人教版高中必修一生物5.1降低化学反应的活化酶(共43张PPT)

(共43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
一、酶的本质
资料分析：关于酶本质的探索
巴斯德
和
李比希
观点的比较
1822——1895（法国）
微生物学家
通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌
1803——1873（德国）
化学家
通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个化学反应
对比
结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精
结论:
在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某些物质起了作用
毕希纳的实验说明，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。
酵母细胞研磨
加水搅拌
加压过滤
不含活细胞的提取液
加入葡萄糖
过程：
现象：冒出气泡
毕希纳的研究过程
酶究竟是什么呢？
为什么毕希纳没能确定酶的化学本质？
所有的酶都是蛋白质吗？
思考：
1982年至1983年美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA
也具有催化作用，这一研究成果的出现荣获了1984年诺贝尔生理奖。
结论：绝大多数酶是蛋白质，
极少数酶是RNA。
奥特曼
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
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
一、酶的本质
酶在细胞代谢中起什么作用呢?
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
2H2O2
2H2O
+
O2
二、酶在细胞代谢中的作用
2
H2O2
2
H2O
+
O2
1.常温
2.加热
3.FeCl3
4.加肝液
二、酶在细胞代谢中的作用
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
试管编号
1
2
3
4
实验原理
第一步
第二步
观察
现象
将点燃的卫生香放在液面上
原因
结论
过氧化氢在高温或Fe3+或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气
每支试管各加入2ml3%的H2O2溶液
90℃热水浴
2滴FeCl3
溶液
2滴肝脏研磨液
观察气泡冒出情况，并记录
无
较少
较多
很多
没变化
火头变亮
火头变亮
复燃
没有生成氧气
生成了少量氧气
生成了较多氧气
生成了大量氧气
酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著
自变量
因变量
无关变量
对照组
实
验
组
常温
①对照原则:设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。
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:
与1号试管相比，2号试管出现什么现象？这一现象说明什么？
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
为什么能加快呢？
常态：
常叫基态，微观粒子处于能量最低的状态。
活跃状态就是激发态。
激发态：微观粒子其内部能量高于基态能量时
所处的能量状态。
常态分子
活化分子
加热
3、4号试管并没有加热，与1号试管对比它的反应速度为什么也加快了呢？
思考：
加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道
加热加压相当于给汽车加大油门
1.请比较图中3、4两支试管,哪支试管中的反应速率快?
4号试管反应速率较快
2.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？
3
4
4
3
少量肝脏
研磨液
催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性——酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
二、酶在细胞代谢中的作用
作用：催化作用
本质：降低化学反应的活化能
一般化学反应的条件
（1）高温
（2）高压
（3）强酸
（4）强碱
（5）催化剂
细胞内外的环境
是很温和的
1.常温
2.常压
3.水溶液环境
4.pH接近中性
细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？
在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂
——酶
酶与无机催化剂的异同比较
酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比有相同之处，也有其自身的特点。
相同点
①改变化学反应的速率，本身不被消耗
②只能催化热力学允许进行的反应
③加快化学反应的速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点
④降低活化能，使反应速率加快
不同点
①高效性
②多样性，指生物体内具有种类繁多的酶
③易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏
④反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生理
pH条件下进行
酶与无机催化剂的异同比较
三、酶(Enzyme)的概念:
绝大多数酶是蛋白质,
少数的酶是RNA.
酶是活细胞产生的一类具有
生物催化作用的有机物。
来源
功能
本质
3
4
4
3
少量肝脏
研磨液
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
1、酶具有高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013
倍
四、酶的特性
2、酶具有专一性
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）
蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，
麦芽糖酶
……
由这些酶的名字你能想到什么吗？
设计一个实验来验证一下你的推测
实验步骤
一
1号试管
2号试管
二
三
四
实验现象
结论
加入淀粉酶2mL，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，保温5min
2mL蔗糖溶液
加斐林试剂
振荡
水浴加热1min
2mL淀粉溶液
蓝色
无变化
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
3、酶的作用条件较温和
温度对酶活性的影响
1
2
3
3％可溶性淀粉
2ml
2ml
2ml
温度
唾液淀粉酶
碘液
颜色
结论
冰水中
37℃水浴
60
℃水浴
放置2min
1ml
1ml
1ml
1滴
1滴
1滴
摇匀混合，放置反应5min
变蓝
变蓝
不变蓝
唾液淀粉酶在37
℃中活性最强
自变量
因变量
pH对酶活性的影响
1
2
3
肝脏研磨液
1ml
1ml
1ml
pH
3％过氧化氢溶液
结果
结论
蒸馏水1mL
5NaOH1mL
5HCL1mL
2ml
2ml
2ml
摇匀混合，放置在室温下反应5min
有较多气泡
不明显
不明显
过氧化氢酶在中性条件中活性最强
自变量
因变量
酶活性受温度影响示意图
酶活性受pH影响示意图
在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；
达到最适温度时，酶的活性最高；
超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。
酶活性受温度影响示意图
温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；
达到最适pH时，酶的活性最高；
超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。
过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
酶活性受pH
影响示意图
1、高效性
2、专一性
温度
pH
3、作用条件较温和
四、酶的特性
酶在细胞代谢中的作用
酶的本质
酶的特性
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。
降低化学反应的活化能
高效性
专一性
作用条件温和
1、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（
）
A.大多数酶石油或细胞产生的
B.大多数酶是生物催化剂
C.大多数酶的化学本质是蛋白质
D.大多数酶的基本组成单位是多肽
2、酶的基本组成单位是（
）
A.氨基酸
B.核苷酸
C.核糖核苷酸
D.A或C
练一练
C
D
3.关于酶的叙述中,正确的是(
).
A．酶只有在生物体内才能起催化作用
B．酶都有消化作用
C．酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。
D．酶都是在核糖体上合成的
c
4．20世纪80年代初，Cech
和Altman分别发现了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了1989年的诺贝尔化学奖。“核酶”是指某些（
）。
A．DNA
B．RNA
C．染色体
D．ATP
B
化学本质
合成原料
合成场所
来源
生理功能
作用原理
绝大多数是蛋白质
小数RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核（真核生物）
一般来说，活细胞都能产生酶
具有生物催化作用
降低化学反应的活化能
关于酶的正确与错误说法
正确说法
错误说法
产生场所
凡是活细胞都能产生
化学本质
有机物（多数是蛋白质，小数为RNA）
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温使酶变性失活
作用
酶只起催化作用
来源
生物体内合成
具有分泌功能的细胞才能产生
蛋白质
只在细胞内起催化作用
低温、高温引起酶变性失活
酶具有调节、催化等多种功能
有的来源于食物