5.1 降低化学反应活化能的酶--课件(共50张PPT)-2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

(共50张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
能 量
光合作用
呼吸作用
酶
ATP
有机物
合成
有机物
分解
物质
代谢
1、能够掌握酶的作用机理，理解“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的设计逻辑，包括自变量、因变量、无关变量及对照设置（如空白对照、相互对照）。
教学目标
2、学会设计对照实验（如探究温度/pH对酶活性的影响），规范操作变量控制。
3、认同科学探索的渐进性（如酶本质从“发酵活细胞”到“蛋白质/RNA”的争议历程），树立严谨的实验态度，尊重客观数据。
4、引导学生建立“酶参与细胞代谢调控”的物质与能量观，理解酶是生命活动有序进行的分子基础。
重点：酶的作用机制（核心），活化能概念，酶的本质与特性。
教学重难点
难点：活化能抽象概念的理解、区分自变量/因变量，控制无关变量。
问题探讨
1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。
1．为什么要将肉块放在金属笼内？
2．是什么物质让肉块消失了？
3．怎样才能证明你的推测？
排除物理性消化
消化道内的化学物质将肉块分解了
收集消化道内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解
01
酶在细胞代谢中的作用
一、酶在细胞代谢中的作用
H2O2→H2O＋O2
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢会产生对细胞有害的物质，如H2O2等，细胞依靠过氧化氢酶能快速将过氧化氢分解。
1.常温 → 2ml过氧化氢+试管1
2.加热 → 2ml过氧化氢+试管2+90℃水浴加热
3.加FeCl3 → 2ml过氧化氢+试管3+FeCl3 溶液
4.过氧化氢酶 → 2ml过氧化氢+试管4+过氧化氢酶
1.实验目的：
了解过氧化氢酶的作用和意义。
2.实验原理：
在各种条件下，过氧化氢酶的分解速率不一样。
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
3.实验设计：
探究一、比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶在细胞代谢中的作用
对照组
未施加实验处理
实验组
施加了实验处理
试验编号 1 2 3 4
H2O2 （3%）
实验处理
检测指标 2mL
2mL
2mL
2mL
无
90℃水浴
加热
FeCl3
2滴
肝脏研磨液
2滴
1.气泡冒出情况；2.卫生香复燃情况
比较过氧化氢在不同条件下的分解
活化能：分子从常态变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量叫做活化能。
1.加热为什么能加快化学反应？
H2O2 (常态) H2O2(活跃状态)
能量
加热
活化能
常态
活跃态
活化能
终态
讨论
3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，说明了什么？
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？
4号试管的反应速率比3号试管快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能。
酶的作用机理
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。
酶是一种生物催化剂，能显著降低活化能
高效性
意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。
科学方法 控制变量和设计对照实验
①变量：实验过程中变化的因素称为变量。
②自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。
③因变量：因自变量改变而变化的变量叫做因变量。
④无关变量：实验中除因变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫做无关变量。
对照实验一般既要有对照组又要有实验组，一般接受变量处理的一组作为实验组，不接受变量处理的一组为对照组。
科学方法 控制变量和设计对照实验
相互对照：指不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他级别的对照组。
比如探究不同温度下种子的萌发率。观察种子分别在5℃、15℃、25℃、35℃、45℃、55℃不同温度条件下的萌发率。
条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。条件对照的目的是通过对比得出相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：
甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；
乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；
丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。
自身对照：自身对照指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
如“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验，就出现了两次对照，其中第一次对照是在高浓度溶液处理下，质壁分离状态与自然状态形成对照；第二次对照是在低浓度溶液处理下，复原后状态与质壁分离状态形成对照。
试管编号
步骤 1 2 3 4 一
二
三 观察
实验结论 2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
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
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
自变量
因变量
对照实验
变量
相同 适宜
科学方法 控制变量和设计对照实验
设置对照组的意义：排除其他实验因素对实验结果的影响
02
酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
争论
其他科学家
切赫和奥特曼
发酵与死细胞中的物质有关。
发酵与活细胞有关。
死细胞中的物质和活细胞一样，都能引起发酵。
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶是蛋白质。
少数酶是RNA
酶的本质
结论：酶绝大多数是蛋白质，只有少部分是RNA
酶的来源：
酶的功能：
酶的化学本质：
活细胞
催化作用
多数是蛋白质，少数是RNA
酶的定义：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。
酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应
底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）
03
酶的特性
一 酶具有高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍
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能改变反应速率→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（即产物的总量不变）
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
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原糖。
淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。
通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
1. 实验原理
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
（1）实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？
2. 实验设计
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶
溶液
1 2 mL 2 mL
2 2 mL 2 mL
斐林试剂 反应
条件
2 mL 沸水浴
1 min
2 mL （2）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 ？
产物鉴定
（3）该实验能否用碘液进行鉴定？
不能，碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。
方案一：酶相同，底物不同
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
3. 实验结果
4. 实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！
二 酶具有专一性
方案二：底物相同，酶不同
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 淀粉酶
溶液
1 2 mL 2 mL
2 2 mL 2 mL
探究 淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用
斐林试剂 反应
条件
2 mL 沸水浴
1 min
2 mL
产物鉴定
1.该实验能否用碘液进行鉴定？
能
底物
（反应物）
酶
产物
（生成物）
酶
酶
1.酶具有专一性的模型：锁钥模型
二 酶具有专一性
2.每一种酶只能催化_________________化学反应
如：脲酶——只能催化____________分解。
过氧化氢酶——只能催化___________________分解。
二肽酶——可以催化所有的____________分解。
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。
一种或一类
尿素
过氧化氢
二肽
3.酶具有专一性的意义：
二 酶具有专一性
三 酶的作用条件较温和
探究影响酶活性的条件
酶活性: 酶催化特定化学反应的能力。
可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。
思路:
设置条件对照
1 底物 + 条件1 + 酶
2 底物 + 条件2 + 酶
3 底物 + 条件3 + 酶
…………
一段时间后
检测
底物的减少量
或
产物的生成量
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下，催化化学反应，酶起催化作用需要怎样的条件？
实验1：探究温度对酶活性的影响
【思考】1.能否用H2O2和H2O2酶（猪肝研磨液）探究温度对酶活性的影响？
H2O2本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
3.该实验的原理是？
2.能否用斐林试剂检验是否有还原糖的出现？
不能，使用斐林试剂检验时需要水浴加热，会影响实验结果。
1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
加淀粉 2ml — 2ml — （ ） —
加淀粉酶 — （ ） — 2ml — 2ml
保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min
60℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
2ml
2ml
变蓝
变蓝
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性
探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶）
将6加入5中
自变量
因变量
无关
变量
【思考】
4.为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？
酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。
5.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。
υ/mmol. s -1
o
t /
酶活性受温度影响示意图
A
B
C
动物体内酶 35~40℃
植物体内酶 40~50℃
人体内酶 37℃
唾液淀粉酶 37℃
商品淀粉酶 60℃ (从耐热细菌中提取)
①在最适温度时，酶的活性最高。
②温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。
③在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
酶制剂适宜在低温下保存。
三、酶的作用条件较温和
【思考】1.能否用淀粉和淀粉酶探究PH对酶活性的影响？
（1）淀粉遇酸水解
（2）碘液在碱性环境下不显色
（3）斐林试剂会与盐酸发生中和反应
2.该实验的原理是？
实验2：探究pH对酶活性的影响
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。
三 三支试管都加入 ______________________ 四 三支试管都加入 ，振荡，反应 实验现象
实验结论 2滴NaOH
2 mLH2O2溶液
产生少量气泡
产生少量气泡
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
实验2：探究pH对酶活性的影响（用H2O2酶）
自变量
因变量
无关
变量
酶的名称 最适pH
动物体内酶 6.5-8.0
植物体内酶 4.5-6.5
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
①在最适pH下，酶的活性最高。
②pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
③过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。
酶的活性受pH的影响
A
B
C
三、酶的作用条件较温和
与社会的联系
高效性
常温压下就可以进行
20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程要在245kPa的高压和140-150℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。60年代以后改用酶法生产，想一想，用酶来水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性？有哪些产品可以用酶法生产？
细胞的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。
影响酶促反应的因素有哪些？
①图甲中，温度从a降低或升高，酶促反应速率 ，下降的原因分别是 。
②图乙中，pH从b降低或升高，酶促反应速率 ，下降的原因是 。
③图丙中，底物浓度为c时，酶促反应速率 ，不再增长的原因是 。
④图丁中， 时， 。
均下降
低温抑制了酶活性，高温使酶的空间结构发生改变
酶的空间结构发生改变
最大
酶的数量有限，已达到饱和
底物充足
酶促反应速率和酶浓度成正比
均下降
(1)不同因素影响酶促反应的速率的本质不同。
(2)酶催化反应时,最适温度和最适pH不会相互影响。
酶的应用
溶菌酶溶解细菌的细胞壁
含酶牙膏
多酶片
胰蛋白酶
加酶洗衣粉
果胶酶
科学·技术·社会：酶为生活添姿彩
练习与应用
1.提示：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
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？
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。
(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。
(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。
(1)
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)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。变化后的曲线如图所示：
练习与应用
(3)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。变化后的曲线如图所示：
练习与应用
课堂小结
谢谢观看
2026