高中生物人教版（2019）必修1 5.1降低化学反应活化能的酶课件（共56张ppt）

(共56张PPT)
降低化学反应活化能的酶
一、酶在细胞代谢中的作用
二、酶的本质
酶的作用和本质
线粒体:
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
叶绿体
CO2+H2O O2+有机物
光能、叶绿体
酶
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
意义：
细胞代谢是生命活动的基础。
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢分解，变成氧和水。
一、酶在细胞代谢中的作用
2H2O2
2H2O + O2↑
过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
Fe3+
过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2↑
思考：①获取过氧化氢酶的方法？
新鲜的肝脏研磨液
②检验氧气生成情况的方法？
带火星的卫生香
（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
一、酶在细胞代谢中的作用
实验原理
1号
2号
3号
4号
2mLH2O2
90℃
水浴加热
2滴
3.5%FeCl3
2滴
20%肝脏研磨液
常温
实验步骤
1号
2号
3号
4号
90℃
水浴加热
2滴
3.5%FeCl3
2滴
20%肝脏研磨液
常温
实验结果
试管编号 步骤 1 2 3 4
一
二
三 观察
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
请观察教材P79面图片，描述各支试管的实验现象。
2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
1 2 3 4 3 4
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
一、酶在细胞代谢中的作用
自主探究1：讨论以下问题，时间3min，比学习效率。
3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？
2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
1 2 3 4 3 4
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；
一、酶在细胞代谢中的作用
自主探究1：小组讨论以下问题，时间3min，比学习效率。
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。
3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？
1 2 3 4 3 4
过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。
一、酶在细胞代谢中的作用
自主探究1：小组讨论以下问题，时间3min，比学习效率。
试管编号 步骤 1 2 3 4
一
二
三 观察
实验结论 2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
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
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
1 2 3 4 3 4
自变量：
因变量：
无关变量：
除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量（相同条件a）
随着自变量的变化而变化的变量（结果Y）
人为改变的变量（不同条件X）
一、酶在细胞代谢中的作用
对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。
变量：
实验中可以变化的因素
试管编号
步骤 1 2 3 4 一
二
三 观察
实验结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
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
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
对照组
实验组
自变量
因变量
对照实验
一、酶在细胞代谢中的作用
变量
①对照原则:设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。设置对照实验的目的：在于消除无关变量对实验结果的影响，增强实验的可信度
②单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。（无关变量始终相同且适宜）
实验设计两大原则:
自变量 无关变量 因变量
设置 控制 观察
1、探究甲状腺激素对动物生长发育的影响
甲组：饲料中添加甲状腺激素
乙组：饲料中不添加甲状腺激素
实验组：
对照组：
[对点训练]
乙组
甲组
2、植物细胞吸水与失水实验
对照
对照
实验组：
对照组：
处理前
处理后
空白
自身
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称为活化能
加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
一、酶在细胞代谢中的作用
2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
1）加热是通过什么途径加快化学反应速率的？
自主探究：讨论以下问题，时间3min，比学习效率。
3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
加热提供分子活化能，使活跃态的分子增多。
降低化学反应所需要的活化能，使活跃态的分子增多。
酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，但它们并未供给过氧化氢能量，而是降低了过氧化氢分解的活化能
加热加压相当于给汽车加大油门
提供能量
穿山隧道
各条件使反应加快的本质：
加热：
为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态
Fe3+：
降低化学反应的活化能
酶：
更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）
一、酶在细胞代谢中的作用
想一想：如何表示？
无催化剂曲线：______
酶促反应曲线：______
无酶促反应所需活化能：______
酶促反应所需活化能： ______
酶降低的活化能： ______
曲线B
曲线A
E2
E3—E2
E3
酶降低化学反应活化能的图解
条件
活化能
kj/mol
没有催化剂催化
75
用Fe3+催化
45
过氧化氢酶催化
29
20摄氏度测得过氧化氢分解的活化能
同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。
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
更显著地降低化学反应的活化能,
一、酶在细胞代谢中的作用
催化效率更高
二、关于酶本质的探索：
糖 → 酒精+二氧化碳
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德（微生物学家）
是活酵母细胞的作用
李比希（化学家）
是某些物质在酵母细胞死亡裂解后的作用
结论：酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同
毕希纳（化学家）
萨姆纳
脲酶是蛋白质
少数RNA
酿酶
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
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
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
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
酶是蛋白质
李比希
少数RNA也具有催化功能
切赫、奥尔特曼
二、酶的本质
酶的定义？
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
酶的来源
酶的作用
降低活化能
酶的化学成分
课堂小结
1、酶在细胞代谢中的作用---降低化学反应活化能。酶是生物催化剂，同无机催化剂相比，催化效率更高。
2、酶的本质---绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3、酶的定义---酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。
二、酶的特性
（一）酶的概念: P83
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,少数酶是RNA。
(各种消化酶都是蛋白质)
功能
来源
化学本质
※组成酶的基本单位是＿＿＿＿ 和 ＿＿＿＿。
活细胞内，酶合成的主要场所是＿＿＿＿。
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
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
（二）酶的特性
3号
4号
2号
1号
比较过氧化氢在不同条件下的分解：
1号和4号对照，说明：
3号和4号对照，说明：
酶能催化过氧化氢的分解
酶的催化具有高效性
酶的催化效率为无机催化剂的107-1013倍。
1.酶具有高效性
意义：
保证了细胞代谢的高效进行。
H2O2
H2O2
H2O2
常温
水浴
加热
无机
催化剂
酶
H2O2
表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
下图中三条线分别以下哪种情况，加入酶，加入无机催化剂和未加酶和催化剂
(2)酶和催化剂只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点（即生成物的量）
每一种酶只能催化 化学反应。
H2O2酶只能催化H2O2这一种物质的分解；
蛋白酶只能催化蛋白质这一类物质的水解……
一种或一类
2.酶具有专一性
“钥匙——锁” 模型
意义： 。
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行

根据酶的特性分析下列酶与底物相互作用的模式图解,回答问题:
(1)上述图解反映了酶的催化作用的　　　　性。
(2)从上图分析,酶应是　　　 (回答图中字母),
原因是　　　　　　　　　,被催化的底物是　 (回答字母)。
专一
A、D
反应前后性质不变
b2
2、感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？
1、实验证明，用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好。
3、我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？
（提示：唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5）
探究 影响酶活性的条件
探究1 温度对酶活性的影响
问题聚焦
1、选择淀粉还是H2O2作为实验材料？
三组，高温，低温和常温
2、设计几组实验？选择几个温度？
H2O2受温度影响会分解
3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？为什么不用斐林试剂？
碘液，看是否变蓝，斐林试剂鉴定需要水浴加热，会影响实验结果。
实 验 步 骤 1
2
3
4 5 观察并记录实验现象
结论 试管各加入2mL可溶性淀粉溶液
1号试管
2号试管
3号试管
1′试管
2 ′试管
3 ′试管
试管各加入2mL淀粉酶溶液
1和1′置于0℃冰水中保温5min
2和2 ′置于60℃热水中保温5min
3和3 ′置于100℃沸水中保温5min
将相应温度下的两试管溶液混合均匀，在各自温度下继续保温2min
试管中各滴加1～2滴碘液，摇匀
蓝 色
不变蓝
蓝 色
温度过高过低，都会影响酶的活性
1和1’，2和2’，3和3’为什么要各自在相同的温度下保温5min后再混合？
如果直接将酶加入反应物,在未达到实验设定温度的时间里,酶已经发挥作用,影响实验结果.所以在探究温度对酶活性的影响的实验里,一定要将酶、反应物分别放置在设定温度保温5min
温度对酶活性的影响
（1）在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而_______，但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而________。
B
C
A
（3）低温影响酶的活性，但不会使酶的_________遭到破坏，温度升高后，酶________恢复活性。但高温会导致酶_________，酶会_______活性。
（2）在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的_________。
升高
降低
最适温度
空间结构
能够
变性
失去
一般地，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间；植物体内的酶最适温度在40~50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。
探究2 pH对酶活性的影响
问题聚焦
1、选择淀粉还是H2O2作为实验材料？
三组，酸性，碱性和中性
2、设计几组实验？选择几个pH？
H2O2，因为在酸性条件下，淀粉会发生水解反应。
3、观察指标怎么确定？
气泡产生数量
（二）探究pH对H2O2酶活性的影响
IMN
1号试管 2号试管 3号试管
实验步骤 一 二 三 四 预测现象
结论 1mLH2O2
PH＝2
pH＝7
pH＝12
加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min
将带火星的卫生香分别放入试管中
无明显变化
复燃
无明显变化
酶的催化需要适宜的PH
2mLH2O2
3mLH2O2
——请纠错
（二）探究pH对H2O2酶活性的影响
1号试管 2号试管 3号试管
实验步骤 一 二 三 四 预测现象
结论 2mLH2O2
PH＝2
pH＝7
pH＝12
加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min
将带火星的卫生香分别放入试管中
无明显变化
复燃
无明显变化
酶的催化需要适宜的PH
正确示范
2mLH2O2
2mLH2O2
不能，因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到实验结果。
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
（1）在一定条件下，酶活性最大时的pH值称为该酶的________。偏离该pH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会________。
pH对酶活性的影响
（2）过酸，过碱都会使酶的_________遭到破坏，使酶___________。
降低
最适pH
空间结构
永久失活
一般地，动物体内的酶最适pH在6.5~8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH在4.5~6.5之间。
※高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响，其本质相同吗？
不同。
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
※过酸、过碱或高温 酶永久失活
低温 酶暂时失活
※影响酶促反应速率的因素：
1. 温度
3. 酶的浓度：反应速率随
酶浓度的升高而加快。
4. 底物浓度：在一定浓度
范围内，反应速率随浓
度的升高而加快，但达
到一定浓度，反应速率
不再变化
酶促反应速率
酶的浓度
酶促反应速率
底物浓度
酶数量限制
2. pH
5. 抑制剂、激活剂
底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
（1）甲图中在其他条件适宜、酶浓度一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的改变怎样变化？
（2）甲图中：A~B段限制因素：_____________；B以后稳定阶段限制因素：___________________________
（3）乙图显示在底物足够、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率和酶浓度之间的关系：________________________________
底物浓度
酶的数量和酶的活性
成正比
酶促反应速率随底物浓度增大而加快，但当底物达到一定浓度后，酶促反应速率不再增大。
温度
小结：影响酶促反应速率的因素及其作用的实质
pH
抑制剂或激活剂
酶浓度
底物浓度
酶活性
影响
影响
酶与底物的接触面积
酶促反应速率
小结：
1.酶的概念（来源、功能、化学本质）
2.酶的特点
3.影响酶促反应速率的因素
③ 酶的作用条件较温和
② 酶具有专一性
① 酶具有高效性
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,少数酶是RNA。
① 温度
② pH
③ 酶的浓度
④ 底物浓度
⑤ 抑制剂、激活剂
选一选
1．在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（ ）。
A．有利于过氧化氢酶的释放 B．保护过氧化氢酶
C．提高过氧化氢酶的活性 D．以上说法都不正确
2.酶具有极强的催化功能，其原因是（ ）
A．增加了反应物之间的接触面积
B．降低了化学反应的活化能
C．提高了反应物分子的活化能
D．酶提供使反应开始所必需的活化能
选一选
3、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A.大多数酶是细胞产生的
B.大多数酶是生物催化剂
C.大多数酶的化学本质是蛋白质
D.大多数酶的基本组成单位是多肽
选一选
4.关于酶的叙述中,正确的是( ).
A．酶只有在生物体内才能起催化作用
B．酶都有消化作用
C．酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。
D．酶都是在核糖体上合成的
5．20世纪80年代初，切赫和奥特曼分别发现了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了1989年的诺贝尔化学奖。“核酶”是指某些（ ）。
A．DNA B．RNA C．染色体 D．ATP
6，人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是（ ）
A.所吃食物不能消化
B.胃没有排空
C.吃药使人没有了胃口
D.体温超过合适温度，消化酶的活性下降。
D
催化效率
pH值
2
4
6
8
10
12
胰蛋白酶
胃蛋白酶
PH值对酶作用的影响（以人体内的酶为例）
0
7，在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH由10降到2的过程中，
胃蛋白酶的活性将：（ ）
A．不断上升 B．没有变化
C．先升后降 D．先降后升
B
8，如图表示在最适温度和最适pH条件下,反应物浓度等与酶促反应速率的关系。据图分析不正确的是　(　　)
A.曲线a可表示酶量减少后的底物浓度和反应速率关系
B.限制曲线b的AB段反应速率的主要因素为反应物浓度
C.形成曲线c的原因可能是B点时酶量增加或适当升温
D.若在适当升高温度条件下重复该实验,图中A点位置将下移
C
谢谢听讲