课用：《降低化学反应活化能的酶》

1、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

2、降低化学反应活化能的酶,酶的作用和本质,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,根据实验现象讨论:,1.

3、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： Fe 3+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。,加催化剂则相当于降低了山丘的高度。,4.号试管与号试管相比，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

4、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？（和，和，和，还有和 ）。和或者和，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。 ：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。 ：3试管和4

5、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?,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,切赫、奥特曼,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。,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

6、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 Fe 3+ 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,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。 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,图中A表示酶，B表示被催化的反应物（底物）。 酶和被催化的反应物分子都有特定的结

7、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：,细胞内每时每刻进行着许多化学 反应，统称为细胞代谢。,课堂小结,1.关于酶的叙述正确的有（ ） 酶的基本单位是氨基酸 酶的组成成分中不可能含有糖类 酶在细胞内产生且在细胞内发挥作用 活细胞都能产生酶,D,2.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？,探究,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

8、.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,注意:,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,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 1013,1.酶的高效性,酶的催化效率是无

9、机催化剂的107 1013 倍,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。 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,图中A表示酶，B表示被催化的反应物（底物）。 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,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,最高,空间结构,活性,口腔：唾液淀粉酶， pH：6.8 胃: 胃蛋白酶, pH:1.52.2 小肠:小肠液中的肠肽酶和胰液中的各种 酶, pH:89 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。,低,活性,最适温度,空间结构,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，这些变量称为无关变量。,酶活性：酶对化学反应的催化效率。,凡能影响蛋白质的理化因素都能影响酶的活性。因此温度、酸碱度、重金属离子都能影响酶的活性。高温、强酸、强碱等因素均可引起酶丧失催化能力。,五、影

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