【新教材】人教版（2019）高中生物必修一5.1降低化学反应活化能的酶-2 课件（47张ppt）

(共47张PPT)
降低化学反应活化能的酶-2
第1节
温故
酶在代谢中的作用
酶的
本质
比较过氧化氢在
不同条件下的分解
酶具有催化作用，能显著降低化学反应的活化能
关于酶本质的探索
绝大多数酶是蛋白质
少数酶是RNA——核酶
知新
酶的定义：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
酶的定义：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
①酶只有一个作用：催化作用，不具有传递信息、调节的作用。
②有些酶在细胞内发挥作用，有些酶在细胞外发挥作用(如：消化酶)。
酶也可以在体外发挥作用(如：加酶洗衣粉中的酶)
③酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。
酶与无机催化剂相比有哪些共性和特性呢？
酶与无机催化剂的共性
①酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。
②酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
底物
+
催化剂
产物
+
催化剂
酶与无机催化剂的共性
③酶与无机催化剂都不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间。如下图所示。
二、酶的特性
1.高效性
与无机催化剂相比，酶的催化效率高，是无机催化剂的107~1013倍
保证了细胞内化学反应的顺利进行，
保证了细胞内能量供应稳定。
与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
中间产物学说：
又称为酶-底物复合物学说。在酶促反应中，底物(S)与酶(E)结合形成不稳定的中间产物SE，SE进一步分解，形成产物(P)并释放出酶(E)。S+E→SE，SE→E+P这两个过程所需活化能少，反应速率快。
①内容
②意义
③原因
二、酶的特性
1.高效性
④实验设计思路及预测结果与结论
项目
对照组
实验组
材料
等量的同一种底物
试剂
一定量的无机催化剂
等量的底物对应的酶溶液
现象
反应速率慢
或反应时间长
反应速率快
或反应时间短
结论
酶具有高效性
二、酶的特性
1.高效性
（5)实验验证
在相同条件下，比较FeCl3和过氧化氢酶对过氧化氢的分解速率。如图中的3和4。
⑥曲线表示
二、酶的特性
二、酶的特性
2.专一性
一种酶只能催化一种或一类反应。
保证了细胞内化学反应有序进行。
a.锁钥学说
①内容
②意义
③原因
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
2.专一性
b.诱导契合学说
③原因
酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。
2.专一性
④实验设计思路及预测结果与结论
项目
对照组
实验组
材料
底物A
底物B
试剂
酶A
酶A
现象
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
2.专一性
⑤实验验证
原理
淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化下都能水解呈还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应了。
步骤
项目
试管1
试管2
1
注入可溶性淀粉溶液
2
注入蔗糖溶液
3
注入新鲜的淀粉酶溶液
4
保温
5
加斐林试剂
6
水浴加热
7
观察颜色变化
2mL
—
—
2mL
2mL
2mL
60℃保温5min
各加入2mL
沸水浴1min
砖红色
无砖红色
2.专一性
⑤实验验证
思考：能否用碘液对实验结果进行检测？
不能，因为碘液无法检测蔗糖是否发生水解
改进实验设计
步骤
项目
1
2
3
4
5
6
1
加淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2
加蔗糖溶液
2mL
2mL
2mL
3
加淀粉酶
1mL
1mL
4
加蔗糖酶
1mL
1mL
5
保温
各自在60℃下保温5min
6
加斐林试剂
各加入2mL斐林试剂
7
沸水浴加热
观察颜色
8
沸水浴1min
无砖红色
无砖红色
有砖红色
无砖红色
无砖红色
有砖红色
实验结论：
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解；蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解。即酶具有专一性。
2.专一性
⑥曲线表示
3.条件温和
①含义
酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。
②意义
保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。
③原因
过酸、过碱、高温，会使酶的空间结构遭到破坏，甚至使酶永久失活，
低温使酶的活性抑制，空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。
因此，酶制剂需要在低温和适宜的pH下保存。
④实验设计思路(探究温度对酶活性的影响)
实验过程与结果(探究温度对酶活性的影响)
操作
1试管
2试管
3试管
4试管
5试管
6试管
0℃
0℃
60℃
60℃
100℃
100℃
加淀粉
2mL
—
2mL
—
2mL
—
加淀粉酶
—
2mL
—
2mL
—
2mL
保温
在各自温度下保温5min
混合
将2加入1中
将4加入3中
将6加入5中
保温
在各自温度下保温5min
加碘液
2滴
2滴
2滴
观察颜色
实验结论
温度过低或过高酶的活性都较低。
变蓝
不变蓝
变蓝
思考·讨论
1.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
2.为什么不能用斐林试剂对实验结果进行检测？
该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，
这样会干扰自变量。
3.为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？
因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
④实验设计思路(探究pH对酶活性的影响)
实验过程(探究pH对酶活性的影响)
a.将3片含酶的滤纸片贴在反应小室的一侧内壁上
b.向反应小室中加入pH=5.0的缓冲液和3%的过氧化氢溶液各2mL
实验过程(探究pH对酶活性的影响)
c.将反应小室平放入水槽，并连接量筒，使量筒内充满水。
d.将反应小室旋转180°，每隔30s读取量筒中水平米面刻度一次，共记录四次。
实验过程(探究pH对酶活性的影响)
e.冲洗反应小室，在pH为6.0、7.0、8.0下重复上述实验。
实验结果(探究pH对酶活性的影响)
在pH为7.0时，过氧化氢分解产生氧气的速率较快。pH低于7.0或pH高于7.0时，过氧化氢分解产生氧气的速率明显较慢。
实验结论：
过氧化氢酶的最适pH接近7.0,过酸或过碱，都会使其催化活性下降。
思考讨论
1.为什么不用淀粉酶和淀粉来探究pH对酶活性的影响？
因为酸性条件促进淀粉水解。
2.上述实验中，水槽中清水的作用是什么？
①保证每次反应的温度适宜且相等。排除温度对实验结果的干扰。
②用于排水法收集氧气。
⑥曲线
最适pH
最适pH
⑥曲线
三、影响酶促反应速率的因素
1.酶促反应：
由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。
2.酶促反应速率：
单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。
3.影响酶促反应速率的因素：
pH
温度
抑制剂
激活剂
活性
浓度
底物浓度
酶
酶促反应速率
甲
乙
丙
丁
①图甲中，温度从a降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因不同。
1.温度、pH、底物浓度、酶浓度
②图乙中，pH从b降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因相同。
③图丙中，底物浓度为c时，酶促反应速率达到最大，因为，酶被底物饱和。
2.抑制剂
①竞争性抑制剂
抑制剂与底物竞争酶。
如图，抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。
由于竞争性抑制剂与底物竞争酶，因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减小抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。
2.抑制剂
①竞争性抑制剂
抑制剂与底物竞争酶。
②非竞争性抑制剂
②非竞争性抑制剂
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
四、酶的应用
1.溶菌酶
溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
2.果胶酶
分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
3.加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
4.含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
5.多酶片
多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶
外层
内层
胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。
普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。
肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。
课后习题
一、概念检测
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（
）
A.纤维素酶
B.淀粉酶
C.脂肪酶
D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（
）
A.淀粉酶
B.蛋白酶
C.脂肪酶
D.麦芽糖酶
D
B
一、概念检测
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（
）
A.提高淀粉酶的活性
B.改变可溶性糖分子的结构
C.破坏淀粉酶的活性
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
D
二、拓展应用
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？
这个模型中
A
代表某类酶,B
代表底物,C
和
D
代表产物。这个模型的含义是:酶
A与底物
B
专一性结合,催化反应的发生,产生了产物
C
和
D.这个模型可以类比解释酶的专一性。
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
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。
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。
如果
A
点时温度升高
10℃,曲线上升的幅度变小因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。
该曲线表明,B
点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高,这时加入少量的酶,会使反应速率加快。
5.2细胞的能量“货币”—ATP
02
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