生物人教版（2019）必修一5.1.1酶的作用和本质课件（共38张ppt）

(共38张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 酶的作用和本质
2.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
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
1.什么是活化能？
3.酶的本质：
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。
是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
酶具有高效性
1
资料1：在研究酶性质的过程中，大量数据表明酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
这对细胞有什么意义？
酶具有高效性的意义：
（1）保证了细胞内化学反应的顺利进行。
（2）保证了细胞内能量供应的稳定 。
酶具有高效性
由上述资料可以看出来酶具有什么特性？
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍
107～1013
酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
酶具有高效性
1
酶具有高效性
1
酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。
酶是否增加了产物的生成量？
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。酶也能催化多种反应吗？
酶具有专一性
2
资料2：
无机催化剂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；
蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解；
口腔里面有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里肉丝两天后仍然不能被水解消化
酶具有专一性
一种酶只能催化一种或一类化学反应
由上述资料可以看出酶的催化有什么特点？
酶具有专一性
2
（3）意义:细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的__________是分不开的。
①含义解读：每一种酶只能催化_____________化学反应。
②曲线解读：酶可催化底物A水解，不能催化底物B水解，说明酶催化具有专一性。
一种或一类
时间
底物的剩余量
底物B
底物A
(1)专一性模型解读
(2)专一性的曲线解读
专一性
能力提升
酶具有专一性
2
如果给你淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液以及其它必需的实验器具，请你设计一个证明酶具有专一性的实验（或实验思路）
方案一
同种酶、不同底物
① 底物1 + 酶溶液
② 等量底物2 + 等量相同酶溶液
方案二
同种底物、不同酶
① 底物 + 酶溶液1
② 等量相同底物 + 等量酶溶液2
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
实验探究：
淀粉酶能水解淀粉而不能水解蔗糖。
实验设计：
在含有淀粉溶液和蔗糖溶液的试管中分别加入淀粉酶。
实验预测：
淀粉被水解；蔗糖没有被水解。
如何检测淀粉和蔗糖是否被水解呢？
用碘液？还是用斐林试剂？
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖。
淀粉 麦芽糖
淀粉酶
蔗糖 葡萄糖 + 果糖
蔗糖酶
①实验原理：
思考：为什么不用碘液对实验结果进行检测？
因为无论蔗糖是否发生水解，都不与碘发生颜色反应（反应前后都不变蓝）
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
实验步骤 一 二
三 四 实验现象
结论 取两支试管，编号1、2
1号试管加入2mL 溶液
淀粉
2号试管加入2mL 溶液
蔗糖
两支试管都加入 ，振荡，60℃水浴保温5min。
2mL淀粉酶溶液
两支试管加入
振荡
沸水浴煮沸1min
2mL斐林试剂
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解。
酶具有专一性
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践
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。
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
唾液（淀粉酶）
pH 6.2-7.4
胃液（胃蛋白酶）
pH 0.9-1.5
小肠液（含多种酶）
pH 7.6
使用温水30-40℃效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水
加酶
背景资料
提出问题：
做出假设：
温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？
温度或pH会影响酶的活性
影响酶活性的条件
探究.实践
酶起催化作用的条件是怎样的呢？
许多无机催化剂能在高温、强酸、强碱条件下催化化学反应。
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
单位时间内底物的减少量或生成物的生成量。
表示：
酶活性：
影响酶活性的条件
探究.实践
设计实验：
根据实验目的选择材料用具（酶、底物、检测试剂）
探究温度对酶活性的影响：
淀粉酶、淀粉溶液、碘液
探究PH对酶活性的影响：
过氧化氢酶、过氧化氢溶液
实验原理：
淀粉 麦芽糖
淀粉酶
碘液
碘液
蓝色 无蓝色
①探究温度对酶活性的影响
H2O2受温度影响也会分解，会干扰实验结果。
B.本实验的自变量、因变量各是什么？观察指标？
温度；酶的活性；滴加碘液，观察颜色变化。
为什么不能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。
三组，高温，低温和常温(60℃)。
C.至少要设计几组实验？选择几个温度？
A.为什么不宜选择H2O2酶探究温度对酶活性影响？
底物
酶
各自在所控制的温度下处理一段时间
相应温度的淀粉和相应温度的淀粉酶混合
再各自控制保温一段时间
检测
底物和酶混合之前，必须先在一定的温度下分别处理一段时间，使反应一开始就达到实验预设条件。
一定要先调好温度再加入酶，因为酶具有高效性，二者一旦混合就会快速完成反应，再调整好温度就没用了。
①探究温度对酶活性的影响
实验过程与结果(探究温度对酶活性的影响)
操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管
0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保温 在各自温度下保温5min 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 实验结论:
只有在一定温度下酶的催化效率最好
变蓝
不变蓝
变蓝
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。
A.为什么不宜选择淀粉探究PH对酶活性影响？
三组，偏酸性、偏碱性及中性(pH=7)
C.至少要设计几组实验？
淀粉在酸性条件下可以水解
B.本实验的自变量、因变量各是什么？观察指标？
pH、酶的活性、观察试管中气泡产生情况（卫生香复燃）
②探究pH对酶活性的影响
酶液
酶液
各自与等量的相应pH下的底物混合
再各自控制保温一段时间
检测
酶液
pH1缓冲液
pH2
pHn
②探究pH对酶活性的影响
1号试管
1号试管 2号试管 3号试管 实验步骤 一 二 三 四 实验现象
结论 加入过氧化氢酶2滴，振荡2min
试管各加入2mL过氧化氢溶液
大量气泡
少量气泡
少量气泡
酶的催化作用需要在适宜的PH下进行
1ml蒸馏水
1mlNaOH
1mlHCl
观察气泡的生成速率
如何进一步探究过氧化氢酶的最适pH？
缩小pH梯度，重复上述实验。
实验过程与结果(探究pH对酶活性的影响)
②探究pH对酶活性的影响
实验注意：
A.不宜用H2O2探究温度对酶活性和影响，因为H2O2在加热条件下分解
C.底物和酶混合之前，必须先在一定的温度或PH条件下分别处理一段时间
B.不宜用淀粉酶探究PH对酶活性和影响，因为淀粉能在酸性条件下分解
影响酶活性的条件
探究.实践
酶的作用条件较温和
3
失活
失活
失活
抑制
(4)数学模型
思考：①描述曲线含义？
在一定温度(pH)范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶的催化作用逐渐减弱。
酶的作用条件较温和
3
失活
失活
失活
抑制
(4)数学模型
思考：②低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
※高温、过酸、过碱会破坏酶的空间结构，使酶失活。 低温不会使酶结构破坏，只使酶活性受抑制，但在适宜温度下其活性可以恢复。
酶的作用条件较温和
3
(1)含义
酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。
(2)意义
保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。
（3）原因
过酸、过碱、高温，会使酶的空间结构遭到破坏，甚至使酶永久失活，
低温使酶的活性抑制，空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂需要在低温和适宜的pH下保存。
除了前面提到的温度、PH还有酶的浓度、底物的浓度。
在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快；但达到一定浓度后，反应速率不再变化
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
底物浓度
酶促反应速率
酶的浓度
反应速率随酶浓度的升高而加快
酶的浓度
底物足够
影响酶促反应速率的因素
3.酶的浓度：
影响底物与酶的接触面积进而影响酶促反应速率。
影响酶的空间结构进而影响酶活性，影响酶促反应速率。
4.底物浓度：
影响酶促反应速率的因素
1.温度
2.pH
叶绿体中含有光合作用的酶，线粒体中含有细胞呼吸的酶，两者分区分工，互不干扰。
溶酶体中的酶（最适pH≈5.0）一般局限在溶酶体中发挥作用，即使少量溶酶体中的酶进入细胞质基质（pH接近中性），也会失去活性。
酶的分工分区
酶为生活添姿彩
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。
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。
酶为生活添姿彩
3.加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
4.含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
酶为生活添姿彩
5.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。
酶的专一性
每一种酶只能催化一种或一类的化学反应
酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013 倍
酶的高效性
酶的作用条件较温和
酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的
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
D
B
一、概念检测
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
D
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？
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。
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。
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.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。
(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。
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。
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。
(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。
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。