5.1降低化学反应活化能的酶课件(共42张PPT)2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共42张PPT)
CO2+H2O 有机物 +O2
光能
叶绿体:
氨基酸 多肽(蛋白质）
脱水缩合
核糖体：
线粒体:
有机物 +O2 CO2+H2O+能量
5.1 降低化学反应活化能的酶
想一想：酶在细胞代谢中有什么作用呢？
细胞生活需要物质和能量，能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。
过氧化氢在体外分解需要什么条件？
细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
加热 加催化剂（如FeCl3)
2H2O2
2H2O + O2↑
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。
资料
过氧化氢酶
一、酶在细胞代谢中的作用
目的
原理
材料
通过比较H2O2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。
2 H2O2 2 H2O + O2
①加热 ②Fe3+ ③过氧化氢酶
通过O2的产生量判断H2O2的分解情况
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
新配制的体积分数为3%的H2O2溶液
3.5%的FeCl3溶液
产生量
比较H2O2在不同条件下的分解
步骤
比较H2O2在不同条件下的分解
试管编号
1 2 3 4
H2O2 浓度
剂量
二
剂量
气泡产生
卫生香燃烧
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
有复燃
复燃较强
复燃很强
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样；在H2O2酶的作用下分解速率最快。
反应条件
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
人为改变的变量
步骤
说明
一
结果
对照实验
观测指标
随着自变量的变化而变化的变量。
结论
对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验。
比较H2O2在不同条件下的分解
1.如何判断过氧化氢被分解的快慢？
2.实验结果分析
①与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明_____________
。
②1、4号试管对照说明 。
③1、3、4(或3、4)号试管对照说明____________________________________。
观察单位时间内产生气泡的多少或观察带火星的卫生香的复燃情况。
加热能促进过
氧化氢的分解，提高反应速率
酶具有催化作用
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
3.2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多，为什么？
最终产生的氧气一样多，因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。
想一想
常态
未加热
加热
活跃状态
加热使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
思考：加热能使过氧化氢分解加快原因是什么？
常态
终态
活跃状态
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要的能量称为活化能。
一、酶在细胞代谢中的作用
Fe3+和酶降低了化学反应的活化能
FeCl3和酶并没有为反应体系增加能量，那么3、4与1对照，反应速率加快的原因是什么？
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，
因而催化效率更高。
酶
FeCl3
能量
酶使活化能降低
有酶的催化
没有酶催化
反应过程
加热
FeCl3
酶
小结
加热：
为分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态
Fe3+：
降低化学反应的活化能
酶：
更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）
酶降低的活化能
酶催化过程所需的活化能
无酶催化过程下，所需的活化能
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
③表示酶降低的活化能是
段。
AC
BC
AB
练一练
(1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　　)
(2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　　)
(3)无关变量是与实验结果无关的变量(　　)
(4)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的(　　)
×
×
×
√
练一练
1.判断正误
2.(2023·山西晋城一中高一调研)如图表示酶和无机催化剂改变化学反应速率的原理，下列叙述正确的是
A.酶具有催化作用，是因为能为化
学反应提供能量
B.酶降低的化学反应的活化能是EC
C.酶比无机催化剂的催化效率更高，
其实质在于EB－EC＞EB－EA
D.EC和EA分别表示酶和无机催化剂
为化学反应提供的活化能
√
练一练
3.(2023·辽宁朝阳高一期末)如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列叙述正确的是
A.加FeCl3溶液的试管产生的气泡最多
B.肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为其浓度高于3.5%的FeCl3溶液
的浓度
C.本实验中加入FeCl3组和加入肝脏研磨液组的作用机理不同
D.该实验的1号试管常温处理，是作为对照组，排除无关变量的干扰
√
练一练
酶到底是什么物质呢？
巴斯德和李比希的观点分别是什么？有什么局限性？
巴斯德和李比希的争论对后人研究酶的本质有何意义？
毕希纳是如何终结上述争论的？他的实验结论是什么？
萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？
20世纪80年代，科学家发现少数RNA也具有催化功能！
葡萄酒为什么变酸？
二、酶的本质
1.关于酶本质的探索
巴斯德之前
萨姆纳
巴斯德
李比希
毕希纳
切赫和奥尔特曼
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵必需有活细胞参与
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用
活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样
证明脲酶是蛋白质
证明少量RNA也具有生物催化功能
1.关于酶本质的探索
二、酶的本质
催化作用
功能
本质
活细胞产生的
酶
来源
绝大多数是蛋白质，
少数是RNA
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
2.酶的本质
二、酶的本质
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____
合成原料 _______ ___________
组成元素 C、H、O、N，有的含有S _________________
合成场所 _______ 细胞核(真核生物)
来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)
作用场所 细胞内、细胞外、生物体外
生理功能 _____
作用机理 _____________________
酶的底物 酶促反应的反应物
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
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。
1.为什么需要用温水浸泡？
2. 能否用它来洗羊毛衫？
加酶洗衣粉
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.酶在生活中的应用
二、酶的本质
酶在细胞内、细胞外、体外都能发挥作用！
X酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→该酶是蛋白质
底物被催化→该酶是RNA
A.酶解法
甲酶：核酶，化学本质为RNA
乙酶：化学本质为蛋白质
减法原理
用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。
某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
鉴定酶本质的方法
B.试剂检测法
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应原理。
1.酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是
A.巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精
B.李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身
C.萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质
D.切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能
√
李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，且这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，毕希纳通过实验证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身，B符合题意。
练一练
2.(2023·新疆克拉玛依高一期末)下列有关酶的叙述，正确的是
①是由具有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的从体内转化而来　③活细胞中都含有酶　④绝大多数酶是蛋白质　⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用
A.①②⑤ B.③⑦⑨
C.③④⑧ D.④⑤⑥
√
练一练
探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶的作用和本质
酶在细胞代谢中的作用
酶的本质：
绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
自变量
原理：降低化学反应活化能
因变量
无关量
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。
三、酶的特性
1.高效性
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？
三、酶的特性
1.高效性
（3）意义:细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的_______是分不开的。
专一性
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
2.专一性
三、酶的特性
淀粉溶液(1号试管) 蔗糖溶液(2号试管)
实验目的 探究淀粉酶是否只催化特定的化学反应
实验原理 淀粉酶能让淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀 淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂反应不能生成砖红色沉淀
实验步骤 一 加入2ml淀粉溶液 加入2ml蔗糖溶液
二 各加入淀粉酶2滴，振荡，放在60℃左右中反应约5min
三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸
实验现象 砖红色沉淀 无砖红色沉淀
结论
淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解。
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶具有专一性
思考
1.上述实验采用底物不同、酶相同的方案，你还能想出其他实验方案吗？
2.若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物）来探究酶的专一性，选择斐林试剂还是碘液作为检测液？
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
酶活性
定义：酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
表示方法：可以用一定条件下酶催化某一化学反应的速率表示。
细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的！
三、酶的特性
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
酶的催化效率可能受温度影响。
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 条件。
阅读上述材料，能得出哪些结论？
三、酶的特性
试管编号 1 2 3
3％H2O2溶液 2mL 2mL 2mL
提前调pH 蒸馏水1mL 5%NaOH1mL 5%HCL1mL
过氧化氢酶 2滴 2滴 2滴
混合均匀
H2O2酶在中性条件中活性最强
实验现象
结论
过酸过碱的条件都会使酶失去活性！
有气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
探究PH对H2O2酶活性的影响
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
过酸过碱的条件使酶空间结构被破坏，酶的活性不再恢复。
特别提醒
失活
失活
试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′
2%淀粉酶 2ml 2ml 2ml
3%可溶性淀粉 2ml 2ml 2ml
各水浴3分钟 冰水 60℃ 沸水
对应试管混合均匀
水浴5分钟 冰水 60℃ 沸水
滴加碘液 2滴 2滴 2滴
预期结果 蓝色 不变蓝 蓝色
实验结果 蓝色 不变蓝 蓝色
实验结论 淀粉酶在60℃时活性最强,温度过高过低都会影响酶的活性
该实验能不能用斐林试剂进行鉴定？底物能不能用H2O2
探究温度对淀粉酶活性的影响
v/mmol.s-1
最适温度
温度
0
酶活性受温度影响示意图
特别提醒
温度过高的条件使酶失去活性后，酶的活性不再恢复；温度过低只是抑制酶的活性，温度适宜时酶的活性恢复。
失活
抑制
酶的作用需要适宜的温度和适宜的pH！
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
0
最适温度
υ/mmol. s-1
酶活性受温度影响示意图
t/℃
三、酶的特性
3.作用条件较温和
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
1.下列有关酶的实验的叙述，正确的是
A.探究温度和pH对酶活性的影响时，分别选用淀粉和H2O2作为底物
B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，可用碘液检测实验结果
C.用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放量可达
到目的
D.探究淀粉酶的最适温度的实验顺序：淀粉＋淀粉酶→置于相应水浴温
度下保温5 min→加入斐林试剂加热→观察溶液颜色变化
√
练一练
2.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器中，调整pH至2.0，置于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后容器内剩余的物质是
A.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
√
练一练
3.下图示某酶促反应，若B为麦芽糖，则A是 ，C是 。
麦芽糖酶
葡萄糖
练一练
4．根据下图依次指出每一图形最可能代表了什么因素对酶的作用的影响。曲线中纵坐标表示反应速度，横坐标表示影响因素。则a、b、c、d四曲线分别表示（ ）
①酶浓度 ②底物的浓度 ③温度 ④pH
A．①②③④ B．②③④① C．③④①② D．④③②①
A
a
b
c
d
练一练
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
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。