生物人教版（2019）必修1 5.1 降低化学反应的活化能的酶（共35张ppt）

(共35张PPT)
第五章 细胞的能量供应与利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
问题探讨
1773年，意大利科学家斯帕兰扎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，发现笼内的肉块消失了。
讨论：
1.为什么要将肉块放在金属笼内？
2.是什么使肉块消失了？
3.怎样才能证明你的推测？
便于取出实验材料（肉块），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化
是胃里的化学物质将肉块分解了
收集胃里的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解
一.酶的作用和本质
1.细胞代谢：
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
细胞代谢离不开酶
酶在细胞代谢中到底起什么作用呢？
二.酶在细胞代谢中的作用
探究·实践
比较过氧化氢在不同条件下的分解
新鲜的肝脏中有比较多的过氧化氢酶。经计算，质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍
1
3
4
3
4
2
讨论
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？
3.3号试管和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
4.3号试管和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行至关重要？
三.对照实验
1.变量
2.对照实验
其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量
因自变量改变而变化的变量叫作因变量
除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验
实验过程中的变化因素称为变量
3.对照实验设计的一般步骤
对照实验的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。
根据实验目的和器材，分析实验的自变量，找出主要的无关变量，明确因变量的检测方法
自变量
因变量
无关变量
（控制）
（检测）
（适宜且相同）
一般步骤
第一步：分组编号，统一处理
第二步：分组施加自变量
第三步：一段时间后，检测因变量
1
2
3
四.酶催化的机理
（1）活化能：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。
能量
反应过程
酶使活化能降低
有酶催化
有无机催化剂催化
没有催化剂
酶降低化学反应活化能示意图
①
②
③
④
⑤
①：
无催化剂时化学反应所需的活化能
②：
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能
③：
无机催化剂降低的活化能
④：
酶催化时化学反应所需的活化能
⑤：
酶降低的活化能
四.酶的本质
探索历程
①对酵母菌发酵的探索
发现了起催化作用的物质——酶
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质起作用
引起发酵的是细胞中的某种物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能起作用
巴斯德
李比希
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样
毕希纳
②对酶本质的探索
发现了绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质
萨姆纳之后
发现少数RNA具有催化作用，称为核酶
切赫、奥特曼
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
酶的特性
（一）比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
一、酶具有高效性
3
4
3
4
探究活动
利用下面提供的溶液和试剂，请你设计实验，来探究一种酶只能催化一种物质，还是能催化多种物质？
2%淀粉酶溶液（最适温度70℃）、2%蔗糖酶溶液（最适温度50℃）、3%淀粉溶液、3%蔗糖溶液、3%葡萄糖溶液、3%蛋白液、100%植物油、0.01g/ml苏丹III染液、0.1g/mlNaOH溶液、0.01g/mlCuSO4溶液、 0.05g/mlCuSO4溶液
每一种酶只能催化 化学反应。
细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。
二、酶具有专一 性
一种或一类
8000
专一性
目前发现的酶有 多种,它们分别催化不同的化学反应。
活性部位
a
b
c
酶（E）
底物（S1）
a
b
c
SE复合物
a
b
c
酶（E）
产物
a
b
c
X
酶具有专一性的解释：
底物（S2）
三、酶的应用
请同学们思考，在生活中哪些方面用到酶？
为什么不能用于丝质及羊毛衣料？
酶的应用
1.溶菌酶
溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
2.果胶酶
分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
3.加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
4.含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也是导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
5.多酶片
多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
6.胰蛋白酶
胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可以去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。
7.脂肪酶
利用脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护环境又使其得到合理利用。
8.青霉素酰化酶
青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素造成杀菌力更强的氨苄青霉素。
酶具有高效性和专一性；那么它的这两个特性的发挥是不是在任何条件下都可以呢？
资料1：感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？
唾液淀粉酶在口腔内（唾液pH为6.2-7.4）可分解淀粉，但唾液淀粉酶随唾液流入胃（胃液pH为0.9-1.5）却不能分解淀粉。
酶的名称 最适pH
过氧化氢酶（肝） 6.8
唾液淀粉酶 6.8
胃蛋白酶 1.5-2.2
资料2：
四.影响酶活性的条件
酶活性：酶对化学反应的催化效率。
酶的活性是否受pH、温度的影响
我们作出的假设：
酶的活性受pH、温度的影响
我们探究的问题：
探究活动
利用下面提供的溶液和试剂，请你设计实验，来探究酶的活性受PH的影响，或者探究酶的活性受温度的影响
新配制的2%淀粉酶溶液、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、缓冲液（能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液）、3%可溶性淀粉溶液、3%过氧化氢溶液、0.01mol/L的盐酸、0.01g/ml苏丹III染液、0.01mol/L的NaOH溶液、 0. 1g/mL的NaOH溶液、 0.01g/mL的CuSO4溶液、 0.05g/mL的CuSO4溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂
探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响
我们选用的底物
我们选用的酶
底 物：
①质量分数3％的可溶性淀粉溶液（酸能促进淀粉分解）
②质量分数3％的H2O2溶液（高温下H2O2分解加快）
酶溶液：
③唾液淀粉酶溶液（适宜温度37℃左右，适宜pH为6.8）
④新鲜的肝脏研磨液（含H2O2酶,适宜pH为6.8 ）
选择材料
①
③
②
④
pH对酶活性的影响（以H2O2为底物）
自变量：
因变量：
检 测：
无关变量：
pH不同
酶活性
相同时间内H2O2分解产生气泡的量
温度，底物量及浓度，酶量，反应时间等
探究一
实验设计
序号 操 作 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1 加肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴
2 加入1ml(摇匀） NaOH HCl H2O
3 加H2O2溶液 2ml 2ml 2ml
4 混合（摇匀） 试管4 试管5 试管6
5 观察现象
无气泡产生
无气泡产生
大量气泡产生
实验结论：
酶的活性受pH影响。
由过酸过碱恢复到适宜pH环境，酶的活性能够恢复。
设计实验：
在碱性环境的试管中加入等量HCl。
在酸性环境的试管中加入等量NaOH。
实验结果：
两支试管都没有产生大量气泡。
实验结论：
由过酸过碱恢复到适宜pH环境，酶的活性不能恢复。
拓展
作出假设：
预测结果：
处于两种环境下酶活性都能够恢复,都产生大量气泡。
自变量：
因变量：
检测：
无关变量：
温度不同
酶活性
碘液检测观察各 试管中颜色的深浅。
pH，底物量及浓度，酶量，反应时间，碘液的量等。
温度对酶活性的影响（以淀粉为底物）
探究二
序号 操作 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1 可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 2ml
2 新鲜的淀粉酶溶液 1ml 1ml 1ml
3 温度 冰块 蒸馏水 热水 冰块 蒸馏水 热水
4 时间 5min 5min 5min 5min 5min 5min
5 混合 试管4 试管5 试管6
6 时间 5min 5min 5min
7 碘液 2滴 2滴 2滴
8 观察现象
实验设计
变蓝
不变蓝
变蓝
五.与酶相关的曲线
a
c
b
在ab段随着温度的升高酶的活性 。
在b点酶的活性 。
在bc段随着温度的升高酶的活性 。
a
b
c
在ba段随着PH的降低酶的活性 。
在b点酶的活性 。
在bc段随着PH的升高酶的活性 。
增高
达到最大值
降低
降低
达到最大值
降低
达到反应的平衡点时加入酶的反应所用的时间更短，说明了酶的 性，加入酶的反应，加入无机催化剂的反应和未加催化剂的反应平衡点都相同，说明酶并不能改变化学反应的 ，只是缩短了达到 所需的时间
该曲线说明酶B （能，不能）催化该反应，酶A （能，不能）催化该反应，说明酶具有 性
高效
平衡点
化学平衡
不能
能
专一
a
此曲线表示自变量是 ，因变量是 ，在oa段随着 ， 的增大 加快，在a点以后酶促反应速率不再增加是受到 的限制，此时 都与底物结合，反应速率达到最大
o
此曲线表示酶促反应速率与酶浓度成正比，必修满足的前提条件是 。
底物浓度
酶促反应速率
底物浓度
酶促反应速率
所有的酶
酶量
底物是过量的
从图中可看出此酶促反应的最适温度为 ，最适PH为 。
35℃
8
六. 相关应用
多酶片为复方制剂，内含胰酶（包括胰脂肪酶、胰淀粉酶）和胃蛋白酶。
多酶片为肠溶衣和糖衣的双层包衣片
1.请你根据以上信息设计多酶片的结构
2. 多酶片应如何服用？
加酶洗衣粉在使用时要注意什么？
1、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整PH至2.0，保存在37摄氏度的温水内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ）
A 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B 唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽
C 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
2、将胃液的PH从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是（ ）
A 一直上升 B 没有变化 C 先升后降 D 先降后升
A
B
当堂检测
A.曲线1 B.曲线2 C.曲线3 D.曲线4
a
2a
a
B
3.