人教版高中生物必修一 课件 5.1降低化学反应活化能的酶 （共78张PPT）

课件78张PPT。 活细胞中每时每刻进行着的化学反应，统称为细胞代谢 (新陈代谢)（是细胞生命活动的基础）细胞内的化学反应的环境条件：条件温和: 常温常压，酸碱度适中，有适合的生物催化剂————酶1一、酶的本质资料分析：关于酶本质的探索1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引起发酵的是细胞中的某些物质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脲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是活细胞产生的具有催化作用的有机物一、酶的本质酶、激素、与维生素的比较活细胞内分泌器官或细胞一般从食物中摄取蛋白质RNA蛋白质、多肽、脂质小分子有机物催化作用调节作用某些酶辅酶微量、高效1酶催化作用的本质：20摄氏度测得过氧化氢分解的活化能条件活化能
kj/mol没有催化剂催化用胶态铂催化过氧化氢酶催化75 5429催化剂催化作用的本质是什么？降低化学反应活化能1加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道 同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有自身的特点。酶与一般催化剂的共性1、改变化学反应的速率，本身不被消耗（反应前后化学 性质和数量保持不变）。2、只能催化热力学允许进行的反应。4、降低活化能，使化学反应速率加快。3、加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应方向和平衡点。（一）酶具有高效性 通过前面的学习，我们知道酶具有高效性。大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107—1013倍。二 酶的作用特性：表示酶高效性的曲线酶的作用特性：(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。注意：酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故图中只有a、b曲线比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线对比只能说明酶具有催化作用。例1．下列有关酶的叙述中，不正确的是
(　)
A．酶是活细胞产生的一类有机物
B．酶催化功能的本质是提高反应的活化能
C．过酸、过碱或温度过高会改变酶的空间结构
D．酶不会因催化反应而减少
.B　例2.酶是生物催化剂，下列有关酶的叙述不正确的是(　　)
　A.所有酶都含有C、H、O、N四种元素
　B.酶不一定只在细胞内起催化作用
　C.高温、低温、过酸、过碱都会使酶永久性失活
　D.一般说来，活细胞都能产生酶C 例3 如图表示物质A生成物质P的化学反应在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。据图判断不正确的是A.bc段表示在酶催化下，使物质A生成物质P反应发生需要活化能
B.ad段表示在无催化剂催化条件下，使物质A生成物质P反应发生需要的活化能
C.若物质A与物质P之间转化的反应为可逆反应，酶可同样地降低正逆反应的活化能
D.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动B过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。脲酶除了催化尿素分解外，对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。这就像一把钥匙开一把锁一样。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。（二）酶具有专一性表示酶专一性的图解①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。
②酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。 表示酶专一性的曲线(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。
与许多无机催化剂相比，酶作用的条件？三 影响酶活性的因素酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。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，甚至变性失活。 温度、pH影响酶活性的曲线①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶的空间结构未被破坏，当温度升高时可恢复活性。 (1)纵坐标为反应物剩余量，剩的越多，生成物越少，反应速率越慢。
(2)pH＝7时，反应物剩余量最少，反应速率最快
(3)当pH改变时，最适温度保持不变。常见酶的最适PH口腔：唾液淀粉酶，PH=6.8； 胃：胃蛋白酶，PH=1.5~2.2；小肠：肠液、胰液中的各种酶，PH=8~9；脂肪酶，PH=8.3；过氧化氢酶（肝），PH=6.8。四 影响酶促反应速率的因素1.酶活性对反应速率的影响温度、PH值、及无机离子、重金属盐等，可通过影响酶的活性影响反应速率　2.底物浓度和酶浓度——通过影响底物和酶的接触几率而影响反应速率（1）在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，但斜率逐渐减小；当底物浓度达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此后的限制因素是酶的数量。
（2）底物足够时，酶促反应速率与酶浓度成正比如右图所示的曲线，上升段（如a点）限制Y值的因素是X，平台段（如b点）限制Y值的因素是X以外的因素。例4．下图为不同条件下同种酶促反应速度的变化曲线，下列有关叙述错误的是 (　 )A．影响AB段反应速度的
主要因素是底物的浓度
B．影响BC段反应速度的
主要限制因子是酶量
C．温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速度不同
D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃D　　　(2011·新课标)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示。下列分析错误的是(　　)
A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化学本质为
蛋白质
D．乙酶活性的改变是
因为其分子结构的改变1B 例6.下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题：（1）图A中，反应速率处于a点时的限制因素是　　　 　 ；反应速率处于b点时不能再增大，限制因素可能是　　　　　　　　　。
（2）图B中，c点所对应的温度
是　　　　　 　。
（3）B中，c点到d点曲线急剧下降，其原因是 。
反应物浓度反应体系中酶的数量酶反应的最适温度温度升高使酶活性下降（4）将装有酶和反应物的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅内，20分钟后取出转入37℃的水浴锅中保温，两试管反应分别应为：
甲　　　　　，乙 　　　　　。
（5）如图C，将装有酶和反应物的甲、乙两支试管的pH分别由2逐渐调整到6、12逐渐调整到6，反应速率变化？甲　　　　，乙 　　 。
速率加快无催化反应
无催化反应
无催化反应
1

①对照原则:设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。 ②单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。
实验设计原则:实验步骤四、有关酶的探究性实验设计实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色
对照组：已知蛋白质液＋双缩脲试剂→出现紫色1、酶是蛋白质的实验探究（证明某种酶是蛋白质）实验设计思路： 通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。实验结果分析： 自变量：是待测酶液和已知蛋白质溶液，
因变量：是否出现紫色反应。 实验变量： 实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否呈现红色
对照组：已知RNA溶液＋吡罗红染液→出现红色。2、证明某种酶是RNA实验设计思路： 通过对照，实验组若出现红色，则证明待测酶溶液是RNA，否则不是RNA。实验结果分析： 自变量：是待测酶液和已知RNA溶液，
因变量：是否出现红色。 实验变量： 特别提醒：酶的化学本质还可利用酶的专一性原理进行证明，其方法是将某一待测酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处理，然后观察该待测酶是否还具有催化作用。例如：证明酶是RNA的其它证据：将某种酶液用核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。3、酶的催化作用实验探究实验设计思路： 实验组：底物＋相应酶液→底物是否被分解。
对照组：底物＋等量蒸馏水→底物不被分解。实验结果分析： 根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。实验变量： 自变量：是相应酶液的有无
因变量：是底物是否被分解。 4、酶的高效性实验探究实验设计思路： 对照组：反应物+无机催化剂→底物分解速度。实验组：反应物+等量酶溶液→底物分解速度。 自变量：是无机催化剂和酶
因变量：是底物分解速度。 实验变量： 1实验原理12H2O2 2H2O＋O2
2H2O2 2H2O＋O2
2H2O2 2H2O＋O2
加热酶三氯化铁实例：过氧化氢酶对过氧化氢的分解实验实验材料用具新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
质量分数为3.5%的氯化铁溶液
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计12ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件 H2O2 浓度剂量剂量气泡产生带火星木条对照组实验组实验实验步骤：1问题质疑：？1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？加热使反应加快的本质：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。
2、FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能
加快过氧化氢分解的原因与2号试管的相同吗？ 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5、酶的专一性实验探究该实验探究中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。 设计思路一:换反应物不换酶 实验组：反应物+相应酶溶液→反应物被分解。
对照组：另一反应物+等量的相同酶溶液→反应物不被分解。 设计思路二：换酶不换反应物 实验组：反应物+相应酶溶液→反应物被分解；
对照组：相同反应物+等量另一种酶溶液→反应物不被分解。 实例：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀。②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用。实验原理： 注意事项1、做好本实验的关键是蔗糖的纯度和新鲜程度。如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，使人产生错觉。2、制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力。3、选择好检测反应物的试剂。在本反应中宜选用婓林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。4、实验中所用酶的来源不同，则所需最适温度也不同。若淀粉酶为市售的α淀粉酶，其最适温度为50～75℃；若淀粉酶来自人体或生物组织，则最适温度为37℃左右。 科学探究步骤提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流（温度/pH 会影响酶的活性吗？）（温度/pH 会影响酶的活性）（设计方案、预期结果…）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：……）（总结，写实验报告并适当交流）6.影响酶活性的条件探究温度对淀粉酶活性的影响实验原理： ②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，热水，冰块，碘液。
试管、量筒、烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、火柴。材料用具 实验的变量分析 自变量:
因变量：
无关变量：温度；淀粉分解量的多少（用是否出现蓝色及蓝色深浅表示）淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反应时间、反应的程序、反应变量的检测方法等
变蓝变蓝不变蓝注意事项1、不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度2、也不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。探究PH对过氧化氢酶活性的影响②pH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。实验原理： 材料用具： 新鲜的质量分数为20％的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液，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。
试管，量筒，滴管，试管架，酒精灯，pH试纸，卫生香，火柴。注意事项操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。不能在加入酶后，先加反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样容易使反应物在酶的作用下反应，无法证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。1例7、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A.大多数酶石油或细胞产生的
B.大多数酶是生物催化剂
C.大多数酶的化学本质是蛋白质
D.大多数酶的基本组成单位是多肽
例8、酶的基本组成单位是（ ）
A.氨基酸 B.核苷酸
C.核糖核苷酸 D.A或CCD1例9.关于酶的叙述中,正确的是( ).
A．酶只有在生物体内才能起催化作用
B．酶都有消化作用
C．酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。
D．酶都是在核糖体上合成的
例10．在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（? ）。
A．有利于过氧化氢酶的释放?B．保护过氧化氢酶
C．提高过氧化氢酶的活性?D．以上说法都不正确cA1例11．20世纪80年代初，Cech 和Altman分别发现了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了1989年的诺贝尔化学奖。“核酶”是指某些（ ）。
A．DNA B．RNA
C．染色体 D．ATPB【例12】甲图表示温度对淀粉酶活性的影响；乙图是将一定量的唾液淀粉酶和足量的淀粉混合后麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说法不正确的是(　　)A．T0表示淀粉酶催化该反应的最适温度
B．图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响却有本质的区别
C．图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度升高，麦芽糖的积累量不再上升，酶的活性已达到最高
D．图乙中A点对应的温度为T0
CATP结构简式:A－P～P～P高能磷酸键的特点:很容易水解；释放出大量能量
（30.54kJ/mol）五、ATP腺嘌呤核糖核苷酸三磷酸腺苷与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：ATP问题探讨1：ATP与ADP的相互转化ATPADP时刻不停地发生,并处于动态平衡之中Pi:磷酸ADP:二磷酸腺苷ATP与ADP的相互转化图示ADP+pi+能量酶ATP友情提示：光合作用
呼吸作用各项生命活动ATP与ADP相互转化过程小结：物质是可逆的，能量是不可逆的水解酶合成酶多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体（类囊体）放能储能高能磷酸键细胞呼吸、光合作用、化能合成作用用于各项
生命活动储存在ATP中糖类、脂肪等有机物氧化分解问题探讨3：ATP的来源途径1.绿色植物2.动物和人等光
合
作
用呼
吸
作
用呼
吸
作
用问题探讨3：说出ATP在能量代谢中的作用ATP是生命活动的直接能量来源ATP是细胞内流通的“能量货币”直接能源：
间接能源：
根本能源：
重要能源：
主要能源：
储存能源：
ATP糖类、脂肪、蛋白质太阳能糖类脂肪（淀粉、糖原）几种能源归纳葡萄糖能源物质之间的关系能量代谢过程思维深化：高等植物体内不同部位的细胞产生ATP的生理过程有差异：
(1)含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生ATP。
(2)不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有氧呼吸；在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生ATP，长时间无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，细胞会中毒死亡。（3）原核细胞中虽然没有线粒体，但它利用细胞膜进行有氧呼吸；光合作用光反应产生的活跃化学能储存在ATP和NADPH中，同时注意这些活跃化学能只能在叶绿体中用于暗反应还原CO2，不能用于其他生命活动。例13．下列有关ATP概念的叙述中，正确的是 ( )
①ATP是生物体内贮存能量的主要物质
②ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸之间的化学
键中
③ATP的水解的实质是ATP分子中高能磷酸键的
水解
④ATP在细胞内的含量很少，但转化速度很快
⑤ATP只能在线粒体中生成
⑥ATP是可流通的“能量货币”
A．①②④ B．③④⑥ C．③⑤⑥ D．③④⑤B例14.下列有关ATP的叙述中正确的是(　　)
A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
B．光合作用产物中的化学能全部来自ATP
C．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D．细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化D例15．下列关于ATP ADP+Pi+能量反应的叙述中，不正确的是 ( )
A．这一反应无休止地在活细胞中进行
B．生物体内ADP转变成ATP所需能量都来自细
胞呼吸
c．在ATP与ADP的相互转化中，伴随有能量的
贮存和释放
D．这一过程保证了生命活动顺利进行
例14．ATP在细胞内的含量及生成速度分别是 ( )
A．很多、很快 B．很多、很慢
C．很少、很快 D．很少、很慢BC例16.在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是(　　)
A．①和②　　　　 B．②和③
C．③和④ D．①和④D例17．人骨骼肌细胞中ATP只能维持剧烈运动3s以内的能量供应。某运动员短跑比赛中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图。回答：
（1）a→b的变化过程，ATP被水解，
释放的能量用于 ???? 。
（2）b→c过程中，ATP含量 ，
说明呼吸作用加强，释放更多的能量，
供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。
（3）从曲线看，肌细胞中ATP的
含量不会降为零，说明：肌肉收缩等生命活动? 增加 ATP在细胞内含量虽少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，构成生物体内部的稳定供能环境。1谢谢!