高中生物人教版（2019）必修1 5.1.2降低化学反应活化能的酶（共39张ppt）

(共39张PPT)
5.1.2 降低化学反应活化能的酶2
5.1.2 酶的特性
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
3. 酶的本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA
4. 对照实验：
自变量
因变量
无关变量
变量
对照原则
单一变量原则
等量原则
原则
温故知新
加热：
Fe3+：
酶：
1.什么是活化能？
2.各条件使过氧化氢分解加快的本质：
二、酶的特性
（一）酶具有高效性：
在相同时间内，4号试管比3号试管产生的气泡数量多，说明过氧化氢酶比FeCl3的催化效率更高。
大量实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍
加FeCl3
加H2O2酶
正是由于酶具有高效性，才能保证细胞生命活动的正常进行。
1. 用坐标曲线图表示酶的高效性
ta
tb
t
a
b
c
时间
产物浓度
a 加酶
b 加无机催化剂
c 不加催化剂
a、b
对比说明酶具有高效性。
对比说明酶具有催化作用。
a、c
（1）酶的高效性是指酶与无机催化剂相比， 酶的催化效率更高。
平衡点
（2）酶只能缩短达到反应平衡所需时间，不改变反应的平衡点。
反应前后酶的性质和数量不变。
无机催化剂催化的化学反应范围较为广泛，例如，酸既能催化
蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
2. 设计实验探究酶的专一性：
项目 方案一 方案二
对照组 实验组 对照组 实验组
材料 底物A 底物A 底物A 底物B
试剂 酶B 酶A 酶B 酶B
现象 不发生反应 发生反应 不发生反应 发生反应
结论 酶具有专一性
探究酶的专一性实验设计思路:
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究 实践
在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，淀粉溶液，蔗糖溶液，碘液，
斐林试剂， 热水等。
实验原理：
目的要求：
材料用具：
(底物不同、酶相同)
(底物相同、酶不同)
方法步骤：
方案一
底物不同、酶相同
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
加入新鲜淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的
水浴中，反应5min。
2号试管中加入2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
60℃水浴2min
1号试管中加入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。
取两支洁净试管，编号1、2
不选碘液鉴定的原因是什么？
无法鉴定蔗糖是否反应
注
分析本实验的变量：自变量、因变量、无关变量？
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
1号试管加入2滴淀粉酶溶液
向两支试管中各加入2mL淀粉溶液
变蓝
不变蓝
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
取两支洁净试管，编号1、2
方案二
底物相同、酶不同
2号试管加入2滴蔗糖酶溶液
反应5min后，向两支试管中加入等量的碘液
注
本实验能不能用斐林试剂鉴定？
（可以）
方法步骤：
取材分组编号
不同处理
相同处理
观察现象
记录结果
分析得出结论
对照实验步骤：
（二）酶具有专一性：
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
酶的活性部位只能与相应底物分子的空间结构相匹配
(1)含义：
(2)原因：
(3)意义：
使细胞代谢有条不紊地进行。
H2O2酶 ——只能使过氧化氢分解。
脲 酶 ——只能催化尿素分解。
二肽酶 ——可以使所有的二肽分解
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物B + 酶A
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物A+ 酶B
只有酶A能催化底物A参与的
反应，说明酶具有专一性
酶A只能催化底物A参与的
反应，说明酶具有专一性
尝试叙述：
2. 用坐标曲线图表示酶的专一性:
3. 设计实验探究影响酶活性的条件：
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。
细胞代谢需要酶的参与，组成生物体的细胞生活的环境都比较温和。
因此，酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。
用一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。通常以单位时间
内底物减少的量或产物生成的量来表示酶活性的大小。
酶的活性：
酶的活性的表示：
产物生成量
底物减少量
酶起催化作用需要适宜的温度和酸碱度影响。
酶催化特定化学反应的能力。
探究 实践
影响酶活性的条件
科学探究步骤：
提出问题：
作出假设：
设计实验：
进行实验：
分析结果：
表达与交流：
（温度/pH 会影响酶的活性吗？）
（温度/pH 会影响酶的活性）
（设计方案、预期结果…）
（按预定方案进行实验，仔细观察，认真记录…）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告,绘曲线图，适当交流…）
1、材料：
（一) 温度对酶活性的影响
2、原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，
根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
淀粉酶、淀粉、沸水、冰块、 60 ℃的水、碘液
如何控制温度？
先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合
确保混合后的酶促反应在预设温度下进行
3、思考：
三、酶的作用条件较温和---实验设计
实 验 步 骤 一
二
三
三
四
五
实验现象
结论
蓝色
各加入两滴碘液
振荡
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性
蓝色
1、3、5各加入2mL淀粉溶液， 2、4、6各加入淀粉酶溶液1mL
1号
5号
0 ℃保温约5min
60 ℃保温约5min
100 ℃保温约5min
3、4号试管
溶液混合
5、6号试管
溶液混合
（一） 探究温度对淀粉酶活性的影响
2号
3号
4号
6号
在各自的温度条件下反应约5min
1、2号试管
溶液混合
为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
注
实验材料可不可以选H2O2
H2O2常温常压可分解，加热分解更快
（1）在温度对酶活性影响的实验中，为什么淀粉和淀粉酶溶液混合
之前要控制好各自的温度？
防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用，
影响实验效果。
1. 问题讨论：
(2) 能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成，
来判断试管中的淀粉是否水解了？
不能。因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要
水浴加热。
(3) 能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？
不能，因为过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率的差异，
所以温度除了影响酶的活性外本身也会影响过氧化氢的分解
速率, 不能体现单一变量原则.
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
在一定温度范围内，酶促反应速率
随温度的升高而加快
在最适温度时，酶促反应速率最快
AB：
B点：
BC：
超过最适温度，酶促反应速率随温
度升高而减慢，直至酶失活。
2. 温度对酶活性的影响曲线解读：
低温、高温对酶活性的影响一样的吗？
低温抑制酶的活性，但温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会使
酶的 遭到破坏，会导致酶 ，甚至会使其永久失
去活性。所以酶适合在 下保存。
空间结构
变性
低温
3. 最适温度随物种不同而有差异
一般来说，酶的最适温度：
动物：35-40℃之间；
植物：40-50℃之间；
细菌和真菌：差别较大。
有的酶最适温度可达70℃
温度
反应速率
最适温度
耐高温的DNA聚合酶最适温度可达94℃
成分：蛋白酶0.2%，清洁剂15%。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水
内一段时间，使用温水30~40℃效果最佳。
切勿用60 ℃以上的热水。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清
洗双手。
4. 与生活的联系---加酶洗衣粉的使用：
D
加酶洗衣粉一般添加了蛋白酶等，请回答：
（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍
（2）使用这种洗衣粉用温水效果好，为什么？
（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪类衣料？（ ）
A.化纤 B.尼龙 C.纯棉 D.真丝
（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中还可以
加入什么酶？
练一练
奶渍和血渍中含有较多的蛋白质，在蛋白酶的催化作用下可水解成
小分子的多肽等物质，更容易从衣物纤维中洗出。
酶的催化需要适宜的温度。
脂肪酶
（二） 探究pH对酶活性的影响
pH影响酶的空间结构从而影响酶的活性，因而影响单位时
间内氧气的生成量，可观察气泡量或用带火星的卫生香燃
烧的情况来检验氧气生成量的多少。
过氧化氢溶液、过氧化氢酶、pH=7的缓冲溶液、HCl溶液、NaOH溶液
2H2O2 2H2O + O2
过氧化氢酶
如何设置不同的pH？
2.原理：
1.试剂：
3.思考：
将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
三、酶的作用条件较温和---实验设计
（二）探究pH对过氧化氢酶活性的影响
实 验 步 骤
一
二
三
四
实验现象
结论
各加入3%过氧化氢2mL
几乎无气泡
反应约5min，记录气泡产生情况
较多气泡
几乎无气泡
各加入肝脏研磨液2滴
1号
2号
3号
1mL PH=7的缓冲液
1mL 5%HCl
1mL 5%NaOH
过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高
为什么选肝脏研磨液，而不选淀粉酶？
酸性条件下淀粉会分解
第二、三步能不能颠倒？
思考：
① 需先控制好条件，再将酶与底物混合。
②本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，
以保证反应一开始便达到预设pH。（必须保证过氧化氢酶
催化H2O2时的pH是需要研究的pH值）
③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉酶催化的底物
淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
1. 注意事项：
3. pH对过氧化氢酶活性的影响---曲线解读：
pH
反应速率
最适pH
A
B
C
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
在最适pH时，酶促反应速率最快
AB：
B点：
BC：
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升
高而减慢，直至酶失活。
过酸、过碱对酶活性的影响一样的吗？
过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
思考：
7
pH
2
0
1
3
4
5
6
8
9
10
胃蛋白酶
胰蛋白酶
11
反应速率
4. 不同酶的最适PH不同
一般来说，酶的最适pH:
动物：在6.5-8.0之间；
植物：在4.5-6.5之间；
细菌和真菌：差别较大。
不同种类酶的最适pH不同。
胃蛋白酶在强酸环境，小肠内的酶在弱碱性环境发挥作用
酶的名称 最适pH
过氧化氢酶（肝） 6.8
唾液淀粉酶 6.8
脂肪酶 8.3
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
5. 关注表格，注意酶的最适pH范围
结论：
四、影响酶促反应速率的因素
四、影响酶促反应速率的因素
还有：酶浓度、底物浓度、金属离子、酶的激活剂、抑制剂等
温度、PH的综合影响
四、影响酶促反应速率的因素
1. 酶浓度
a
b
c
M
酶浓度
反应速率
O
一定的酶浓度范围（0M），
随酶浓度的增加，反应速
率增加
ab：
bc：
当酶浓度增大到某一值时
（M），反应速率达最大值。
酶浓度较低，底物没有完全被酶结合
底物完全被酶结合
曲线解读：
bc限制因素：
ab限制因素：
底物浓度
酶浓度或酶活性
四、影响酶促反应速率的因素
2. 底物浓度
a
b
c
N
底物浓度
反应速率
O
b
曲线解读：
在一定底物浓度范围内（0N），
随底物浓度增加，反应速率增加
ab：
bc：
当底物浓度增大到某一值时（N），
反应速率达到最大值。
酶没有完全被底物结合
酶完全被底物结合
bc限制因素：
ab限制因素：
底物浓度
酶浓度或酶活性
2. 曲线变化
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
B点的反应底物的浓度足够大，
是酶的数量限制了反应速率的
提高，这时加入少量的酶，会
使反应速率加快。
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
如果A点时温度升高10 ℃，曲线上
升的幅度变小。因为图中原曲线表
示在最适温度下催化速率随底物浓
度的变化。温度高于或低于最适温
度，反应速率都会变慢。
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。
普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶
外层
内层
胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。
普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。
肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。
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。
与生活的联系---酶制剂的应用：
加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
果胶酶
分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
课时训练
1、酶是细胞代谢所必需的,下列有关叙述不能体现这一观点的是(　　)。
A.由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和的条件下进行
B.细胞代谢过程中产生的有害物质可以通过酶分解
C.酶能降低细胞中化学反应的活化能进而提高代谢效率
D.活细胞产生的酶在细胞内外均能发挥作用
D
2、图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下、pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。下列关于该酶促反应的叙述正确的是（ ）
A．pH＝c，H2O2不分解，
e点永远为0
B．pH＝a，e点下移，d点左移
C．温度降低5 ℃条件下，e点不移，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
C
3、用某种酶进行有关实验的结果如图所示，下列有关说法错误的
是(　　)
A．该酶的最适催化温度不确定
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂
C
4、探究温度和pH对酶活性的影响实验中,下列说法错误的是(　　)。
A.需要设置一系列的温度梯度和一系列的pH梯度
B.要注意遵循对照原则
C.要注意遵循单一变量原则
D.在研究温度或pH对酶活性的影响时,温度和pH都是自变量,其他
为无关变量
D
每种酶只能催化一种或一类化学反应。
绝对专一性：
相对专一性：一种酶可作用于一类化合物或一种化学键。如脂肪酶
不仅水解脂肪，也能水解简单的酯类。
立体专一性：酶对底物的立体构型有特异要求。如α-淀粉酶只能
水解淀粉中α-1,4-糖苷键，不能水解纤维素中的
β-1,4-糖苷键。
知识拓展：---酶的专一性
只作用于一种底物。如脲酶只能催化尿素水解成NH3和CO2，而不能催化甲基尿素水解。
酶的专一性
1）锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定
的形状。E与S的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
2）诱导契合
学 说：
酶
酶-底物 复合物
酶-底物 复合物
酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物的结合。
知识网络