5.1降低化学反应活化能的酶课件 高一生物人教版必修一

1、 第五章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶问题讨论：（2）实验中为什么要把肉块放入金属笼内？（1）这个实验要解决什么问题？（3）推测是什么物质使肉块消失了？鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化排除鸟类的胃只有物理性消化的可能 可能是胃内的某种化学物质将肉块分解了（4）怎样才能证明你的推测？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了1 组成生物体的细胞内外环境是很温和的：常温、常压、水溶液环境、pH接近中性。而细胞内每时每刻都进行着各种生化反应，为什么这些生化反应能迅速有序地完成的呢？酶问题质疑：？ 在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些条件，如高温

2、、高压、强酸、强碱、催化剂等。细胞内是否具备这些条件呢？ 第一节 降低化学反应活化能的酶 (一)酶在细胞代谢中的作用一 酶的作用和本质新陈代谢：生物体内全部有序化学反应的总称。细胞中的化学反应：叶绿体：CO2+H2O （CH2O) +O2光能 酶线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量酶核糖体： 氨基酸 多肽酶缩合脱水细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）同时进行细胞代谢的类型：细胞代谢是生命活动的基础1实验探究：酶的作用1 细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。 体

3、内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老，损害细胞。 细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解，过氧化氢酶在肝脏里含量较多。资料：过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？1比较过氧化氢在不同条件下的分解实验探究：过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？提出问题：作出假设：？1实验原理（1）新鲜猪肝或萝卜细胞等活细胞中均含有过氧化氢酶， Fe3+是一种无机催化剂，以及加热都可以催化过氧化氢分解成水和氧。分别用一定数量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解成水和氧，可以比较两者催化效率。（2）

4、经计算，用质量分数为3.5%的氯化铁溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液做实验，每滴氯化铁溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。120%的新鲜肝脏研磨液1滴3.5%的氯化铁溶液1滴有效成分： 过氧化氢酶所含酶的相对数量： 1 有效成分： Fe3+Fe3+的相对数量： 25万2H2O2 2H2OO22H2O2 2H2OO22H2O2 2H2OO2加热酶三氯化铁一、实验原理1、2、二、实验材料用具新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液质量分数为3.5%的氯化铁溶液量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计该实验几个注意点1、为什么要选用新鲜

5、的肝脏？2、为什么要将肝脏制成研磨液？3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？为什么？4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？H2O2酶数量多且活性高使酶更容易释放出来不能，易交叉污染气泡的产生速率或带火星卫生香的复燃程度1步骤试管编号1234 一二 观察结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件 H2O2 浓度剂量剂量气泡产生带火星的木条实验三、实验步骤：1实验结论分析1、加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。2、细胞内的环

6、境为常温常压，不能通过加热来提高反应速率。3、Fe3+、H2O2酶都能加快H2O2分解的速率，但H2O2酶的催化效率比Fe3+的催化效率要高很多。4、细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温常压下高效率进行，只有酶能满足这样的要求.1讨论：1、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？加热使反应加快的本质：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。2、FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的原因与2号试管的相同吗？ 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称为活化能1酶降低化学反应活化能的图解20摄氏度

7、测得过氧化氢分解的活化能条件活化能kj/mol没有催化剂催化用胶态铂催化过氧化氢酶催化75 5429催化剂催化作用的本质是什么？降低化学反应活化能11加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道 同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。反应物产物活化能反应进程能量催化剂在化学反应中的作用. 无机催化剂.酶催化剂请根据无催化剂反应进程画出无机催化剂、酶催化剂反应进程和能量的关系，并标出活化能 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：加热： Fe3+：酶：提高分子的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,（二）酶在细胞代谢

8、中的作用催化效率更高 2、降低活化能，使反应速率加快； 1、改变化学反应速率，本身不被消耗；3、加快化反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点。酶与一般催化剂的共同点:1步骤试管编号 说明1234 一二 观察结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件自变量因变量无关变量变量 H2O2 浓度剂量剂量气泡产生带火星的木条对照实验对照组实验组实验三、实验步骤：1控制变量与对照实验1、自变量：实验中人为控制改变的变量。2、因变量：随自变量而

9、变化的变量。3、无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些可变因素，对实验结果造成影响。4、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。P791 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。 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:【作业】预习P81的资料分析，说出酶的研究过程。从这些过程中你得到了什么启示？完成探究影响酶活性的条件实验中的实验步骤的设计。11二、酶的本质资料分析：关于酶本质的探索1二、酶的本质讨论：1、巴斯德和李比希的观点各是什么？有什么积极意义？各有什么局限性？2、巴斯德和李比希

10、出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？糖 酒精+CO2？关于酶本质的探索对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞的作用李比希（化学家）是某些物质在细胞死亡裂解后的作用糖 酒精+CO2？关于酶本质的探索对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞的作用李比希（化学家）是某些物质在细胞死亡裂解后的作用他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？糖 酒精+CO2？关于酶本质的探索巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞的作用李比希（化学家）是某些物质在细胞死亡裂解后的作用他们争论的焦点是什么，出现争论的原

11、因是什么？是谁通过怎样的实验结束了这场争论？得到什么结论？毕希纳（化学家）酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他之前很难鉴定？萨姆纳脲酶是蛋白质切赫奥特曼少数RNA也具有生物催化作用1关于酶的本质的探索：1857年，法国微生物学家巴斯德提出：酿酒中的发酵是由于 的存在，没有 的参与，糖类不可能变成酒精。德国化学家李比希坚持认为：引起发酵的是 ， 但这些物质只有在 后才能发挥作用。德国化学家毕西纳得到 ，加入葡萄糖后变成酒，他将引起发酵的物质称为 。酵母细胞活细胞酵母细胞中的某些物质酵母细胞死亡不含酵母细胞的提取液酿酶1关于酶的本质的探索：美国科学家萨姆纳用 作

12、溶剂，得到 的结晶，这种结晶溶于水后能够催化 分解成 ，然后他用多种方法证明该物质是 。后来，科学家又相继获得 、 等许多酶的结晶，并证明这些酶都是 。20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数 也具有生物催化功能。丙酮脲酶尿素氨和二氧化碳蛋白质胃蛋白酶胰蛋白酶蛋白质RNA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VS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酶的本质是什么呢？1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

13、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脲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1二、酶的本质酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。其中绝大多数酶是蛋白质少数是RNA。酶的来源酶的作用酶的化学成分降低活化能酶是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？酶在细胞内外都能发挥作用下列说法正确吗？A.是活细胞都能产生酶B.酶只能由活细胞产生C.具有分泌功能的细胞才能产生酶D.生物体内的酶有的从食物中获取，有的在生物体内合成E.产生激素的

14、细胞一定能产生酶F产生酶的细胞一定能产生激素关键词1：活细胞下列说法正确吗？A.酶只能在细胞内起作用B.酶能在细胞内起作用，也能在细胞外起作用C.酶能提供使反应开始所必需的活化能D.酶在催化过程中不断被消耗关键词2：催化作用催化作用的实质：降低化学反应的活化能下列说法正确吗？A.酶是蛋白质B.绝大多数酶是蛋白质，少数为RNAC.酶都是在核糖体上合成的D.分解胃蛋白酶的酶是蛋白酶关键词3：有机物1本节课小结：1、酶在细胞代谢中的作用降低化学反应活化能，是生物催化剂。同无机催化剂相比，催化效率更高。2、酶的本质绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。3、酶的定义酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。酶

15、是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？【作业】完成探究影响酶活性的条件实验中的实验步骤的设计。练习册、报纸111、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.大多数酶是细胞产生的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CD13.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4在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液的

16、目的是（ ）。A有利于过氧化氢酶的释放 B保护过氧化氢酶 C提高过氧化氢酶的活性 D以上说法都不正确cA1520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（ ）。ADNA BRNA C染色体 DATPB1二 酶的特性无机催化剂和酶都可以降低化学反应的活化能，都可以提高化学反应速率，那么哪个作用更显著呢？如何用实验来验证？请大家回忆上节课H2O2在不同条件下的分解的实验！3443少量肝脏研磨液说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率为什么4

17、号试管的反应速率比3号试管快得多？1、酶具有高效性 1、事实上，酶的催化效率一般是无机 催化剂的 倍。107 10133、酶具有高效性的意义： （1）保证了细胞内化学反应的顺利进行 ； （2）保证了细胞内能量供应的稳定 。 2、上述实验说明了：酶是否能催化多种化学反应？资料2、脲酶只能催化尿素分解。 过氧化氢酶只能使过氧化氢分解。 二肽酶可以使所有的二肽分解酶的专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。资料1、单独咀嚼米饭一段时间后，感觉有甜味，但早晨起床发现昨晚夹在牙缝中的瘦肉丝依然存在，是什么原因？意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 2、酶具有专一性如果给你淀粉酶、淀粉、蔗糖以及其它

18、必须的材料用具，你能设计出实验步骤吗？ 1号试管2号试管实验步骤一二三实验现象 结论分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60左右的热水中，反应5min加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂 振荡约60水浴2min加入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酶的特性 专一性1序号项 目试管12341淀 粉 溶 液2mL2mL/2蔗 糖 溶 液/2mL2mL3淀 粉 酶2mL/2mL4蔗 糖 酶/2mL2mL/5斐 林 试 剂2mL2mL2mL2mL6砖红色沉淀有无无有广东省四会市四会中学方仲扬成分：蛋白酶0.2%，清洁剂15%。用法

19、：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间，使用温水3040效果最佳。切勿用60 以上的热水。注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清洗双手。探究 一般洗衣粉不易清除衣物上的奶渍,但加酶洗衣粉则可以,某加酶洗衣粉包装袋上印有以下资料:next思考与讨论1：1、加酶洗衣粉中，蛋白酶的含量（0.2%）那么低，能有效去除奶渍吗？2、为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料？3、为什么要强调“使用温水3040效果最佳，切勿用60 以上的热水。”酶活性受什么因素影响？ 能。酶具有高效性。丝质及羊毛衣料的主要成分是蛋白质，蛋白质可以被洗衣粉中的蛋白酶专一性水解温度你又该动脑筋了，想想怎么用实验去探究温

20、度是如何影响酶的活性的？怎么样才能使你的假设变为事实？1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？自变量：温度2、如果选淀粉酶，本实验的自变量、因变量无关变量分别是什么？怎样观察和检测因变量淀粉酶， H2O2受温度影响也会分解因变量：酶的活性碘液，看是否变蓝斐林试剂，看是否变成砖红色检测变量：淀粉的减少量或麦芽糖的生成量序号项目试管1231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3温度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5实验现象以上设计有两点错误:一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则;二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。 以上设计是否有错误？编号112233实验步骤一二三

21、四五实验现象结论蓝色0冰水中水浴5min100沸水中水浴5min60温水中水浴5min无明显现象酶的催化作用需要适宜的温和条件，温度过高和过低都会影响酶的活性。蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响2mL淀粉溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉酶溶液1和1试管混合摇匀3和3试管混合摇匀2和2试管混合摇匀0冰水中水浴5min60温水中水浴5min100沸水中水浴5min取出试管，分别加2滴碘液，摇匀，观察现象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0最适温度t/mmol. s-1酶活性受温度影响示意图动物：3540植物体：4050细菌、真菌：差别较大温度

22、对酶活性的影响在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的 遭到破坏而失去 。低活性空间结构在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起疑问：60时，为什么肉块长时间不能被分解？如何找到酶活性最高时的温度？酶的名称最适PH过氧化氢酶（肝）6.8唾液淀粉酶 6.8脂肪酶 8.3胰蛋白酶8.09.0胃蛋白酶 1.52.2pH对酶活性的影响结论：不同的酶，其最适pH不同pH对酶活性的影响探究提出问题：pH对酶的活性有什么影响？三、酶的作用条件较温和作出假设：过酸、过碱都会影响酶的活性。设计实验：材料：质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液， 质量分数为3%的过氧化氢溶液， 5%的NaOH， 5%盐酸，蒸馏

23、水。 试管，量筒，滴管。试管编号处理123加入等量新鲜淀粉酶溶液加入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL NaOH溶液1mL HCl溶液观察结果结论pH对酶活性的影响加入等量新鲜淀粉酶溶液1mL1mL1mL加入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL NaOH溶液1mL HCl溶液加入等量可溶性淀粉液2mL2mL2mL振荡试管后，在60恒温水浴中静置1min加入配好的斐林试剂1mL1mL1mL轻轻振荡试管，60C 水浴加热2min砖红色沉淀无明显变化无明显变化pH会影响酶的活性，过高或者过低都会使酶活性降低 实验步骤项目1号试管2号试管3号试管1肝脏研磨液2滴2滴2滴2pH处理5%HCl 1m

24、L蒸馏水1mL5%NaOH1mL33%过氧化氢2mL2mL2mL结果气泡几乎无较多几乎无探究pH对酶活性的影响进行实验：表达与交流分析结果1影响酶活性的条件实验设计程序：过氧化氢酶在最适合的pH下，酶的活性 最高空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去 。活性 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。3.如果实验失败了，应该怎样做？检查实验步骤是否出错，重复实验。思考：1.课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，为

25、什么？因为温度对淀粉酶活性的影响较大，pH对过氧化氢酶的影响较大。这样做实验的现象才明显。2.在测定淀粉酶的专一性时，为什么要用到蔗糖溶液？设置对照实验。酶的特性：具有高效性具有专一性作用条件较温和 要有合适的温度 要有合适的pH总结：比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 温度对淀粉酶活性的影响pH对过氧化氢酶活性的影响 影响酶促反应速率的因素：1、温度3、酶的浓度：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 不再变化酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pH在测定胃蛋白酶活性时，将溶液中pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将会 ，原因是不变pH为10时，酶已经永久失活2、将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放 在37 的恒温水浴中，酶的催化效率前 后变化是（ ）A、不断降低 B、先升后降C、先降后升 D、没有变化D过酸过碱和高温-酶变性，永久失活低温-酶活性受抑制，可恢复课堂练习：1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 （ ） B.胃没有排空C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.吃