生物人教版（2019）必修1 5.1降低化学反应活化能的酶（共43张ppt）

(共43张PPT)
光合作用
细胞呼吸
能量
ATP
酶
物质代谢
有机物
分解
有机物
合成
生命活动需要能量
酶的作用与本质
沈子杰-2020.12.15
第五章 细胞的能量供应与利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
19世纪
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
李比希
引起发酵的是细胞中的某些物质，这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
萨姆纳
脲酶是蛋白质
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。
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，就像糖液含有活酵母细胞一样
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶是有机物
酶的作用与本质
酶是有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶是由活细胞产生的
酶的作用与本质
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
细胞核内
核糖体
1.RNA与蛋白质的生产过程
2.细胞代谢由酶催化进行
活细胞
生命活动
可进行
基础
细胞代谢
本质
有序的化学反应
酶
离不开
酶又叫生物催化剂
细胞代谢是有序的化学反应
酶的作用与本质
氨基酸 蛋白质
酶
核糖体上缩合脱水
酶
内质网/高尔基体加糖侧链
糖蛋白
叶绿体：CO2+H2O （CH2O）+O2
光能
酶
线粒体：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
氧气
酶
酶具有催化作用
酶的作用与本质
催化作用/活化能（P81页）
催化作用的实质是降低化学反应所需要的活化能。
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的能量称为活化能。
常态
终态
活跃状态
活化能
酶显著降低了化学反应所需的活化能
酶的作用与本质
(1)图中表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是哪一段？
(2)图中表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是哪一段？
(3)图中表示酶降低的活化能的是哪一段？
AC
BC
AB
酶的定义
酶的作用与本质
酶的定义（P81）
酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物。
酶在细胞代谢中起到调节作用。
病毒可以产生酶。
来源：活细胞。
功能：催化作用。
本质：有机物（多数是蛋白质，少数是RNA）
错误
错误
由细胞产生，在细胞内和细胞外都能发挥催化作用
正确
沈子杰-2020.12.15
酶的特性
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶的特性
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
目的要求：
（1）常温
（2）水浴加热
（3）加Fe3+催化剂
（4）加过氧化氢酶
特别注意：
“新鲜的肝脏”
“研磨液”
——H2O2酶数量多、活性强
——增加H2O2酶与反应物的接触面
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶的特性
步骤 试管编号
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 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香燃烧
结论
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶的特性
与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
实验结果与结论
2管放出的气泡多，说明加热能促进过氧化氢的分解。
不能
2号
1号
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶的特性
实验结果与结论
3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
Fe3+和过氧化氢酶都加快过氧化氢的分解速率。
4号试管比3号反应速率快得多，说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高得多。
3号
4号
质量分数为20%的 新鲜肝脏研磨液 1滴 质量分数为3.5%的
氯化铁溶液
1滴
过氧化氢酶
生物催化剂：
所含酶的相对数量：1
无机催化剂：
Fe3+
Fe3+的相对数量：25万
结论：
通过实验结果的分析与讨论，你对酶有什么认识？
酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高(高效性）。
酶具有高效性
酶的特性
酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。
酶显著降低了化学反应所需的活化能
酶的作用与本质
(1)图中表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是哪一段？
(2)图中表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是哪一段？
(3)图中表示酶降低的活化能的是哪一段？
(4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向什么方向移动？
AC
BC
AB
向上移动
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
酶显著降低了化学反应所需的活化能
酶的作用与本质
加热使过氧化氢得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
酶显著降低了化学反应所需的活化能
酶的作用与本质
Fe3+没有给过氧化氢提供能量，降低了过氧化氢分解反应的活化能。
酶显著降低了化学反应所需的活化能
酶的作用与本质
过氧化氢酶没有给过氧化氢提供能量，降低了过氧化氢分解反应的活化能。
酶显著降低了化学反应所需的活化能
酶的作用与本质
控制变量和设计对照实验
酶的特性
实验中的变量
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一
二
观察
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏
研磨液
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
自变量
因变量
无关变量
H2O2浓度
剂量
剂量
气泡产生
点燃的卫生香
控制变量和设计对照实验
酶的特性
该实验中自变量、因变量和无关变量分别是哪些？
控制变量和设计对照实验
酶的特性
对照实验
除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
（单一变量原则，等量原则）
对照实验一般要设置对照组和实验组，每组实验一般重复几次。
（对照原则，平行重复原则）
对照组
实验组
未施加任何实验处理，称为
空白对照
几个实验组之间相互比较称为相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。
(不同处理的前后对照)
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
基本不变
①在清水中：
细胞的正常形态
③在清水中：
质壁分离复原
②高浓度蔗糖溶液中:
质壁分离
①是对照组；②是实验组
②是对照组；③是实验组
自身对照
自身对照
控制变量和设计对照实验
酶的特性
酶具有专一性
酶的特性
无机催化剂
生物催化剂
VS
无机催化剂催化范围比较广。酸能催化蛋白质、脂肪、淀粉水解。
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗
酶具有专一性
酶的特性
现给定实验材料：淀粉酶，淀粉与蔗糖，如何验证酶的专一性？
实验原理
淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性）
淀粉酶
实验思路
1. 不同种底物 + 同种酶
2. 同种底物 + 不同种酶
观察是否有反应进行
淀粉和蔗糖都是非还原糖。
淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。
通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，确定酶促反应产物。
蔗糖（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性）
淀粉酶

酶具有专一性
酶的特性
步骤 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖溶液
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 60℃保温5min
5 加入斐林试剂
6 水浴加热1min
7 观察颜色变化
2mL
—
—
2mL
2mL
2mL
2mL
砖红色
无砖红色
实验结论：
淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。
α-淀粉酶的最适温度
酶的专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应
酶具有专一性
酶的特性
酶
酶
酶
底物
中间产物
产物
酶+底物
酶-底物复合物
酶+产物
1.酶与底物的结合具有特异性
2.反应过程中酶的结构发生变化，反应前后酶的结构和性质不变
1.底物A以及B-C与酶特异性结合
2.酶的空间结构发生变化，形成中间产物
3.得到产物A-B和C，酶恢复原构象
酶具有作用条件温和性
酶的特性
为什么细胞要尽可能维持温度和pH的稳定性？
乳酸＋NaHCO3=乳酸钠＋H2CO3
CO2＋H2O
无机盐功能：维持细胞的酸碱平衡
缓冲对(通常是弱酸/弱碱对)：
H2CO3\ NaHCO3 NaH2PO4\Na2HPO4
NaOH＋ H2CO3(过量) = NaHCO3 ＋ H2O
缓冲液：
当缓冲液中加入少量强酸或强碱时，其pH值变化很小。
氢键
作用条件温和性：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
最适pH
υ/mmol. s-1
酶活性受pH影响示意图
t/℃
υ/mmol. s-1
最适温度
酶活性受温度影响示意图
1.温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复；
低温使酶活性降低，但空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
酶具有作用条件温和性
酶的特性
3.过酸或过碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复；
判断：唾液淀粉酶在37℃时活性最高，故其最适保存温度为37℃。
2.酶制剂适宜在低温下保存。
错误
不同酶的最适pH和温度不同
酶的特性
唾液淀粉酶
的最适温度
耐热细菌的酶最适温度
沈子杰-2020.12.15
酶相关曲线
2. 右图表示的是在最适温度下，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。
例题
酶相关曲线
2. 右图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（2）如果在A点时温度升高10"C,曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
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。
例题
酶相关曲线
2. 右图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（3）如果在B点时往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。
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。
例题
酶相关曲线
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。
2．pH
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
影响酶促反应速率的因素
酶相关曲线
酶促反应速率
酶的浓度
（底物充足的前提下）
沈子杰-2020.12.15
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。
酶的应用
酶的特性
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
4.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。
总结
酶的特性
酶
专一性
高效性
作用条件较温和
特
性
本
质
有机物
蛋白质
RNA
作 用
催化作用
实 质
降低化学反应的活化能
酶具有作用条件温和性
酶的特性
探究温度对淀粉酶活性的影响实验
步骤 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
第一步 2 mL淀粉溶液 ＋ ＋ ＋
1 mL淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋
第二步 分别保温5min 冰浴，0℃ 水浴，60℃ 沸水浴
第三步 将试管 中的溶液倒入试管 中混合 将试管 中的溶液倒入试管 中混合 将试管 中的溶液倒入试管 中混合
第四步 分别保温2min 冰浴 水浴，60℃ 沸水浴
用自来水冲凉
第五步 加入2滴 ，观察 变化
2
1
4
3
6
5
碘液
颜色
结论：温度会影响酶的活性，温度过低或过高酶活性都较低。
酶的活性
酶催化特定化学反应的能力，可以用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。
酶具有作用条件温和性
酶的特性
1.本实验为什么要先分别保温，再把酶和淀粉混合？
2.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
3.能否用斐林试剂对实验结果进行检测？
该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，
这样会干扰自变量。
4.能否用氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？
因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
如先混合再保温，会使得在保温开始之前，反应已经开始发生，干扰实验结果。
探究pH对H2O2酶活性的影响实验
步骤 试管1 试管2 试管3
第一步 加入2滴 液
第二步 1mLpH=7的 液 mL盐酸溶液 1mL 溶液
第三步 加入2mL 溶液
第四步 观察 速率，或插入卫生香、观察 时间
实验现象 气泡生成速率快 气泡生成速率慢 气泡生成速率慢
肝脏研磨
缓冲
NaOH
1
H2O2
气泡生成
复燃所需
结论：pH会影响酶的活性，pH低或高酶活性都较低。
酶具有作用条件温和性
酶的特性
1.为什么不用淀粉酶和淀粉来探究pH对酶活性的影响？
因为酸性条件促进淀粉水解。
酶具有作用条件温和性
酶的特性
例题
酶的特性