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38张ppt)

(共38张PPT)
降低化学反应活化能的酶
1.酶的作用
2.酶的本质
3.酶的特性
本节目标
排除物理性消化对肉块的影响
胃内的化学物质将其分解
收集胃内化学物质，做体外分解肉块实验
一、酶的作用
1773年，意大利科学家斯帕兰札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。
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？
3. 怎样才能证明你的推测
一、酶的作用
斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。然而这种物质是什么，他始终未能得出结论。后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。1835年， 德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
随着对细胞研究的不断深入，人们认识到，细胞的生活需要物质和能量。能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶( enzyme)。
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，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。
一、酶的作用
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
加热
Fe3+（无机催化剂）
过氧化氢酶
一、酶的作用
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计等。
【材料用具】
【实验过程】
试管编号 1 2 3 4
H2O2溶液（3%） 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
实验条件
观察指标
常温
90℃水浴加热
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
1. 气泡冒出情况
2. 卫生香复燃情况
1．与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？
不能。
一、酶的作用
常温 加热 FeCl3 H2O2酶
【实验结果】
【讨论】
2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2．在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
一、酶的作用
常温 加热 FeCl3 H2O2酶
【实验结果】
3．3号、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
4. 3号与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？
4号比3号快得多。说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高。
【讨论】
说明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。
一、酶的作用
【实验结论】
常温 加热 FeCl3 H2O2酶
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
控制变量和设计对照实验
1、关于变量
变量： 实验中可变化的因素或条件。
①自变量： 在实验中，由实验操作者人为控制的变量。
②因变量： 在实验中，随着自变量的变化而变化的变量。因变量一般都应有可观察/检测的指标。
③无关变量： 除自变量以外能使实验对象发生变化的其他因素。无关变量需保持相同且适宜
y=kx+b
本实验中的变量
自变量：反应条件（加热、加Fe3+、加过氧化氢酶）
因变量：底物的分解速率（用产生气泡数的多少表示）
无关变量：过氧化氢的体积、浓度，反应的时间等
控制变量和设计对照实验
2、对照实验：除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照试验一般要设置对照组和实验组。
①空白对照：
②自身对照：
③相互对照：
实验:探究饲喂甲状腺激素作用
实验组:饲喂适量的甲状腺激素
空白对照组:饲喂等量的生理盐水
没有催化剂
无机催化剂
加酶
反应过程
能量
一、酶的作用
常态分子
活跃态分子
易发生化学反应
吸收能量
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。
加热使分子得到能量，从常态转变为活跃状态。
酶和催化剂不为化学反应提供能量，而是降低了反应的活化能。
反应前后酶的量不变，酶只改变反应速率，不改变化学反应平衡。
b
a
c
d
反应过程
能量
初态
（反应物）
终态
（产物）
活跃状态
①
②
③
①
无催化剂
②
无机催化剂
③
酶
一、酶的作用
a
b
c
正确说法 错误说法
来源 具有分泌功能的细胞产生，有的来源于食物
化学本质 蛋白质
合成原料 氨基酸
合成场所 核糖体
作用场所 只在细胞内起催化作用
生理功能 酶具有调节、
催化等多种功能
活细胞都能产生
(人的成熟红细胞除外)
多数是蛋白质，少数为RNA
氨基酸 或 核糖核苷酸
核糖体 或 细胞核
在细胞内、细胞外，
或生物体外发挥作用
酶只有催化作用
1．酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（ ）
A．酶不能脱离生物体起作用
B．酶只有释放到细胞外才起作用
C．所有的酶都是蛋白质
D．酶是具有催化作用的有机物
2．酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是 （ ）
A．能为反应物提供能量
B．能降低化学反应的活化能
C．能在温和条件下催化化学反应
D．催化化学反应更高效
D
D
3、科学家证实:RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,而蛋白质不具有。这一结果表明(　　)
A.酶都是由蛋白质和RNA组成的
B.RNA具有催化作用
C.酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸
D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA
B
4.酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行
5.酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量
6.无关变量是与实验结果无关的变量
7.在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的
×
×
×
√
三、酶的特性
FeCl3 H2O2酶
1.酶具有高效性
无机催化剂和酶都可以降低化学反应的活化能，从而都可以提高化学反应速率，与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著。大量实验数据表明，酶的催化效率一般是无机催化剂的107-1013倍。
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
时间
产物浓度
t
a
b
c
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（酶不能增加产物的生成量），反应前后酶的性质和数量不变
三、酶的特性
1.酶具有高效性
三、酶的特性
2.酶的专一性
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？
探究酶的专一性实验设计思路:
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
三、酶的特性
2.酶的专一性
实验原理：
淀粉和蔗糖都是非还原性糖，它们在酶的催化作用下都能水解为还原糖。
材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，斐林试剂，碘液
用具：试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴等
探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一
酶相同、底物不同
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的水浴中，反应5min。
2号试管加入2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
60℃水浴2min
1号试管加入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。
取两支试管，编号1、2
能否用碘液作为检测试剂？
不能，无法鉴定蔗糖是否反应
三、酶的特性
2.酶的专一性
方案二
底物相同、酶不同
实验步骤 一
二
三
四 反应5min后，向两支试管中加入等量的碘液
实验现象
结论
两只试管各加入2mL淀粉溶液
变蓝
不变蓝
淀粉只能被淀粉酶催化水解，不能被蔗糖酶催化水解。
取两支试管，编号1、2
能否用斐林试剂作为检测试剂？
可以
三、酶的特性
2.酶的专一性
1号试管加入2滴淀粉酶溶液
2号试管加入2滴蔗糖酶溶液
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
三、酶的特性
2.酶的专一性
底物A只能被酶A催化，说明酶具有专一性
资料一:实验证明用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好。
资料二: 唾液的PH为6.2—7.4
胃液的PH为0.9—1.5
小肠液的PH为7.6
1、酶的催化效率可能受温度影响。
2、酶的催化效率可能受PH值的影响。并且不同的酶需要不同的pH条件。
探究：影响酶活性的条件
酶活性：指酶催化特定化学反应的能力。其大小可以用单位时间内底物减少的量或产物生成的量表示。
三、酶的特性
产物生成量
底物减少量
1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
物质 2ml 淀粉 2ml 淀粉酶 2ml 淀粉 2ml 淀粉酶 2ml 淀粉 2ml
淀粉酶
保温
混合 1、2试管混合摇匀 3、4试管混合摇匀 5、6试管混合摇匀
试剂 各加入2滴碘液，振荡
观察 颜色
结论
0℃冰水保温5min
50℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
变蓝
变蓝
不变蓝
温度能影响酶的活性，温度过高或过低都会降低酶的活性
实验1：探究温度对酶活性的影响
三、酶的特性
三、酶的特性
(1)在温度对酶活性影响的实验中，能否先将淀粉和淀粉酶溶液混合后再进行保温？
不能，因为酶具有高效性，若先将底物和酶混合，可能在达到相应温度之前反应就已发生，影响实验结果。
(2) 能否用斐林试剂代替碘液来判断试管中的淀粉是否水解？
不能，该实验的自变量是温度，而使用斐林试剂检测时需要水浴加热，这样会干扰自变量。
(3) 能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做温度对酶活性影响的实验？
不能，因为H2O2的分解受温度影响，高温会加快H2O2分解，所以温度除了影响酶的活性外也会影响过氧化氢的分解速率。
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
低温抑制酶的活性，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会使酶的空间结构遭到破坏，会导致酶变性，甚至会使其永久失去活性。所以酶适合在低温下保存。
三、酶的特性
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℃
实 验 步 骤 一
二
三
四
五
实验现象
结论
各加入3%过氧化氢2mL
大量气泡
反应约5min，记录气泡产生情况
几乎无气泡
几乎无气泡
各加入肝脏研磨液2滴
1号
2号
3号
加蒸馏水1mL
等量的 HCl溶液
等量的 NaOH溶液
过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高
能否用淀粉和淀粉酶进行实验？
不能，酸性条件下淀粉会分解
步骤三、四能否颠倒？为什么？
三、酶的特性
实验2：探究pH对酶活性的影响
pH
反应速率
最适pH
A
B
C
过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
三、酶的特性
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
不同酶的最适pH不同：
胃蛋白酶：1.5~2.2
唾液淀粉酶:6.8
胰蛋白酶:8~10
过氧化氢酶: 6.8
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。低温使酶的活性受抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温和适宜的pH下保存。
三、酶的特性
3.酶的作用条件温和
温度的变化不会影响酶的最适pH
pH的变化不会影响酶的最适温度
三、酶的特性
3.酶的作用条件温和
a
b
c
N
底物浓度
反应速率
O
b
三、酶的特性
当底物浓度增大到某一值时，反应速率达到最大值。（酶完全被底物结合）
a
b
c
M
酶浓度
反应速率
O
当酶浓度增大到某一值时，反应速率达最大值。（底物完全被酶结合）
底物充足
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
酶为生活添姿彩
1.酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示
2.pH影响酶活性的实验中实验材料不选择淀粉，原因是酸能促进淀粉水解
3.探究“影响酶活性的条件”实验中，至少要设置三组实验
4.市售α-淀粉酶的最适温度在50~75°C，而来自人体的唾液淀粉酶的最适温度在37°C左右
√
√
√
√
5.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
D
6.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
B
7.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85°C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
8.在不损伤植物细胞内部结构的情况下，下列可用于去除细胞壁的物质是
A.蛋白酶 B.纤维素酶 C.盐酸 D.淀粉酶
B
A.当温度为t2时，该反应的活化能最高
B.当反应物浓度提高时，t2对应的数值可能会增加
C.温度在t2时比在t1，时更适合酶的保存
D.酶的空间结构在t1时比在t3时破坏更严重
9.下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是
B
10.下图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是
增大pH，重复该实验， A 、 B 点位置都不变
B点后，适当升高温度，曲线将出现c所示变化
酶量增加一倍，酶促反应速率可用曲线a表示
反应物浓度是限制曲线 AB 段酶促反应速率的主要因素
D
11.为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。请回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是 组。
(2)在t1之前，将A组温度提高10℃，则A组酶催化反应的速率会 。
(3)如果在时间t2内，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量 ，原因是 。
(4)生物体内酶的化学本质是 ，其特性有 。
B
加快
不变
酶已失活
蛋白质或RNA
高效性、专一性