5.1降低化学反应活化能的酶 课件(共45张PPT1个视频)-2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修1

(共45张PPT)
5.1降低化学反应活化能的酶
第一课时
课前两分钟
鸡为什么要啄食沙粒？
物理性消化
【问题探讨】意大利科学家斯帕兰扎尼将肉放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去，一段时间后，笼内的肉块消失了。
1.斯帕兰扎尼所做的实验是想证明什么？
2.为什么要将肉块放在金属笼内？
3.是什么物质使肉块消失了？
4.怎样才能证明你的推测？
食物被消化是发生的物理变化还是化学反应
便于取出实验材料(肉块)，排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
胃内的某种化学物质
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
斯帕兰扎尼的实验证明，食物在胃中的消化与胃液中的某种化学物质有关。
后来科学家推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，施旺通过实验发现，胃腺分泌的一种物质与盐酸混合后，对肉类的分解作用远大于盐酸单独作用，这种物质就是胃蛋白酶
一、细胞代谢
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
细胞中的常见化学反应：
叶绿体：CO2+H2O （CH2O) +O2
光能
酶
线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量
酶
核糖体： 氨基酸 多肽
酶
缩合脱水
———离不开酶的催化
二、探究酶在细胞代谢中的作用
1、实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
2H2O2
2H2O + O2 ↑
高温 /Fe3＋ /过氧化氢酶
在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，加热促使H2O2分解，Fe3＋和过氧化氢酶也能促使H2O2分解，它们作用的原理相同吗？
三、酶的作用原理
思考？
1.加热为什么能加速过氧化氢分解？
加热的过程中为过氧化氢分子提供了从常态转变为活跃状态的能量（活化能）。
催化剂降低了化学反应所需的活化能
2.滴加催化剂（包括无机催化剂FeCl3和酶）为什么能加速过氧化氢分解？
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
反应过程
能量
d
c
b
a
初态
终态
活化态
无催化剂
加 酶
在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
酶降低的活化能。
（1）ac段的含义是什么？
（2）bc段的含义是什么？
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
（3）ab段的含义是
在加酶的条件下，反应所需要的活化能。
三、酶的作用原理
思考？
1.加热为什么能加速过氧化氢分解？
2.滴加催化剂（包括无机催化剂和酶）为什么能加速过氧化氢分解？
3.过氧化氢酶的催化效率为什么比FeCl3要高？
因为与无机催化剂相比酶降低活化能的作用更显著。催化效率更高
加热的过程中为过氧化氢分子提供了从常态转变为活跃状态的活化能。
加催化剂降低了化学反应所需的活化能
如图a、b、c 、d中，代表正常条件下分子活化能的是 ，代表酶促反应所需活化能的是 ；代表酶所降低的活化能的是 。代表无机催化剂所降低的活化能的是 。
a
c
d
（或c-a）
c-b
酶与降低化学反应活化能的关系
课本78页
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵需要活酵母细胞的参与
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
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、奥尔特曼
少数RNA也具有生物催化功能
绝大多数酶是 ，少数酶是 。
蛋白质
RNA
四、酶的本质
他称该物质为酿酶
酶的定义
酶是 产生的具有 作用的 ，其中绝大多数酶是 ，少数酶是 。
活细胞
催化
有机物
蛋白质
RNA
酶的来源
酶的作用
酶的本质
化学本质
基本单位
合成场所
生理功能 作用机理 作用部位 氨基酸
核糖体
催化作用
大多数是蛋白质
少数是RNA
核糖核苷酸
主要是细胞核
降低化学反应的活化能
酶可在细胞内外和生物体外起作用
五、酶的特性
你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。
供能的化学反应如果慢悠悠地进行。
你还能跑那么快吗
化学反应要酶来催化
酶的催化效率要高
健步如飞
酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，说明酶具有 。
高效性
1.酶具有高效性
酶高效性的曲线分析
时间
产物浓度
A.加酶
B.加无机催化剂
C.不加催化剂
酶具有催化剂的特点：
①反应前后性质、数量不变；
②能加快反应速率→降低化学反应活化能；
③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即不改变产物的总量）
A、B曲线比较，说明酶具有________
A、C曲线比较，说明酶具有________
高效性
催化作用
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？
资料1:
口腔里有唾液淀粉酶，吃饭时米饭变甜，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。
资料2：
脲酶——只能催化尿素分解。 过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。
蛋白酶——只能催化蛋白质水解。 二肽酶——可以使所有的二肽分解。
2.酶具有专一性
(1)酶的专一性是指每一种酶只能催化 化学反应。
(2)实例：脲酶只能催化 分解
一种或一类
尿素
二肽酶可以催化所有的二肽分解，蛋白酶可以水解多种蛋白质 ，这就是一种酶催化一类化学反应。
酶具有专一性的假说：锁钥学说。
酶
反应物
产物
2、酶的专一性（实验设计及曲线分析）
思路2：用不同的酶分解同一物质，观察两组分解情况
你还能设计别的实验来验证酶的专一性吗？
加入淀粉酶
思路1：用相同的酶分解不同的物质，观察两组分解情况
初中做消化酶实验要控制温度等实验条件
不同消化液的pH不一样。
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
唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进入小肠。
影响酶促反应速率的因素是什么？
酶活性最高的点是： 点，对应的温度称为 .
BA段的含义是：
BC段的含义是：
酶活性受温度影响示意图
最适温度
B
B
酶活性可用反应速率来表示
超过最适温度后，温度越高，酶活性越低，直到失活（酶空间结构被破坏）
低于最适温度时，温度越低，酶活性越低，但是不失活
0
温度
反应速率
A
C
D
1、温度的影响
3.酶的作用条件较温和
最适温度
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性
酶活性最高的点是： ，D点为 。
BA段的含义是：
BC段的含义是：
最适pH
酶活性受pH影响示意图
B点
超过最适pH后，pH越高，酶活性
越低，直到失活（酶空间结构被破坏）
低于最适pH时，pH越低，酶活性
越低，直到失活（酶空间结构被破坏）
反应速率
0
pH
A
C
B
D
2、pH的影响
最适pH
反应物（底物）浓度
P
思考：OP段和P点之后的影响因素是什么？
OP段：反应物的浓度
P点后：受酶浓度或酶的活性限制
3.反应物浓度对酶促反应速率的影响
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。
小结
酶的特性
六、实验设计分析
1、探究酶在细胞代谢中的作用
1、实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
2、实验原理：
2H2O2
2H2O + O2 ↑
高温 /Fe3＋ /过氧化氢酶
【问题1】
2号试管与1号试管的比较说明了什么？
【问题2】
在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
2号气泡多
加热能促进过氧化氢分解
不能，温度过高会造成生物的细胞死亡
【问题3】
3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，说明什么？
【问题4】
3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说明什么？
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解速率
4号
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率更显著
H2O2在不同条件下的分解速率不一样；
H2O2在H2O2酶的作用下分解速率最快。
结果与结论的区别：
结果：观察到的具体实验现象或计算得出的数据
结论：由结果的现象或数据归纳总结得出的观点（论点）
实验目的
实验结果
实验结论
在实验设计中还需要注意哪些问题呢？
阅读教材P78科学方法，找出本实验的各种变量及对照组和实验组
步骤 试管编号
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
H2O2 剂量 二 反应条件
观察结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
H2O2在不同条件下的分解速率不一样；
H2O2在H2O2酶的作用下分解速率最快。
变量
自变量
人为改变的变量
因变量
因自变量改变而变化的变量，可观测性
观察指标
实验过程中存在的其他一些会对实验结果造成影响的可变因素
相同且适宜
无关变量
步骤 试管编号
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
H2O2 剂量 二 反应条件
观察结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
H2O2在不同条件下的分解速率不一样；
H2O2在H2O2酶的作用下分解速率最快。
变量
自变量
因变量
无关变量
该实验的对照组和实验组分别是什么？
对照组
实验组
实验设计的一般原则：
单一变量原则、对照原则、等量原则
对照实验
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热1 min 实验现象
实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。
探究.实践：　淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
有砖红色沉淀
没有砖红色沉淀
自变量
底物的种类
因变量
底物是否被淀粉酶水解
(1)在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要？
提示　有必要，目的是排除无关变量对实验结果的影响
(2)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
提示　不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
讨论：
探究.实践：　淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究.实践：影响酶活性的条件
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
酶活性可用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的速率表示。
资料一：加酶洗衣粉一般对水温有要求，用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃。
资料二：不同消化液的pH不一样，唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5，小肠的pH为7.6。
根据以上资料，请你提出提出的问题是？
温度会影响酶的活性吗？
pH会影响酶的活性吗？
实验思路框架：
t1 条件下 底物+酶液
t2 条件下 底物+酶液
t3 条件下 底物+酶液
t4 条件下 底物+酶液
……
检测
思考：你认为至少设置几组温度条件？
三组：60℃、沸水、冰水
底物分解速率或剩余量
①探究温度对酶活性的影响
温度梯度法
(pH1)
(pH1)
(pH1)
(pH1)
材料用具：
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， 热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂。
试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计， 火柴。
思考：你将选择哪一种酶和底物作为实验材料？为什么选择这种酶和底物？
质量分数2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液（H2O2酶溶液）
①探究温度对酶活性的影响
某同学的实验方案，你认为合理吗？
序号 项目 试管 1 2 3
1 过氧化氢溶液 5 mL 5 mL 5 mL
2 温度 0 ℃ 60 ℃ 90 ℃
3 过氧化氢酶溶液 3 mL 3 mL 3 mL
4 实验现象
不应选用过氧化氢溶液作为反应底物，因为高温条件也会使过氧化氢溶液分解，从而影响实验结果
①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液
②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度5 min
③向各试管中滴一滴碘液
④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中
⑤观察各试管中的颜色变化情况
例：探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是
①
⑤
④
②
③
实验步骤（思路）书写：
第一步：选材（如选择生长状况/长势相同的....等等）、分组、编号
第二步：单一变量处理
对照组的设置
实验组的处理
注：除了自变量外，其他无关变量要相同且适宜（即要符合实验设计原则）
第三步：（在相同且适宜的环境下培养/喂养/...一段时间时间后），观察记录/测量/统计/...实验结果（如某某的颜色变化/长势/数量/长度/...等等）
实验步骤 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
第一步 2mL淀粉溶液
1mL淀粉酶溶液
第二步 保温5min 冰浴 水浴60℃ 沸水浴 第三步 将试管1′中的溶液倒入试管1中混合 将试管2′中的溶液倒入试管2中混合 将试管中3′的溶液倒入试管3中混合 第四步 分别保温2min 冰浴 水浴60℃ 沸水浴 第五步 加入2滴碘液，观察颜色变化 预测结果 实验结论 +
+
+
+
+
+
变蓝
变蓝
不变蓝
①探究温度对酶活性的影响
温度能影响酶的活性，酶的催化作用需要在适宜的温度下进行
1.选择H2O2酶还是淀粉酶作为实验材料？
H2O2酶，因为在酸性条件下，酸会水解淀粉。
2.本实验的自变量是什么？如何控制自变量？
pH
通过分别加入等量的HCl、蒸馏水和NaOH来控制。
②探究pH对酶活性的影响
3.本实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？
H2O2酶的活性
可以通过观察单位时间内气泡的多少或者卫生香复燃的情况来判断 H2O2的分解速率。
②探究pH对酶活性的影响
序号 项目 试管1 试管2 试管3
1 注入新鲜的肝脏研磨液 每支试管各1 mL 2 不同pH的处理 注入1 mL0.01 mol/L的盐酸溶液 注入1mLpH=7的缓冲液 注入1 mL0.01 mol/L的NaOH溶液
3 注入过氧化氢溶液 每支试管各2 mL 4 用带火星的卫生香进行检验 5 预期实验现象 无反应 迅速复燃 无反应
结论：pH能影响酶的活性。在最适宜的pH下，酶活性最高，pH偏高或者偏低，酶活性都会显著降低。
4.本实验的无关变量有哪些？应怎么控制？
温度、 H2O2酶的用量、 H2O2的浓度等。相同且适宜
5.至少要设计几组实验？
三组，酸性、中性和碱性
6.本实验的设计思路框架是？
pH梯度法