2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1-5.1 降低化学反应活化能的酶课件（41张ppt）

(共41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　
“仪狄始作，酒醪，变五味，少康（一作杜康）作秣酒。”
——《世本八种》
酶，酒母也——康熙字典
1
酶的本质
巴斯德之前，许多化学家都认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
毕希纳的实验结束了这场争论，酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同。他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
1907年的诺贝尔化学奖
1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：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．是什么物质让肉块消失了？
3．怎样才能证明你的推测？
排除物理性消化
消化道内的化学物质将肉块分解了
收集消化道内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解
一、酶的本质的发现
从刀豆中提纯得到脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
一、酶的本质的发现
酶的本质：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有催化功能。
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
争论
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一样，都能引起发酵。
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶是蛋白质。
少数酶是RNA
酶的本质
结论：酶绝大多数是蛋白质，只有少部分是RNA
酶的来源：
酶的功能：
酶的化学本质：
活细胞
催化作用
多数是蛋白质，少数是RNA
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，少数是RNA。
酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应
底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）
2
酶在细胞代谢中的作用
H2O2→H2O＋O2
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢会产生对细胞有害的物质，如H2O2等，细胞依靠过氧化氢酶能快速将过氧化氢分解。
二、酶的的作用
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4 一
二
结果
结论
探究过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
3.5%
FeCl3
20%肝脏研磨液
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
2滴
2滴
不明显
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
反应条件
自变量
因变量
无关变量
变量
H2O2 浓度
剂量
剂量
气泡产生
卫生香燃烧
对照实验
对照组
实验组
实验处理：1、配置常量——等量原则
2、设置自变量——单一变量原则
3、检测因变量——科学性原则
二、酶的的作用
过氧化氢的分解速率
二、酶的的作用
高温可以加快过氧化氢分解
FeCl3能催化过氧化氢分解
过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
1
3
4
2
90℃水浴
Fe3+
肝脏研磨液
（1）1与2对照，结论为：
（2）1与3对照，结论为：
（3）1与4对照，结论为：
（4）3与4对照，结论为：
产物
反应进程
能量
反应物
常态
活跃态
…………
思考：为什么自然条件下过氧化氢的分解速率很慢？
常态
活跃态
活化能：
产物
反应进程
能量
反应物
常态
活跃态
………………
活化能
常态
活跃态
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。
思考：结合活化能的知识，分析加热加快化学反应的原理。
常态
活跃态
加热：
使过氧化氢分子得到能量，从常态变为活跃态。
活跃态
小组讨论：分析酶加快化学反应的原理。
【资料】 过氧化氢酶上有两个过氧化氢结合位点，其催化过氧化氢分解时，必须有两个H2O2与过氧化氢酶相遇且碰撞在两个结合位点上，才能发生反应。该酶空间结构与活跃态H2O2相匹配。
位点1
位点2
位点1
位点2
过氧化氢酶
酶空间结构与活跃态H2O2相匹配
活跃态
常态
酶的催化机理：
降低了化学反应的活化能。
活跃态
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。
酶是一种生物催化剂，能显著降低活化能
高效性
意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。
3
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
酶具有高效性的意义：
（1）保证了细胞内化学反应的顺利进行。
（2）保证了细胞内能量供应的稳定 。
酶高效性的曲线分析
时间
产物浓度
A、加酶
B、加无机催化剂
C、不加催化剂
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（即产物的总量不变）
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
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原糖。
淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。
通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
1. 实验原理
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
1.实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？
2. 实验设计
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶
溶液
1 2 mL 2 mL
2 2 mL 2 mL
斐林试剂 反应
条件
2 mL 沸水浴
1 min
2 mL 2.在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要 ？
产物鉴定
3.该实验能否用碘液进行鉴定？
不能，碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
3. 实验结果
4. 实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！
底物
（反应物）
酶
产物
（生成物）
酶
酶
1.酶具有专一性的模型：锁钥模型
二 酶具有专一性
2.每一种酶只能催化_________________化学反应
如：脲酶——只能催化____________分解。
过氧化氢酶——只能催化___________________分解。
DNA酶——可以催化所有的____________分解。
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。
一种或一类
尿素
过氧化氢
DNA
3.酶具有专一性的意义：
二 酶具有专一性
三 酶的作用条件较温和
探究影响酶活性的条件
酶活性: 酶催化特定化学反应的能力。
可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。
思路:
设置条件对照
1 底物 + 条件1 + 酶
2 底物 + 条件2 + 酶
3 底物 + 条件3 + 酶
…………
一段时间后
检测
底物的减少量
或
产物的生成量
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，酶起催化作用需要怎样的条件？
1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭？
实验1：探究温度对酶活性的影响
【思考】1、能否用H2O2和H2O2酶（猪肝研磨液）探究温度对酶活性的影响？
H2O2本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
3、该实验的原理是？
2、能否用斐林试剂检验是否有还原糖的出现？
不能，使用斐林试剂检验时需要水浴加热，会影响实验结果。
1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
加淀粉 2ml — 2ml — （ ） —
加淀粉酶 — （ ） — 2ml — 2ml
保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 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
2ml
2ml
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
探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶）
将6加入5中
自变量
因变量
无关
变量
无关
变量
υ/mmol. s -1
o
t /
酶活性受温度影响示意图
A
B
C
①在最适温度时，酶的活性最高。
②温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。
③在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
酶制剂适宜在低温下保存。
三、酶的作用条件较温和
【思考】1、能否用淀粉和淀粉酶探究PH对酶活性的影响？
（1）淀粉遇酸水解
（2）碘液在碱性环境下不显色
（3）斐林试剂会与盐酸发生中和反应
2、该实验的原理是？
实验2：探究pH对酶活性的影响
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
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
实验2：探究pH对酶活性的影响（用H2O2酶）
自变量
因变量
无关
变量
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
①在最适pH下，酶的活性最高。
②pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
③过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。
酶的活性受pH的影响
A
B
C
三、酶的作用条件较温和
细胞的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。
酶的应用
溶菌酶溶解细菌的细胞壁
含酶牙膏
多酶片
胰蛋白酶
加酶洗衣粉
果胶酶
科学·技术·社会：酶为生活添姿彩