5．1降低化学反应活化能的酶之酶的作用和本质（34张PPT）

(共34张PPT)
用舌头舔一下米饭能感觉到甜味吗？
如果放在口中细细咀嚼呢？
是什么原因让我们感觉到了甜味？
淀粉在唾液淀粉酶的作用下，分解成了麦芽糖。








一 酶的作用和本质


细胞中的化学反应
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
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

一、酶在细胞代谢中的作用
2H2O2

2H2O + O2↑
1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？



资料一：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。
加热 加催化剂（如Fecl3)
2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
观看视频：
动物界的“化学战”大师——投弹手甲虫
投弹手甲虫腹部的一侧具有两套分开储存于腺体中的化学物质，大的腺体中储存着对苯二酚和过氧化氢，而小的腺体中储存着过氧化氢酶，当甲虫将两个腺体中的化学物质混合在一起时，就会释放出大量氧气，而氧气既可以氧化对苯二酚，也可以作为助推剂使粘性物喷出。
为什么投弹手甲虫要将两个腺体中的化学物质混合在一起时才会喷出粘性物质呢？在这个过程中，过氧化氢酶起什么作用？

2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑


Fe3+
过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2↑

（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
一、酶在细胞代谢中的作用

1.实验原理
2.实验目的：
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
思考：如何设计实验才能证明过氧化氢酶是否具有催化作用？
一、酶在细胞代谢中的作用
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）
质量分数为3.5%的FeCI3溶液
新配制的体积分数为3 %的H2O2溶液
量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴
3.材料用具
（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
观察单位时间内产生气泡的多少
观察带火星的卫生香的复燃情况

试管编号
步骤 1 2 3 4
一

二

三
观察

2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液

2滴
2滴
反应条件
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
请观察教材P79面图片，描述各支试管的实验现象。
3号
4号
1号
2号
不明显
少量
较多
大量
观察产生气泡的多少
一、酶在细胞代谢中的作用
试管编号
步骤 1 2 3 4
一

二

三
观察

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
反应条件
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
请观察教材P79面图片，描述各支试管的实验现象。
3号
4号
变亮
复燃
观察卫生香的燃烧情况
一、酶在细胞代谢中的作用
试管编号
步骤 1 2 3 4
一

二

三
观察

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
反应条件
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
请观察教材P79面图片，描述各支试管的实验现象。
2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？

1 2 3 4 3 4


1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
一、酶在细胞代谢中的作用
4）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？

自主探究1：小组讨论以下问题，时间3min。
3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？
2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？

1 2 3 4 3 4


1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；
一、酶在细胞代谢中的作用

自主探究1：小组讨论以下问题，时间3min。
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。
3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？

1 2 3 4 3 4


过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。
一、酶在细胞代谢中的作用

自主探究1：小组讨论以下问题，时间3min。
4）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？
一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。
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
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
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
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
一、酶在细胞代谢中的作用
如果没有观察到以上的实验现象，原因可能是什么？
一、酶在细胞代谢中的作用
请同学们阅读教材P79相关内容（控制变量），思考：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？
自变量：
因变量：
无关变量：
除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量
随着自变量的变化而变化的变量
人为改变的变量
变量：
实验中可以变化的因素
Y = a + f(x)
自变量
因变量
无关变量
（不同条件X）
单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持一致且适宜
（结果Y）
（相同条件a）

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
一、酶在细胞代谢中的作用
讨论：无关变量对实验结果没有影响吗？该实验的无关变量还有哪些？
变量
相同 适宜

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
对照组
实验组

自变量

因变量
对照实验
一、酶在细胞代谢中的作用
讨论：该实验的对照组和实验组分别是什么？
变量
对照性原则
相同 适宜
二、酶的本质
酶是什么物质？酶有什么作用？
酶在哪里产生？
关于酶本质的探索
二、酶的本质
教材P81-82 页
“资料分析”
请通过教材P82面“练习”中第1题的图解，
体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系。
二、酶的本质
问题1.酶的化学本质是什么？
蛋白酶
唾液淀粉酶
过氧化氢酶
纤维素酶
......
+
双缩脲试剂

紫色
推论：酶是蛋白质
资料1.美国科学家萨姆纳获得脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质，荣获1946年诺贝尔化学奖。
资料2.科学家又相继获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶都是蛋白质。
二、酶的本质
资料3.美国科学家奥特曼通过实验提出少数RNA也可以是酶的论断。这一发现使他和切赫共同获得1989年诺贝尔化学奖。
结论1.酶是有机物
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
所有的酶都是蛋白质？
二、酶的本质
实验1.
结论2.酶具有催化作用
问题2.酶具有什么作用？
H2O2
H2O2
过氧化氢酶

O2
过氧化氢酶能够加快H2O2的分解速率
二、酶的本质
问题3.产生酶的场所在哪里？
提示1：绝大多数酶是蛋白质
提示2：RNA是在细胞核中由DNA指导合成
蛋白质类酶在核糖体上合成，
核糖体在细胞质当中
RNA类酶在细胞核中合成
毕希纳实验：活酵母菌提取物+葡萄糖→酒精+CO2
结论3：酶由活细胞产生
二、酶的本质
酶
活细胞
催化作用


产生
功能

化学本质
有机物

多数蛋白质
少数RNA
结论1.酶是有机物
结论2.酶具有催化作用
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
结论3.酶由活细胞产生
酶的定义？
二、酶的本质
问题4.所有的酶都来自活细胞？
酶一定在细胞内起催化作用？
有的酶可以人工合成或改造
作用场所：细胞内或细胞外
三、酶的作用机理


酶加快化学反应速率的原理是什么呢？
三、酶的作用机理
2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
1）在常态下，几乎所有 H2O2分子都不易分解，
为什么加热后，一小部分则可以分解。
4）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？

自主探究2：小组讨论以下问题，时间3min。
3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
降低化学反应所需要的活化能，使活跃态的分子增多。
酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
细胞的正常代谢需要在温和的条件下快速进行化学反应，而酶满足以上要求。
因为加热使 H2O2分子获得了能量。
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的能量


（三）各条件使反应加快的本质：
加热：
为反应物分子提供能量(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）
三、酶的作用机理
想一想：如何表示？
无催化剂曲线：______
酶促反应曲线：______
无酶促反应所需活化能：______
酶促反应所需活化能： ______
酶降低的活化能： ______
曲线B
曲线A
E2
E3—E2

E3
三、酶的作用机理
酶能增加产物的生成量吗？




未加催化剂


无机催化剂


酶催化
时间
产物量
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，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用

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
酶是蛋白质
李比希



少数RNA也具有催化功能

切赫、奥特曼

二、酶的本质
酶的定义？
酶的概念
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，
其中绝大多数酶是蛋白质。