(共34张PPT)
分子与细胞
第1节 降低化学反应活化能酶
（第1课时）
第五章 细胞的能量供应和利用
光合作用
能量
细胞呼吸
酶
有机物
分解
有机物
合成
物质代谢
ATP
学习目标
1.探究酶在代谢中的作用
2.学习设计对照实验
3.探索酶的本质
细胞内有机化学反应的特点
反应缓慢
反应过程复杂
对反应条件要求高
常见的有机化学反应条件
加热、加压
强酸、强碱
常态
终态
活跃状态
活化能
细胞内外的环境
1.常温
2.常压
3.水溶液环境
4.pH接近中性
温和
思考
在细胞较为温和的环境中，各种生化反应反应是如何进行的呢？
酶
任务1：探究酶的作用
探究1：
比较过氧化氢在不同条件下的分解作用
比较H2O2在不同条件下的分解
1.实验原理
通过O2的生成量判断H2O2的分解情况
2H2O+O2
2H2O2
反应条件
比较H2O2在不同条件下的分解
2.实验设计
加热是化学反应的常见条件
2H2O+O2
2H2O2
反应条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶
不同条件
产生量
比较H2O2在不同条件下的分解
2.实验设计
材料用具：
①新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
②质量分数为3.5%的FeCl3溶液
③新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
比较H2O2在不同条件下的分解
2.实验设计
试验编号 1 2 3 4
实验处理
无
90℃
水浴加热
2滴
FeCl3溶液
2滴
肝脏研磨液
H2O2溶液
（3%）
2ml
2ml
2ml
2ml
检测指标
1.气泡冒出情况
2.卫生香的复燃情况
比较H2O2在不同条件下的分解
2.实验结果与讨论
1
2
（1）与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这个现象说明什么呢？
加热能使过氧化氢的分解速率加快
（2）在细胞中能通过加热来提高反应速率吗？
不能
比较H2O2在不同条件下的分解
2.实验结果与讨论
3
4
（3）3号和4号试管未经加热就有大量的气泡产生，这说明什么？
无机催化剂Fe3+与肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能显著催化过氧化氢的分解，且催化反应的能力远高于加热条件
比较H2O2在不同条件下的分解
2.实验结果与讨论
3
4
（4）3号试管与4号试管相比，哪支试管的反应速率更快？这说明什么？
4号试管中气泡产生的更快更多，同时通过卫生香的更加明显剧烈的复燃，也能确定4号试管中的氧气更多。
酶催化过氧化氢分解的能力远高于Fe3+
按照我们所配制的溶液的质量分数，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍
比较H2O2在不同条件下的分解
（1）实验中为什么把肝脏制备成肝脏研磨液？
3.思考讨论
（2）实验中滴加FeCl3和肝脏研磨液的滴管是否可以混用？为什么？
量能
反应物
生成物
E1
活化能
加热
反应过程
Fe3+催化
E2
酶
E3
酶降低了反应的活化能
酶的作用
生物催化剂
思考
通过刚才的探究实验，同学们有没有发现生物学实验设计中特别需要注意的因素呢？
酶
任务2：学习设计对照试验
设计对照实验
变量：实验过程中的变化因素
自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素
因变量：因自变量改变而变化变量
设计对照实验
变量：实验过程中的变化因素
无关变量：实验过程中还存在其他一些对实验结果造成影响的可变因素
设计对照实验
对照实验：除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验
设计对照实验
对照实验一般要设置对照组和实验组
对照组
实验组
空白
对照
单一变量原则
对照原则
等量原则
平行重复原则
实验设计遵循的原则
思考
能够在细胞内温和的环境中催化各种生化反应，酶是一种什么样的物质呢？
酶
任务3：探究酶的本质
探究酶的本质
1773年意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：
将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内肉块消失了。
1.为什么要将肉块放在金属笼内？
2.是什么物质使肉块消失了？
3.怎样证明你的推测？
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？
是胃内的化学物质将肉块分解了。
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。
巴斯德之前
发酵是纯 ，与 无关
巴斯德
发酵与 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 ，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
萨姆纳(1946)
李比希
细胞中物质（ ）起作用，与细胞内外 。
酶是
切赫、奥特曼(1989)
少数 也具有生物催化功能
化学反应
生命活动
活细胞
细胞中的某些物质，
酿 酶
蛋白质
RNA
无关
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，少数酶是RNA。
蛋白质
RNA
氨基酸或核糖核苷酸
细胞核
活细胞
催化
活化能
细胞内产生的酶可以在细胞内/外发生作用，如鹰和人的消化酶是由细胞产生的，但是可以在消化道中发挥作用。
探究酶的本质
探究酶的本质
酶
——酶的来源
——酶的功能
——酶的化学本质
活细胞产生
具有催化功能
有机物
酶在反应中的作用
酶是一种生物催化剂；
酶显著降低了化学反应的活化能。
学习设计对照实验
学会确定自变量，控制无关变量，观察和检测因变量；
学会设置对照组，明确对照组在实验中的意义。
小 结
酶的化学本质
绝大多数酶是蛋白质，还有少量的RNA。
1
3
2
1．下列图中，1表示有酶催化的反应曲线，2表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是
E
1
2
反应进程
能量
E
1
2
能量
反应进程
E
1
2
能量
反应进程
E
1
2
能量
反应进程
A
B
C
D
C
2．关于活化能，下列说法不正确的是（ ）
A．是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B．加热加压通常能使反应物分子获得足够的活化能
C．无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率
D．酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
C
3．酶的基本组成单位是（ ）
A．氨基酸 B．核苷酸
C．核糖核苷酸 D．A或C
D
4．关于酶的叙述，正确的是( )
A ．酶提供了反应过程所必需的活化能
B．酶活性的变化与酶所处环境的改变无关
C．酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失
D．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸
C
5. 甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理 时间的关系如下图所示，分析错误的是( )
A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶化学本质为蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
B(共39张PPT)
分子与细胞
第1节 降低化学反应活化能酶
（第2课时）
第五章 细胞的能量供应和利用
学习目标
1.理解酶催化反应的特性
2.深入分析影响酶活性的因素
3.学会设计探究实验
思考
酶反应具有哪些特性呢？
酶
任务1：明确酶的特性
探究1（第一课时）
比较过氧化氢在不同条件下的分解作用
探究2
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶的特性
酶的催化效率一般是无机催化剂的107~1013倍
酶具有高效性
探究2 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶的特性
1.实验原理
淀粉和蔗糖都是非还原糖
淀粉和蔗糖在酶的作用下能被水解成还原糖
通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，确定酶促反应的产物。
探究2 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶的特性
2.实验设计
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶溶液
1
2
产物鉴定
斐林 试剂 反应
条件
2mL
2mL
2mL
2mL
2mL
2mL
50~65℃水浴加热1min
实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？
酶的特性
3.实验结果
试管1中出现砖红色沉淀，试管2中没有出现砖红色沉淀
酶的特性
4.实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解
淀粉酶只能水解淀粉的原因是什么？
酶的特性
专一性
酶只能催化一种或一类化学反应
思考
酶作为能够催化生物化学反应的有机物，哪些因素会影响酶的作用呢？
酶
任务2：探究影响酶活性的因素
酶活性的定义
酶活性：
酶催化特定化学反应的能力
在一定条件下催化某一化学反应的速率
影响酶活性的因素
联系生活
生物酶牙膏含有溶菌酶、淀粉酶、蛋白酶等多种酶，可以杀灭有害菌，清除淀粉等食物残渣，
影响酶活性的因素
设计实验
确定实验目的：
细化：
控制无关变量：
写出具体做法：
自变量是什么？
因变量是什么？
如何控制自变量？
如何测量因变量？
控制那些可能影响实验结果的因素
材料用具等
方法步骤
影响酶活性的因素
1.实验目的
探究温度对酶活性的影响
探究自变量对因变量的影响
自变量
因变量
设置不同的温度梯度
通过底物的消耗或者产物的生成量来进行比较
影响酶活性的因素
实验试剂和用具：
淀粉酶溶液、过氧化氢酶溶液、 H2O2溶液、可溶性淀粉溶液、5%HCl、5%NaOH、热水、冰块、碘液、斐林试剂、蒸馏水、试管、量筒、三脚架、酒精灯、石棉网、温度计、PH计
影响酶活性的因素
思考：
1.能否用H2O2溶液和过氧化氢酶作为实验材料么？
2.对于检测的指标，能否选择斐林试剂呢？
过氧化氢常温下就可以分解，温度作为自变量，会影响实验结果的准确性
使用斐林试剂时需要50~65℃水浴加热，温度会影响实验结果的准确性
影响酶活性的因素
2.实验材料及用具
淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液
热水、冰块、碘液、试管、量筒、三脚架、酒精灯、石棉网、温度计、
影响酶活性的因素
3.实验步骤
提示：实验所用的淀粉酶，最适温度在60℃左右。
1.取3支试管，标号为1~3号
2.在试管中分别加入2%淀粉溶液1ml和2%淀粉酶溶液1ml，将试管放置在0℃，60℃，100℃的水浴中保温10分钟。
3.实验结束后取部分溶液，滴加碘液观察实验现象。
该实验是否合理？
影响酶活性的因素
3.实验步骤
1.取6支洁净的试管，分别标号1~6号。在1、3、5号试管中加入2%淀粉溶液1ml，在2，4，6试管中加入2%淀粉酶溶液1ml。
2.将1和2号试管放入0℃水浴中，将3和4号试管放入60℃水浴中，将5和6号试管放入100℃水浴中，保温5分钟。
3.分别将相同温度下两试管溶液混合均匀，继续在相应温度下保温5分钟。
4.取适量反应后溶液，滴加2滴碘液，观察试管中颜色变化。
影响酶活性的因素
1 2 3 4 5 6
2%淀粉溶液 1ml 1ml 1ml
2%淀粉酶溶液 1ml 1ml 1ml
水浴 0℃水浴保温5分钟 60℃水浴保温5分钟 100℃水浴保温5分钟 混合均匀后继续保温5分钟 混合均匀后继续保温5分钟 混合均匀后继续保温5分钟 碘液 2滴 2滴 2滴 4.实验结果
0℃：溶液变蓝，60℃：无明显变化，100℃：溶液变蓝
影响酶活性的因素
科学家采用定量分析的方法，分别在不同的温度下测定同一种酶的活性，所得数据描绘成曲线图。
影响酶活性的因素
5.实验结论
酶的催化需要适宜的温度，高于或低于最适温度酶的活性都会降低，甚至失活。
酶活性最高所对应的温度称为最适温度。
影响酶活性的因素
思考：
pH是否会影响酶活性呢？
影响酶活性的因素
1.实验目的
探究pH对酶活性的影响
2.实验试剂和用具：
淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液？？？？
影响酶活性的因素
2.实验试剂和用具：
过氧化氢酶溶液、 H2O2溶液、5%HCl、5%NaOH、蒸馏水、试管、量筒等
影响酶活性的因素
3.实验步骤
1.取3支洁净的试管，分别标号1~3号。
2.在试管中分别加入3%过氧化氢溶液2ml，再分别加入等量的蒸馏水、质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液。最后均加入2滴新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液。
3.一段时间后，观察对比各支试管的气泡产生量。
影响酶活性的因素
4.实验结果
HCl组：无气泡产生
蒸馏水组：有大量气泡产生
NaOH组：无气泡产生
5.实验结论
酶的催化需要适宜的pH，高于或低于最适pH酶的活性都会降低，甚至失活。
酶活性最高所对应的pH称为最适pH。
影响酶活性的因素
甲
乙
1.甲起点酶活性不为0的原因是？
2.乙起点酶活性为0的原因是？
低温仅仅降低酶的活性，但不会使酶失活
强酸会使酶失活
3.乙图曲线中，若酶起始条件pH为1.5，则将pH调至最适pH下，酶活性如何变化？
不发生改变，因为pH为1.5时酶已经失活
影响酶活性的因素
酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
酶为什么这么“娇气”？
绝大多数酶是蛋白质，强酸，强碱，高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，从而影响到酶的活性。
低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
酶的特性
高效性
专一性
作用条件温和
影响酶促反应速率的因素
温度和pH通过影响酶活性进而影响酶促反应速率。
是否还有其他因素影响酶促反应速率呢？
影响酶促反应速率的因素
底物充足时酶浓度对反应速率的影响
酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影响
酶的浓度
酶促反应速率
O
底物的浓度
酶促反应速率
O
A
B
AB段的限制因素是____________
B点以后的限制因素是______
底物的浓度
酶浓度
小 结
酶的特性
高效性、专一性、作用条件较温和
影响酶促反应的因素
温度、pH影响酶活性进而影响酶促反应速率
1
2
酶浓度和底物浓度影响酶与底物的接触面积进而影响酶促反应速率
课堂练习
1. 人在发高烧时，常常不思饮食，其原因时（ ）
A.消化道内食物尚未消化
B.发烧使胃肠蠕动减弱
C.体内的食物残渣排出受阻
D.高温使酶的活性减弱
D
课堂练习
2. 胃蛋白酶进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（ ）
A. 在胃里发挥了作用，不能再继续起作用了
B. pH不合适
C. 被小肠内的物质包裹起来，不能起作用了
D. 小肠内没有蛋白质可被消化
B
课堂练习
3.关于酶的特性，下列表述中错误的是（ ）
A. 酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物
B. 化学反应前后，酶的化学性质和数量不变
C. 酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响
D. 一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
D
课堂练习
4. 将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放在37℃的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是（ ）
A.不断降低 B.先升后降
C.先降后升 D.没有变化
D
课堂练习
5. 能水解脂肪酶的酶是（ ）
A.淀粉酶 B.蛋白酶
C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
B
课堂练习
用纯唾液和用稀释10倍的唾液做唾液淀粉酶的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有（ ）
A.专一性 B.多样性
C.高效性 D.多变性
C
