人教版高中生物必修一5-1《降低化学反应活化能的酶》47PPT

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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
提出问题：
1、酶是怎样被发现的？
2、什么是细胞代谢？
3、酶在细胞代谢中有什么作用？
4、酶的化学本质是什么？
5、酶的特性？
一、问题探讨
问题探讨
1、这个实验要解决什么问题？
2、是什么物质使肉块消失了？
3、怎样才能证明你的推测？
鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？
胃内的化学物质将肉块分解了
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
CO2+H2O
（CH2O)
+O2
光能
酶
C6H12O6+6H2O+O2
6CO2+12H2O+能量
氧气
酶
氨基酸
多肽
酶
缩合脱水
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。
设问:通过以下事例可以得出酶有什么作用?
叶绿体
线粒体
核糖体
是细胞生命活动的基础
［小资料］
人体细胞内所发生的反应是非常快的，据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟要更新200万个。
这么多的化学反应能够在常温常压下顺利进行，正是因为细胞内存在着生物催化剂——酶。
这些化学反应发生的环境条件是什么？
一、酶在细胞代谢中的作用
实验探究：
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。
实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用
下都可分解成水和氧气。
2
H2O2
2
H2O
+
O2
高温
/Fe3＋
/过氧化氢酶
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？
2号试管，加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；
2）
3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
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号试管和4号试管相比，4号试管中的反应速率快,这说明了什么？
过氧化氢酶比Fe3+
的催化效率高得多，
P79讨
论:
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
带火星木条
结论
完成下列表格
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
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
反应条件
无关变量
变量
对照组
实验组
对照实验
等量性原则
单一变量原则
等量性原则
无关变量
人为改变的变量
随自变量的变化而变化的变量
1.高温可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
控制变量与对照实验：
自变量：实验中
的变量。
因变量：随
而变化的变量。
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一
些
，对
造成影响。
实验设计的基本原则：
对照性原则；单因子变量原则；
等量性原则；科学性原则
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。
对照实验一般要设置对照组与实验组。
人为控制改变
自变量
实验结果
可变因素
1、为什么要选用新鲜的猪肝？
2、为什么要将猪肝制成研磨液？
3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？
4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？
新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶
使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶
不能，影响实验的准确性
气泡的数量、带火星木条复燃情况
实验的注意事项：
酶在细胞代谢中的作用
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。
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量，使分子由常态转化为活跃状态。
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
酶的作用机理图分析
(1)没有酶催化的反应曲线是
。
(2)有酶催化的反应曲线是
。
(3)AC段的含义是
。
(4)BC段的含义是
。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则
B点在纵轴上将如何移动？
。
②
①
在无催化剂催化条件下，反应所
需的活化能
酶降低的活化能
B点将向上移动
思考1、与无机催化剂相比较，酶为什么催化效率更高?
因为酶降低活化能的作用更显著.
思考3、当皮肤上出现小伤口时，用双氧水消毒时，能观察到什么现象？你能解释这一现象的原因吗？
当皮肤上出现小伤口时，常用双氧水消毒，消毒时常能观察到有气泡产生。这是因为人体细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这气泡就是氧气。
思考2、
酶只能在生物体内起催化作用吗？
不是。在适宜条件下，酶在生物体内和生物体外都能起催化作用。
一、
酶的本质
阅读教材P81－82,“关于酶本质的探索”思考：
巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？
（二）酶的本质
1、资料分析
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都能引起发酵
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
2.归纳酶的本质及生理功能
化学本质
绝大多数是________
少数是_____
合成原料
合成场所
来源
生理功能
作用原理
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
核仁
降低化学反应的活化能
生物催化作用
活细胞
酶
来源
功能
化学本质
活细胞
生物催化作用
降低化学反应活化能
大部分是蛋白质，少部分是RNA
酶的定义：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有催化功能。
合成原料？？？
2.归纳酶的本质及生理功能
1．酶是蛋白质的验证实验
(1)实验设计思路：
实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应
对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→紫色反应
(2)实验结果分析：通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶液的化学本质是蛋白质；不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。
(3)实验变量：自变量为待测酶液和已知蛋白液，因变量为是否有紫色反应。
3、与酶相关的实验探究
二、酶的特性
超效加酶
1.酶具有高效性
事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
酶高效性的曲线
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，
不改变化学反应的平衡点。
（3）酶只能催化已存在的化学反应。
无机催化剂既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。
蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。
口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。
由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。
酶具有专一性
资料分析
(1)、酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
(举例说明)
2、酶具有专一性
（2）酶专一性的图像分析
酶A
未加酶
（酶B）
（3）酶具有专一性的曲线
底物A浓度
反应速率
3、酶的作用条件较温和
娇气的酶
酶一般在比较温和的条件下催化化学反应的进行。
过酸过碱和高温---酶被破坏失活，
低温------------------酶暂时失活
探究:温度对酶活性的影响
(1)原理：
②温度影响酶的活性，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。
①
（2）材料：淀粉、淀粉酶、碘液
(2)实验设计思路
(3)实验设计程序
思考：能用过氧化氢溶液和过氧化氢酶来做此实验吗？
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
试管
1′
试管
2′
试管
3′
1
注入可溶性淀粉溶液
2ml
2ml
2ml
2
注入新鲜淀粉酶溶液
1ml
1ml
1ml
3
放置温度
60℃
100℃
0℃
60℃
100℃
0℃
4
保温时间
5分钟
5分钟
5分钟
5分钟
5分钟
5分钟
5
混合
试管
1′
试管
2′
试管
3′
6
保温时间
5分钟
5分钟
5分钟
7
滴碘液
1滴
1滴
1滴
8
观察实验现象
（是否变蓝）
（3）实验设计步骤
：
（3）实验设计步骤
：
①取淀粉、淀粉酶分别放入试管
↓
②各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
③淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
④在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
⑤滴加碘液，观察颜色变化
防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用，影响实验效果。
注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒?
1、能否用斐林试剂去检测淀粉的分解的结果?
利用斐林试剂检测时需要水浴加热,会改变该实验的自变量,影响实验最终的结果.
问题讨论
2、能否使用过氧化氢酶催化H2O2分解来探究温度对酶活性的影响？
不能,
H2O2溶液在高温时会分解,实验中的变量不是单一的,影响对实验结果的分析.
t/℃
υ/mmol.
s-1
最适温度
酶活性受温度影响示意图
温度低于最适温度时
酶活性随着温度的升高而上升
温度高于最适温度时
酶活性随着温度的升高而下降
最适温度时：
酶活性最高
动物:35~40oC；
植物:40~50oC之间；
微生物最适温度差别很大
有些人工酶：60oC
探究：PH值对酶活性的影响
(1)原理：
①2H2O2
2H2O＋O2
②pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。
（2）材料：H2O2溶液、H2O2酶
pH对酶活性的影响
实验程序
步
骤
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
1
mL蒸馏水
1
mL盐酸
1
mL
NaOH
3
注入等量的
H2O2溶液
2
mL
2
mL
2
mL
4
观察现象
有大量气泡
产生
无气泡
产生
无气泡
产生
注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒
问题讨论
1、pH对酶活性影响的实验中，能不能先加过氧化氢溶液和过氧化氢酶溶液，后加蒸馏水、氢氧化钠、盐酸？为什么？
不能，这样可能在改变溶液pH之前过氧化氢酶已将过氧化氢水解，从而影响实验效果。
2、能否利用“淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液”探究酶具有专一性?如不能,如何改进?
不能，碘液不能检测蔗糖是否分解.如改进,应该把碘液换成斐林试剂.
pH低于最适pH时
酶活性随着pH的升高而上升
pH高于最适pH时
酶活性随着pH的升高而下降
最适pH时：
酶活性最高
动物:6.5~8.0
例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5
植物:4.5~6.5。
酶活性受温度影响示意图
最适温度
t/℃
υ/mmol.
s-1
酶活性受pH值影响示意图
低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响一样的吗？
抑制
失活
失活
失活
影响酶促反应速率的因素？？？
1、温度和pH：
①从甲、乙图可以看出：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
2、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响：
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率将不再增加。
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
[关键一点]　影响酶促反应速率的作用机理
(1)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。
(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。
3.生成物浓度
在生成物浓度较低时，反应速率随反应时间能较长时间保持不变，在生成物浓度较高时，反应速率随明显下降
底物（生成物）浓度
反应速率
4.激活剂和抑制剂
酶的活性常受到某些物质影响，有些物质能增加酶的活性，称为酶的激活剂；
另一些物质则降低酶的活性，称为抑制剂。
很少量的激活剂或抑制剂就会影响酶的活性，而且常具有特异性（值得注意的是激活剂和抑制剂不是绝对的，有些物质在低浓度时为某种酶的激活剂，而在高浓度时则成为该酶的抑制剂，NaCl是唾液淀粉酶的激活剂，但NaCl浓度到1/3饱和度时就可抑制唾液淀粉酶的活性）。
1、下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性上升
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
2、下图表示在不同条件下，酶促反应的速率变化
曲线，下列说法中错误的是
（
）
酶促反应的速率可用底物消失所需的时间
（或产物生成的
速率）来表示
B.Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速率不同，这是
因为它们的酶浓度和温度不同
C.
AB段影响酶促反应速率的主要限制因子是底物
浓度
D.
若想探究不同温度对酶活性的影响，
至少应设计3种不同的温度
3.下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是
通常实验验证某种因素的作用时一般要遵循单一变量原则和对照原则。