5.1降低化学反应活化能的酶（第3课时）课件(共47张PPT)-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共47张PPT)
第五章
第一节 降低化学反应活化能的酶
（第3课时）
温故知新
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
C、H、O、N、P
核糖体
催化
降低化学反应的活化能
酶的化学本质不同于无机催化剂，酶的催化功能与无机催化剂有什么不同呢？
1
2
3
1、2号对照说明
1、3号对照说明
2、3号对照说明
Fe3+具有催化作用。
过氧化氢酶具有催化作用。
过氧化氢酶比Fe3+催化效率高。
三、酶的特性——高效性
回顾
特性一、酶具有高效性
1、酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
科学家整理大量的实验数据发现：
2、酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。
酶具有高效性有何意义？同学请试想如果酶不具有高效性我们的生活会怎样？
高效性的意义
第一
保证了细胞代谢快速有效地进行。
第二
保证了细胞内能量供应的稳定。
三、酶的特性——高效性
三、酶的特性——高效性
【任务】以时间为横坐标，产物的量为纵坐标
请画出在“加酶、加无机催化剂、未加催化剂”三种条件下的化学反应速率曲线
酶具有催化剂的特点：
缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的总量不变）
能改变反应速率→降低化学反应活化能。
酶是否增加了产物的生成量？
三、酶的特性——专一性
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。酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
请尝试分析生活现象：
口腔里有唾液淀粉酶，而塞进牙缝里的肉丝很长时间还没被消化，可能原因是什么？
唾液淀粉酶不会催化蛋白质水解。一种酶只能催化一种或一类化学反应，
即酶具有专一性
如何证明酶具有专一性？
三、酶的特性——专一性
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
材料：质量分数为2%的新配置的淀粉酶溶液；质量分数为2%的新配置的蔗糖酶溶液；质量分数为3%的新配置的淀粉溶液；质量分数为3%的新配置的蔗糖溶液；斐林试剂、碘液、热水
用具：量筒、试管、滴管、试管夹、温度计、酒精灯等等。
1.实验材料选择、检测试剂选择。
2.写出实验目的：
3.说出实验原理：
4.找出自变量、因变量、无关变量。
5.简述实验步骤：
6.预期实验结论：
合作探究一：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。
三、酶的特性——专一性
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
1
实验材料及检测试剂选择
质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液；质量分数分别为3%的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；斐林试剂。
2
实验目的
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
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。
3
实验原理
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
4
实验设计
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的水浴中，反应5min。
2号试管中加入2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
60℃水浴2min
1号试管中加入2mL淀粉溶液
取两支试管，编号1、2
三、酶的特性——专一性
酶相同、底物不同
6
实验结果
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
三、酶的特性——专一性
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
7
实验结论
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部分浸入60℃的水浴中，反应5min。
2号试管中加入2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
60℃水浴2min
1号试管中加入2mL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。
取两支试管，编号1、2
三、酶的特性——专一性
酶相同、底物不同
酶具有专一性：
脲酶——只能催化____________分解。
过氧化氢酶——只能催化___________分解。
二肽酶——可以催化所有的二肽分解
尿素
过氧化氢
三、酶的特性——专一性
①内容 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②举例
③原因
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
三、酶的特性——专一性
酶的专一性意义 ：
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。
①反应前后酶的结构和性质不变
②同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同
问题1：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中检测试剂为什么选择斐林试剂而不是碘液？
淀粉完全分解+碘液→无现象
蔗糖分解/不分解+碘液→无现象
问题:2: 已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？
有必要，可排除淀粉酶的活性，浓度等无关变量的影响。
问题8: 针对该实验你还有其他的设计方案吗？
三、酶的特性
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
1号试管加入2滴淀粉酶溶液
向两支试管中各加入2mL淀粉溶液
变蓝
不变蓝
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
取两支试管，编号1、2
2号试管加入2滴蔗糖酶溶液
反应5min后，向两支试管中加入等量的碘液
注
能不能用斐林试剂鉴定？？
（可以）
酶不同、底物相同
方案2
方案二：
淀粉 + 蔗糖酶
蔗糖 + 蔗糖酶
方案四：
蔗糖 + 淀粉酶
蔗糖 + 蔗糖酶
方案一：
淀粉 + 淀粉酶
蔗糖 + 淀粉酶
方案三：
淀粉 + 淀粉酶
淀粉 + 蔗糖酶
思路1：底物不同，酶相同
思路2：底物相同，酶不同
用斐林试剂检测
用斐林试剂检测
用斐林试剂检测
用碘液或者斐林试剂检测
三、酶的特性——专一性
三、酶的特性
请尝试分析生活现象
口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝一天后还没被消化？
三 酶的作用条件较温和
探究影响酶活性的条件
酶活性: 酶催化特定化学反应的能力。
可用在一定条件下催化某一化学反应的速率（单位时间内反应物的剩余量或产物的生成量）表示。
思路:
设置条件对照
1 底物 + 条件1 + 酶
2 底物 + 条件2 + 酶
3 底物 + 条件3 + 酶
…………
一段时间后
检测
底物的减少量
或
产物的生成量
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，酶起催化作用需要怎样的条件？
1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭？
三、酶的特性——酶的作用条件温和
哪些因素会影响酶活性呢？
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。
阅读上述材料，
你能得出什么结论？
三、酶的特性——酶的作用条件温和
探究温度对酶活性的影响
质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块碘液、斐林试剂
1.实验选择材料是什么？原因？
2.检测试剂选择什么？原因？
3.实验材料先分别处理温度，还是先混合？
4.找出自变量、因变量、无关变量。
5.简述实验步骤：
6.预期实验结论：
合作探究三：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。
三、酶的特性——酶的作用条件温和
探究温度对酶活性的影响
质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块碘液、斐林试剂
1.实验材料及试剂：
淀粉、淀粉酶
①实验材料：
不选用H2O2作为反应底物的原因？
H2O2不稳定，受热易分解。
碘液
②检测试剂：
不选用斐林试剂进行鉴定的原因
斐林试剂检测需要水浴加热，温度是干扰条件。
先处理温度，再混合，原因：保证反应从一开始就是预设温度。
实验材料先处理温度，还是先混合？
三、酶的特性——酶的作用条件温和
试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL淀粉溶液
二 放入0 ℃冰水中水浴5 min 放入60 ℃温水中水浴5 min 放入100 ℃热水中水浴5 min
三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃温水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min
四 取出试管各加入两滴碘液，振荡
实验现象
实验结论
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性
探究温度对酶活性的影响
☆酶和底物先分别在对应温度（或pH）下保温后再混合
三、酶的特性
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
AB段：
B 点：
BC段：
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。
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，酶仍能恢复活性。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。
高温破坏酶的空间结构，使酶失活
低温保存酶等蛋白质制品
探究温度对酶活性的影响
三、酶的特性
探究PH对酶活性的影响
质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液,
合作探究四：请同学们自主学习，小组合作完成以下问题。
1.实验选择材料是什么？原因？
2.检测试剂选择什么？
3.先往试管加入酶溶液还是底物
4.找出自变量、因变量、无关变量。
4.简述实验步骤：
5.预期实验结论：
三、酶的特性
探究PH对酶活性的影响
质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液(H2O2酶)，质量分数为3%的淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液,
H2O2、H2O2酶
①实验材料：
不选用淀粉作为反应底物的原因？
淀粉在酸性条件下会被水解
先往试管加入酶溶液还是底物
先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物。
探究PH对酶活性影响实验材料并做简要说明。
三、酶的特性
实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。
二 三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应
三 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液
四 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应
实验现象
实验结论：
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。
探究PH对酶活性的影响
产生少量气泡
产生少量气泡
产生大量气泡
三、酶的特性
pH
反应速率
最适pH
D
E
F
DE：
E点：
EF：
①在最适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过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
探究PH对酶活性的影响
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
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。
三、酶的特性
研究表明:酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件时进行。酶制剂应该在怎样的条件下保存 为什么
酶制剂应该在低温和适宜pH条件下保存。
因为低温下酶的活性低,在温度升高至最适温度条件时,酶的活性可以恢复。高温、过酸、过碱条件下酶会变性失活,不适合保存酶制剂。
在最适pH，酶的活性最高
pH偏高或偏低酶的活性都会明显降低,直至失活
2.酶的活性(催化效率)受PH影响
三 酶的作用条件较温和
Cl-离子是唾液淀粉酶的激活剂
淀粉
淀粉+酶
淀粉+酶+Cl-
与社会的联系
高效性
常温压下就可以进行
20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程要在245kPa的高压和140-150℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。60年代以后改用酶法生产，想一想，用酶来水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性？有哪些产品可以用酶法生产？
细胞的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。
总结
酶
活化能
能障
高效性
专一性
作用条件温和
有机物
生理条件
酶的活性
pH
温度
是
降低
具有以下特性
也称
一般为
具有高的
影响因素
酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析
1．反应条件
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析
2．酶浓度和反应条件
(1)图甲：
在底物充足，其他条件适宜的情况下，
酶浓度与酶促反应速率成正比。
(2)图乙：
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶只缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应平衡点。
3．反应底物浓度
(1)加入酶A时，一定范围内随底物浓度增加反应速率增加， 当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。
(2)酶A会促进酶促反应进行酶B不会，说明酶具有专一性。
酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析
4．pH和温度
(1)甲图：
①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱；
②过酸过碱都会使酶失活
③不同的酶最适pH不同
(2)乙图：
①在一定温度范围内，随温度升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用将减弱；
②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活
(3)丙图：
反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
酶的活性与酶促反应速率的相关曲线分析
与生活的联系
除含有普通洗衣粉的成分外，还含有多种酶制剂：蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶等
去除例如血渍、牛奶？
各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物？
面条、巧克力？
用法：洗涤前先将衣物用温水浸泡片刻,切勿用60℃以上的水.切勿用于丝质及羊毛衣料？
选用素材
切洋葱为什么会让人流泪？
葱属植物的独特气味源自一种挥发性油 , 这种油里含有一种称为氨基酸亚砜的有机分子 。 剥切洋葱或者碾碎洋葱的组织会释放出蒜胺酸酶 , 它可以将氨基酸亚砜转化成次磺酸 。次磺酸随即又自然地重新组合形成可以引起流泪的化学物质—合丙烷硫醛和硫氧化物 。 洋葱的组织被破坏3 0秒以后 , 合 丙烷硫醛和 硫氧化物的形成达到了高峰 , 并在大约 5 分钟后完成其化学变化 。 这种氧化物可以刺激人眼部角膜的神经末梢 。 角膜具有几种功能 , 其中一种功能就是保护眼睛不受物理和化学刺激的侵害 。 角膜上分布的丰 富的神经末梢能够发现角膜接触到 的合丙烷硫醛和硫氧化物并引起睫状神经的活动 , 中枢神经系统从而命令泪腺分泌泪液将刺激性物质冲走。
选用素材
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
科学·技术·社会：酶为生活添姿彩
练习与应用
一、概念检测
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是 ( )
A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是 ( )
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会 ( )
A.提高淀粉酶的活性
B.改变可溶性糖分子的结构
C.破坏淀粉酶的活性
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
1.D 2.B 3.D
练习与应用
1.提示:这个模型中 A 代表某类酶，B 代表底物，C 和 D 代表产物。这个模型的含义是酶 A与底物 B 专一性结合，催化反应的发生,产生了产物 C 和 D。这个模型可以类比解释酶的专一性
二、拓展应用
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？
2.下图表示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。
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
(3)如果在B点时向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。
(1)
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。
(2)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。变化后的曲线如图所示：
(3)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。变化后的曲线如图所示：
拓展 影响酶活性的因素-调节剂
Cl-离子是唾液淀粉酶的激活剂
拓展 影响酶活性的因素-调节剂
活性
位点
活性位点
空间结构
改变
重金属离子Hg2+中毒抑制酶的作用
一、竞争性抑制剂
抑制剂与底物竞争酶。
如图，抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。
45
拓展延伸
二、非竞争性抑制剂
46
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
拓展延伸
课堂小结