生物人教版（2019）必修1 5.1降低化学反应活化能的酶（共30张ppt2份视频）课件

(共30张PPT)
降低化学反应活化能的酶
一.酶的作用和本质
酶的发现过程
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验；将一肉块放入小巧的金属笼内，让鹰吞下去。一段时间后，把小笼取出，笼内的肉块消失了。
讨论
为什么要将肉块放在金属笼内？
是什么使肉块消失的？
斯帕兰扎尼的实验
科学家发现盐酸
施旺通过实验发现
排除物理性消化
某种化学物质
食物在胃中的消化，靠胃液中的某种物质
推测盐酸是使食物分解的物质
胃腺分泌物中有蛋白酶
细胞代谢
定义：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
细胞代谢是细胞生命活动的基础。
代谢类型
分解代谢（异化作用）
合成代谢（同化作用）
酶在细胞代谢中的作用
举例：细胞代谢也会产生代谢废物，如H2O2，细胞当中含有某种物质,
能将其及时分解掉,这种物质就是过氧化氢酶（CAT）
2H2O2→2H2O＋O2
→
酶的作用
探究实践
比较过氧化氢在不同条件下的分解：
目的要求：通过比较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
材料用具：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；质量分数为3.5%的FeCl3；新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝，鸡肝）研磨液。
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
实验过程：
4
3号卫生香复燃，4号卫生香迅速复燃
3
1
2
3
4
试管编号 处理 气泡产生情况
1 常温
2 90℃水浴加热
3 滴入2滴FeCl3溶液
4 滴入2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
探究实践
与1号试管相比，2号试管出现什么现象？说明什么问题？
2号试管比1号试管放出的气泡多，说明加热能够促进过氧化氢的分解，提高反应速率
3号试管和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么
说明Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率
3号与4号试管相比，那支试管中的反应速率快？说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
4号
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高
只有靠酶的催化才能使细胞内的化学反应顺利进行
探究实践
思考与讨论：
小结
步骤 试管编号 1 2 3 4
一 H2O2浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
二 反应条件 常温 90℃ 常温 常温
剂量 2滴 清水 2滴 清水 2滴 FeCl3 2滴
肝脏研磨液
结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量
卫生香燃烧 不复燃 不复燃 变亮 复燃
控制变量和设计对照实验
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验
（对照实验一般要设置对照组和实验组）
变量：
自变量：实验中人为改变的变量
因变量：随自变量而变化的变量
无关变量：除自变量外，实验过程中可能存在一些可变因素，对实验结果造成影响
1
2
3
4
实验设计原则
对照原则：设计对照实验，既要有对照组(Control Check)又要有实验组
单一变量原则：在对照实验中，其他因素（无关变量）不变，只改变其中一个因素（要研究的因素——实验变量即自变量），然后观察这个实验变量对实验结果的影响
平行重复原则：多次重复消除偶然误差
科学性原则：实验方案严谨，选材合适，步骤科学规范
1
2
3
4
对照 自变量 因变量 实验结论
1和2
1和3
1和4
3和4
小结
加热可以促进H2O2分解
FeCl3可以促进H2O2分解
温度
有无FeCl3溶液
有无肝脏研磨液
（过氧化氢酶）
催化剂的种类
H2O2的分解速率（可以用单位时间内产生气泡的多少表示）
过氧化氢酶可以促进H2O2分解
过氧化氢酶的催化效率更高
酶在细胞代谢中的作用
活化能：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
加热的作用：加热促使过氧化氢分解，是因为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
酶作用：无机催化剂和酶都能降低化学反应的活化能，所以都具有催化作用，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。
酶的催化作用的意义
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和
条件下进行
酶的本质
酶的本质
李比希：引起细胞发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有酵母细胞死亡裂解后才能发酵作用
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在起作用
毕希纳：酵母细胞中的某些物质能在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中的一样
巴斯德之前
萨姆纳：提取脲酶结晶，证明脲酶是蛋白质
切特和奥尔特曼：少数RNA也具有催化功能
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
降低化学反应活化能的酶
二.酶的特性
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
酶的特性
二、酶具有专一性
思考：一种酶能催化所有的生物化学反应吗？
思路
1. 用一种酶去催化多种化学反应
2. 用多种酶催化一种化学反应
3. 用多种酶催化多种化学反应
酶的特性
二、酶具有专一性
淀粉溶液 蔗糖溶液
实验步骤 一
二 三 实验现象
结论 1号试管中加入2mL淀粉溶液
2号试管中加入2mL蔗糖溶液
分别加入淀粉酶2mL，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min
加入斐林试剂
振荡
约60℃水浴加热2min
无变化
砖红色沉淀
淀粉酶能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
探究实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
目的要求：探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应
材料用具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，
质量分数为3%的蔗糖溶液，斐林试剂
酶的特性
二、酶具有专一性
3. 实验结论：酶具有专一性，每一种酶只能催化 化学反应，细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。
一种或一类
底物(D)
A
B
三、酶的作用条件温和
酶的特性
思考：酶起催化作用究竟需要怎样的条件呢？
概念
酶活性：酶催化特定的化学反应的能力称为酶活性
探究实验——影响酶活性的条件(温度，ph)
探究实验一：探究温度对酶活性的影响
探究实验二：探究不同ph对酶活性的影响
（注：通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即反应的速度）来表示酶活性的大小）
1.探究温度对酶活性的影响
酶的特性
材料用具：新配制的质量分数为2%的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，
缓冲液（能在加入少量酸或少量碱时抵抗ph改变的溶液），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
思考
选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
我要设计几组实验？选择几个温度
观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
至少三组，高温，低温和常温
淀粉酶，因为 H2O2受温度影响也会分解
碘液，看是否变蓝
实验步骤
酶的特性
1 2 3 4 5 6
3%可溶性淀粉 2ml 2ml 2ml - - -
2%淀粉酶 - - - 1ml 1ml 1ml
温度 0℃ 60℃ 100℃ 0℃ 60℃ 100℃
维持各自温度5min 混匀 4号倒入1号，5号倒入2号，6号倒入3号 摇匀混合，维持各自温度反应5min 碘液 在各自试管中加1-2滴碘液 实验结果 1号变蓝
2号不变蓝
3号变蓝
酶的特性
酶的催化作用需要适宜的温度
低温可以抑制酶的活性，但酶的空间结构稳定，当温度升高，酶活性升高，达到最适温度时,酶活性最高,当温度高于最适温度时，酶活性随着温度升高而下降，温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
实验结论
O
v/（mmol/s）
t/℃
1.探究温度对酶活性的影响
酶的特性
注意事项
为什么要在加入淀粉酶溶液之前控制好各自的温度？
能否选择过氧化氢溶液作为探究温度对酶活性的影响实验的反应底物？为什么？
能否可以用斐林试剂检测产物的生成速度？
不能，因为斐林试剂需要加热，而该实验需要严格控制温度
防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解
不能，因为过氧化氢不稳定，加热会分解
酶的特性
2.探究ph对酶活性的影响
实验原理：
2H2O2→2H2O＋O2
pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧
的情况来检验氧气生成量的多少
材料用具
体积分数为3％的过氧化氢溶液。质量分数为5％的HCl溶液，质量分数为5％的NaOH溶液，蒸馏水
步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量不同的pH溶液 1ml蒸馏水 1ml盐酸 1mlNaOH
3 注入等量的H2O2溶液 2ml 2ml 2ml
4 观察现象
注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒
注意：验证pH对酶活性影响的实验时不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，原因是：
因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应
酶的特性
2.探究ph对酶活性的影响
有大量的气泡产生
无气泡
无气泡产生
酶的催化作用需要适宜pH
在适宜的pH条件下，酶的活性最高，pH偏高或偏低酶活性都会明显降低，过酸过碱，会使得酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
实验结论
O
v/（mmol/s）
pH
酶的特性
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