生物人教版（2019）必修1 5.1降低化学反应活化能的酶（共62张ppt）

(共62张PPT)
降低化学反应活化能的酶
第1节
斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用
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、怎样才能证明你的推测？
便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。
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了
酶
【问题质疑】
化学反应的条件
体 外：高温、高压、强酸、强碱、催化剂等。
细胞内：常温、常压、水环境、pH接近中性。
生物体内没有高温高压强酸强碱等条件，怎么完成复杂的化学反应？
一、酶的作用和本质
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。
主要场所：细胞质基质
细胞代谢离不开酶。
为什么细胞代谢离不开酶？
酶1
酶2
酶3
酶11
酶5
酶6
酶12
酶8
酶9
酶10
酶14
酶7
酶13
酶15
酶16
酶17
酶18
细胞代谢过程中产生的H2O2对细胞有害。
（体内H2O2过多会导致皮肤发黄，毛发变白 ，会加速人体衰老，损害细胞。）
细胞中的H2O2酶能将过氧化氢及时分解，肝脏细胞中H2O2酶较多。
1）资料：
2.实验探究：酶的作用
【实验探究】： H2O2在不同条件下的分解
2 H2O2 2 H2O + O2
加热（或Fe3+或H2O2酶）
2）实验原理：
新配制的体积分数为3%的H2O2溶液
新鲜质量分数20%的肝脏研磨液--
质量分数为3.5%的FeCl3溶液-- Fe3+相对数量25万
卫生香等
3）实验目的：
比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
4）实验材料：
H2O2酶相对数量1
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 3%H2O2
二
结果 气泡产生
点燃卫生香
结论
2ml
2ml
2ml
2ml
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
1.高温可以加快H2O2分解
2.FeCl3、 H2O2酶都能催化H2O2分解
3. H2O2酶的催化效率比FeCl3高
5）实验步骤：
组别 对照组 实验组
1 2 3 4
过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量
卫生香燃烧情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃
④实验过程及结果
不能共用一个滴管；会交叉污染。
注意的问题
（1）、一定要选用新鲜的肝脏，为什么？
（2）、将肝脏制成研磨液有什么意义？
（3）、滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，可否共用一个滴管？为什么？
新鲜研磨液含H2O2酶多。
否则微生物把H2O2酶分解了。
研磨使酶释放出来。
1.与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？

讨论
2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热促进过氧化氢酶的分解，提高反应速率。
2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能。
3、3号和4号试管未经加热，也有大量

讨论
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？

讨论
4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
1与2对照：________________________________________________
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)
1与3对照：________________________________________________
FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
1与4对照：
过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
⑤实验分析
3与4对照：____________________________
⑤实验分析
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
⑥实验结论
酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。
科学方法
控制变量和设计对照实验
实验过程中遵循的原则：
单一变量原则、对照原则。
1.单一变量原则
①变量:实验过程中变化的因素称为变量。
②自变量:实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。
③因变量:因自变量改变而变化的变量叫做因变量。
④无关变量:实验中除因变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫做无关变量。
⑤ 单一变量:实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 3%H2O2
二
结果 气泡产生
点燃卫生香
结论
2ml
2ml
2ml
2ml
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
对照实验
单一变量原则
等量性原则
1.高温可以加快H2O2分解
2.FeCl3、 H2O2酶都能催化H2O2分解
3. H2O2酶的催化效率比FeCl3高
5）实验步骤：
组别 对照组 实验组 变量
1 2 3 4
过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量
卫生香燃烧 情况 不复燃 不复燃 变亮 复燃
无关变量
无关变量
自变量
因变量
因变量
分析本实验的变量
对照实验
单一变量原则
2.对照原则
①对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
②对照的类型：
空白对照、自身对照、相互对照(对比)、条件对照
空白对照 不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。
1号试管即为空白对照
自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)
紫色洋葱鳞片叶外表皮
滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察
滴加清水后，低倍镜观察
→
→
制成装片，
低倍镜观察。
→
相互对照 不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
2、3、4为
相互对照。
条件对照 虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。
空白对照：幼小蝌蚪不处理
实验组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素
条件对照组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂
条件对照就是实验组的基础上施加一定条件的组。目的是与实验组形成对照。
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。
自变量
因变量
无关变量
(适宜且相等)
(控制)
(检测)
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
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。
与1号试管相比，为什么2号试管加热后H2O2就能分解？
1）加热使反应加快的本质：
使H2O2分子得到能量，从常态转变为活跃状态。
FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的H2O2酶都能加快H2O2分解的原因与2号试管的相同吗？
思考与讨论
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。 (单位J/mol)
活化能
初态
终态
过渡态
活化能（EA）
活化能越低，反应越容易进行
条件
活化能
kj/mol
没有催化剂催化
过氧化氢酶催化
75
29
20摄氏度测得
过氧化氢分解的活化能
酶催化的机理
图中①表示：
图中②表示：
图中④表示：
无催化剂时化学反应所需的活化能。
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的活化能。
降低化学反应活化能，酶并未提供能量，只是降低了活化能。
酶与无机催化剂催化的机理相同，都能降低化学反应的活化能，但是酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
③表示：
⑤表示：
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
①酶并未提供能量，只是降低了活化能。
②同无机催化剂相比，酶降低活化能的更显著，因而催 化效率更高。
反应物
产物
………………
活化能
反应进程
能量
..……………
无机
催化剂
…….........
酶
催化剂
2）催化剂的作用是：
降低化学反应活化能
酶是什么物质呢？
二、酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与整个细
胞的活动有关
发酵与细胞中
某些物质有关
酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用
酶是蛋白质
巴斯德之前
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
1.酶本质的探索
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
设计实验，探究某种酶的化学本质
某种酶 + 蛋白酶
底物被催化→该酶是蛋白质
底物没有被催化→该酶是RNA
某种酶 + 双缩脲试剂
出现紫色→该酶是蛋白质
不出现紫色→该酶是RNA
方案1
方案2
2.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
多数是蛋白质，
少数是RNA
来源
功能
化学本质
【例1】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图所示。下列分析错误的是( )
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.乙酶的化学本质为蛋白质
D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
B
一、概念检测1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（ ）A.酶不能脱离生物体起作用B.酶只有释放到细胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白质D.酶是具有催化作用的有机物
2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（ ）A.能为反应物提供能量B.能降低化学反应的活化能C.能在温和条件下催化化学反应D.催化化学反应更高效
D
D
酶的定义：
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。
①酶只有一个作用：催化作用，不具有传递信息、调节的作用。
②有些酶在细胞内发挥作用，有些酶在细胞外发挥作用(如：消化酶)。酶也可以在体外发挥作用(如：加酶洗衣粉中的酶)
③酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。
酶与无机催化剂相比有哪些共性和特性呢？
酶与无机催化剂的共性
①酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。
②酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
底物 + 催化剂
产物 + 催化剂
酶与无机催化剂的共性
③酶与无机催化剂都不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间。如下图所示。
二、酶的特性
1.高效性
与无机催化剂相比，酶的催化效率高，是无机催化剂的107~1013倍
与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
内容
原因
1.高效性
实验设计思路及预测结果与结论
项目 对照组 实验组
材料 等量的同一种底物
试剂 一定量的无机催化剂 等量的底物对应的酶溶液
现象 反应速率慢 或反应时间长 反应速率快
或反应时间短
结论 酶具有高效性
实验验证
在相同条件下，比较FeCl3和过氧化氢酶对过氧化氢的分解速率。如图中的3和4。
曲线表示
二、酶的特性
二、酶的特性
2.专一性
一种酶只能催化一种或一类反应。
二肽酶可分解所有的二肽
2.专一性
实验设计思路及预测结果与结论
项目 对照组 实验组
材料 底物A 底物B
试剂 酶A 酶A
现象 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性
资料1
1、无机催化剂酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。
2、蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。
3、口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。
由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。
试管 1号 2号
步骤 1
2
3
现象
结论
淀粉酶溶液2mL ，振荡，60℃热水保温，反应5min
2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
约60℃水浴保温5min
2mL淀粉溶液
无变化
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
1）探究实验
2.专一性
【讨论】1，实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
提示：不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解不能用碘液检测。
【讨论】2，实验中能否使用麦芽糖溶液代替蔗糖溶液？
提示：不能。因为斐林试剂只能检测淀粉是否被水解，无法检测麦芽糖是否被分解。
改进实验设计
步骤 项目 1 2 3 4 5 6
1 加淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
2 加蔗糖溶液 2mL 2mL 2mL
3 加淀粉酶 1mL 1mL
4 加蔗糖酶 1mL 1mL
5 保温 各自在60℃下保温5min
6 加斐林试剂 各加入2mL斐林试剂
7 水浴加热
观察颜色
8
水浴1min
无砖红色
无砖红色
有砖红色
无砖红色
无砖红色
有砖红色
实验结论：
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解；蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解。即酶具有专一性。
2.专一性
曲线表示
在特定部位与特定物质结合
酶发挥作用是否在任何条件下都能进行？
感冒发烧时为什么不想吃饭？
1）探究温度对酶活性的影响
试剂：可溶性淀粉溶液；唾液淀粉酶溶液；
3.影响酶活性的条件
由于温度对H2O2分解有影响，这个实验不能用H2O2和H2O2酶。
步骤 项 目 试管1 试管2 试管3
1
2
3
4
现象
酶的活性
（振荡摇匀保持
各自的温度5min）
加入可溶性淀粉液
各2ml
37℃左右的温水中
沸水中
冰块中
加入淀粉酶溶液
各加1ml
加入碘液
各加1滴
置于不同温度下
（ 保温5min）
实验中有哪些变量？
①、检验淀粉是不是被分解时，可否用斐林试剂？
②、设置好温度的淀粉溶液，加入淀粉酶溶液时会引起试管的温度变化，导致实验误差。如何改进？
不能。使用斐林试剂时，需要50~65℃水浴加热，对自变量的设置有影响，引起误差。
将每组淀粉溶液和淀粉酶分别在相应温度下保存相同时间，确保温度一致，再混合。
实验过程与结果(探究温度对酶活性的影响)
操作 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
0℃
0℃
60℃
60℃
100℃
100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保温 在各自温度下保温5min
混合 将2加入1中 将4加入3中 将6加入5中
保温 在各自温度下保温5min
加碘液 2滴 2滴 2滴
观察颜色
实验结论
温度过低或过高酶的活性都较低。
变蓝
不变蓝
变蓝
思考·讨论
1.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
2.为什么不能用斐林试剂对实验结果进行检测？
该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，
这样会干扰自变量。
3.为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？
因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
实验结果：
实验结论：
温度会影响酶活性。
30~50℃中的试管中溶液几乎不变蓝，其他试管中溶液均不同程度变蓝。
步骤 项 目 试管1 试管2 试管3
1
2
3
4
注入肝脏研磨液
注入
蒸馏水
每支试管各2ml
每支试管各1ml
观察气泡
1ml
注入5%
NaOH溶液
注入5%
盐酸溶液
1ml
1ml
不同pH的处理
注入过氧化氢溶液
2）探究pH对H2O2酶活性的影响
因淀粉在酸性条件下能分解，该实验不可用淀粉和淀粉酶。
3)酶的作用条件温和
①过酸、过碱或高温时，酶的(空间)结构被破坏，使酶永久失活；
②低温时酶空间结构依然稳定，但酶活性被抑制，在适宜温度下其活性可以恢复。
四，影响酶促反应速率的因素：
1、温度
3、酶的浓度：反应速率随
酶浓度的升高而加快。
4、底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。
酶促反应速率
酶的浓度
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
2、pH
例．下图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．物质A能提高该化学反应的活化能
B．物质B能提高该种酶的催化活性
C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响
D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
5、激活剂和抑制剂
D
1．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
3.下列关于酶的叙述，不正确的是（ ）
A.绝大多数酶的化学本质是蛋白质
B.能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶
C.酶的催化效率高是因为其降低活化能的作用显著
D.酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
C
2、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
B
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
5.下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是( )
B