5.1降低化学反应活化能的酶 课件（共40张ppt）高中生物人教版（2019）必修1

(共40张PPT)
问题探讨
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani，1729---1799）做了一个巧妙的实验：将肉块放入一个小巧的金属笼内，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？
讨论
排除物理性消化干扰
胃内的化学物质
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解
1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质。
2.在探究实验中，学会控制自变量以及设置对照组和实验组。
学习目标
酶的作用和本质
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。
2H2O2
2H2O+O2
加热、催化剂
细胞代谢中的催化剂又是什么呢？
在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做催化剂。
酶
2 H2O2 2 H2O + O2
加热或Fe3+或过氧化氢酶
新配制的体积分数为3%的H2O2溶液；
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；
质量分数为3.5%的FeCl3溶液等。
通过比较H2O2过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
实验材料
比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的
实验原理
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
剂量
二
剂量
结果 气泡产生
带火星木条
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
反应条件
比较过氧化氢在不同条件下的分解
比较过氧化氢在不同条件下的分解---实验结果与结论
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度
剂量
二
剂量
结果 气泡产生
带火星木条
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
比较过氧化氢在不同条件下的分解
(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？
(2)3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么
(3)3号试管Fe3＋数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号试管反应速率更快，这说明什么？
加热能促进 H2O2 的分解，提高反应速率
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,它们都有催化作用
过氧化氢酶比 Fe3+ 的催化效率高得多
比较过氧化氢在不同条件下的分解---实验结果与结论
(4)该实验可得出什么结论？
酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
变量：
自变量：
因变量：
实验过程中的变化因素
人为控制的对实验对象进行处理的因素
因自变量改变而变化的变量
控制变量和设计对照实验
无关变量：
对照实验一般要设置( )和 ( )
实验过程中存在的其他一些会对实验结果造成影响的可变因素
实验组
对照组
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度
剂量
二 反应条件
剂量
结果 气泡产生
带火星木条
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
自变量
因变量
无关变量
变量
对照组
实验组
对照实验
等量性原则
单一变量原则
等量性原则
无关变量
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶的作用原理
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。
酶的意义：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有序的进行。
活化能：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。
1.加热时所需活化能：____
Fe3+参与时所需的活化能：____
有酶参与时所需活化能：____
2.Fe3+降低的活化能：____
酶降低的活化能：___
用加热的方法不能降低化学反应的活化能，但可以增加反应物分子的内能，从而增加活化分子数。
酶的作用机理
E1
E2
E3
E2－E1
E2—E3
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
发酵是由酵母菌细胞的存在所致，需要活细胞的参与
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
巴斯德
李比希
毕希纳
二、酶的本质
萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
萨姆纳之后
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。
切赫、奥尔特曼
二、酶的本质
二、酶的本质
酶是 产生的具有 的有机物，
其中绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。
活细胞
催化作用
产生场所
功能
化学本质
酶的概念
归纳总结酶的相关知识
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____
合成原料 _______ ___________
组成元素 至少含有C、H、O、N _________________
合成场所 _______ 细胞核(真核生物)
来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
C、H、O、N、P
核糖体
作用场所 细胞内、细胞外、生物体外
生理功能 _____
作用机理
酶的底物 酶促反应的反应物
催化
降低化学反应的活化能
1.如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质M在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是
A.ad段表示无催化剂时，反应所需要的活化能
B.ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能
C.若换用无机催化剂，b点将向上移动
D.加热加压不能使物质M更容易从常态转变为
　活跃状态
C
2.如图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验装置，下列有关说法正确的是
A.该实验的自变量是过氧化氢的分解速率
B.2号试管进行水浴加热，降低了反应所需的活化能
C.4号试管中的过氧化氢分子所含能量最高
D.4支试管中H2O2的浓度和用量都应相同
D
1.探究酶催化反应的特性。
2.探究影响酶活性的因素。
学习目标
酶的特性
过氧化氢酶与铁离子对过氧化氢的催化产生的气泡的情况怎样？这说明了什么？
3
4
4
3
少量肝脏
研磨液
1. 酶具有高效性
三、酶的特性
①曲线 比较，说明酶具有高效性。
②酶只能缩短达到化学平衡的时间，不改变化学反应的平衡点。
a b c
（1）含义：酶的高效性是相对无机催化剂而言的。酶的催化效率是无机催化剂的 倍。
（2）意义：保证细胞代谢快速进行。
（3）曲线：
107~1013
三、酶的特性
1. 酶具有高效性
a、b
（没有改变产物的生成量）
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。
酶也能催化多种化学反应吗？
三、酶的特性
2. 酶具有专一性
实验目的
实验原理
淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖，还原性糖能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。
淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂反应不能生成砖红色沉淀。
探究淀粉酶是否只催化特定的化学反应
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
三、酶的特性
2. 酶具有专一性
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉溶液 1号试管 蔗糖溶液
2号试管
步骤 一
二
三
现象
结 论
2ml淀粉溶液
2ml蔗糖溶液
加入淀粉酶2滴，振荡，放在60℃左右的热水中，反应约5min
加斐林试剂，水浴加热
蓝色→棕色→砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。说明酶具有专一性。
(1)该实验的自变量和因变量分别是什么？
自变量：底物的种类 因变量：底物是否被淀粉酶水解
(3)本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？
探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解，蔗糖酶、淀粉酶和淀粉。
分析淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验
(2)实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
（1）含义：每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
1)字母A、B、C和D分别代表______、______、______。
2)如何解释这一模型？
体现酶具有专一性。
反应前后酶的理化性质不发生变化。
酶
反应物
产物
三、酶的特性
2. 酶具有专一性
（2）模型：
许多无机催化剂能在高温、强酸、强碱条件下催化化学反应。
酶起催化作用需要什么样的条件呢？
三、酶的特性
3. 酶的作用条件较温和
酶活性：
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。
阅读上述材料，能得出什么？
影响酶活性的条件
三、酶的特性
3. 酶的作用条件较温和
指酶对化学反应的催化效率。
3.设计实验
4.进行实验
5.分析结果、得出结论
6.表达与交流
7.进一步探究
探究影响酶活性的条件
2.作出假设
1.提出问题
温度或pH会影响酶的活性
温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？
提出问题：
温度会影响酶的活性吗？
作出假设：
温度会影响酶的活性。
设计实验：
实验原理：
实验一：探究温度对淀粉酶活性的影响
三、酶的特性
淀粉 麦芽糖和葡萄糖
↓碘液 ↓碘液
蓝色 不形成蓝色
方 法 步 骤 取六只试管编号 1 1＇ 2 2＇ 3 3＇
淀粉溶液 2ml / 2ml / 2ml /
淀粉酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
温度处理5min 100℃ 60℃ 0℃
混合后保温5min 将同一温度内的两物质混合
滴加碘液 1滴 1滴 1滴
结果 现象
结论
变蓝
不变蓝
变蓝
实验一：探究温度对淀粉酶活性的影响
只有在一定温度下酶的催化效率最好
(1)温度对酶活性影响的实验中，操作顺序应注意什么？将底物和酶先混合再保温，还是先保温再混合？
(3)本实验能否选择斐林试剂代替碘液作鉴定试剂？
分析温度对酶活性的影响实验
(2)温度影响酶活性的实验中，底物能否选择H2O2和H2O2酶进行实验？
先保温再混合
不能，H2O2在不同温度下分解速率不同，高温下自身分解。
不能，因为斐林试剂需要加热,而该实验需要严格控制温度。
实验二：探究pH对过氧化氢酶活性的影响
实验 步骤 项目 1号试管 2号试管 3号试管
1
2
3
现象
结论
滴加肝脏研磨液
2滴
2滴
2滴
pH处理
5%HCl 1mL
蒸馏水 1mL
5%NaOH 1mL
3%过氧化氢
2mL
2mL
2mL
气泡
几乎无
较多
几乎无
酶的催化作用应具备适宜的pH
失活
失活
失活
酶和无机催化剂相比有高效性和专一性，但还必须要有一定的适宜条件（温度和pH）。
抑制
3. 酶的作用条件较温和
意义：保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。
原因： ，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温使酶活性 ，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。
含义：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在 条件下，酶活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会降低。
保存：
3. 酶的作用条件较温和
过酸、过碱或温度过高
受到抑制
低温保存
最适温度和最适pH
影响酶促反应速率的其它因素：
酶的浓度：
反应速率随酶浓度的升高而加快。
底物浓度：
在一定浓度范围内，反应速率随底物浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再增大
酶促反应速率
底物浓度
酶促反应速率
酶的浓度
酶量一定
B
课堂检测
1. 一分子过氧化氢酶能在1min内使5×105个过氧化氢分子分解成水和氧，相当于三价铁离子催化速率的109倍，但对蔗糖的水解不起作用。这种现象说明酶具有( )
A. 稳定性 高效性 B. 高效性 专一性
C. 多样性 稳定性 D. 多样性 专一性
2. （不定项）下列能正确说明酶的特征的是 （ ）
A. 绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA
B. 酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用
C. 酶的活性随着温度的升高而不断提高
D. 每一种酶只能催化一种一类化学反应
AD
课堂检测
3. 向蔗糖溶液中注入适量的新鲜淀粉酶溶液，放在60℃下保温5 min，然后用斐林试剂检测发现 ( )
A. 生成了砖红色沉淀 B. 混合溶液变成了紫色
C. 混合溶液的颜色不变 D. 生成了橘红色的小颗粒
4. 人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时（ ）
A. 消化道内食物尚未消化 B. 发烧使胃肠蠕动减弱
C. 体内的食物残渣排出受阻 D. 高温使酶的活性减弱
C
D