第5章第1节降低化学反应活化能的酶(共38张PPT)-2023-2024学年高一生物人教版必修一课件

(共38张PPT)
第1节 降低化学反应活化能的酶
第5章 细胞的能量供应和利用
1．为什么要将肉块放在金属笼内？
便于取出肉块、排除物理性消化干扰
2．是什么物质使肉块消失了？
3．怎样才能证明你的猜测？
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。
注意：鸟类消化分为物理消化和化学消化
是胃内的化学物质将肉块分解了
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了
细胞中每时每刻进行的化学反应的统称。
一　酶的作用和本质
细胞代谢：
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢过程中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中含有另一种物质，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。这种物质就是过氧化氢酶。
1．酶在细胞代谢中的作用
2H2O2 2H2O + O2
实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解
材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液
质量分数为3.5%的FeCl3溶液
新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
用具：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
3%的H2O2
水浴
FeCl3
肝脏研磨液
2mL
2mL
2mL
2mL
90℃
2滴
2滴
现
象
试管内液面的上方
点燃的卫生香
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
卫生香
气泡
不明显
少量
最多
快速复燃
步骤
1 2 3 4
较多
复燃
1号
2号
(1)与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？
这一现象说明了什么？
2号试管产生的气泡多，
(2)在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能，细胞是在常温下生活，若加热，会使细胞死亡
讨论：
加热能促进H2O2的分解，提高反应速率
加热使过氧化氢分子得到能量
从常态转变为容易分解的活跃状态
活化能
讨论：
（3） 3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
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。
（4）3号试管和4号试管相比，4号试管中的反应速率快，这说明了什么？
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
(5)为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
细胞的化学反应需要在常温常压下高效率地进行，
只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化
学反应的顺利进行至关重要。
(6)滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用用一个吸管？为什么？
不能
细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在温和条件下（常温、常压）下快速有序进行，只有酶能满足这样的要求
1.反应条件温和
2.生物化学反应数量巨大
3.反应速度很快
生物体内大量的反应是如何在温和条件下快速进行？
生物体内的反应和玻璃试管里的反应有什么区别？
化学上：
无机催化剂
加热、Fe3+和过氧化氢酶是怎样加快过氧化氢分解速率的呢？
分子从常态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
化学反应好比架车翻越一座高山，
加热加压相当于给汽车加大油门，
用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧道。
各条件使反应加快的本质：
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
正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在温和条件下快速进行。
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
酶具有高效性
a
c
c
如图a、b、c 中，代表无催化条件下分子活化能的是 ，代表无机催化剂降低的活化能是 ,代表酶所降低的活化能的是＿＿＿＿
a+b+c
a+b
想一想
b
a
┇
┇
┇
无机催化剂
没有催化剂催化
有酶催化
变量：实验过程中变化的因素。
因变量：
对照实验：除自变量外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验
对照组
实验组
人为控制的对实验现象进行处理的因素
随着自变量的改变而变化的变量
无关变量：
控制变量和设计对照实验
自变量：
除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，如上述实验中反应物浓度和反应时间等
（1）对照原则
（2）单一变量原则
实验设计基本原则：
试管编号 1 2 3 4
第一步 每支试管加2ml过氧化氢溶液 第二步
实验现象 (气泡）
实验 结论 不明显
少量
较多
复燃
最多
快速复燃
不处理
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
无关变量
单一变量原则
因变量
自变量
对照组
实验组
对照实验
实验结论
2号与1号相比
3号与1号相比
4号与1号相比
4号与3号相比
加热能提高H2O2分解的速率
Fe3+能提高H2O2分解的速率
过氧化氢酶能提高H2O2分解的速率
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高
下图是无催化剂和酶的作用机理示意图
没有催化剂时的活化能是_____；有酶催化时的活化能是_____。(用图中字母表示)
CA
CB
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
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
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
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，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
酶是蛋白质
李比希
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶的本质
绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA。
1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。
讨论：
2. 巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3. 说明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，就像在活酵母细胞中一样。
4. 正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神。
二、酶的特性
其中绝大多数酶是蛋白质,少数的酶是RNA.
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
来源
功能
本质
酶的定义：
3
4
4
3
少量肝脏
研磨液
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
Ⅰ　酶的特性
1．酶具有高效性
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
2．酶具有专一性
酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既可以催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解
编号 1号试管 2号试管 实验步骤 一 二 三 实验现象
结论 每管各加入淀粉酶2滴，置于60℃左右的热水中，保温5min
2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂，振荡混匀，放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min
2mL淀粉溶液
无砖红色沉淀
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
材料用具：淀粉酶（最适温度约60℃）溶液、可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液、斐林试剂、各种所需仪器。
讨论
1、在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要？
有必要，可排除无关变量的影响，如淀粉酶的活性、浓度，加热时间等
2、本实验能否用碘液替代斐林试剂进行检测？
不能，因为碘液可以检测出淀粉是否被分解，但是无法检测出蔗糖是否被水解
3．酶的作用条件较温和
溶液的温度和pH都对酶活性有影响，与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
酶活性
细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
酶活性可用 表示。
在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率
过酸、过碱或温度过高，会使酶的 遭到破坏，使酶永久失活。在 左右时，酶活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性升高。因此，酶制剂适宜在 保存
0℃
低温下
空间结构
课题名称 用淀粉酶探究温度对酶活性的影响 用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
实验材料
自变量
自变量的 设置方法
因变量
因变量的 观察指标
无关变量
淀粉溶液、唾液淀粉酶
肝脏研磨液、H2O2溶液
设置系列温度梯度；例如分别用37℃的水、沸水、冰水处理
设置系列pH梯度；例如分别用蒸馏水、HCl溶液、NaOH溶液处理
温度
pH
酶活性
酶活性
加碘液后溶液变化的程度
氧气产生的速率
pH相同且适宜等
温度相同且适宜等
探究酶活性的适宜条件
在最适宜的温度和PH条件下，酶的活性最高。温度和PH偏高或偏低，酶活性都会明显降低
υ/mmol. s-1
温度t
最适温度
最适PH
酶活性受温度影响示意图
酶活性受pH影响示意图
★影响酶活性的因素
一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40℃;植物体内的酶最适温度在40～50℃;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最适pH大多为4.5～6.5
Ⅰ、生物种类不同，其体内酶的最适温度不同
Ⅱ、生物种类不同，其体内酶的最适pH不同
Ⅲ、同种生物，不同部位酶的最适pH不同
☆生物种类与其体内酶的最适条件
1．酶的基本组成单位是
A．氨基酸 B.核苷酸
C. 氨基酸或核苷酸 D.甘油和脂肪酸
C
2．下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是
A．空白对照实验可分为对照组和实验组
B．自变量要始终保持相同
C．无关变量要始终相同且适宜
D．要遵循单因子变量原则
B
3．关于活化能，下列说法不正确的是
A．是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B．加热、加压通常能使反应物分子获得活化能
C．无机催化剂使反应物分子获得活化能而加快反应速率
D．酶能降低反应的活化能而使反应更容易进行
C
4．在适宜温度、pH条件下，如图实线表示没有酶时反应的进程。在T1时，将催化此反应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是
A.曲线A B.曲线B
C.曲线C D.曲线D
C
5．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，所以起不到催化作用
D.小肠中没有蛋白质可被消化
A
6．能够使淀粉酶水解的酶是
A.淀粉酶 B.脂肪酶
C.蛋白酶 D.肽酶
C
THANKS