶促反应最适温度最适温度0最适温度最适温度t/mmol.s/mmol.s-1-1酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图温度对酶活性影响温度对酶活性影响在最适温度两侧，反应速率都在最适温度两侧，反应速率都比较比较较高温度轻易使酶较高温度轻易使酶 遭到破坏而失去遭到破坏而失去 。低低空间结构空间结构活性活性第30页反应溶液反应溶液pHpH会对酶活性有影响会对酶活性有影响/mmol.s/mmol.s-1-1最适最适pH0pH酶活性受酶活性受pHpH影响示意图影响示意图pHpH对酶活性影响对酶活性影响在最适在最适pHpH下，下，酶活性酶活性 在过酸过碱条件下，都会使酶在过酸过碱条件下，都会使酶 遭到破坏而失去遭到破坏而失去 。最高最高空间结构空间结构活性活性第31页pH值：值：在极端酸性或碱性在极端酸性或碱性条件下会变性而完全失去条件下会变性而完全失去活性。活性。（1）动物体内酶最适宜）动物体内酶最适宜pH大多在大多在6.58之间。唾之间。唾液液pH为为6.27.4，胃液，胃液pH为为0.91.5，小肠液，小肠液pH为为7.6。（2）植物体内酶最适）植物体内酶最适pH大多在大多在4.56.5之间。之间。第32页 高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性 影响其本质相同吗？影响其本质相同吗？不一样，过酸、过碱或温度过高，不一样，过酸、过碱或温度过高，会使酶会使酶空间结构空间结构遭到破坏，使酶永久失遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性显著下降，但在适宜活；低温使酶活性显著下降，但在适宜温度下其活性能够恢复。温度下其活性能够恢复。第33页影响酶促反应速率原因：影响酶促反应速率原因：1 1、温度、温度3 3、酶浓度：、酶浓度：反应速率随反应速率随 酶浓度升高而加紧。酶浓度升高而加紧。4 4、底物浓度：、底物浓度：在一定浓度在一定浓度 范围内，反应速率随浓范围内，反应速率随浓 度升高而加紧，但达度升高而加紧，但达 到一定浓度，反应速率到一定浓度，反应速率 不再改变不再改变酶促反应速率酶促反应速率酶浓度酶浓度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2 2、pHpH第34页 化学本质化学本质产生起源产生起源 生理作用生理作用酶是活细胞酶是活细胞酶是活细胞酶是活细胞产生产生产生产生含有生物催化作用含有生物催化作用含有生物催化作用含有生物催化作用1.酶概念酶概念：有机物有机物有机物有机物。一类一类一类一类2.酶本质酶本质：绝绝大多数酶是蛋白质，少数酶是大多数酶是蛋白质，少数酶是RNARNA。归纳总结归纳总结3.酶特征酶特征高效性高效性:酶催化效率是无机催化剂酶催化效率是无机催化剂107 1013 倍倍专一性专一性:每一个酶只能催化每一个酶只能催化每一个酶只能催化每一个酶只能催化一个一个一个一个或或或或一类一类一类一类化学反应。化学反应。化学反应。化学反应。酶作用条件较温和酶作用条件较温和:需要适宜温度和需要适宜温度和pH值值4.影响酶促反应速率原因：影响酶促反应速率原因：温度、温度、PH（低温使酶活性降（低温使酶活性降低；高温、过酸或过碱使酶空间结构破环，失去活性）低；高温、过酸或过碱使酶空间结构破环，失去活性）第35页课堂练习：课堂练习：1.人在发高烧时，经常食欲大减，最根本原因是人在发高烧时，经常食欲大减，最根本原因是 A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （）B.B.胃没有排空胃没有排空C.C.体温超出适当温度，消化酶活性下降体温超出适当温度，消化酶活性下降D.D.吃药使人没有了胃口吃药使人没有了胃口 2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（主要原因是（）A.pHA.pH不适合不适合B.B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小肠中物质包裹起来，所以起不到催化作用被小肠中物质包裹起来，所以起不到催化作用D.D.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化CA第36页3.3.在过氧氢酶和在过氧氢酶和FeFe3+3+催化效率比较试验中，把肝脏制成研催化效率比较试验中，把肝脏制成研磨液目标是（双选）磨液目标是（双选）（）有利于过氧化氢酶释放有利于过氧化氢酶释放保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 提升过氧化氢酶活性提升过氧化氢酶活性增大酶与反应底物接触机会增大酶与反应底物接触机会4.4.酶含有极强催化功效，最根本原因是酶含有极强催化功效，最根本原因是 （）（）增加了反应物之间接触增加了反应物之间接触 降低了反应物分子活化能降低了反应物分子活化能 提升了反应物分子活化能提升了反应物分子活化能 降低了反应物分子自由降低了反应物分子自由能能 本身数量和性质不改变，可重复利用本身数量和性质不改变，可重复利用A.B.C.D.A.B.C.D.ADD第37页科学探究程序科学探究程序设计设计试验试验提出提出问题问题作出作出假设假设进行进行试验试验分析分析结果结果得出得出结论结论其中其中试验试验是是实施探究实施探究主要方式主要方式。表示表示交流交流预测试验结果预测试验结果第38页设计试验：设计试验：完成本试验设计表完成本试验设计表 ：因因变变量量无关无关变变量量用何种酶完成试验怎样检测因变量怎样设置对照试验自自变变量量其它其它变变量量温度温度酶酶活活性性改改变变反反应应物量、物量、反反应应时间时间、pH等等淀淀粉粉酶酶淀粉淀粉酶酶在温度在温度改改变时变时水解淀水解淀粉作用减弱，粉作用减弱，可用碘液可用碘液检测检测淀粉存在，淀粉存在，检检测测酶酶活性活性强强弱弱常温常温为对为对照照组组第39页设计试验：设计试验：完成本试验设计表完成本试验设计表 ：因因变变量量无关无关变变量量用何种酶完成试验怎样检测因变量怎样设置对照试验自自变变量量其它其它变变量量pH酶酶活活性性改改变变反反应应物量、物量、反反应应时间时间、温、温度等度等过过氧氧化化氢氢酶酶过过氧化氧化氢氢酶酶在在pH改改变时变时水水解解过过氧化氧化氢氢作作用减弱，用减弱，用用带带火星火星卫卫生香复生香复燃程度燃程度检测单检测单位位时间时间内氧气内氧气产产生量生量pH=7为为对对照照组组第40页取三只大小相同取三只大小相同洁净试洁净试管管(1 1、2、3号号)，各，各加加入入2滴管滴管淀粉淀粉(确保确保淀粉淀粉量相等量相等)。取三只大小相同取三只大小相同洁净试洁净试管管(4 4、5、6号号)，各各加加入入1滴管滴管淀粉淀粉酶酶(确保确保淀粉酶淀粉酶量相等量相等)。将将1号和号和4号号试试管管放在放在试试管架上管架上，将，将2号和号和5号号试试管管放在放在95恒温水浴箱中恒温水浴箱中，将，将3号和号和6号号试试管管放在冰水中。放在冰水中。2min后，将后，将4 4、5、6号号试试管中淀粉管中淀粉酶酶分分别别倒入倒入1 1、2、3号号试试管，振管，振荡摇荡摇匀后，分匀后，分别别放在放在试试管管架上、架上、95恒温水浴箱中、恒温水浴箱中、冰水中。冰水中。2min后，分后，分别别向向1 1、2、3号号试试管中滴加管中滴加3滴碘滴碘液，液，观观察并察并统计试验结统计试验结果。果。详细试验步骤：详细试验步骤：第41页第42页取三只大小相同取三只大小相同洁净试洁净试管管(1 1、2、3号号)，各，各加加入入2滴管滴管H2O2(确保确保H2O2量相等量相等)。取三只大小相同取三只大小相同洁净试洁净试管管(4 4、5、6号号)，各各加加入入1滴管滴管肝脏研磨液肝脏研磨液(确保确保肝脏研磨液肝脏研磨液量相等量相等)向向4号号试试管中管中滴加滴加5滴蒸滴蒸馏馏水水，向，向5号号试试管中管中滴滴加加5滴滴5%HCl，向，向6号号试试管中管中滴加滴加5滴滴5%NaOH，振振荡摇荡摇匀。匀。将将4 4、5、6号号试试管中肝管中肝脏脏研磨液分研磨液分别别倒入倒入1 1、2、3号号试试管，振管，振荡摇荡摇匀，匀，观观察察试验现试验现象。象。1min后，将后，将带带火星火星卫卫生香分生香分别别伸入伸入1 1、2、3号号试试管内管内(注意不要使注意不要使卫卫生香熄生香熄灭灭)，检验带检验带火星火星卫卫生香复燃程度。生香复燃程度。详细试验步骤：详细试验步骤：第43页统计试验结果统计试验结果(现象现象)：试管试管1 12 23 3温度温度室温室温高温高温（9595）低温低温（冰水）（冰水）结果结果颜色颜色第44页统计试验结果统计试验结果(现象现象)：试管试管1 12 23 3pH中性中性（7 7）酸性酸性（7 7）碱性碱性（7 7）结果结果气泡量气泡量复燃程度复燃程度第45页