5.1降低化学反应活化能的酶第2课时课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1(共29张PPT)

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知识回顾
2.各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，能更显著地降低化学反应的活化能
1.什么是活化能？
3.酶的本质：
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。
是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
（大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA）
化学本质 绝大多数是蛋白质
合成原料
合成场所
来源 生理功能 作用部位 作用原理 少数是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
催化作用
降低化学反应的活化能
主要在细胞核（真核）
活细胞一般都能合成
酶的本质
细胞内、细胞外都可以
5.1 降低化学反应活化能的酶
（第二课时 酶的特性）
思考
你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应，如果有关的酶催化效率很低，供能的化学反应只能慢悠悠地进行，你还能跑那么快吗？
01
酶具有高效性
酶具有高效性
酶具有高效性
酶降低化学反应活化能示意图
① 与无机催化剂相比，酶催化效率更高。
是无机催化剂107~1013倍。
② 酶降低活化能的作用更显著。
意义：
（1）保证细胞内化学反应顺利进行。
（2）保证细胞内能量供应稳定。
酶具有高效性
A、B曲线比较，说明酶具有________
A、C曲线比较，说明酶具有________
高效性
催化作用
酶具有催化剂的特点：
①反应前后性质、数量不变；
②能改变反应速率→降低化学反应活化能
③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的量不变）
保证了细胞内化学反应的顺利进行，保证了细胞内能量供应稳定
请思考：酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
02
酶具有专一性
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
探究·实践——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验目的
实验原理
淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖，还原性糖能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。
淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂反应不能生成砖红色沉淀。
探究淀粉酶是否只催化特定的化学反应
探究·实践——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉溶液 1号试管 蔗糖溶液
2号试管
步骤 一
二 三 现象
结 论 2ml淀粉溶液
2ml蔗糖溶液
加入淀粉酶2ml，振荡，放在60℃的热水中，反应约5min
加斐林试剂，水浴加热
砖红色沉淀
无变化
每种酶只能催化一种或一类的化学反应。
03
酶的作用条件较温和
人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
酶的作用条件较温和，酶作用需要适宜的温度和PH
03
03
酶的作用条件比较温和
探究·实践——影响酶活性的条件
提出问题：
温度会影响酶的活性吗？
作出假设：
温度会影响酶的活性。
设计实验：
实验原理：
实验一：探究温度对淀粉酶活性的影响
淀粉→麦芽糖和葡萄糖
↓碘液 ↓碘液
蓝色 不形成蓝色
探究温度对酶活性的影响
1试管 1’试管 2试管 2’试管 3试管 3’试管
加淀粉酶 2ml — 2ml — 2ml —
加淀粉 — 2ml — 2ml — 2ml
保温 混合 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min
60℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
变蓝
变蓝
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性
分别将每组的两支试管内的液体混合，摇匀
自变量
因变量
无关
变量
讨论1：能否用H2O2和H2O2酶（猪肝研磨液）探究温度对酶的影响？讨论2：为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？
讨论3：能用斐林试剂检测的原因？
讨论4：如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
H2O2本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。
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。
缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。
探究·实践——影响酶活性的条件
分析实验结果：2号试管中，淀粉被唾液淀粉酶分解成麦芽糖，后者遇碘不变蓝；1、3试管所处温度过低或过高，酶无催化活性或丧失活性，淀粉不被分解，遇碘液变蓝。
温度对酶的催化活性有很大影响，酶的催化作用应具备适宜的温度。
探究PH对酶活性的影响
实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。
三 三支试管都加入 ______________________ 四 三支试管都加入 ，振荡，反应 实验现象
实验结论 2滴NaOH
2 mLH2O2溶液
产生少量气泡
产生少量气泡
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
【思考】可以用淀粉酶探究PH值对酶活性影响吗？
不能，酸能催化淀粉水解
自变量
因变量
无关
变量
②一定范围，酶的活性随温度升高而增强
⑤低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，
不会失活，在适宜的温度下酶的活性又可升高。
酶制剂常在低温条件下保存。-20℃~-80℃
①在最适温度，酶的活性最高
③超过一定温度，酶的活性随温度升高而降低
酶的作用条件温和——温度
④温度过高，空间结构破坏，永久失活
②pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
①在最适合的pH下，酶的活性最高
因此酶制剂常在最适pH下保存。
酶的作用条件温和——PH
③在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构
破坏，酶永久失去活性。
①含义
酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。
②意义
保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。
③原因
过酸、过碱、高温，会使酶的空间结构遭到破坏，甚至使酶永久失活，
低温使酶的活性抑制，空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。
因此，酶制剂需要在低温和适宜的pH下保存。
一、酶的特性
3.酶的作用条件较温和
唾液（淀粉酶）
pH 6.2~7.4
胃液（胃蛋白酶）
pH0.9~1.5
小肠液（含多种酶）
pH 7.6
唾液淀粉酶进入胃后还能消化淀粉吗？
酶的名称 最适pH
动物体内酶 6.5-8.0
植物体内酶 4.5-6.5
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
动物体内酶 35~40℃
植物体内酶 40~50℃
人体内酶 37℃
唾液淀粉酶 37℃
商品淀粉酶 60℃
1.酶促反应：
由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。
2.酶促反应速率：
单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。
3.影响酶促反应速率的因素：
pH
温度
抑制剂
激活剂
活性
浓度
底物浓度
酶
酶促反应速率
二、影响酶促反应的因素
甲
乙
丙
丁
①图甲中，温度从a降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因不同。
温度、pH、底物浓度、酶浓度
②图乙中，pH从b降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因相同。
③图丙中，底物浓度为c时，酶促反应速率达到最大，因为，酶数量有限。
二、影响酶促反应的因素
练习
1.下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是( )
A.“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同
B.“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物
C.“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖
D.设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应产物
答案：B
解析：“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，熟马铃薯块茎中的过氧化氢酶已经失活，不能催化H2O2分解，实验结果不同，A错误；“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验中，应设置不同的pH环境，由于过氧化氢酶的催化具有高效性，直接加入底物会迅速进行反应，影响实验结果的科学性和准确性，因此需要先分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物，B正确；“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是作对照以证明酶只能催化特定化学反应，C错误；设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，不可选择本尼迪特试剂检测反应产物，因为本尼迪特试剂需水浴加热使用，D错误。
练习
2.取五支试管，各加入2mL的浓度为0.5mol/L的过氧化氢溶液，然后按下表要求分别加入试剂或材料。根据上述实验，下列说法正确的是( )
A.用2号和3号对比，可以说明酶具有高效性
B.用3号和4号对比，可以说明酶具有催化作用
C.用1号和4号对比，可以说明酶具有专一性
D.用3号和5号对比，可以说明酶的催化效率受pH和温度影响
答案：A
解析：用2号和3号组对比，可以说明酶具有高效性，A项正确；用3号和4号组对比，只能说明温度影响酶的活性，B项错误；4号试管熟土豆块中的过氧化氢酶已经失活，应该用1号和3号组对比，说明酶具有专一性，C项错误用3号和5号组对比，可以说明酶的催化效率受pH影响，不能说明酶的催化效率受温度影响，D项错误。
试管号 1 2 3 4 5
过氧化氢 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL
试剂或材料 1mL唾液 锈铁钉 生土豆块 熟土豆块 生土豆块和稀盐酸
实验现象 无气泡 少量气泡 大量气泡 几乎无气泡 少量气泡
练习
3.某生物实验小组欲探究温度对淀粉酶活性的影响。已知淀粉酶催化淀粉水解是一个多步反应，会依次形成较大分子糊精、小分子糊精、麦芽糖，加入碘液后的溶液颜色分别是蓝紫色、橙红色、黄褐色（碘液颜色）。下列操作错误的是( )
A.设置一系列温度梯度，确定淀粉酶活性较强的温度范围
B.实验过程中需将酶和淀粉分别保温，达到一定温度后再混合保温处理
C.混合保温一段时间后，在保温装置中直接加碘液即可检测淀粉水解情况
D.通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱
答案：C
解析：A、探究温度对淀粉酶活性的影响，自变量是温度，因此设置一系列温度梯度进行实验，最终得到酶活性较高的温度范围，A正确；B、将淀粉酶溶液、淀粉溶液分别保温处理一段时间后再进行混合，B正确；C、为防止在保温装置中酶继续催化淀粉水解，混合保温相同时间后应加入强酸或强碱等终止反应，再加碘液检测淀粉水解情况，C错误；D、通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱，D正确。
谢谢观看
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