生物人教版（2019）必修1 5.1.2降低化学反应活化能的酶课件（共42张ppt）

(共42张PPT)
降低化学反应的活化能
（第2课时）
第1节
第5章 细胞的能量供应和利用
复习旧知
酶
细胞代谢
实质
特点
意义
本质
作用机理
作用
参与
细胞中的化学反应
细胞生命活动的基础
需要酶的参与（催化）
催化作用
酶催化作用的实质：
降低化学反应所需的活化能
大多是蛋白质，少数是RNA
复习旧知
什么是活化能？
对照实验
各条件使过氧化氢分解加快的本质
使分子从常态转变为易发生化学反应的活化状态所需的能量。
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
自变量
因变量
无关变量
变量
对照原则
单一变量原则
等量原则
原则
少量肝脏
研磨液
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。 即酶与无机催化剂相比具有高效性
107 ～1013
肝脏必须是新鲜的。
三氯化
铁溶液
1
2
1
2
①高效性
酶的特性
意义：可以使生命活动更加高效地进行
①高效性
酶的特性
1实验设计思路及预测结果与结论
项目 对照组 实验组
材料 等量的同一种底物
试剂 一定量的无机催化剂 等量的底物对应的酶溶液
现象 反应速率慢 或反应时间长 反应速率快
或反应时间短
结论 酶具有高效性
2. 用坐标曲线图表示酶的高效性
ta
tb
t
a
b
c
时间
产物浓度
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。
平衡点
2（1）只改变化学反应_______，不改变化学反应的_______。
（2）不为化学反应提供______________，本身不被_________。
（3）酶只能________达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的_______________。
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解；
也能催化脂肪水解；还能催化淀粉的水解。
酶也能催化多种反应吗？
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
1、含义：
2、原因：
酶的活性部位只能与相应底物分子的空间结构相匹配
3、意义：
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
一种
H2O2酶：H2O2
脲 酶：尿素
淀粉酶：淀粉
一类
蛋白酶：蛋白质→多肽
肽酶：多肽→氨基酸
②专一性
1
一：酶的特性
1
底物m
底物s
底物用 表示；
酶用 表示；
产物用 表示。
这个模型能解释酶的 特性。
B
A
C、D
专一性
课后练习P85
酶的专一性
酶的专一性
4设计实验探究酶的专一性
淀粉和蔗糖都是非还原性糖，但可被相应酶水解为还原糖
蔗糖酶
蔗糖 → 葡萄糖 + 果糖
淀粉酶
淀粉 → 麦芽糖
项目 方案一 方案二
对照组 实验组 对照组 实验组
材料
试剂
现象
结论
淀粉
淀粉酶
蔗糖
淀粉酶
反应
不反应
酶具有专一性
淀粉
淀粉
淀粉酶
蔗糖酶
反应
不反应
底物相同酶不同
底物不同酶相同
酶的专一性
方案1：底物不同酶相同
1号 2号
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
2ml淀粉溶液
2ml蔗糖溶液
淀粉酶2滴，振荡，60℃保温5min
加入斐林试剂→振荡→约60℃水浴2min
砖红色沉淀
无变化
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
不选碘液鉴定
因蔗糖无论是否水解都不会与碘液产生特定颜色。
酶的专一性
方案1：底物不同酶相同
1号 2号
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
2ml淀粉溶液
2ml蔗糖溶液
淀粉酶2滴，振荡，60℃保温5min
加入斐林试剂→振荡→约60℃水浴2min
砖红色沉淀
无变化
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
思考：本实验自变量、因变量、无关变量分别是？
底物种类
底物和酶的量、
温度、反应时间等
底物水解情况
酶的专一性
1号 2号
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
方案2：底物相同酶不同
思考：能否用将碘液换成斐林试剂鉴定此实验的结果？
2ml淀粉溶液
2ml淀粉溶液
2滴淀粉酶溶液
2滴蔗糖酶溶液
5min后，两只试管加等量碘液
不变蓝
变蓝
淀粉只被淀粉酶催化水解，不能被蔗糖酶催化。
可以
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物B + 酶A
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物A+ 酶B
只有酶A能催化底物A参与的
反应，说明酶具有专一性
酶A只能催化底物A参与的
反应，说明酶具有专一性
尝试叙述：
5用坐标曲线图表示酶的专一性:
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。酶发挥作用需要怎样的条件呢
细胞代谢需要酶的参与，组成生物体的细胞生活的环境都比较温和。
因此，酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。
酶起催化作用需要适宜的温度和酸碱度影响。
用一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。
通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量
来表示酶活性的大小。
1酶的活性
产物生成量
底物减少量
酶催化特定化学反应的能力。
酶的特性：③酶作用条件比较温和
概念：
表示方法：
2探究 实践
影响酶活性的条件
科学探究步骤：
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，仔细观察，认真记录…）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告,绘曲线图，适当交流…）
1、材料：
（一) 温度对酶活性的影响
2、原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，
根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
淀粉酶、淀粉、沸水、冰块、 60 ℃的水、碘液
如何控制温度？
先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合
确保混合后的酶促反应在预设温度下进行
3、思考：
酶的作用条件较温和---实验设计
实 验 步 骤 一
二
三
三
四
五
实验现象
结论
蓝色
各加入两滴碘液
振荡
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性
蓝色
1、3、5各加入2mL淀粉溶液， 2、4、6各加入淀粉酶溶液1mL
1号
5号
0 ℃保温约5min
60 ℃保温约5min
100 ℃保温约5min
3、4号试管
溶液混合
5、6号试管
溶液混合
（一） 探究温度对淀粉酶活性的影响
2号
3号
4号
6号
在各自的温度条件下反应约5min
1、2号试管
溶液混合
（1）在温度对酶活性影响的实验中，为什么淀粉和淀粉酶溶液混合
之前要控制好各自的温度？
防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用，
影响实验效果。
注意事项
(2) 能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖红色沉淀生成，
来判断试管中的淀粉是否水解了？
不能。因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要
水浴加热。
(3) 能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？
不能，因为过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速率的差异，
所以温度除了影响酶的活性外本身也会影响过氧化氢的分解
速率, 不能体现单一变量原则.
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
在一定温度范围内，酶促反应速率
随温度的升高而加快
在最适温度时，酶促反应速率最快
AB：
B点：
BC：
超过最适温度，酶促反应速率随温
度升高而减慢，直至酶失活。
2. 温度对酶活性的影响曲线解读：
①在 最适宜温度 条件下，酶的活性最高（如B点）。温度偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
②低温（如A点）影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度适当升高后，酶恢复 活性。但高温（如C点）会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。
③酶制剂适宜在低温下保存。
3. 最适温度随物种不同而有差异
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℃
温度
反应速率
最适温度
耐高温的DNA聚合酶最适温度可达94℃
（二） 探究pH对酶活性的影响
pH影响酶的空间结构从而影响酶的活性，因而影响单位时
间内氧气的生成量，可观察气泡量或用带火星的卫生香燃
烧的情况来检验氧气生成量的多少。
过氧化氢溶液、过氧化氢酶、pH=7的缓冲溶液、HCl溶液、NaOH溶液
2H2O2 2H2O + O2
过氧化氢酶
如何设置不同的pH？
2.原理：
1.试剂：
3.思考：
将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
酶的作用条件较温和---实验设计
（二）探究pH对过氧化氢酶活性的影响
实 验 步 骤
一
二
三
四
实验现象
结论
各加入3%过氧化氢2mL
几乎无气泡
反应约5min，记录气泡产生情况
较多气泡
几乎无气泡
各加入肝脏研磨液2滴
1号
2号
3号
1mL PH=7的缓冲液
1mL 5%HCl
1mL 5%NaOH
过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高
第二、三步能不能颠倒？
思考：
①本实验不能选择淀粉和淀粉酶进行探究。因为调节pH值所营造的酸性环境会干扰斐林试剂（碱性）对淀粉水解的检测，且酸性环境下，淀粉还会水解，碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应。
②需要事先在肝脏研磨液中加入调节pH的溶液后，再将酶液和底物混合，否则尚未调节pH，反应即已结束。（本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合）
1. 注意事项：
2. pH对过氧化氢酶活性的影响---曲线解读：
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
在最适pH时，酶促反应速率最快
DE：
E点：
EF：
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升
高而减慢，直至酶失活。
①在最适宜PH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低 。
②较低PH（如D点）、较高PH（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
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
3. 不同酶的最适PH不同
一般来说，酶的最适pH:
动物：在6.5-8.0之间；
植物：在4.5-6.5之间；
细菌和真菌：差别较大。
不同种类酶的最适pH不同。
胃蛋白酶在强酸环境，小肠内的酶在弱碱性环境发挥作用
酶的名称 最适pH
过氧化氢酶（肝） 6.8
唾液淀粉酶 6.8
脂肪酶 8.3
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
4. 关注表格，注意酶的最适pH范围
结论：
影响酶促反应速率的因素
1、酶浓度（底物充足）
在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，
酶促反应速率与酶浓度成正相关。
四、影响酶促反应速率的因素——酶浓度
2、酶浓度（底物有限）
a
底物有限
b
c
ab：
在一定的酶浓度范围内【（0，N）】，随酶浓度的增加，反应速率增加
N
酶浓度
反应速率
0
b：
当酶浓度增大到某一值时（N），反应速率达到最大值，不再增加
酶浓度较低，底物没有完全被酶结合
底物完全被酶结合
四、影响酶促反应速率的因素——酶浓度
3、底物浓度（酶有限）
a
b
c
ab：
在一定底物浓度范围内[（0，M)]，随底物浓度的增加，反应速率增加
M
b：
当底物浓度增大到某一值时（M），反应速率达到最大值，不再增加
酶没有完全被底物结合
酶完全被底物结合
底物浓度 [S]
反应速率
O
四、影响酶促反应速率的因素——底物浓度
反应速率
M
0
底物浓度
再加入一定量的酶，曲线应该怎么变？
4、底物浓度
四、影响酶促反应速率的因素——底物浓度
5. 曲线变化
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
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。
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
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。
1）pH为多少时，酶活性最大？
2）从图中可以得到什么结论？
反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
0
反应物剩余量（相对值）
PH
30℃
33 ℃
37 ℃
35 ℃
反应溶液温度的变化不影响酶作用的最适pH。
1）温度为多少时，酶活性最大？
2）从图中可以得到什么结论？
64曲线综合分析
还有：酶浓度、底物浓度、金属离子、酶的激活剂、抑制剂等
2
3
4
5
6
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。
五、酶的应用
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。
五、酶的应用
成分：蛋白酶0.2%，清洁剂15%。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间，使用温水30~40℃效果最佳。切勿用60 ℃以上的热水。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清洗双手。
3.加酶洗衣粉
五、酶的应用
4.含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也是导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
五、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。
五、酶的应用
练习
12、上海34.胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），湿度保持37℃，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图，请回答下列问题：
（1）该酶作用的底物是_________。
（2）在140分钟后，曲线变成水平，这是因为______________。
（3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。
蛋白质
底物量一定，
底物已被消耗尽