生物人教版（2019）必修1 5.1.1降低化学反应活化能的酶（共30张ppt）(共30张PPT)

(共30张PPT)
5.1.1 降低化学反应活化能的酶
1773年，意大利科学家斯帕兰礼尼做了
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. 是什么物质使肉块消失了？
3. 怎样才能证明你的推测
问题探讨
排除物理性消化对肉块的影响
胃内的化学物质将其分解
收集胃内化学物质，做体外分解肉块实验
一、酶的作用和本质
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。
（有氧呼吸、光合作用、蛋白质的合成等）
细胞代谢：
意义：
细胞生命活动的基础
酶与底物结合形成酶-底物复合物，然后发生反应，生成产物。
酶促反应：
模型描述：
有酶参与催化的反应称之为酶促反应（模型如下）
（一）酶在细胞代谢中的作用
比较H2O2在不同条件下的分解
探究 实践
实验原理：
细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。
目的要求：
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢
酶的作用。
加热是化学反应的常见条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶
2H2O2 2H2O + O2
通过O2的产生量判断H2O2的分解情况
材料用具：
新鲜的质量分数20%肝脏研磨液。
经计算，质量数为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。
新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶，且酶的活性高
①将过氧化氢酶从活细胞中释放出来
②加大肝脏内过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接
触面积，加速过氧化氢的分解。
量筒、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、
三脚架、石棉网、温度计等。
新配制质量分数3.5%FeCl3溶液,体积分数为3%的过氧化氢溶液。
（2）为什么要将肝脏制成研磨液？
（1）为什么要选用新鲜的肝脏？
讨 论 :
2号
1号
3号
4号
对照组
实 验 组
2mL 过氧化氢溶液
常温
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
变亮
复燃
注
对照原则
① 等量原则
② 确定观察指标
气泡产生
卫生香复燃
分 组 编 号
相 同 处 理
不 同 处 理
结 论
不复燃
不复燃
自变量
说明
因变量
过氧化氢在不同条件下的分解速率不同
③ 对照实验中的自变量应遵循单一变量原则，增强实验结论的说
服力;各组材料数量尽量多些，避免偶然性。
方法步骤：
无关变量
（控制无关变量）
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的分解，提高反应速率。
不能
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？
2. 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
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？
3. 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
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。
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。
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。
3、4号试管比较， 。
1、3号试管比较， 。
1、2号试管比较， 。
实验结论：
对照分析：
加热能促进H2O2的分解
催化剂能加快H2O2的分解
常温 加热 FeCl3 H2O2酶
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)
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、4号试管比较， 。
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)
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高
酶和无机催化剂都能催化化学反应，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
实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素
随自变量改变而变化的变量
对实验结果造成影响的可变因素
一般不做处理（空白对照），起对照作用
对照原则（对照组和实验组）
等量原则（控制无关变量）
自变量：
因变量：
无关变量：
对照组：
实验遵循
的 原则：
对照实验：
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。
单一变量原则（自变量）
变量分析：
②本实验中的变量;
①对照实验中对自变量、因变量、无关变量有什么要求？
自变量: 只能有一个；为实验变量(单一变量）
因变量： 能够观察和检测；
无关变量：能影响实验结果的变量，要求相同且适宜
③该实验遵循了哪些原则？
单一变量原则、对照原则、等量原则
自变量： 分解条件；或催化剂的种类
因变量： 底物的分解速率；用产生气泡数的多少表示。
无关变量：过氧化氢的体积、浓度，反应的时间等
1.控制变量和设计对照实验---自身对照
对照类型 含义
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)
某植物 → 培养在缺X元素的培养基中 → 一段时间后加入X元素
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
→
→
某动物 → 摘除甲状腺 → 一段时间后注射甲状腺激素
制成装片，
低倍镜观察。
→
2.控制变量和设计对照实验---相互对照
对照类型 含义
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。
为什么加热、滴加FeCl3、及过氧化氢酶能加快过氧化氢的分解？它们对过氧化氢做了什么？
实验反思：
物质分子发生化学反应条件：
常态分子
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃所需
要的能量。
吸收能量
活跃态分子
易发生化学反应
90℃水浴：
向H2O2分子提供能量，让更多的H2O2吸收能量处于活
跃状态
催 化 剂：
降低非活化分子转变为活化分子的门槛
下表数据是在20 ℃测得的H2O2分解的活化能，数据说明，
酶和无机催化剂相比有什么不同？
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。
条　件 活化能/kJ·mol
没有催化剂催化 75
用Fe3+催化 54
用过氧化氢酶催化 29
2. 分析酶的作用原理
3. 理解酶的作用原理：
(1)无酶催化的反应曲线是____。(2)有酶催化的反应曲线是 。(3)ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应
所需要的 。(4)ba段的含义是________________。(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，
则b点在纵轴上将移动到 对应位置。
③
①
酶降低的活化能
活化能
②
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
（二）酶本质的探索
李比希（化学家）
引起发酵的是细胞中的某些物质，
但这些物质只有在酵母细胞死亡
并裂解后才能发挥作用
巴斯德(微生物学家）
发酵与活细胞有关，发酵是
整个细胞而不是细胞中某些
物质起作用
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后
继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
脲酶是蛋白质
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA.
来源
作用
化学本质
酶的概念
(降低化学反应活化能)
化学本质 蛋白质 RNA
合成场所
合成原料
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(消化酶)。
酶也可以在体外发挥作用(加酶洗衣粉中的酶)
核糖体
氨基酸
细胞核
核糖核苷酸
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____
合成原料 _______ ____________
合成场所 _______
来源 活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶 作用场所 细胞内、外或生物体外均可 生理功能 作用机理 _________
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
催化作用
显著降低化学反应的活化能
细胞核（主要）
归纳：---酶的本质和作用
某种酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→该酶是蛋白质
底物被催化→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
探究酶化学本质的实验设计
酶的催化作用实验验证
对照组：反应物＋清水→反应物不被分解。
实验组：反应物＋等量的相应酶溶液→反应物被分解。
实验变量：即自变量，是相应酶液的有无，
因变量是底物是否被分解。
练一练
1、下图中的鲜肝匀浆与H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是(　　)。
A.若迅速产生大量气体,可推测鲜肝匀浆中含有过氧化氢酶
B.若增加鲜肝匀浆的量,量筒中产生气体的速率将加快
C.一段时间后气体量不再增加是因为鲜肝匀浆量有限
D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量
C
2、下图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条
件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述正确的是(　)。
A.a+b表示在无催化剂的条件下,物质A生成物质P需要的活化能
B.若将酶改为无机催化剂催化该反应,则a的高度将降低
C.若仅增加反应物A的量,则图中曲线的原有形状均发生改变
D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,a的高度将
降低
A
3、科学家证实:RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质
和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,
而蛋白质不具有。这一结果表明(　　)。
A.酶都是由蛋白质和RNA组成的
B.RNA具有催化作用
C.酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸
D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA
B
4、下图为发生在哺乳动物消化道内的某项化学反应的示意图,图中
的甲最可能表示(　　)。
A.麦芽糖 B.麦芽糖酶 C.蛋白酶 D.蔗糖酶
D
5.下列有关酶的叙述,正确的是 (　　)
①是由具有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得,有的在体内转化而来　③凡是活细胞,一般都能产生酶　④酶都是蛋白质　⑤有的酶不是蛋白质　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用
A.①②⑤　 B.④⑤⑧ C.③⑤⑧　 D.①③⑤
C
6、1981年，Thomas Cech和他的同事在研究四膜虫的rRNA前体加工
除去内含子时发现，内含子剪接反应是在仅有RNA没有任何蛋白
质的情况下完成的。最可能的原因是(　　)
A．该反应不需要酶的催化
B．该rRNA可能具有酶的特性
C．蛋白质和RNA都是酶
D．该实验结果错误
B
知识拓展——核酶
核酶就是RNA催化剂。在漫长的生命进化过程中，地球上很可能曾经出现过一个由RNA统治的RNA世界。那时既没有DNA也没有蛋白质。在RNA世界里，RNA既作遗传物质，又行驶催化功能。
随着生命的不断进化，原始的RNA的两项功能分别让位给了DNA和蛋白质。
那些至今仍然保留催化活性的RNA就是很好的证明，似乎在诉说着它当年的辉煌，尤其是最重要的蛋白质合成机器核糖体其实就是一种核酶，核糖体的RNA就是催化肽键形成的酶，因此，核酶就是酶的鼻祖，虽然它的种类少，催化效率低，但是核酶的重要性不容忽视。
归纳---常见的酶
水解酶：淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、
肽酶、溶酶体酶、纤维素酶、果胶酶等。
基因工程中的酶：限制酶 DNA连接酶 Taq酶
中心法则中的酶：DNA聚合酶 RNA聚合酶 解旋酶 逆转录酶
酪氨酸酶： 催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶
溶菌酶： 破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。
过氧化氢酶：过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏
浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。
端粒酶：一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成由于DNA而缺失的染色体末
端的DNA，具有逆转录酶活性。端粒酶在干细胞和生殖细胞中有活性，在体细
胞中没有活性。在肿瘤中被重新激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。
易错警示 与酶相关的常见误区明示 项目 正确说法 错误说法
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 酶的本质是蛋白质
产生部位 一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞) 具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸
合成场所 核糖体或细胞核 核糖体
生理功能 生物催化剂，只起催化作用 酶具有调节、催化等功能
来源 在生物体内合成 有的来源于食物
作用场所 既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活 低温会引起酶变性失活
作用前后 催化反应前后的数量和性质没有变化 发生催化作用后被分解