《降低化学反应活化能的酶》课件

新课导入细胞的主动运输需要能量。细胞内有机物的合成需要能量…细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性。人为什么要吃饭?(获得能量)食物进入人体内发生了怎样的变化？（消化和吸收）这些变化过程在其他生物中有没有呢？（有）1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉放进金属笼内，然后让鹰把肉吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出后，发现笼内的肉块消失了。问题探讨【背景知识】在斯帕兰札尼做此实验之前，人们认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解有机物，也就是说鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。斯帕兰札尼实验巧妙地设计了一个小巧的金属笼子，让鸟胃不能磨到笼内的肉，但胃液可以进入笼内消化食物。1.这个实验要解决什么问题？2.是什么物质使肉块消失了？这个实验证明了什么？3.怎样才能证明你的猜测？想一想鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化是胃内的化学物质将肉块分解了。推断胃液中有消化肉块的物质，即说明胃具有化学性消化的作用。收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了。我们现在知道这种物质就是胃蛋白酶。第1节降低化学反应活化能的酶教学目标：（1）细胞代谢的概念。（2）酶的作用。（3）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。教学重点和难点：教学重点：比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论——酶的高效催化作用。教学难点：（1）酶的活化能降低的原理。（2）实验中控制变量的科学方法(一)酶的作用1细胞代谢（新陈代谢）细胞中高度有序化学反应的统称---细胞代谢。对于一个生物体来说，要进行的生理活动非常多，这些生理活动的进行依赖于细胞内发生的各种生物化学反应。对细胞来说，能量的获得和利用也必须通过化学反应。2酶在细胞代谢中的作用细胞生存的条件是很温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压的条件下，迅速高效地进行呢？（细胞也有类似于催化剂的物质存在，如酶）。细胞在代谢中产生的过氧化氢，对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶，能将过氧化氢迅速分解成水和氧气而排出。加热也能使H2O2分解，铁离子也可催化这一反应。过氧化氢酶的高效性.DAT实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解方法步骤试管编号12343%的H2O2溶液2ml2ml2ml2ml反应条件常温90℃2滴FeCl32滴肝脏研磨液H2O2分解速度(气泡多少)几乎无很少较多很多点燃的卫生香检测燃烧猛烈燃烧更猛烈根据实验现象讨论:1.与1号试管相比，2号出现不同的现象.这一现象说明什么?表明加热促使过氧化氢分解，提高反应速率。引伸：这是因为加热会使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为易分解的活跃状态。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.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解。引伸：Fe3+和过氧化氢酶不能供给过氧化氢能量，但它们可以降低过氧化氢分解反应的活化能。催化剂(酶)的作用原理是：降低化学反应的活化能不能。体内的生化反应需在常温、常压下高效率地进行。我们生病发热时医生总是想方设法首先降温。3.3号和4号未经加热，也有大量气泡产生,这说明什么?如果把化学反应比作推石头越过山丘，加热相当于加大推力。有催化剂无催化剂加催化剂则相当于降低了山丘的高度。4.３号试管与４号试管相比，哪只试管中的反应速率快？这说明什么？4号管的更快，说明过氧化氢酶比铁离子的催化速率高的多。5.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在在温和的条件下快速进行，因此说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。【对上述实验进行分析】上述实验分成了1、2、3、4号四支试管管，哪些是四支试管共同的条件？哪些是不同的条件？共同点：试管中加入H2O2溶液的浓度、剂量相同，加入氯化铁和肝脏研磨液的剂量相同。不同点：反应条件不同，结果也不同。【阅读课本P79】1.找出变量、自变量、因变量、无关变量的概念分析本实验的自变量、因变量、无关变量。2.找出对照实验、对照组、实验组的概念。对照实验——除了一个因素以外，其余因素都保持不变。对照组，是不接受人为处理的对象组；反之就是实验组。分析本实验的对照组和实验组.引申：1·本实验如果不要１号试管行不行呢？那体现了实验的什么原则？（对照原则）那几组形成了对照呢？（１和２，１和３，１和４，还有３和４）。２和３或者２和４，行不行？2·生物试验中除了要遵循对照原则外，还要遵循单一变量原则、等量原则。3·本实验最终得出的实验结论：进行该实验的其他因素相同，而只有反应条件这一个因素不同，通过对照观察其对实验结果的影响，就能得出相应的结论。Ａ：1和2,1和3,1和4，比较，说明过氧化氢在不同的条件下分解的速率不同。Ｂ：3试管和4试管只有加入的催化剂不同，结果3放的氧气少，4放出氧气多。说明酶的效率比无机催化剂高。【课堂小结1】控制变量：控制自变量，形成对照或对比；观察分析因变量，得出结果或结论；无关变量保持一致。【课堂小结2】酶在细胞代谢中的作用——通过降低化学反应活化能来催化反应，且催化效率比无机催化剂更高。作业：课上基础训练1-4二酶本质的探究阅读教材P81页,关于酶本质的探索19世纪，酿酒业在欧洲经济中占重要地位，但酿出的葡萄酒经常变酸，因此，科学界非常重视对发酵过程的研究。当时，人们已经知道，酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳。但糖类是怎么变成酒精的呢？巴斯德在显微镜下观察到酵母细胞,他的观点哪些是正确的,哪些是错误的?李毕希的观点呢?毕希纳实验示意图,从中可得出什么结论?为什么当时只能推测酶是蛋白质,而不能证明酶是蛋白质?酶是蛋白质巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德毕希纳萨姆纳李比希少数RNA也具有生物催化功能切赫、奥特曼酵母细胞中的某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发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用从前人的探索中，我们可以得出结论：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。来源功能化学本质多数是蛋白质类化合物，少数是RNA。活细胞产生的催化剂酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物（二）酶的本质酶的原料氨基酸核糖核苷酸核糖体细胞核RNA蛋白质（三）酶的特性（1）酶具有高效性上节课所讲述的实验说明，过氧化氢酶和Fe3+的催化效率不同。与无机催化剂Fe3+相比，过氧化氢酶的催化效率要高许多。酶的催化效率一般是无机催化剂的107-1013倍。1.酶的高效性酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍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（不改变产物的生成量）。这对于细胞有什么意义呢？当我们打球或赛跑时，相关的酶迅速催化相应代谢，产生大量能量，供给肌细胞。如果酶催化效率不高，那么功能反应只能缓慢进行，我们就只能缓慢运动了。想一想（2）酶具有专一性过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。蛋白酶只能催化蛋白质分解，对其他化学反应也不起作用。一种酶只能催化一种或一类化学反应。就如同一把钥匙开一把锁一样。2.酶的专一性每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应①图中A表示酶，B表示被催化的反应物（底物）。②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。C、D表示B分解的产物酶的专一性对于细胞有什么意义？不同的细胞需要不同的化学反应。同一细胞在不同时期需要的反应不同，同一反应的强度也不相同。这些都需要酶的专一性来保证，才能使细胞代谢有条不紊地进行。想一想细胞代谢与酶细胞代谢的概念：酶的发现：酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶的特性：专一性高效性作用条件较温和细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。发现过程发现的意义发现过程中的科学探究思想课堂小结1.关于酶的叙述正确的有（）Ａ．酶的基本单位是氨基酸Ｂ．酶的组成成分中不可能含有糖类Ｃ．酶在细胞内产生且在细胞内发挥作用Ｄ．活细胞都能产生酶D2.关于酶的叙述不正确的有（）(多选)A.酶在新陈代谢中有多种功能B.少数酶是RNA,如RNA聚合酶C.有的酶是分泌蛋白,如呼吸氧化酶D.酶都是在核糖体上合成的ABCD酶对化学反应的催化效率称为酶活性。细胞都生活在一定的环境中，环境条件的改变会不会影响酶活性呢？酶活性的条件初中做消化酶实验时，需要控制温度等条件。加酶洗衣粉的使用说明中，通常会注明使用的温度范围。根据上述文字提出问题，分小组进行讨论。唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5，小肠液的pH为7.6。提出假设温度和pH会影响酶活性。仔细阅读教材84页所给出的实验材料，思考其中的问题，设计实验。设计实验网络构建分类:化学成分存在部位根据合成启动方式的不同合成:场所核糖体酶细胞核方式缩合聚合影响因素应用生物工程日常生活人体健康酶的特性酶的发现概念1.按功能:合成酶（如：ATP合成酶、DNA连接酶、RNA聚合酶）分解酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、肽酶）二、酶的分类2.按存在部位:胞内酶（细胞内起作用）如:氧化呼吸酶胞外酶（分泌到细胞外起作用)如:消化酶酶只能在细胞内合成,但能在细胞内外起作用,也能在生物体内或生物体外起催化作用三、酶的原理1、作用：降低反应的活化能，提高反应速率，但不改变反应结果2、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。酶的催化作用图解底物酶降解反应产物四、酶的特性3443少量肝脏研磨液比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的倍。107～10131.酶的高效性酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍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（不改变产物的生成量）。例：胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持37℃，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图。请回答下列问题：若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。2.酶的专一性每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应①图中A表示酶，B表示被催化的反应物（底物）。②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。C、D表示B分解的产物淀粉麦芽糖葡萄糖脂肪脂肪微粒甘油和脂肪酸蛋白质多肽氨基酸唾液淀粉酶胰、肠淀粉酶胰麦芽糖酶肠麦芽糖酶胆汁乳化作用胰脂肪酶肠脂肪酶胃蛋白酶胰蛋白酶多肽酶食物的消化3.酶的催化作用需要适宜的条件1）需要适宜pH值2）需要适宜的温度一般来说，动物体内的酶的最适温度多在37-50℃，而植物体内酶的最适温度多在50-60℃一般来说，动物体内的酶的最适PH多在6.5-8之间，而植物与微生物体内的酶，最适PH多在4.5-6.5之间。过氧化氢酶在最适合的pH下，酶的活性最高空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的遭到破坏而失去。活性口腔：唾液淀粉酶，pH：6.8胃:胃蛋白酶,pH:1.5—2.2小肠:小肠液中的肠肽酶和胰液中的各种酶,pH:8—9结论：人体消化道消化物质的过程实际上也是一系列酶促反应的过程。在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的遭到破坏而失去。每种酶都有自己的低活性最适温度空间结构试管号3%H2O2控制变量点燃的卫生香检测实验处理(条件）H2O2分解速度(气泡多少)12ML22ML90度水浴加热32ML滴加3%氯化铁2滴42ML滴加20%肝脏研磨液2滴很少较多发亮很多复燃变量：实验过程中可以变化的因素。自变量：因变量：无关变量：人为改变的变量。随着自变量的变化而变化的变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响