第五章第一节降低活化能的酶
2020-2021高一生物1教师文档:第5章 第1节降低化学反应活化能的酶含解析
2020-2021学年高一生物人教版必修1教师文档:第5章第1节降低化学反应活化能的酶含解析第1节降低化学反应活化能的酶学习目标核心素养1。
说明酶的作用、本质和特性.2.说明温度和pH对酶活性的影响.3.在探究实验中,学会控制自变量以及设置对照实验和重复实验.1。
通过探究酶化学本质和特性的实验,养成归纳和演绎的科学思维方式.2.通过实验探究温度、酸碱度对酶促反应的速率的影响,提高实验设计和实验结果分析的能力。
一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢(1)概念:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。
(2)细胞代谢的条件:需酶的催化.(3)意义:细胞代谢是细胞生命活动的基础.2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验(1)实验原理2H2O2错误!2H2O+O2(2)实验过程和现象酶具有催化作用,效率更高。
(4)实验中变量的控制①自变量:在实验过程中人为改变的变量。
如本实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液等。
②因变量:随自变量变化而变化的变量。
如本实验中H2O2分解速率。
③无关变量:除自变量外,实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素,如肝脏的新鲜程度等。
(5)对照实验①含义:除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。
②原则:除了要观察的变量外,其他变量都应始终保持相同。
3.酶的作用原理(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)原理:酶降低活化能的作用更显著。
(3)意义:使细胞代谢能在温和条件下快速进行。
二、酶的本质及特性1.酶的本质错误!2.酶的特性[连线]错误!错误!①高效性a。
高温、高压、强酸、强碱使酶失活②专一性b。
酶降低活化能的作用更显著③作用条件较温和 c.一种酶只能催化一种或一类化学反应提示:①-b②-c③-a3.温度和pH对酶活性的影响(1)低温时,酶活性很低,但酶的空间结构稳定。
(2)最适温度或pH,酶的活性最高。
(3)高温、过酸或过碱时,酶的空间结构遭到破坏,酶永久失活。
生物必修一课件降低化学反应活化能的酶
目的要求 1.初步学会探索影响酶活性条件的方法。 2.探索淀粉酶在不同温度和pH下催化淀粉水解的情 况。
材料用具 质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液。试管,量筒,小烧 杯,大烧杯,滴管,试管夹,酒精灯,三脚架,石棉网,温 度计,火柴。质量分数为3%的可溶性淀粉溶液,质量分数 为5%的盐酸,质量分数为5%的氢氧化钠溶液,热水,蒸馏 水,冰块,碘液,斐林试剂。
5.酶具有高效性的原因是:与无机催化剂相比,酶降低 活化能的作用更显著。
6.过酸、过碱或温度过高,都会使酶因空间结构破坏而 失活。
7.在一定低温下,酶的活性低,但空间结构稳定,并未 失活,在适宜温度下酶的活性可升高。
学习目标定位
学习目标 a.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性 b.进行有关实验的探究,学会控制自变量,观察和检测 因变量的变化,以及设置对照组和重复实验 重点与难点 (1)酶的作用、本质和特性;(2)酶降低化学反应活化能的 原理;(3)控制变量的科学方法。
情境导入 生命活动要求体内环境稳定,温度控制是稳定内环境的 一个重要环节。可是陆地的气候变化很大,一切变温动物, 如昆虫、两栖类、爬行类等,它们的生物的生命活动受到季 节变化的很大限制,一般都要进行冬眠,有的甚至进行夏 蛰。只有恒温动物,能够保持一定的体温,进行正常的代谢 活动,才是真正的陆地动物,真正地占领了陆地。
为什么温度对生物的生命活动影响这么大呢?
教材问题释疑
(一)问题探讨 1.这个实验要解决的问题是:鸟类的胃是否只有物理 性消化,没有化学性消化? 2.是胃内的化学物质将肉块分解了。 3.提示: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。
(新人教版)第五章第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
便于取出实验材料,排除物理性消化对肉 块的影响,确定其是否发生了化学性消耗
是胃内的化学物质
收集胃内的化学物质,将肉块放入这些物质 中,看看这些物质在体外是否能将肉块分解
你能总结一下,斯帕兰扎尼的实 提出验问思题路→是设什计么实?验→观察现象→得出结论
活细胞产生的 催化作用
多数是蛋白质类化 合物,少数是RNA
思考:如何设计实验证明酶的化学本质?
三、酶的特性
1、具有高效性 明确:含义、原因、意义、曲线、实验
含义:酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。
原因:与无机酶催具化有剂一相般比催,化酶剂降共低有化的学特反性应,的活化能更显著。
意曲义线::使见细右胞图如 学 么代能 反 酶谢降 应 的快低 前 催速化 后 化进学 性 作行反 质 用应与于的数无活量机生成物化不催能变化,,剂化那有
骤
二
浸入60℃左右的热水中,保温5min
三 加入斐林试剂 振荡 约60℃水浴1min
实验现象
出现砖红色沉淀
无颜色变化
特别提结论醒:本淀实粉验酶只若能选催用化蔗淀糖粉溶水液解,、不淀能粉催溶化液蔗和糖淀水解粉。酶溶液来 实验,则应选用斐林试剂来检测实验结果,而不能选择碘液。
三、酶的特性
3、温酶度的作p用H条件较温和 酶的浓度 底物浓度
酶
1、温度
促 反
2、pH
应
速
思考:如何 设计实验探 究影响酶活 性的条件?
3、酶的浓度:反应速率随酶
率 酶
酶的浓度
浓度的升高而加快 4、底物浓度:在一定浓度
促 反
酶量或酶的活性有限
必修一第5章第1节降低反应活化能的酶
思考:
1.课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响,用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影 响,为什么?
因为温度对淀粉酶活性的影响较大,pH对过氧化氢酶的影响较大。这样做实验的现象才明显
2.在测定淀粉酶的专一性时,为什么要用到蔗糖溶液? 设置对照实验。
3.如果实验失败了,应该怎样做? 检查实验步骤是否出错,重复实验。
( )C
B.胃没有排空
C.体温超过合适温度,消化酶的活性下降
因变量
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
对照实验
步骤
对照组 试管编实号验组
1
2
3
4
说明
一 H2O2 浓度 3% 剂量 2ml
3% 3%
2ml 2ml
3% 无关变量
2ml
二 反应条件
肝脏研
常温 90℃ FeCl3 磨液 自变量
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结 气泡产生 不明显 少量 果 卫生香燃烧 不复燃 不复燃
骤 三 加入斐林试剂
振荡
约60℃水浴2min
实验 现象
结论
砖红色沉淀
无变化
淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。
(二)酶具有专一性
❖每一种酶只能催化
化学反应。一种或一类
❖细胞代谢能够有条不紊地进行,与酶的 是分不开的。
专一性
从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件,比如淀粉酶60℃左右最好。
1
2
3
4 变量
一 H2O2 浓度 3% 剂量 2ml
3% 3% 2ml 2ml
3% 无关变量
2ml
二 反应条件
常温 90℃ FeCl3
肝脏研
磨液 自变量
高中生物必修一第五章—第一节降低化学反应的活化能——朱
降低化学反应的活化能
小结与思考
• 酶是在生物体内合成,不来源于食物;一般活细胞 均能产生酶,但红细胞一旦成熟不再能合成酶
• 能产激素的细胞一定能产生酶, 但能合成酶的细胞不一定能产生激素
• 酶只有催化作用,适宜条件下在细胞内或体外均可 发挥作用(与场所无关)
• 酶是催化剂,反应前后其化学性质与数量保持不变
肝脏研磨液
氯化铁溶液
1滴
1滴
有效成分:过氧化氢酶 有效成分: Fe3+
所含酶的数量(个) Fe3+的数量(个)
a
25万 a
3、3号和4号试管相比这说明什么?
说明:过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
4、酶对于细胞反应的顺利进行至关重要?
细胞内每时每刻都进行着成千上万种化学反应,这 些反应需要在常温、常压下高效率进行,只有酶能
结 果
气泡产生 不明显 少量 较多 大量
随自变量的变化而变化的变因量变量
带火星木条 不复燃 不复燃 变亮 复燃
结论
过氧化氢在不同条件下的分解 速率不一样
实验设计原则:
①对照原则:
设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。
②单一变量原则:
在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外, 其他变量都应保持相同。
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结 气泡产生 果 卫生香燃烧
结论
结果分析和讨论
1. 和1号试管相比, 2号试管出现什么 不同的现象?这一现象说明什么? •加热能促进过氧化氢分解
2. 3号和4号试管未经加热,也有大量的 气泡产生,这说明什么?
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解
质量分数为20%的新鲜 质量分数为3.5%的
必修一第五章第一节 降低化学反应活化能的酶
事实上,酶的催化效率一般是无机催化剂
的 107 ~1013倍。
上述实验说明了:
酶具有高效性
酶具有高效性的意义:
酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进 行能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常 温、常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。
酶具有专一性
(1)方案一:用同一种酶催化两种不同的底物
淀粉非还原糖―淀―粉→酶 麦芽糖还原糖 ①蔗糖非还原糖―淀―粉→酶 蔗糖
60℃ 100℃ 0℃ 60℃ 100℃ 0℃
4 保温时间
5 分钟 5 分钟 5 分钟 5 分钟 5 分钟 5 分钟
5 混合
试管 1′ 试管 2′ 试管 3′
6 保温时间
5 分钟 5 分钟 5 分钟
7 滴碘液
1滴 1滴 1滴
8 观察实验现象
每种酶都有自己的
最适温度
在最适温度的两侧,反应速率都比较 低
3. 人物
巴斯德
李比希
合理性 认为发酵与活细 引起发酵的是细胞
胞有关
中的某些物质
局限性 发酵是整个细胞 这些物质只有在酵 而不是细胞中的 母细胞死亡并裂解 某些物质在起作 后才能发挥作用 用
请分析一下毕希纳的研究过程,从毕希纳的实验可 以得出什么结论?
过程:酵母细胞研磨 加水搅拌 加压过滤
不含酵母细胞的提取液 加入葡萄糖
4、底物浓度:在一定浓度 酶
促
范围内,反应速率随浓 反
应
度的升高而加快,但达
速 率
到一定浓度,反应速率
不再变化
酶的浓度 酶量一定
底物浓度
因变量: 随着自变量的变化而变化的变量。
无关变量:是对实验结果造成影响的一些因素。
对照实验:除了一个因素以外,其余因素都 保持不变的实验。
必修1第五章第一节 降低化学反应活化能的酶
H2O2 H2O2 H2O2 H2O2
常温 加热 FeCL3 H2O2酶
H2O +O2 H2O +O2 H2O +O2 H2O +O2
过氧化氢在这几种不同条件下的分解 速度有什么差别呢? 速度有什么差别呢?
1、实验: 实验: 比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验原理: 实验原理:
2H2O2
+ 过氧化氢酶 高温 /Fe3+ /过氧化氢酶
从上面进行的实验我们看出进行实验 需要一定的条件,比如淀粉酶在60℃ 需要一定的条件,比如淀粉酶在 ℃左右 最好。能不能设计一个实验, 最好。能不能设计一个实验,来证明温度 会影响酶的活性? 会影响酶的活性?
酶活性:酶对化学反应的催化效率。 酶活性:酶对化学反应的催化效率。
探究: 探究:温度对淀粉酶活性的影响
结论: 结论:
催化剂降低了化学反应的 活化能。 活化能。 同无机催化剂相比, 同无机催化剂相比,酶降 低活化能的作用更显著, 低活化能的作用更显著, 因而催化效率更高。 因而催化效率更高。
能 ……………… 无机 催化剂 量活 ..………… 化 …….. 能 反应物 产物 反应进程
条件 无催化剂 无机催化剂
分子从常态转变为容易发生化学反应 的活跃状态所需的能量称为活化能 活化能。 的活跃状态所需的能量称为活化能。
加热在化学反应中的作用: 加热在化学反应中的作用:
加热 能 ……………… 量 活 化 能 反应物 产物 反应进程
结论: 结论:
加热可以给反应 物提供能量。 物提供能量。
催化剂在化学反应中的作用: 催化剂在化学反应中的作用:
2H2O+O2
实验目的: 实验目的:
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢, 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢, 不同条件下分解的快慢 了解酶的作用和意义。 了解酶的作用和意义。
第五章第一节降低化学反应活化能的酶
事实到底是不是这样呢?科学家做了 大量的实验对此进行探究!
消化 ——纯物理过程
——化学物质起作用
斯 帕 兰 札 尼 实 验
为什么要将肉 放在金属笼子里? 能否改为密封 金属盒? 实验的巧妙之 处在哪里?
40℃以内,随着温度升高,
酶的活性增强;超过60℃,
大多数的酶失活。
在最适宜温度下,酶的活性最高,温度
偏高或偏低酶的活性都会明显降低。
项
目
试
1 2mL 2 2mL
管
3 2mL
淀粉溶液
淀粉酶溶液
HCl
1mL
1mL
1mL
/Leabharlann 1mL/蒸馏水 NaOH 加碘后变色
/ /
1mL /
/ 1mL
变蓝
不变
变蓝
酶的名称
少量肝脏 研磨液
3
4
3
4
为什么4号试管比3号试管产生的气泡多?
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高。
糖
酒精+CO2
• 对这一问题的争论有哪些观点?代表人物分别是谁?
巴斯德(微生物学家)
李比希(化学家)
是活酵母细胞 的作用
是某些物 质在酵母 细胞死亡 裂解后的 作用
巴斯德(微生物学家)
李比希(化学家)
D.含有一个肽键的肽
6、将淀粉与淀粉酶混合后放入80℃热水中
溶解,再将温度缓慢降到0℃。酶的催化能
力变化是( D )
A、不断增强 C、先增强后减弱
第五章第一节降低化学反应活化能的酶
第五章 第一节 降低化学反应活化能的酶阳新一中 胡 琼教学重点1.酶的作用和本质教学难点1.酶能够降低化学反应的活化能;2.控制变量的科学方法。
【自主学习】自主阅读课本p78-86,完成填空 一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢:_______每时每刻都进行着许多_________。
思考:细胞代谢是在什么条件下发生的?2.请完成以下实验:2KCLO 3KCL+3O 2↑ 2H 2O 2 2H 2O+O 2↑ 思考:①( )内的物质是什么?②在化学反应中能发挥什么作用?③没有这些物质的存在,化学反应能进行吗? 实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解控制变量:自变量:在实验过程中__________的变量。
因变量:随_________变化而变化的变量。
无关变量:除_______外,实验过程中还存在的一些对实验结果__________的可变因素。
对照实验:除了一个因素以外,其余因素都__________的实验 。
单一变量原则:在对照实验中,除了____________外,其他变量都应当_________。
思考:①与1号试管相比,2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明什么?②在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?) ()(③3号和4号试管未经加热,也有大量气泡产生吧,这说明什么问题?④3号和4号试管相比,那支试管的反应速率快?这说明什么?3.酶的作用原理(1)活化能:分子从______转变为容易发生化学反应的_________所需要的能量。
(2)原理:同无机催化剂相比,酶__________的作用更显著,因而催化效率更高。
(3)意义:使细胞代谢能在________条件下______进行。
二.酶的本质1.探索历程科学家巴斯德之前巴斯德李比希毕希纳萨姆纳切赫和奥特曼2.酶的本质:绝大多数是______,极少数是_________。
酶的组成单位是_________,合成场所是_________。
思考:①什么样的细胞可以产生酶?②酶产生之后分布在哪?③你能否利用已学知识设计实验探究酶的化学本质?。
高中生物 第五章 第一节 降低化学反应活化能的酶课件1 新人教版必修1
第八页,共32页。
实验
比较 H2O2 在不同(bù tónɡ)条件 下的分解
1 室温
2 90 oC水浴
3 室温
4 室温
第九页,共32页。
3 室温
4 室温
1 室温
2 90 oC水浴
3 室温
4 室温
3 室温
4 室温
讨论(tǎolùn):
1、与1号试管相比,2号试管出现什么不同的现象?
第六页,共32页。
3.进行肉类消化的过程(guòchéng)的条件是怎样的
进行分解肉的化学反应(huàxué fǎnyìng)是在一种极温和 条件下进行的
4.在实验室中能否也能让肉分解? 能的话需要怎样(zěnyàng)的条件?
实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,
需要高温,高压,强酸,强碱等剧烈的条件才能进行.
Br
yù)
HBr
一般化学反应(huàxué fǎnyìng)的条件
(1)高温(gāowēn)(2)高压
(3)强酸(4)强碱(5)催化剂
在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率,而
本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物
质叫做
。
催化剂
催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡
第二十九页,共32页。
H2O2
细胞代谢: 细胞每时每刻都进行着许多化学反应。
第七页,共32页。
细胞内会发生一系列的化学反应,这些化 学反应发生的环境条件(tiáojiàn)是什么?
细胞内外的环境 是很温和(wēnhé)的 1.常温 2.常压 3.水溶液环境 在4这.p种H环接境状近态中下发性生(fāshēng)的化学反应,应该
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二、温度对酶活性的影响(其他条件均适宜)
(1)实验设计思路 淀粉t1温度下+淀粉酶t1温度下 淀粉t2温度下+淀粉酶t2温度下
… …
碘液
淀粉tn温度下+淀粉酶tn温度下 (2)实验设计程序 淀粉瓶 淀粉酶 ↓ ↓ 各自在所控制的温度下处理一段时间 ↓ 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 ↓ 在各自所控制的温度下保温一段时间 ↓ 滴加碘液,观察颜色变化
• 酶的作用机理
• a.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。 • b.同无机催化剂相比,酶催化效率更高的 原因在于 酶降低活化能的作用更显著 。
没有酶所的需活化能
有酶所需的活化能
1.酶的来源、生理功能、作用原理和化学本质分别 是什么? 活细胞;具有催化作用;降低活化能;绝大多数是 蛋白质,少数是RNA 2.如何设计实验验证酶的本质?
一、pH对酶活性的影响(其他条件均适宜)
H2O2溶液+pH1溶液+H2O2酶
H2O2溶液+pH2溶液+H2O2酶
…
… …
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
检测
O2的产生速率
H2O2溶液+pHn溶液+H2O2酶
说明:本实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解, 探究温度对酶活性的影响。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。
酶只能加快化学反应速率,缩短达 到化学平衡所需的时间,不改变化学反 应的平衡点。反应前后酶本身不发生
改变。
二、酶的特性
(降低化学反应的活化能更显著) (一)酶具有高效性
(二)酶具有专一性
(三)酶的作用条件较温和
设计思路?
序号 1
2 3 4 5 6 7 结论
(3)实验操作程序
项目
试管 1 2
注入可溶性淀粉
注入蔗糖溶液 注入新鲜淀粉酶溶液 60 ℃保温 滴加斐林试剂 50 ℃~ 65 ℃水浴保温 观察实验结果
2 mL
2 mL 2 mL 5 min 1 mL,振荡 2 min 有砖红色沉淀 2 mL 5 min 1mL,振荡 2 min 无砖红色沉淀
淀粉酶只催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解
说明:本实验不能选用碘液,因为碘液无法检 测 蔗糖是否被水解。
一 酶的作用和本质
(一)酶在细胞代谢中的作用 • 实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解
原理: H2O2溶液在常温下几乎不分解 (对照组)
2 2 (有气泡产生) 实 Fe3+ 2H2O+O2 验 ②2H2O2 (有较多气泡产生) 组 ③2H2O2 过氧化氢酶 2H2O+O2(有大量气泡产生)
①2H2O2
检测是否 出现蓝色 及蓝色的 深浅
能用斐林 试剂检测 吗?为什 么?
酶 促 反 应 的 速 率
酶 促 反 应 的 速 率
最适温度
t/℃
最适PH
PH
①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的 催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。 ②过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的 活性,酶的分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。
90 ℃
2H O+O
概念:实验过程中 可以变化 的因素 自变量: 人为改变 的因素 变量 类型 因变量:随着 自变量 的变化而 变化的变量 无关变量:除 自变量 外,实验
中还会对实验结果造成影响的可变
因素
对照实验中如何保持单一变量、控制无关量? ①生物材料要相同。即所用生物材料的数量、 质量、体积、来源和生理状况等要尽量相同或 至少大致相同。 ②实验器具要相同。即试管、烧杯等器具的大 小、洁净度等完全一样。 ③实验试剂要相同。即试剂的成分、浓度、体 积要相同,尤其要注意体积等量的问题。 ④处理方法要相同。即保温或冷却、光照或黑 暗、搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理 对对照实验来说,看起来似乎是毫无意义的, 但还是要做同样的处理。