生物人教版(2019)必修1 5.1 降低化学反应活化能的酶（共33张ppt）

第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时　酶的作用和本质
用舌头舔一下米饭能感觉到甜味吗？
如果放在口中细细咀嚼呢？
是什么原因让我们感觉到了甜味？
淀粉在唾液淀粉酶的作用下，分解成了麦芽糖。
问题探讨：
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，发现笼内的肉块消失了。
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.怎样才能证明你的推测?
讨论
便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响。
是胃液里的各种化学物质将肉块分解了。
提示：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。
一、细胞中的化学反应
1、酶的发现
斯帕兰札尼
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
后来，科学家
发现胃液中含有大量的盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，施旺（德）
胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
一、细胞中的化学反应
(4)特点：一般都需要酶催化，在水环境中进行
反应条件温和，一般伴随着能量的释放和储存
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢的主要场所是 ，
控制中心是 。
细胞质基质
细胞核
(1)场所：活细胞中
(2)实质：各种化学反应的总称
(3)意义：细胞生命活动的基础
2、细胞代谢
一、细胞中的化学反应
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
Fe3+
过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2↑
二、探究.实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解
2.实验原理
1.实验目的：
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的H2O2酶）
质量分数为3.5%的FeCL3溶液
新配制的体积分数为3%的H2O2溶液
量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴
3.材料用具
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
观察单位时间内产生气泡的多少
观察带火星的卫生香的复燃情况
二、探究.实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解
3号
4号
1号
2号
不明显
观察产生气泡的多少
3号
4号
少量
较多
大量
变亮
复燃
观察卫生香的燃烧情况
2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
1）与1号试管相比，2号出现什么不同现象？这一现象说明了什么？
2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
不能。
思考与讨论
3）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
说明FeC13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，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
试管编号
步骤
1
2
3
4
一
二

三
观察
实验结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
对照组
实验组
自变量
因变量
对照实验
讨论：该实验的对照组和实验组分别是什么？
变量
相同 适宜
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。
想一想：
1、加热为什么能使H2O2分解？
因为加热使H2O2分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
2、在常温常压下，H2O2酶并未供给H2O2能量，为什么H2O2也能分解？
H2O2酶降低了H2O2分解反应的活化能。
分析：各条件使反应加快的本质
加热：
为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态
Fe3+：
降低化学反应的活化能
酶：
更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）
活跃状态
三、酶的作用机理
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
酶的作用机理：酶能降低化学反应的活化能。
活化能
三、酶的作用机理
正是因为酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
酶能增加产物的生成量吗？
未加催化剂
无机催化剂
酶催化
时间
产物量
酶和无机催化剂一样能催化化学反应的进行，降低反应的活化能，但本身并不被消耗，不为化学反应提供物质和能量，不改变化学反应的方向和生成物的量。
三、酶的作用机理
酶是什么物质？
酶有什么作用？
酶在哪里产生？
四、酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
VS
其他科学家
切赫和奥特曼
发酵与死细胞中的物质有关
发酵与活细胞有关
死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
巴斯德之前
关于酶本质的探索
①产生：
②作用：
⑤化学本质：
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。
活细胞
催化
大多数是蛋白质少数是RNA
⑦ 鉴定
③作用机理：
降低化学反应所需的活化能
④作用场所：
细胞内、外
⑥单体
氨基酸 核糖核苷酸
双缩脲试剂
四、酶的本质
下列对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验结果分析，正确的是（ ）
A.在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为20%的肝脏研磨液 的浓度高于3.5%的FeCl3 溶液
B.3.5%的FeCl3 对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥
C.肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高
D.如果将四支试管都放在90℃水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液的试管)反应速率仍为最快
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第2课时　酶的特性
一、酶具有高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。
保证了细胞内化学反应的快速进行。
与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
①内容
②意义
③原因
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。
一种酶只能催化一种或一类反应。
保证了细胞内代谢有条不紊的进行。
①内容
②意义
还与酶在细胞中的分布有关
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。
例如：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪分解，还能促进淀粉水解。
二、酶具有专一性
1、实验原理
①淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。
②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，但不能催化蔗糖水解。
序号
项 目
试管
1
2
1
可溶性淀粉溶液
2mL
/
2
蔗糖溶液
/
2mL
3
新鲜淀粉酶溶液
2mL
2mL
5
斐 林 试 剂
2mL
2mL
6
砖红色沉淀
无
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
二、酶具有专一性
有
2、实验步骤
①自变量：反应物的不同。
②无关变量：溶液的量、温度等。
③因变量：溶液是否出现砖红色沉淀。
3、实验分析
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
用斐林试剂鉴定
原理
淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性）
淀粉酶
蔗糖（非还原性）
淀粉酶
蔗糖（非还原性）
2ml 淀粉
2ml 淀粉酶
1号
2号
2ml 蔗糖
二、酶具有专一性
能不能用碘液来检测实验结果？
淀粉的特性是遇碘变蓝色，淀粉酶能把淀粉催化成麦芽糖，不能催化蔗糖，所以遇碘都不会变色。
资料一: 实验证明用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好。
资料二: 唾液的PH为6.2—7.4 胃液的PH为0.9—1.5 小肠液的PH为7.6
1、酶的催化效率可能受温度影响。
2、酶的催化效率可能受PH值的影响。并且不同的酶需要不同的PH条件。
酶活性：指酶催化特定化学反应的能力。
可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。
三、探究：影响酶活性的条件
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件催化化学反应。酶起催化作用需要怎样的条件呢？
温度
2%淀粉酶溶液
实验材料：
PH
20%的肝脏研磨液
（过氧化氢酶）
3%可溶性淀粉溶液
3%过氧化氢溶液
1.探究温度对酶活性的影响：
加热促进H2O2分解
不能用过氧化氢酶做实验
不能选用斐林试剂鉴定
斐林试剂的鉴定需要水浴加热
2.探究PH对酶活性的影响：
酸性条件促进淀粉水解
不宜选用淀粉作底物
三、探究：影响酶活性的条件
1、实验原理
淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。
2、实验步骤
5min
三、探究：影响酶活性的条件
探究温度对酶活性的影响
1
2
100℃
3
4
60℃
5
6
0℃
2ml淀粉
2ml淀粉
2ml淀粉
1ml淀粉酶
1ml淀粉酶
1ml淀粉酶
温度处理5min
将同一温度内的两物质混合
滴加碘液
不变蓝
变蓝
变蓝
3、实验结论：酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性。
三、探究：影响酶活性的条件
探究温度对酶活性的影响
温度过低，酶活性下降，温度过高会导致酶失活。
在最适宜温度下，酶的活性最高；
温度偏高或偏低，酶的活性都会下降。
温度对酶活性的影响
一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40℃;植物体内的酶最适温度在40～50℃;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。
三、探究：影响酶活性的条件
探究PH对酶活性的影响
2号
3号
1号
2滴肝脏研磨液（H2O2酶）
1mL PH=7的缓冲液
1ml NaOH溶液
1ml HCl溶液
2mlH2O2溶液
观察气泡产生的速率，或插入卫生香，观察复燃所需时间
为什么不用淀粉酶和淀粉来探究pH对酶活性的影响？
因为酸性条件促进淀粉水解，影响实验结果。
三、探究：影响酶活性的条件
过氧化氢酶
在最适pH下，酶的活性最高；
过酸过碱，会使酶的空间结构遭到破坏而失活。
不同酶的最适pH不同；
pH对酶活性的影响
一般地，动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间；
植物体内的酶最适PH在4.5－6.5之间；
细菌和真菌体内的酶最适PH差别较大。
pH
三、探究：影响酶活性的条件
过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性；而低温只是使酶的活性降低，酶的分子结构未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。
因此，酶制剂适宜在低温下保存。
酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。
四、酶的作用条件较温和
酶的专一性
每一种酶只能催化一种或一类的化学反应
酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013 倍
酶的高效性
酶的作用
条件较温和
酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究：影响酶活性的条件
课堂小结
与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内。
与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。
细胞中的各类化学反应的有序进行与酶的分布有关