2019版高中生物 第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件 新人教版必修1.ppt

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第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 新舊脈絡(luò) 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 舉例說(shuō)明酶在細(xì)胞代謝中的作用 本質(zhì) 重點(diǎn) 2 通過(guò)閱讀分析 關(guān)于酶本質(zhì)的探索 資料 認(rèn)同科學(xué)是在不斷探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的 3 闡述酶的特性 重點(diǎn) 4 學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)中的自變量 因變量 無(wú)關(guān)變量等 難點(diǎn) 核心概念細(xì)胞代謝酶活化能高效性專一性 基礎(chǔ)知識(shí) 細(xì)胞中 化學(xué)反應(yīng) 細(xì)胞生命活動(dòng) 水浴加熱 FeCl3溶液 過(guò)氧化氫酶 2 實(shí)驗(yàn)步驟 2mL過(guò)氧化氫溶液 90 水浴 2滴 肝臟研磨液 氣泡數(shù)量 燃燒程度 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 在常溫常壓下 可以高效地完成對(duì)化學(xué)反應(yīng)的 二 酶的本質(zhì)和作用原理 4號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡最多 衛(wèi)生香燃燒猛烈 酶 催化 常態(tài) 活躍 活化能 活細(xì)胞 催化 有機(jī)物 蛋白質(zhì) RNA 無(wú)機(jī)催化劑 細(xì)胞代謝 一種或一類 細(xì)胞代謝 3 溫度和pH對(duì)酶活性影響及曲線 1 溫度對(duì)酶活性的影響及曲線 T0表示酶促反應(yīng)的 此時(shí)酶活性 溫度 酶活性降低 溫度 酶會(huì)失活 最適溫度 最高 偏高或偏低 過(guò)高 2 pH對(duì)酶活性的影響及曲線 P表示酶促反應(yīng)的 此時(shí)酶活性 pH 酶活性降低 pH 酶會(huì)失活 最適pH 最高 偏高或偏低 過(guò)高或過(guò)低 1 我們吃芹菜時(shí) 無(wú)論咀嚼多長(zhǎng)時(shí)間 都感覺(jué)不到甜 而吃饅頭時(shí) 咀嚼時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)有甜味 你知道是什么原因嗎 提示 芹菜中含大量纖維素 饅頭中主要成分為淀粉 人的唾液中含淀粉酶而不含纖維素酶 而酶具有專一性 淀粉酶可將淀粉分解為具有甜味的麥芽糖 卻不能將纖維素分解 2 酶是否只能在活細(xì)胞內(nèi)起作用 舉例說(shuō)明 提示 不是 酶既可以在細(xì)胞內(nèi)起作用 也可以在細(xì)胞外起作用 如消化酶等 3 人體口腔內(nèi)的唾液淀粉酶進(jìn)入胃之后還能繼續(xù)發(fā)揮作用嗎 為什么 提示 不能 因?yàn)槲竷?nèi)pH很低 導(dǎo)致唾液淀粉酶失活 1 酶既可以作為催化劑 也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物 2 酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸 3 酶通過(guò)為反應(yīng)物供能和降低活化能來(lái)提高化學(xué)反應(yīng)速率 4 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì) 酶的催化作用既可發(fā)生在細(xì)胞內(nèi) 也可以發(fā)生在細(xì)胞外 5 在測(cè)定胃蛋白酶活性時(shí) 將溶液的pH由10降到2的過(guò)程中 胃蛋白酶的活性將逐漸增強(qiáng) 判斷題 6 酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸 7 高溫 低溫都可使酶活性降低 二者的作用實(shí)質(zhì)不同 8 在做溫度影響酶的活性的實(shí)驗(yàn)中 若某兩支試管的反應(yīng)速率相同 在其他條件均相同的條件下 可判斷這兩支試管所處的環(huán)境溫度也一定是相同的 9 如果以淀粉為底物 以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn) 則酶促反應(yīng)的速率既可以通過(guò)碘液檢測(cè)淀粉的分解速率 也可以通過(guò)斐林試劑檢測(cè)淀粉水解產(chǎn)物的生成速率 10 每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng) 課內(nèi)探究 1 酶的概念和作用 知識(shí)點(diǎn)1酶的本質(zhì)和作用 2 酶的作用機(jī)理分析可知 E1這一部分的活化能是指酶所降低的能量 E2這一部分的能量是指酶促反應(yīng)過(guò)程中所需能量 E1 E2 E這一部分的能量是反應(yīng)所需總能量 是指無(wú)酶催化的時(shí)候 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成活躍狀態(tài)所需的能量 即反應(yīng)活化能 3 酶作用模式圖 1 圖示中表示酶的為A 判斷依據(jù) 酶只是改變了反應(yīng)的進(jìn)程 在反應(yīng)的前后數(shù)量和性質(zhì)都不改變 反應(yīng)物和生成物分別為B和C D 2 圖示體現(xiàn)了酶的特性 專一性 酶通過(guò)特定的空間結(jié)構(gòu)與反應(yīng)物識(shí)別并結(jié)合 進(jìn)而催化反應(yīng)的進(jìn)行 有關(guān)酶的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) 1 酶并不都是蛋白質(zhì) 有的酶是RNA 2 酶不僅在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用 在細(xì)胞外和體外都可以發(fā)揮作用 3 酶作用的實(shí)質(zhì)是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能 不是提供能量 4 酶并不是具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生 活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 2018 無(wú)錫高一檢測(cè) 下列有關(guān)酶的敘述中 正確的是 A 酶的催化效率總是高于無(wú)機(jī)催化劑B 一個(gè)酶分子只起一次作用C 酶催化反應(yīng)能放出更多的能量D 催化蛋白質(zhì)水解的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) 解析 過(guò)酸 過(guò)堿和高溫都會(huì)改變酶的空間結(jié)構(gòu) 使酶失活 因而酶的催化效率不一定高于無(wú)機(jī)催化劑 A錯(cuò)誤 酶作為催化劑 在化學(xué)反應(yīng)中可多次起作用 B錯(cuò)誤 酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 加快反應(yīng)的速率 但不能使反應(yīng)放出更多的能量 C錯(cuò)誤 催化蛋白質(zhì)水解的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) D正確 D 變式訓(xùn)練1 某一不可逆化學(xué)反應(yīng) S P W 在無(wú)酶和有酶催化時(shí)均可以進(jìn)行 當(dāng)該反應(yīng)在無(wú)酶條件下進(jìn)行到時(shí)間t時(shí) 向反應(yīng)液中加入催化該反應(yīng)的酶 圖中能正確表示加酶后反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化趨勢(shì)的曲線是 A 甲B 乙C 丙D 丁 D 解析 本題以曲線圖的形式對(duì)酶催化反應(yīng)的原理進(jìn)行考查 加入酶后 加快反應(yīng)速率 所以反應(yīng)物濃度下降速度增大 由于該反應(yīng)是不可逆反應(yīng) 所以最后反應(yīng)物都消耗完 知識(shí)點(diǎn)2 步驟與結(jié)果分析 2 實(shí)例 3 探究溫度 pH對(duì)酶活性的影響 1 思路 2 實(shí)例 探究不同溫度對(duì)酶活性的影響 有關(guān)酶實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩點(diǎn)提醒 1 探究不同溫度對(duì)酶活性的影響時(shí) 在加入酶之前 應(yīng)將底物在各自溫度下處理至少5分鐘 確保試管內(nèi)外溫度一致 2 探究不同pH對(duì)酶活性的影響時(shí) 可將過(guò)氧化氫酶和H2O2溶液分別調(diào)至同一pH 再混合 以保證反應(yīng)一開始便達(dá)到預(yù)設(shè)pH 2018 濰坊高一檢測(cè) 比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解 實(shí)驗(yàn)中 相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A 氯化鐵溶液和肝臟研磨液都屬于自變量B 過(guò)氧化氫分解速率是因變量C 過(guò)氧化氫的濃度屬于無(wú)關(guān)變量D 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素即為自變量 D 解析 實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素稱為變量 其中人為改變的量稱為自變量 氯化鐵溶液 肝臟研磨液都屬于自變量 隨自變量的變化而改變的量稱為因變量 過(guò)氧化氫的分解速率就屬于因變量 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的因素 這些因素稱為無(wú)關(guān)變量 易錯(cuò)提醒 有關(guān)影響酶促反應(yīng)速率的因素的三點(diǎn)提醒 1 酶催化反應(yīng)時(shí) 最適溫度和最適pH不會(huì)相互影響 2 酶量的增加會(huì)提高酶促反應(yīng)的速率 但不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn) 適當(dāng)增加反應(yīng)物濃度 既改變了反應(yīng)速率 也改變了反應(yīng)的進(jìn)程 3 不同因素影響酶促反應(yīng)的速率的本質(zhì)不同 溫度和pH是通過(guò)影響酶的活性而影響酶促反應(yīng)速率的 底物濃度和酶濃度是通過(guò)影響酶與底物的接觸而影響酶促反應(yīng)速率 并不影響酶的活性 變式訓(xùn)練2 關(guān)于溫度對(duì)酶活性影響的敘述 錯(cuò)誤的是 A 不同酶的最適溫度可能相同B 隨著溫度降低 酶促反應(yīng)的活化能下降C 酶活性最高時(shí)的溫度不適合該酶的保存D 高溫下酶失活是酶空間結(jié)構(gòu)破壞的結(jié)果 解析 不同酶的最適溫度可能相同 也可能不同 A正確 在一定的范圍內(nèi)隨著溫度的降低 酶的活性下降 而酶促反應(yīng)的活化能是不會(huì)降低的 B錯(cuò)誤 低溫時(shí) 酶的活性降低 但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 因此 酶制劑適于在低溫 0 4 下保存 C正確 高溫 強(qiáng)酸 強(qiáng)堿都會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu) 從而使酶失活 D正確 B 指點(diǎn)迷津 與酶有關(guān)的曲線解讀1 酶高效性的曲線 如圖中甲 1 催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率 與無(wú)機(jī)催化劑相比 酶的催化效率更高 2 酶只能縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)所需的時(shí)間 不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn) 3 酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng) 2 酶專一性的曲線 如圖中乙 1 在A反應(yīng)物中加入酶A 反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快 說(shuō)明酶A催化A反應(yīng)物參加的反應(yīng) 2 在A反應(yīng)物中加入酶B 反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同 說(shuō)明酶B不催化A反應(yīng)物參加的反應(yīng) 3 影響酶活性的曲線 如圖 1 在一定條件下 酶活性最大時(shí)的溫度 或pH 稱為該酶的最適溫度 或pH 2 在一定溫度 或pH 范圍內(nèi) 隨溫度 或pH 的升高 酶的活性增強(qiáng) 當(dāng)溫度 或pH 升高到一定限度時(shí) 酶活性會(huì)隨溫度 或pH 的升高而減弱 3 過(guò)酸 過(guò)堿 高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu) 導(dǎo)致酶永久失活 而低溫時(shí)酶的活性降低 不會(huì)失活 4 酶和反應(yīng)物的濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系曲線 如圖 1 反應(yīng)速率與酶濃度的關(guān)系 在反應(yīng)物充足 其他條件均適宜的情況下 反應(yīng)速率與酶濃度成正比 如圖中甲 2 反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系 在酶量一定的條件下 在一定范圍內(nèi) 反應(yīng)速率會(huì)隨著反應(yīng)物濃度的增加而增大 但當(dāng)反應(yīng)物濃度達(dá)到一定值后 由于受酶數(shù)量或酶活性的限制 反應(yīng)速率不再增大 如圖中乙 5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響 如圖 1 甲 乙 丙三圖中的時(shí)間t0 t1 和t2是一致的 2 隨著反應(yīng)的進(jìn)行 反應(yīng)物因被消耗而減少 生成物因生成而增多 3 t0 t1段 因?yàn)榉磻?yīng)物較充足 所以反應(yīng)速率較快 反應(yīng)物消耗較快 生成物生成速度較快 t1 t2段 因?yàn)榉磻?yīng)物的量減少 所以反應(yīng)速率降低 反應(yīng)物消耗較慢 生成物生成速率較慢 t2時(shí) 反應(yīng)物被耗盡 生成物也不再增加 此時(shí)反應(yīng)速率為0 某同學(xué)研究溫度和pH對(duì)某酶促反應(yīng)速率的影響 得到如圖所示的曲線 下列分析正確的是 A 該酶催化反應(yīng)的最適溫度為35 左右 最適pH為8B 當(dāng)pH為8時(shí) 影響酶促反應(yīng)速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C 隨pH升高 該酶催化反應(yīng)的最適溫度隨之改變D 當(dāng)pH為任何一固定值時(shí) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以證明溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響 A 解析 本題考查溫度和pH對(duì)酶活性的影響及解讀曲線的能力 分析曲線可知 當(dāng)溫度為35 pH為8時(shí) 酶促反應(yīng)速率相對(duì)較快 當(dāng)溫度為35 pH大于或小于8時(shí) 酶促反應(yīng)速率均下降 所以該酶的最適溫度為35 左右 最適pH為8 當(dāng)pH為8時(shí) 不同溫度下酶促反應(yīng)速率不同 此時(shí)溫度是影響酶促反應(yīng)速率的主要因素 在一定范圍內(nèi) 隨pH的升高或降低 該酶催化反應(yīng)的最適溫度均為35 左右 當(dāng)pH過(guò)高或過(guò)低時(shí) 不同溫度下的反應(yīng)速率可能相同 此時(shí)溫度已不再是酶促反應(yīng)速率的影響因素 圖甲是過(guò)氧化氫酶活性 v 受pH影響的曲線 圖乙表示在最適溫度下 pH b時(shí)過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生的O2量隨時(shí)間 t 的變化 若該酶促反應(yīng)過(guò)程中改變某一初始條件 以下改變正確的是 A pH a時(shí) e點(diǎn)下移 d點(diǎn)左移B 適當(dāng)降低溫度 e點(diǎn)不移 d點(diǎn)右移C pH c時(shí) e點(diǎn)為0D 過(guò)氧化氫量增加 e點(diǎn)不移 d點(diǎn)左移 B 解析 pH由b a時(shí) 酶的活性降低 化學(xué)反應(yīng)速率減慢 到達(dá)化學(xué)反應(yīng)平衡所需的時(shí)間延長(zhǎng) 但pH改變不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn) 故e點(diǎn)不移 d點(diǎn)右移 A項(xiàng)錯(cuò)誤 圖乙是在最適溫度下繪制的 若溫度降低 則酶活性降低 化學(xué)反應(yīng)速率減慢 到達(dá)化學(xué)反應(yīng)平衡所需的時(shí)間延長(zhǎng) 但溫度降低不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn) 故d點(diǎn)右移 e點(diǎn)不移 B項(xiàng)正確 pH c時(shí) 過(guò)堿條件破壞酶的空間結(jié)構(gòu)使酶失活 不能催化過(guò)氧化氫水解 但過(guò)氧化氫在常溫下也能分解 所以e點(diǎn)不為0 C項(xiàng)錯(cuò)誤 過(guò)氧化氫量增加時(shí) 達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需時(shí)間延長(zhǎng) 且化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)升高 即e點(diǎn)上移 d點(diǎn)右移 D項(xiàng)錯(cuò)誤 解題探究 1 酶促反應(yīng)的結(jié)果是改變了達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需的 即改變了 但不影響反應(yīng)的平衡點(diǎn) 即不影響 的量 2 最適條件下改變影響酶活性的因素 會(huì)導(dǎo)致達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需的時(shí)間 但不影響反應(yīng)的平衡點(diǎn) 互動(dòng)探究 1 若圖乙曲線為pH a條件下繪制 當(dāng)pH b時(shí) d點(diǎn)和e點(diǎn)如何移動(dòng) 時(shí)間 反應(yīng)速率 生成物 延長(zhǎng) 提示 pH升高 酶活性增強(qiáng) 化學(xué)反應(yīng)速率加快 達(dá)到反應(yīng)平衡的時(shí)間縮短 但不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn) 故d點(diǎn)左移 e點(diǎn)不移 2 若增加酶的濃度 圖乙曲線中d點(diǎn)和e點(diǎn)如何移動(dòng) 提示 增加酶的濃度 反應(yīng)速率加快 但不影響化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn) 故d點(diǎn)左移 e點(diǎn)不移 方法規(guī)律 分析影響酶促反應(yīng)速率因素的曲線圖的一般方法 1 識(shí)標(biāo) 理解圖中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的含義 一般橫坐標(biāo)表示溫度 pH 反應(yīng)時(shí)間等 縱坐標(biāo)表示反應(yīng)速率等 2 明點(diǎn) 分析圖中起止點(diǎn)和最高點(diǎn)的含義 一般起點(diǎn)為零 最高點(diǎn)表示最適溫度或pH 酶的活性最大 止點(diǎn)表示酶的活性為零或生成物的量最大 3 析圖 根據(jù)相關(guān)原理判斷曲線的變化情況 具體看曲線是上升還是下降 從而確定酶促反應(yīng)速率的變化趨勢(shì) 學(xué)霸記憶 1 細(xì)胞代謝的概念 細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng) 統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝 2 酶的概念 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物 其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì) 少數(shù)酶是RNA 3 酶的特性 專一性 高效性 作用條件較溫和 4 酶的作用原理 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 5 影響酶活性的主要因素 溫度 pH等 知識(shí)構(gòu)建