生物人教版（2019）必修1 5.1降低化学反应活化能的酶（共37张ppt）

(共37张PPT)
第5章 细胞的能量供应与利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
本节聚焦：
1.细胞代谢为什么离不开酶？
2.酶是什么物质？
3.通过对酶本质的探索过程的分析，你对科学是怎样发展的有哪些领悟？
1773年，意大利科学家斯帕兰扎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？
便于取出实验材料（肉块），排出物理性的消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
是胃内的化学物质将肉块分解了。
3.怎样才能证明你的推测？
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。
问题探讨
1、细胞代谢
（1)主要场所：细胞质基质
（2)实质：细胞内各种化学反应的统称。
（3)意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。
细胞代谢离不开酶。
一、酶在细胞代谢中的作用
2.实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1)实验原理
过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
(2)实验目的
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
1.常温
2.加热
3.加FeCl3
4.加过氧化氢酶.
一、酶在细胞代谢中的作用
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3溶液 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香燃烧
因自变量的改变而变化的变量
人为控制的对实验对象进行处理因素
实验中可能存在的一些对实验结果造成影响的可变因素
自变量
因变量
无关变量
无关变量
（3）实验设计及现象
2滴清水
2滴清水
无气泡
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
一、酶在细胞代谢中的作用
实验应遵循的原则：
对照原则、单一变量原则
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叫作对照实验。
空白对照
一、酶在细胞代谢中的作用
对照实验设计的一般步骤：
第一步：分组编号，统一处理；
取4支洁净的试管，分别编号1、2、3、4，向各试管内分别加入2mL过氧化氢溶液；
第二步：分组施加自变量
将2号试管放在90 ℃ 的水浴中加热，向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液；
第三步：一段时间后，检测因变量
观察并记录各支试管内气泡产生情况，观察记录3号试管和4号试管卫生香燃烧情况。
一、酶在细胞代谢中的作用
1与2对照：________________________________________________
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)
1与3对照：________________________________________________
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与4对照：______________________________________________
____________
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)
（4）实验分析:
3与4对照：____________________________
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
（5）实验结论：酶和无机催化剂一样，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。
一、酶在细胞代谢中的作用
H2O2 (常态) H2O2(活跃状态)
能量
加热
活化能
思考1：加热为什么能加快化学反应？
3、活化能的概念：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。
思考2：Fe3+和酶为反应提供了能量吗？
为化学反应所需提供能量。
一、酶在细胞代谢中的作用
Fe3+：
酶：
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。
由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速有序地进行。
4、酶催化的机理：
5、意义：
一、酶在细胞代谢中的作用
引起发酵的是细胞中的某些物质（细胞死亡）。
发酵与活细胞有关 （整个细胞）。
VS
巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
切赫和奥特曼
其他科学家
细胞破碎后继续起作用，就像在活细胞一样。
脲酶是蛋白质。
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质。
少数酶是RNA。
阅读课本P79 ，完成P80拓展应用第2题：
二、酶的本质
对号入座
巴斯德
（ ）
李比希
（ ）
毕希纳
（ ）
萨姆纳
（ ）
切赫
奥特曼
（ ）
A 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。
C 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。
D 脲酶是蛋白质
E 少数RNA也具有生物催化功能。
B
A
D
B 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。
E
C
二、酶的本质
讨论：阅读课本79页“关于酶本质的探索”的内容。
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？
2.在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
巴斯德是认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的，认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。
巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用，李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题，他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加的有的放矢。
二、酶的本质
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？
4.萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？
萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。
毕希纳的实验说明，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。
二、酶的本质
二、酶的本质
酶的化学成分
酶的来源
酶的功能
活细胞产生的
具有生物催化作用的
酶是
有机物。
一类
大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。
酶的本质：
三、酶的特性
酶与无机催化剂的比较：
相同：都能催化化学反应，提高反应速率，缩短反应
时间。但本身不参与反应，其本质和数量不变。
不同：酶的三大特性
1、酶具有高效性；
2、酶具有专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应）；
3、酶的作用条件比较温和。
该实验能得出什么结论？
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍。
1.酶具有高效性
三、酶的特性
（1）每一种酶只能催化一种或一类化学反应；这说明酶的催化作用具有专一性。酶的专一性能使细胞代谢有条不紊地进行。
（2）图解
①A表示酶，B表示被催化的反应物。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
③反应前后酶的结构和性质不变。
同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同。
2.酶具有专一性
三、酶的特性
一.实验原理：
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
（1）淀粉和蔗糖都是非还原糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖。
淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性）
淀粉酶
蔗糖（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性）
蔗糖酶
（2）淀粉酶能催化淀粉水解，不能催化蔗糖分解。
（3）斐林试剂能鉴定溶液中有无还原糖
2.酶具有专一性
三、酶的特性
二.实验步骤
序号 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液 2mL —
2 注入蔗糖溶液 — 2mL
3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL
4 震荡两支试管，并使试管内液体混匀，将试管下半部沉浸在60℃左右热水中，保温5min
5 取出试管，各加入5mL斐林试剂，轻轻震荡，使物质混合均匀 2mL 淡蓝色 2mL
淡蓝色
6 将两支试管的下半部浸在盛有热水的大烧杯中，煮沸1min，观察颜色变化
无砖红色沉淀
砖红色
三、酶的特性
能不能将实验中的斐林试剂换成碘液作为实验材料？
1.在不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？
2.在不同的pH下，同一种酶其活性是否会改变？
请设计相关的实验，验证你们的假设。
实验设计
哪些因素会影响酶的活性？
酶对化学反应的催化效率为酶的活性。
3.酶的作用条件比较温和
三、酶的特性
科学探究步骤
影响酶活性的条件
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）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
三、酶的特性
操作 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
0℃ 0℃ 37℃ 37℃ 100℃ 100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保温 在各自温度下保温5min
混合 将2加入1中 将4加入3中 将6加入5中
保温 在各自温度下保温5min
加碘液 2滴 2滴 2滴
观察颜色
实验结论：
温度过低或过高酶的活性都较低。
变蓝
不变蓝
变蓝
注意：
1.实验不宜用斐林试剂，本实验自变量为温度，须严格控制。
2.不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，H2O2在加热条件下会自然分解。
三、酶的特性
1.探究温度对酶活性的影响实验
酶活性受温度影响示意图
A B C表示反应的趋势如何
AB表示随温度升高，酶活性(催化效率)增强。
AB段内都是单调递增。
B 表示酶活性(催化效率)达到最大，此时的温度为催化的最适温度。
BC 表示随温度升高，酶活性(催化效率)减慢。
BC段内都是单调递减。
高温会使酶永久失活，不可恢复；
低温使酶活性降低，酶制剂常在低温下保存。
(人体内的最适温度为37度)
1.探究温度对酶活性的影响实验
三、酶的特性
1号试管
过氧化氢溶液
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
2号试管
3号试管
加入过氧化氢酶2滴，振荡2min
试管各加入2mL过氧化氢溶液
无明显变化
pH＝7
pH=12
pH＝2
将带火星的卫生香分别放入试管中
只有在适合的pH下酶的催化效率最好。
复燃
无明显变化
2.探究pH对过氧化氢酶活性的影响
三、酶的特性
酶活性受pH影响示意图
一般地，动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间，胃蛋白酶的最适pH为1.5；
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。
三、酶的特性
2.探究pH对过氧化氢酶活性的影响
在最适pH条件下，酶的活性最高，PH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
四、酶的应用
1.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。
2.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。
3.加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
4.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。
四、酶的应用
5.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。
四、酶的应用
五、课堂小结
判断题
（1）酶的作用是为化学反应提供能量（ ）
（2）酶是活细胞产生的，只能在活细胞内起作用（ ）
（3）所有的酶都是在核糖体上合成的 （ ）
（4）酶起催化作用后理解被降解（ ）
（5）无关变量是对实验没有影响的变量（ ）
（6）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（ ）
×
×
×
×
×
×
六、课堂练习
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ）
A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
D
B
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ）
A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构
C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
D
课堂练习
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？
这个模型中 A 代表某类酶,B 代表底物,C 和 D 代表产物。这个模型的含义是:酶 A与底物 B 专一性结合,催化反应的发生,产生了产物 C 和 D.这个模型可以类比解释酶的专一性。
课堂练习
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
A 点:随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。
B 点:反应速率在此时达到最高。
C 点:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。
课堂练习
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
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。
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化 为什么 请画出变化后的曲线。
课堂练习
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
该曲线表明,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。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化 为什么 请画出相应的曲线。
课堂练习
Thank You !