人教版高中必修一生物 5.1：降低化学反应活化能的酶(35张PPT)

(共35张PPT)
第5章
细胞的能量供应和利用
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应。
——细胞代谢（细胞生命活动的基础）
细胞代谢发生的环境条件是怎样的？
一般化学反应发生的环境条件：
①高温
②高压
③强酸
④强碱
⑤催化剂
细胞内外的环境：温和
①常温
②常压
③水溶液环境
④pH接近中性
⑤适合的生物催化剂——酶。
第1节
降低化学反应活化能的酶
一、酶在细胞代谢中的作用
——催化作用
反应速率↑
√加热、加压
√催化剂
×
√
无机催化剂
酶
实验
比较过氧化氢在不同条件下的分解
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。
实验目的：
实验原理：
实验步骤：
大量气泡，带火星的卫生香复燃
无气泡
少量气泡，带火星的卫生香熄灭
较多气泡，带火星的卫生香发亮
实验结论：
酶在常温常压下，可以高效地完成对化学反应的催化。
编号
加入材料
处理方法
实验现象
1
2mLH2O2溶液+2滴清水
常温
2
2mLH2O2溶液+2滴清水
90℃水浴加热
3
2mLH2O2溶液+2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
常温
4
2mLH2O2溶液+2滴新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
常温
变量：
①自变量：
②因变量：
③无关变量：
对照实验：
实验过程中可以变化的因素。
人为改变的变量。
随着自变量的变化而变化的变量。
除自变量外，实验过程中还会存在一些对实验结果造成影响的可变因素。
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
★生物实验设计的基本原则：
科学性原则；单一变量原则；对照原则；重复性原则
★实验过程的变量及对照实验
无关变量
自变量
因变量
对照组
实验组
实验组
实验组
试管编号
说明
1
2
3
4
体积分数为3%的过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
2mL
反应条件
常温
清水2滴
90℃
清水2滴
常温
2滴FeCl3溶液
常温
2滴肝脏研磨液
结果
思
考
肝脏离开活体时间过长，酶的数量和活性会下降。
1、为什么要选用新鲜的肝脏？
2、为什么要将肝脏制成研磨液？
3、滴入肝脏研磨液和FeCl3溶液时，能否共用一个吸管？为什么？
使用肝脏时,要充分研磨,使肝脏细胞内的酶能与底物充分接触,使酶发挥正常催化作用。
不能，否则滴的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液，而研磨液中H2O2酶具有高效性，会使两个试管中气泡一样多，从而影响实验结果的准确性。
二、酶的作用原理
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。
实验分析：各条件使反应加快的本质。
（1）加热：使分子得到能量。
加热后分子所需的活化能不变
（2）Fe3+：降低化学反应的活化能。
（3）酶：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
酶的本质？
三、酶的本质
问题探讨
1、巴斯德之前：
发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
资料分析
2、巴斯德（微生物学家）：
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。
3、李比希（化学家）：
引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
4、毕希纳（化学家）：
过程：酵母细胞研磨→加水搅拌→加压过滤→不含酵母细胞的提取液→加入葡萄糖
现象：冒出气泡，产生酒。
结论：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。
5、萨姆纳：酶是蛋白质。
6、切赫和奥特曼：
少数RNA也具有生物催化作用。
共获1989年诺贝尔化学奖。
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，少数酶是RNA。
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。
引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
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。
酶是蛋白质。
少数RNA也具有生物催化作用。
四、酶的特性
1、酶具有高效性
酶的催化功能与无机催化剂有什么不同呢？
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。
2、酶具有专一性
★淀粉在口腔中分解，蛋白质在胃中分解。
★细胞膜能被蛋白酶分解
每一种酶只能催化
化学反应。
一种或一类
意义：
保证细胞代谢能够有序地进行。
实验
探究酶的专一性
淀粉酶能让淀粉水解成还原糖，还原糖能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂反应不能生成砖红色沉淀
加入2mL淀粉溶液
加入2mL蔗糖溶液
加入α－淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min。
加入斐林试剂→振荡→60℃水浴加热约2min
蓝色→棕色→砖红色沉淀
无砖红色沉淀
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。
1号试管：淀粉溶液
2号试管：蔗糖溶液
实验原理
实验步骤
一
二
三
实验现象
结论
酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
哪些因素会影响酶活性？
1、在不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？
2、在不同的pH下，同一种酶的活性是否会改变？
探究影响酶活性的条件
（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）
实验
温度对酶活性的影响
冰水中
60℃水浴
沸水浴
2min
将淀粉酶溶液加入相同温度的淀粉溶液中摇匀混合，反应5min
2滴
2滴
2滴
变蓝
变蓝
不变蓝
淀粉酶在60℃中活性最强
试管编号
1
2
3
4
5
6
3％淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2％淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
温度
保温时间
碘液
颜色
结论
酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。
一般来说，动物体内的酶最适温度在35
~
40℃之间；
植物体内的酶最适温度在40
~
50℃之间；
细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃；
酶制剂适于在低温（0
~
4℃）下保存。
实验
pH对酶活性的影响
蒸馏水1mL
质量分数为5%的NaOH溶液1mL
质量分数为5%的盐酸1mL
将不同pH处理5min后的肝脏研磨液加入相同pH的H2O2溶液中摇匀混合
大量气泡
无气泡
无气泡
复燃
熄灭
熄灭
过氧化氢酶在中性条件中活性最强
试管编号
1
2
3
4
5
6
新鲜的质量分数为
20％的肝脏研磨液
1mL
1mL
1mL
体积分数为3％的
过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
设置pH
气泡生成量
插入带火星的卫生香
结论
酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH。
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。
一般来说，动物体内的酶最适pH大多在6.5
~
8.0之间，例外：胃蛋白酶最适pH为1.5；
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？
不同。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。
思
考
3、酶的作用条件较温和
意义：
保证细胞代谢能在温和条件下进行。
五、影响酶促反应速率的因素
1、温度
2、pH
3、酶的浓度：底物充足时反应速率随酶浓度的升高而加快。
4、底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。
酶数量的限制
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。
P86二、拓展题
六、酶的应用
下图曲线是某同学根据“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是（
）
A
催化剂只是改变反应速率，并不改变化学平衡。