人教版必修1高中生物5.1 降低化学反应活化能的酶(44张PPT)

(共44张PPT)
降低化学反应活化能的酶
C6H12O6+6H2O+O2
6CO2+12H2O+能量
酶
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。
叶绿体
线粒体
核糖体
第
1
节
降低化学反应活化能的
糖
酒精+CO2
1、关于酶本质的探索
对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？
巴斯德（微生物学家）
是活酵母细胞
的作用
李比希（化学家）
是某些物质在
细胞死亡裂解
后的作用
一、酶的作用和本质
糖
酒精+CO2
关于酶本质的探索
对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？
巴斯德（微生物学家）
是活酵母细胞
的作用
李比希（化学家）
是某些物质在
细胞死亡裂解
后的作用
他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？
糖
酒精+CO2
关于酶本质的探索
巴斯德（微生物学家）
是活酵母细胞
的作用
李比希（化学家）
是某些物质在
细胞死亡裂解
后的作用
他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？
是谁通过怎样的实验结束了这场争论？得到什么结论？
是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他之前很难鉴定？
脲酶是蛋白质
少数RNA也具有生物催化作用
酶是
产生的具有
的
来源
1、酶的本质
功能
活细胞
催化作用
※
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
化学本质
体外
体内
2、酶在细胞代谢中的作用
比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢
很少
较少
不亮
较多
发亮
很多
燃烧猛烈
不亮
气泡多少
卫生香燃烧度
试
管
号
3%的
H2O2
溶液
反应条件
实验现象
1
2mL
自然条件下
2
2mL
90℃左右水浴加热
3
2mL
滴加3.5%FeCl3溶液2滴
4
2mL
滴加20%肝脏研磨液2滴
自变量：人为改变的变量（要研究的变量）。
因变量：因（随）自变量的变化而发生变化的变量。
无关变量：实验过程可能还会存在一些可变因素，对实验的结果造成影响，这些可变因素为无关变量
额外变量
对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。
实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。
两个重要原则：对照原则、单因子变量原则
①对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。
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:
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。它一般要设
置实验组和对照组。
实验分析：比较过氧化氢在不同条件下的分解
自变量：
因变量：
无关变量：
对照组：
实验组：
试管1
试管2；试管3和4
反应条件（温度；催化剂的种类）
H2O2的浓度与剂量、催化剂的浓度与剂量等
过氧化氢的分解速率(用产生气泡数目的多少表示)
在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平较低，为“常态”。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比常态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为“活化能”
在一定温度下，1mol反应底物全部进入活化态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单位J/mol
加热：使过氧化氢分子得到能量
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
2、酶在细胞代谢中的作用
方法步骤：
过氧化氢溶液
肝脏研磨液
滴入3滴
1
2
1
2
氯化铁溶液
滴入3滴
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
质量分数为20％的新鲜肝脏研磨液
1滴
质量分数为3.5％的氯化铁溶液
1滴
所含酶的数量（个）
a
Fe3+的数量（个）
2.5×105
a
1、高效性
意义:保证了细胞内化学反应的顺利进行
和能量供应的稳定
。
意义：细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行。
2、专一
性
1号试管
2号试管
3号试管
加入淀粉酶2滴，振荡
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
保持0℃冰水中约5min
加热至100℃，
约5min
加热至37℃，
约5min
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
温度影响酶的活性
蓝色
探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
淀粉溶液
实验步骤
一
二
三
四
实验现象
结论
动物：35---40摄氏度
植物
40--50摄氏度
细菌、真菌差别较大
3.酶的作用条件较温和
1号试管
2号试管
3号试管
加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min
试管各加入2mL过氧化氢溶液
无明显变化
pH＝7
pH=12
pH＝2
将带火星的卫生香分别放入试管中
pH对酶活性有影响
复燃
无明显变化
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
过氧化氢溶液
实验步骤
一
二
三
四
实验现象
结论
pH值：
（1）动物体内的酶最适宜pH大多在6.5—8之间。胃蛋白酶的最适pH为1.5。
（2）植物体内的酶最适pH大多在4.5—6.5之间。
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；
低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。酶制剂适合在低温保存。
三、影响酶促反应速率的因素：
1、温度
3、酶的浓度：
4、底物浓度：
酶量一定
2、pH
小结：
一、酶的作用和本质
1、酶的本质
2、酶的作用
3、有关于实验的基本概念
二、酶的特性
1、高效性
2、专一性
3、酶的作用条件较温和
三、影响酶活性的主要因素
1834年，提取并命名胃蛋白酶
施
旺
1930年Northrop分离得到的胃蛋白酶结晶
4.实验探究出影响酶活性的条件
a.酶的确定：淀粉酶不适合做研究pH对酶活性的影响的实验
，是由于在碱性条件下，碘与淀粉的反应不能进行；氧化氢酶不适合做研究温度对酶活性的影响的实验，是由于温度能影响过氧化氢分解反应的速度。
b.实验原理：用淀粉和淀粉酶做实验时，可利用加碘液后看溶液是否变蓝来判断淀粉是否水解，从而了解淀粉酶的活性；用过氧化氢酶做实验时，
可根据产生气泡的数量和速度来判断酶的活性。
c.变量的确定：本实验的自变量是温度或pH，因变量是酶的活性。温度的控制可用冰块降温或水浴加热，用温度计随时测量；pH的控制可加入强酸或强碱，用pH试纸进行测量。
d.对照组的设置：应将温度或pH调到该酶的最适温度或pH水平上，其他条件与实验组相同。
e.实验组的设置：探究pH对酶活性的影响，实验组至少要设置2组，一组pH明显高于对照组，一组pH明显低于对照组，其他条件实验组和对照组均相同。探究温度对酶活性的影响，实验组至少要设置2组，一组温度明显高于对照组，一组温度明显低于对照组，其他条件实验组和对照组均相同。
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
加热可以促进H2O2分解，提高反应速率，
Fe3+和过氧化氢酶都能加快H2O2分解，但
过氧化氢酶的催化效率更高
反应条件
对照组
实
验
组
对照实验
步骤
试管编号
说明
1
2
3
4
一
H2O2
浓度
剂量
二
剂量
结果
气泡产生
卫生香燃烧
结论
你又该动脑筋了，想想怎么用实验去探究
温度是如何影响酶的活性的？怎么样才能
使你的假设变为事实？？
问题聚焦
1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
三组，高温，低温和常温
2、我要设计几组实验？选择几个温度？
淀粉酶，
H2O2受温度影响也会分解
3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
碘液，看是否变蓝
温度能影响酶的活性
（1）实验分析
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的深浅表示）
淀粉溶液的量、溶液的pH、温度、淀粉酶溶液的新鲜程度、反应时间等
（2）实验原理：
①淀粉遇碘液呈现蓝色，淀粉在淀粉酶催化下可产生麦芽糖，麦芽糖遇碘液无蓝色出现
②温度能影响酶的活性，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
（3）实验流程：
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入可溶性淀粉溶液
2ml
2ml
2ml
2
控制不同温度条件（5min）
600C热水
沸水
冰块
3
加入新鲜的淀粉酶溶液，摇匀，静待5min
1ml
1ml
1ml
4
加入碘液
1滴
1滴
1滴
5
观察实验现象
不出现蓝色
蓝色（深）
蓝色(浅)
（4）注意事项：
①2、3步骤不能颠倒，否则酶将淀粉分解，实验不能成功
②本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才能生成砖红色沉淀，而该实验需要控制温度
以上设计有两点错误:
一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则;
二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。
以上设计是否有错误？
序号
项
目
试管
1
2
3
1
α－淀粉溶液
1ml
2ml
1ml
2
淀粉酶
1ml
1ml
1ml
3
温度
60℃
沸水
冰水
4
碘液
1－2滴
1－2滴
1－2滴
5
实验现象
除了注意对照实验设计，还要注意实验的顺序，如果有时间，实验组可等梯度多做几组，得出的结果更准确。
pH对酶活性的影响
（1）实验原理：
①过氧化氢可在过氧化氢酶催化下分解成水和氧气
②pH可影响酶活性，从而影响O2的产生量，根据的产生量的多少可判断pH对酶活性的影响
（2）实验流程：
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
注入不同pH的溶液
1ml
蒸馏水
1ml
盐酸
1ml
NaOH
3
注入等量的H2O2溶液
2ml
2ml
2ml
4
观察现象
有大量气泡
无气泡产生
无气泡产生
实验要排除无关变量干扰：
①所有用生物材料要相同
（数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等）
②所用实验器具要相同
（大小、型号等）
③所用实验试剂要相同
（成分、浓度、体积等）
④所用处理方法要相同
（培养条件等）
①加法原理：
与常态相比，人为增加某种影响因素的原理。
?
②减法原理：
与常态相比，人为去除某种因素即减法原理。
实验中自变量的控制方式
自变量
1
温度的高低
2
PH的高低
3
催化剂的种类
4
CO2的有无
5
光照的强弱
6
酶的浓度
注意酶与激素、蛋白质、维生素、脂质的关系：
问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？
能产生酶的细胞一定能产生激素吗？
用数学集合怎样表示？？
用法：先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内数小时，用温水浸泡效果更佳,切勿用60℃以上的水。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料，用后须彻底清洗双手。