高中生物人教版（2019）必修1第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶 课件( 47张PPT)

细胞作为最基本的生命系统，在生命
活动中需要能量，如主动运输、有机物的合成、肌细胞收缩等。外界能量输入细胞，细胞利用能量，都要经过复杂的化学反应。
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
寒假社会实践活动成果报告范文
为认真学习实践党的十八大精神,全面贯彻落实科学发展观,弘扬“五四”精神,我司法1101班积极响应中共中央、教育部、上级团组织关于认真学习贯彻党的十八大精神的相关通知,配合校团委广泛深入开展了以“永远跟党走,青春建新功”为主题的寒假社会实践。
我司法1101班此次的社会实践成果报告主题主要围绕十八大召开时重点指出的教育问题。
教育是中华民族振兴和社会进步的基石。每个人受到良好的教育,是个人成才与成长的重要基础;也是每个人进入社会的敲门砖,更是整个社会向前发展进步的必要保证。教育问题在一国发展中是重要的软实力象征,重要性不言而喻。
我司法1101班周旋同学,寒假期间在广州地区进行了教育辅导的实践。同时,还有湖北本地的同学寒假期间在武汉进行教育辅导的实践。教育辅导工作,对象从小学到中学,内容从科学文化到思想政治,广泛而深入。从两组同学在两个地区分别进行的教育辅导中,可以对比发现现阶段我国教育存在的亟待解决的问题。东部沿海城市的教育,较中西部城市优点明显。东部沿海城市的教育,理念先进,设施完备,师资力量强大,学生负担小,文化素质与个人综合素质双管齐下,教育成功的标
1773年，意大利科学家斯帕兰札尼实验：
1）金属笼子有什么作用呢？
2）是什么物质使肉块消失了？
3）怎样才能证明你的推测？
排除了鸟胃中的物理性消化
胃内的化学物质
收集胃内物质，在体外能否分解肉块
一、酶的作用和本质
叶绿体
线粒体
核糖体
CO2+H2O → (CH2O)+O2
光能
C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量
→
氨基酸 多肽
→
酶
酶
酶
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称细胞代谢。
一、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
(1)实验原理：
H2O2在高温和FeCl3溶液、肝脏研磨液中过氧化氢酶的催化作用下分解为水和氧气。
一、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
(2)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。
一、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
(3)材料用具：
新鲜的猪肝研磨液
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，使用研磨液，加大过氧化氢酶与过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解
步骤
试管编号
1
2
3
4
一
H2O2 浓度
3%
3%
3%
3%
剂量
2ml
2ml
2ml
2ml
二
反应条件
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
剂量
2滴
2滴
观察
气泡产生
带火星的木条
(4)实验步骤：
不明显
不复燃
少量
不复燃
较多
变亮
大量
复燃
①2号比1号释放的气泡多这说明什么？
加热可以促进过氧化氢分解。
②3号和4号未经加热也有大量的气泡产生，这说明什么？
FeCl3和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解。
(4)实验步骤：
③3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说明什么？
4号，说明过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高得多。
步骤
试管编号
1
2
3
4
一
H2O2 浓度
3%
3%
3%
3%
剂量
2ml
2ml
2ml
2ml
二
反应条件
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
剂量
2滴
2滴
观察
气泡产生
带火星的木条
不明显
不复燃
少量
不复燃
较多
变亮
大量
复燃
(4)实验步骤：
④本实验的结论？
1.高温可以加快过氧化氢分解；
2.FeCl3、过氧化氢酶能催化过氧化氢分解；
3.过氧化氢酶的催化效率更高。
步骤
试管编号
1
2
3
4
一
H2O2 浓度
3%
3%
3%
3%
剂量
2ml
2ml
2ml
2ml
二
反应条件
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
剂量
2滴
2滴
观察
气泡产生
带火星的木条
不明显
不复燃
少量
不复燃
较多
变亮
大量
复燃
本实验中，只有反应条件是改变的，其余因素（如反应物的浓度、剂量等）都是保持不变。这样的实验叫做对照实验。
对照实验一般要设置对照组和实验组。本实验如何设置？
实验设计的基本原则——对照原则
对照组
实验组
本实验中，可以变化的因素很多，如温度、过氧化氢浓度和剂量、反应条件等，称为变量。
实验设计的基本原则——控制变量原则
人为改变的变量称为自变量；随自变量的变化而变化的变量称为因变量；另外还有无关变量。
本实验自变量：过氧化氢反应条件不同。
本实验因变量：过氧化氢分解速率。
本实验无关变量：H2O2的浓度与剂量等
实验设计的基本原则——等量原则
各组加入的试剂要等量
与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？
加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
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。
降低了化学反应的活化能
FeCl3和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，原因与2号试管的相同吗？
催化作用
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
分子得到能量
降低化学反应的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
下图是无催化剂和酶的作用机理示意图
CA、CB、AB。
没有催化剂时的活化能是多少？有酶催化时的活化能是多少？酶降低的活化能又是多少？(用图中字母表示)
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
（二）酶的本质
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
酶的概念
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。
来源
作用
化学本质
提示：凡是活细胞都能产生酶。
组别
待测液
检验试剂
预期现象
结论
实验组
唾液
双缩脲
出现紫色
唾液淀粉酶
是蛋白质
对照组
已知蛋白液
双缩脲
出现紫色
要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，实验材料有：刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试管等，那么你给出的合理实验方案是怎样的？
二、酶的特性
步骤
试管编号
1
2
3
4
一
H2O2 浓度
3%
3%
剂量
2ml
2ml
二
反应条件
FeCl3
肝脏研磨液
剂量
2滴
2滴
观察
气泡产生
带火星的木条
较多
变亮
大量
复燃
(一)酶具有高效性
含义：酶的催化效率约是无机催化剂的107—1013 倍。
意义：酶的催化作用，细胞代谢快速进行。
无机催化剂——酸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，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。
(二)酶具有专一性
含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如，淀粉酶只能催化淀粉水解，肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸。
为验证酶的专一性，某同学进行了“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解”实验，实验材料用具：淀粉酶溶液、淀粉溶液、蔗糖溶液等，请提出合理实验设计方案(课后思考题)。
步骤
试管1
试管2
1
2ml可溶性淀粉
2ml蔗糖溶液
2
2ml淀粉酶溶液，振荡，60℃水浴保温5min
3
2ml斐林试剂，边加边轻轻振荡
4
50—65℃加热2min
结果
出现砖红色沉淀
无砖红色沉淀
“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解”实验
把斐林试剂换成“碘液”可以吗？
不行。碘液虽能检验淀粉水解，不能检验蔗糖是否发生水解。
酶的催化作用，细胞代谢有条不紊进行。
酶的专一性——物理模型
“锁和钥匙学说”，图中A表示酶，D表示被催化的反应物(底物)，酶和被催化的反应物都有特定的结构，底物能和特异的酶结合。就像一把钥匙开一把锁一样。
(二)酶具有专一性
意义：
20世纪60年代以前，医院用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产，生产过程需要245kPa的高压和140—150℃的高温下进行的。60年代以后利用酶法来生产葡萄糖，还需要高温高压条件吗？
加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，在加酶洗衣粉的包装袋上，往往注明洗衣粉的适用温度范围，如果温度过高或过低都会影响洗涤的效果。这是为什么？
(三)酶的作用条件较温和
温度会影响酶的催化效率，酶的催化效率又称为酶活性。影响酶活性的因素主要是温度、PH。
科学家分别在不同的温度和PH条件下测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘成曲线图。
反应速率——通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量来表示酶的活性大小。
酶活性曲线图分析※
1.在最适温度和最适PH条件，酶的活性最高。
2.温度过高、过酸、过碱，使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活丧失活性。
3.低温，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，随温度升高酶的活性可以升高。
动物:35—40oC
植物:40—50oC
动物:6.5—8.0
胃蛋白酶最适pH:1.5
植物:4.5—6.5
“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验
(课后思考题)
步骤
试管编号
1
2
3
1.可溶性淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2.提供环境温度
60℃的水
沸水
冰块
3.保温
5 min
5 min
5 min
4.新鲜淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
5.继续保温
5 min
5 min
5 min
6.滴入碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
无蓝色
蓝色
蓝色
“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验
注意：实验中不能将淀粉和淀粉酶混合后在调温。因为酶具有高效性，加酶后再做变量(温度)的调控，底物已经被催化分解一部分了。
步骤
试管编号
1
2
3
1.可溶性淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2.提供环境温度
60℃的水
沸水
冰块
3.保温
5 min
5 min
5 min
4.新鲜淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
5.继续保温
5 min
5 min
5 min
6.滴入碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
无蓝色
蓝色
蓝色
“探究温度对淀粉酶活性的影响”实验
注意：实验中不能使用斐林试剂来检验淀粉水解。因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反应需要水浴加热。
“探究PH对过氧化氢酶活性的影响”实验
(课后思考题)
步骤
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
不同pH的溶液
1 mL
蒸馏水
1 mL
盐酸
1 mL
NaOH
3
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。
1.酶活性（温度、pH）
二、影响酶促反应速率的因素
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
①在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度的增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。
2.底物浓度
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
②当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到了一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变，这是受酶浓度或酶活性的限制。
2.底物浓度
右下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。请据图回答以下问题：
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
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
（1）请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
（2）如果在B点时往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？（用相应的曲线在右图表示出来）
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
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
（3）如果在A点时温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？（用相应的曲线在右图表示出来）
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。
酶促反应速率
底物浓度
A
B
C
3、酶浓度
酶促反应速率
酶的浓度
底物无限
在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正相关。
无机催化剂
一种或一类
最高
明显降低
课堂小结