5.1降低化学反应活化能的酶课件高一上学期生物人教版必修1

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

问题探讨

1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用便于取出肉块、排除物理性消化干扰。1.为什么要将肉块放在金属笼内？胃内的化学物质2.是什么物质使肉块消失了？问题探讨

1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解。3.怎样才能证明你的推测？1835年，德国科学家施旺发现：胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。施旺德国生理学家(1)概念：

细胞中每时每刻都进行着许多_________，统称为细胞代谢。

（实质为细胞内进行各种化学反应的总称，因为细胞的

能量释放、储存和利用都必须通过化学反应来实现）(2)条件：需____的催化。(3)意义：细胞代谢是_____________

的基础。化学反应酶细胞生命活动一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中的作用2H2O22H2O+O2↑资料一：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体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。细胞中含有的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解，变成氧和水。过氧化氢酶在肝脏里含量较多。加热加催化剂（如FeCl3)1、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？过氧化氢酶2、过氧化氢在体外分解需要什么条件？过氧化氢酶广泛存在于多种生物体内，包括动物、植物和微生物。‌动物体内的分布过氧化氢酶在动物体内广泛分布，特别是在肝脏、肾脏、心脏和骨骼肌等组织中含量较高。

植物体内的分布在植物体内，过氧化氢酶主要存在于叶绿体、线粒体和细胞质中。过氧化氢酶在光合作用和呼吸作用过程中起着清除过氧化氢的作用，保护细胞免受氧化损伤‌。微生物中的分布过氧化氢酶在微生物中也广泛存在，特别是在好氧细菌和酵母中含量较高。过氧化氢酶帮助微生物在有氧环境下生存和繁殖‌。实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验目的：自变量（人为控制）因变量(检测对象)2H2O22H2O+O2反应条件实验原理：常温加热加FeCl3加过氧化氢酶产生量：1、气泡产生情况2、卫生香复燃情况探究不同条件下过氧化氢的分解速率实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验材料：1、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液2、新配制的体积分数为3%的H2O2溶液3、3.5%的FeCl3溶液过氧化氢酶是一种蛋白质，新鲜的肝脏中过氧化氢酶数量多且活性强。若肝脏不新鲜，其中的过氧化氢酶可能被微生物分解数量减少，活性降低。不能。滴管中残余的少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验的准确性。使酶更易释放出来，可充分与过氧化氢接触，发挥作用。1.如何判断过氧化氢被分解的快慢？观察单位时间内产生气泡的多少或观察带火星的卫生香的复燃情况2.实验时，选用新鲜的肝脏作为实验材料的原因是什么？3.在实验中，为什么将肝脏研磨成溶液？4.在滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，为什么不能共用一支吸管？实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验设计：32滴FeCl31室温290℃水浴加热取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液。空白对照组实验组42滴肝脏研磨液实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验现象：1234常温加热加FeCl3加过氧化氢酶如何判断过氧化氢被分解的快慢？观察单位时间内产生气泡的多少观察带火星的卫生香的复燃情况实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解试管编号1234第一步H2O2浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL第二步反应条件常温90℃FeCl3溶液肝脏研磨液剂量2滴清水2滴清水2滴2滴结果气泡产生

卫生香复燃情况

不明显少量较多大量不复燃不复燃复燃迅速复燃实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解控制变量和设计对照实验①变量：实验过程中变化的因素称为变量。②自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。③因变量：因自变量改变而变化的变量叫做因变量。④无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，叫做无关变量。实验中变量的控制：实验设计原则对照组：不经自变量处理

实验组：经过自变量处理对照原则：设计对照实验，既要有对照组又要有实验组①空白对照实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组。不做任何实验处理的对照组。②自身对照③相互对照单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持一致且适宜等量性原则：指除单一变量可以变化外,其他的实验条件要是一样的,如所用试剂量要相同、放在相同条件下培养、取长势相同的植物培养等。实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解试管编号

说明1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液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复燃迅速复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，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对照组实验组等量性原则等量性原则单一变量原则变量步骤对照实验结论相同适宜①与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明______________________________________________________。②1、4号试管对照说明_____________________________________。③3、4号试管对照说明_____________________________________。④2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多，为什么？⑤2、3、4号三支试管都有气泡放出，但4号试管放出的气泡最多，说明了什么？加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率酶具有催化作用与无机催化剂相比，酶的催化效率更高最终产生的氧气一样多，因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。加热、无机催化剂和酶都能促进过氧化氢的分解，提高反应速率，但是酶的催化效率更高。实验结果分析控制变量和设计对照实验自变量因变量无关变量(等量且适宜)(单一变量)(检测)一般步骤：第一步：分组、编号，统一处理（注意“均分、实验对象状态一致”等）第二步：分组施加自变量第三步：一段时间后，检测因变量科学方法为什么加热能促进过氧化氢分解？H2O2（常态）H2O2（活跃状态）使过氧化氢分子得到能量容易分解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。活化能在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能酶和无机催化剂并没有给反应物提供活化能，而是降低了化学反应所需要的活化能。常态活跃态活化能终态一、酶的作用机理降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能

加热

Fe3+酶加热、Fe3+、酶加快反应的作用机理酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，

催化效率更高。酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。提高分子的能量一、酶的作用机理①②④H2O2(底物/反应物）H2O＋1/2O2（产物/生成物）⑤③表示：⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能①表示：②表示：④表示：化学反应所需的活化能。无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。酶催化时化学反应所需的活化能。反应过程能量曲线解读——酶的作用原理③一、酶的作用机理酶降低的活化能酶催化过程所需的活化能无酶催化过程下，所需的活化能①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是

段。③表示酶降低的活化能是

段。④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______移动。ACBCAB降低化学反应的活化能向上一、酶的作用机理过氧化氢酶在反应前后有变化吗？如果增加过氧化氢酶的数量，最终产生的气体总量会怎样？没有变化，催化剂在化学反应前后无变化。最终产生的气体总量不变，催化剂只降低化学反应的活化能，不改变反应的平衡点。酶与无机催化剂的共性：①催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。②反应前后性质、数量不变。③只改变反应速率，不改变反应平衡点。一、酶的作用机理二、酶探究历程19世纪欧洲葡萄酒酿酒业迅速发展糖类酒精+二氧化碳？我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。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尔特曼酵母菌细胞死亡并裂解后释放出某些物质引起发酵发酵是由酵母菌细胞的存在所致，需的活细胞的参与从酵母菌细胞中获得了不含酵母菌细胞的提取液，并将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶获得脲酶，证明脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质少数RNA也具有生物催化功能巴斯德之前科学在争论中前进，在不断探索中发展。二、酶探究历程

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数的酶是蛋白质,少数的是RNA（有的酶会有核糖）。

三、酶的本质来源：功能：本质：酶催化剂活细胞产生的有机物底物中间产物产物酶+底物酶-底物复合物酶+产物酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物)产物：经反应生成的物质叫产物（生成物）三、酶的本质酶的特性2一、酶具有高效性酶的催化效率一般是无机催化剂的

倍。107

～1013①保证了细胞代谢快速有效地进行。②保证了细胞内能量供应的稳定。加酶加无机催化剂不加催化剂时间产物的量酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。酶不能改变最终生成物的量。1.意义酶的特性2二、酶具有专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应。保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。如：脲酶——只能催化尿素分解。过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。二肽酶——可以催化所有的二肽分解1.意义细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。二、酶具有专一性2.实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（1）实验原理②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，

但不能催化蔗糖水解。①淀粉、蔗糖均为非还原糖，

不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。淀粉（非还原性）麦芽糖（还原性）淀粉酶蔗糖（非还原性）？？？？？淀粉酶2.实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用试管编号12注入可溶性淀粉溶液2mL－注入蔗糖溶解－2mL注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL沸水浴煮沸1min

实验现象有砖红色沉淀无砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。即酶具有专一性。斐林试剂显色条件淀粉酶的最适温度为60℃结论不能。

因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。1.能否用碘液对实验结果进行检测？2.已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？有必要。可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。习题巩固3.原因（1）锁钥学说

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。二、酶具有专一性（2）诱导契合学说

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。3.原因二、酶具有专一性酶的特性2三、酶的作用条件较温和1.温度对酶活性的影响温度酶活性最适温度abc0随着温度降低，酶活性下降，酶的空间结构稳定，若温度升高可恢复。随着温度升高，酶活性下降，空间结构遭到破坏，温度降低时不可恢复。低温保存高温变性温度不同，酶活性可能相同，如a、c。三、酶的作用条件较温和2.pH对酶活性的影响随着pH降低，酶活性下降，若pH升高不可恢复。随着pH升高，酶活性下降，pH降低时不可恢复。

强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性)pH酶活性最适pHabc0探究影响酶活性的条件一、探究温度对酶活性的影响1.实验原理

淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。无蓝色出现碘液淀粉酶碘液淀粉蓝色麦芽糖酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。2.实验设计思路过氧化氢受热易分解，会对实验结果造成干扰斐林试剂需水浴加热，干扰自变量先保温再混合必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。一、探究温度对酶活性的影响操作1号试管2号试管3号试管4号试管5号试管6号试管0℃0℃50℃50℃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号加入1号中将4号加入3号中将6号加入5号中保温在各自温度下保温5min加碘液2滴2滴2滴观察颜色变蓝不变蓝变蓝酶的催化作用需要适宜的温度，温度过低或过高都会影响酶的活性。缩小温度梯度，重复进行上述实验，进一步探究淀粉酶的最适温度结论探究影响酶活性的条件二、探究pH对酶活性的影响1.实验原理

过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。2.实验设计思路先调pH再混合实验步骤一取三支试管，编号1、2、3。

二三支试管都三支试管都加入2mLH2O2溶液，振荡，反应三1号试管中加入1mL蒸馏水2号试管中加入等量1mL盐酸溶液3号试管中加入等量1mLNaOH溶液四三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡，反应实验现象

产生少量气泡产生少量气泡酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。产生大量气泡结论二、探究pH对酶