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50张ppt）

(共50张PPT)
细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
第5章
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。
讨论
1.为什么将肉块放入金属笼内？
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
胃内的化学物质。（消化酶）
3.怎样证明你的推测？
2.是什么物质使肉块消失了？
排除物理性消化。
变量：实验过程中的变化因素
(1) 自变量：人为改变的变量
（2）因变量：因自变量改变而变化的变量
（3）无关变量：除自变量外，实验中存在一些对实验结果造成影响的可变因素。
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。
1、目的
探究实验
比较过氧化氢在不同条件下的分解
通过比较过氧化氢H2O2在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
2H2O2 2H2O + O2
常温
加热
无机催化剂
有机催化剂 过氧化氢酶
反应物的消耗速率/单位时间内反应物的消耗量
生成物的产生速率/单位时间内生成物的生成量
1、气泡冒出情况 2、卫生香复燃情况
试管编号 1 2 3 4
H2O2 浓度 （3%）
检测标准
反应条件
自变量
因变量
无关
变量
2mL
2mL
2mL
2mL
除自变量，其他条件保持一致
无
90℃
2滴FeCl3
溶液
2滴肝脏研磨液
5、方法步骤
1、气泡冒出情况 2、卫生香复燃情况
对照组
实验组
（空白）对照组
6、实验结果
1号
2号
试管编号 1 2 3 4
处理 常温 90℃ 加FeCl3 加肝脏研磨液
结果
不明显
出现少量气泡
出现较多气泡、卫生香复燃
出现大量气泡、卫生香快速复燃
1、4比较
3、4比较
3、4比较：同无机催化剂相比，酶催化效果更显著。
1、4比较：酶具有催化作用。
H2O2 (常态)
能量
活化能
酶为什么能催化生物化学反应呢？
分析
H2O + O2
H2O2(活跃状态)
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。
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。
8
加热：提供反应需要的能量。
催化剂：降低活化能。
反应物
生成物
量能
没有催化剂
Fe3+催化
酶
反应过程
生成物浓度
（1）酶能降低反应的活化能，提高反应速率，缩短到达平衡的时间，但并不改变反应的方向。
（2）反应前后酶的性质和数量均没有变化。
（3）参与化学反应，但不提供能量。
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
概念检测
1、右图中Ⅰ代表无催化剂条件下的反应曲线，Ⅱ代表酶作催化剂条件下的反应曲线，E代表能量，则下列相关叙述正确的是（ ）
A、E4代表无催化剂条件下反应所需的活化能B、在反应物起始量相同的条件下，Ⅱ生成物比Ⅰ少C、若Ⅱ代表无机催化剂条件下的反应曲线，则E3增大D、E2和E1分别代表有催化剂和无催化剂时反应所需的活化能
C
13
01
常见有机化学反应的条件
高温 高压
强酸 强碱
剧烈
细胞内外的环境
常温
常压
水溶液环境
pH接近中性
温和
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行
酶的本质
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用
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
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
发现了起催化作用的物质 —— 酶
可在细胞内起作用
可在细胞外起作用
可在细胞内外起作用
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
发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。
根据探究历程，请给酶下一个完整的定义。
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
二、酶的本质
化学本质
基本单位
合成场所
作用部位
来源
生理功能
作用原理
绝大多数酶是蛋白质
少数的酶是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
活细胞
（哺乳动物成熟红细胞除外)
降低化学反应的活化能
催化作用
核糖体
主要是细胞核
细胞内外或生物体外
练习：下列说法正确的是
1、酶只能在细胞内起作用
2、酶在催化过程中不断被消耗
3、酶都是在核糖体合成的
4、凡是活细胞都能产生酶
5、酶在新陈代谢中有多种功能
6、在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
7、酶只起催化作用
×
×
×
×
×
×
√
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
D
概念检测
01
酶在细胞代谢中的作用
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
二、酶的特性
（一）酶具有高效性
酶的催化效率一般是无机催化剂的107~1013倍
口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
思考：
胃蛋白酶 → 蛋白质
淀粉酶 → 淀粉
脲酶 → 尿素
过氧化氢酶 → 过氧化氢
肽酶 → 能够水解含有肽键的物质，比如蛋白质、多肽
（二）酶具有专一性
每种酶只催化一种或一类化合物的化学反应。
是否能设计实验来证明酶具有专一性？
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
自变量：
因变量：
底物的种类
底物是否被水解
材料：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、斐林试剂、碘液、水浴锅等
斐林试剂 √
碘液 ×
淀粉、蔗糖：非还原糖
斐林试剂
淀粉、蔗糖在相关酶的催化作用下都能水解成还原糖
砖红色沉淀
淀粉溶液 蔗糖溶液
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
加入新鲜的淀粉酶溶液2mL，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，保温5min
2号试管中加入2mL
蔗糖溶液
加入2mL斐林试剂
振荡
加热，煮沸1min
1号试管中加入2mL
可溶性淀粉溶液
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
探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶具有
专一性
一种酶只能催化一种或一类化合物的反应
意义：保证了细胞内化学反应有序进行。
如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示各反应要素，其中表示酶的图形编号是（ ）
A、① B、② C、③ D、④
锁钥学说
A
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示
（三）酶的作用条件较温和
酶失活：指酶失去催化作用。
影响酶活性的条件是什么呢？
如何合理高效利用加酶洗衣粉？
思考：
某加酶洗衣粉使用说明
成分：蛋白酶0.2%
　　　清洁剂15%
用法：使用温水效果最佳；勿用60℃以上的水。
探究温度对酶的活性的影响
2、选择淀粉溶液还是H2O2溶液作为实验材料？
3组。高温（100℃），低温（0℃）和适温（60℃）
1、设计几组实验？选择几个温度？
淀粉溶液，H2O2受温度影响也会分解
3、如何判断酶活性是否发生变化？（即如何选择观察指标？）
碘液，看是否变蓝
实验：
不能用斐林试剂
淀粉溶液
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
1号试管
2号试管
3号试管
各加入2mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液
各加入淀粉酶2ml，振荡
蓝色
保持0℃冰水中保温约5min
加热至100℃，保温约5min
加热至60℃，
保温约5min
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
只有在一定温度下酶的催化效率最好；高温、低温都降低了酶的活性。
蓝色
？
探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶）
υ/mmol. s -1
o
t /
酶活性受温度影响示意图
A
B
C
在一定温度范围内，酶的催化效率随温度的上升而加快。酶的活性最强（催化效率最高）时的温度称为最适温度。超过最适温度，酶的催化效率随温度的上升减慢。每种酶都有自己的 。
酶作用条件温和
最适温度
B点：最适温度，此时酶的活性最高
υ/mmol. s -1
o
t /
酶活性受温度影响示意图
A
B
C
A点：在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
酶作用条件温和
酶制剂适宜在低温下保存。
②C点：
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。
◆资料：
　　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。
温度
感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？
思考：
唾液淀粉酶在口腔内可将淀粉分解,但唾液淀粉酶随唾液流入胃,在胃里却不能分解淀粉。不同部位消化液的pH不一样。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。
资料分析
pH
2、实验材料：
①淀粉酶+淀粉溶液 ②H2O2酶+H2O2溶液
三组，中性（蒸馏水），酸性（HCL）和碱性（NaOH）
1、设计几组实验？
②，淀粉在酸性条件下会被水解
气泡或卫生香
3、如何判断酶活性是否发生变化？（即如何选择观察指标？）
实验2：探究pH对酶活性的影响
实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。
二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。
三 三支试管都加入 ______________________
四 三支试管都加入 ，振荡，反应
实验现象
实验结论
2滴NaOH
2 mLH2O2溶液
产生少量气泡
产生少量气泡
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
实验2：探究pH对酶活性的影响（用H2O2酶）
酶作用条件温和
？
酶的作用条件较温和
37
动物体内酶 6.5-8.0
植物体内酶 4.5-6.5
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
①B点：在最适pH下，酶的活性最高。
②A点、C点：pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
③过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。
酶的活性受pH的影响
A
B
C
曲线图比较
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
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；低温只是抑制酶活性，不破坏酶的空间结构，酶活性在适宜温度下可以恢复。
为什么酶是如此的“娇气”？
（三）酶的作用条件较温和
大多数酶是蛋白质
蛋白质的结构不稳定
1、酶具有高效性
3、酶的作用条件较温和
2、酶具有专一性
二、酶的特性
①要有合适的温度
②要有合适的pH
讨论：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。
2、pH
酶促反应速率
底物浓度
酶促反应速率
酶的浓度
底物充足
酶浓度一定
C
2、如图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的示意图，图乙表示在最适温度下，pH＝b时，H2O2在过氧化氢酶的作用下分解产生O2的量随时间的变化情况。若该酶促反应过程中某一个条件发生变化，下列说法正确的是（ ）
A、pH＝a时，E点下移，D点左移 B、pH＝c时，E点为0
C、温度降低时，E点不变，D点右移
D、H2O2的量增加时，
E点下移，D点左移
C
H2O2在催化或受热条件下易分解，H2O2性质不稳定，故在H2O22酶失活时，H2O2仍能分解
O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关
1、下图表示在不同条件下，酶促反应的速率变化曲线，下列说法中错误的是（ ）
A、酶促反应的速率可用底物消失所需的时间（或产物生成的速率）来表示
B、Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速率不同，这是因为它们的酶浓度和温度不同
C、AB段影响酶促反应速率的主要限制因子是底物浓度
D、若想探究不同温度对酶活性的影响，至少应设计3种不同的温度
B
37℃
25℃
1、催化脂肪酶水解的酶是（ ）
A、肽酶 B、蛋白酶
C、脂肪酶 D、淀粉酶
2、在植物细胞工程中常常要去掉细胞壁，在不损伤植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质可用于去除细胞壁（ ）
A、蛋白酶 B、纤维素酶
C、盐酸 D、淀粉酶
课堂练习
B
B
3、含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些衣料？（ ）
A、化纤 B、纯毛
C、纯棉 D、真丝
4、在测定胃蛋白酶的活性时，将溶液的pH由10降到2的过程，胃蛋白酶活性（ ）
A、不断上升 B、没有变化
C、先升后降 D、先降后升
BD
B
胃蛋白酶 1.5-2.2
5、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、体温超过合适温度，消化酶的活性下降
D、吃药使人没有了胃口
C
6、实验用唾液淀粉酶,在37℃左右才能发挥其较好的催化作用,这说明（ ）
A、酶具有专一性 B、酶具有高效性
C、酶的催化作用受pH影响 D、酶的催化作用受温度影响
D
7、胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（ ）
A、pH不适合
B、胃中已经起了消化作用，不能再起作用了
C、被小肠中的物质包裹起来，起不到催化作用
D、小肠中没有蛋白质可被消化
A
人体胃部的PH值大约是2.0，属于强酸性
而小肠的PH值大约是6.8，属于弱酸性
8、右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（ ）
A、当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B、当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性上升
C、酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D、酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
B
9、关于探究酶特性实验的叙述中，正确的是（ ）
A、若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物
B、若探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照
C、若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D、若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
B