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5.1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札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。1.为什么要将肉块放在金属笼内?2.是什么物质使肉块消失了?3.怎样才能证明你的推测?讨论便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响。确定其是否发生了化学性消化是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。斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用一、酶的作用和本质斯帕兰札尼食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。1835年，施旺（德）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大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。1.酶的发现

（一）酶在细胞代谢中的作用一、酶的作用和本质

（一）酶在细胞代谢中的作用2.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。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。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢分解，变成氧和水。2H2O22H2O+O2↑过氧化氢酶一、酶在细胞代谢中的作用3.实验：比较H2O2在不同条件下的分解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。1、实验目的2、实验原理2

H2O2

2H2O+O2↑不同反应条件如何判断过氧化氢被分解的快慢？通过O2的产生量判断H2O2的分解情况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3、实验材料新配制的体积分数为3.5%的过氧化氢溶液等新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液质量分数为3.5%的FeCl3溶液不新鲜则过氧化氢酶活性低过氧化氢常温会分解增大反应接触面试验编号1234H2O2（3%）实验处理检测指标2mL2mL2mL2mL无90℃水浴加热FeCl32滴肝脏研磨液2滴1.气泡冒出情况；2.卫生香复燃情况比较过氧化氢在不同条件下的分解4、实验步骤比较过氧化氢在不同条件下的分解（视频）思考与讨论2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？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？4）2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？小组讨论以下问题3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？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？加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；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Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？过氧化氢酶比Fe3+

的催化效率高得多。4）2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？一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。一、酶的作用和本质

（二）酶的作用机理1.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。思考:（2）在常温常压下，Fe3+和H2O2酶并未供给H2O2能量，为什么H2O2也能分解？思考:（1）加热为什么能使H2O2分解？

因为加热使H2O2分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。它们降低了H2O2分解反应的活化能。一、酶的作用和本质

（二）酶的作用机理2.酶的作用机理：降低化学反应的活化能。（1）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。（2）正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。想一想：如何表示？无催化剂曲线：______酶促反应曲线：______无酶促反应所需活化能：______酶促反应所需活化能：______酶降低的活化能：______曲线A曲线CE3E2—E3E2ABC变量：实验过程中的变化因素自变量：因变量：无关变量：步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度3%3%3%3%剂量2ml2ml2ml2ml二反应条件常温90℃FeCl3溶液新鲜肝脏研磨液剂量2滴清水2滴清水2滴2滴结果气泡产生不明显少量较多大量卫生香燃烧不复燃不复燃变亮复燃自变量因变量无关变量无关变量实验应遵循的原则：①等量性原则②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相同且适宜。（不同条件）（结果）（相同条件）

（三）科学方法：控制变量和设计对照实验人为控制的对实验对象进行处理的因素因自变量改变而变化的变量实验过程中存在的其他一些会对实验结果造成影响的可变因素对照实验一般要设置对照组和实验组对照组空白对照步骤试管编号1234

一H2O2浓度3%3%3%3%剂量2ml2ml2ml2ml二反应条件常温90℃FeCl3溶液新鲜肝脏研磨液剂量2滴清水2滴清水2滴2滴结果气泡产生不明显少量较多大量卫生香燃烧不复燃不复燃变亮复燃实验组实验应遵循的原则：③对照原则

（三）科学方法：控制变量和设计对照实验对照实验的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。自变量因变量无关变量(适宜且相等)(控制)(检测)一般步骤：第一步：分组编号，统一处理；第二步：设定自变量，设置好实验组和对照组；第三步：一段时间后，检测因变量，观察记录实验结果。

根据实验目的和器材，分析实验的自变量，找出主要的无关变量，明确因变量的检测方法。（不同条件）（相同条件）（结果）

（三）科学方法：控制变量和设计对照实验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酶是蛋白质李比希少数RNA也具有催化功能切赫、奥尔特曼酶的定义？1.关于酶本质的探索（P79-P80）

（四）酶的本质2.请给酶下一个比较完整的定义：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。酶的来源酶的作用作用机理：降低活化能酶的化学成分少数是RNA概念化学本质绝大多数是

少数是合成原料（基本单位）合成场所作用机理

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体主要是细胞核(真核生物)降低化学反应的活化能

酶的本质3号4号2号1号比较过氧化氢在不同条件下的分解：1号和4号对照，说明：

3号和4号对照，说明：酶能催化过氧化氢的分解酶的催化具有高效性H2O2H2O2H2O2常温水浴加热无机催化剂酶H2O2二、酶的特性

1、酶具有高效性复习回顾酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。二、酶的特性酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。①加入酶②加入无机催化剂③不加催化剂时间产物生成量②③①平衡点判断无机催化剂和酶催化的曲线？

1.酶具有高效性①②曲线比较，说明酶具有________①③曲线比较，说明酶具有________高效性催化作用(2)酶和催化剂只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点（即生成物的量）(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。二、酶的特性

1.酶具有高效性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的稳定。

你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应供能的化学反应如果慢悠悠地进行你还能跑那么快吗?酶的催化效率高健步如飞这对细胞有什么意义呢？

无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，例如酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。

酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？二、酶的特性探究·实践淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。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。1.实验原理淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用二、酶的特性探究·实践淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用2.实验步骤序号项目试管

1试管

21可溶性淀粉溶液2ml——2蔗糖溶液——23新鲜的淀粉酶溶液2ml2ml4保温60℃，5min60℃，5min5斐林试剂2ml2ml6沸水浴1min1min

7实验结果砖红色沉淀无砖红色沉淀3.实验结论淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解探究

淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用思考：1.实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？2.该实验能否用碘液进行鉴定？不能，碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。3.在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要？有必要，可排除无关变量，如淀粉酶的活性、浓度、加热时间，斐林试剂等因素的影响。自变量：底物（反应物）种类因变量：底物是否分解或者有无砖红色沉淀产生无关变量：底物用量、酶的用量、反应温度、反应时间等二、酶的特性

2.酶具有专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行“钥匙——锁”模型二、酶的特性探究·实践影响酶活性的条件酶活性：酶催化特定化学反应的能力。酶活性可用在一定条件下酶催化某一化学反应的速率表示。

许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。

酶起催化作用需要怎样的条件呢？二、酶的特性探究·实践影响酶活性的条件资料2：我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。（提示：唾液pH为6.2~7.4,胃液pH为0.9~1.5）资料1：威白污渍爆炸盐(独有三重复合酶配方）威白教你洗衣小绝招：①洗前浸泡三十分钟，效果更佳②若衣服太脏，可适当增加用量③用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃根据上述资料，你能提出什么问题吗？温度会影响酶的活性吗？pH会影响酶的活性吗？提出问题温度会影响酶的活性pH会影响酶的活性作出假设二、酶的特性探究·实践选择淀粉酶还是H2O2酶作实验材料？为什么选择这种酶？2.本实验的自变量是什么？需要设计几组实验？设定几个温度？3.本实验的因变量是什么？怎样检测因变量？选择哪种鉴定试剂？为什么不用斐林试剂？设计实验探究温度对酶活性的影响淀粉酶；因为H2O2受温度影响也会分解温度；三组；高温，低温和常温酶的活性；单位时间底物的剩余量；碘液，检测是否出现蓝色及蓝色深浅；斐林试剂鉴定需要水浴加热，会影响实验结果。二、酶的特性探究·实践探究温度对酶活性的影响二、酶的特性探究·实践探究温度对酶活性的影响步骤试管1试管2试管3试管4试管5试管612ml淀粉溶液+++1ml淀粉酶溶液+++2分别保温5min冰浴水浴，37℃沸水浴3将试管2中的溶液倒入试管1中混合将试管4中的溶液倒入试管3中混合将试管6中的溶液倒入试管5中混合4分别保温2min冰浴水浴，37℃沸水浴5加入2滴碘液，观察颜色变化实验现象实验结论酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性

蓝色

无蓝色出现

蓝色二、酶的特性探究·实践探究温度对酶活性的影响1.为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？2.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？思考酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。二、酶的特性温度对酶活性的影响BCA（1）在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而_______，但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而________。（2）在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的_________。（3）低温影响酶的活性，但不会使酶的_________遭到破坏，温度升高后，酶________恢复活性。但高温会导致酶_________，酶会_______活性。一般地，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间；植物体内的酶最适温度在40~50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。升高降低最适温度空间结构能够变性失去二、酶的特性探究·实践探究pH对酶活性的影响选择淀粉酶还是H2O2酶作实验材料？为什么选择这种酶？2.本实验的自变量是什么？需要设计几组实验？设定几个pH？3.本实验的因变量是什么？怎样检测因变量？设计实验H2O2酶；因为淀粉在酸性条件下也会分解，影响实验观察效果pH；三组；酸性、中性和碱性酶的活性；看气泡产生多少或卫生香复燃程度二、酶的特性探究·实践探究pH对酶活性的影响二、酶的特性探究·实践探究pH对酶活性的影响步骤试管1试管2试管31加入2mlH2O2溶液21mlpH=7的缓冲液1ml盐酸溶液1mlNaOH溶液3加入2滴肝脏研磨液4观察气泡生成速率，或插入卫生香，观察复燃所需时间实验现象实验结论

有大量气泡产生

基本无气泡产生

基本无气泡产生酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性必须先调pH，然后再将反应物与酶混合。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。二、酶的特性PH对酶活性的影响υ/mmol.s-1最适pH0pH酶活性受pH影响示意图（1）在一定条件下，酶活性最大时的pH值称为该酶的________。偏离该pH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会________。（2）过酸，过碱都会使酶的_________遭到破坏，使酶___________。

一般地，动物体内的酶最适pH在6.5~8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH在4.5~6.5之间。最适pH降低空间结构永久失活二、酶的特性

※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。

※过酸、过碱或高温酶永久失活低温酶暂时失活二、酶的特性※影响酶促反应速率的因素：

1.温度2.pH3.酶的浓度：在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比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5.抑制剂、激活剂酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶数量限制温度小结：影响酶促反应速率的因素及其作用的实质pH抑制剂或激活剂酶浓度底物浓度酶活性影响影响酶与底物的接触面积酶促反应速率二、酶的特性二、酶的特性细胞中的各类化学反应的有序进行还与酶的分布有关与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内。与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。二、酶的特性酶为生活添姿彩酶的应用溶菌酶溶解细菌的细胞壁含酶牙膏多酶片胰蛋白酶加酶洗衣粉果胶酶课堂小结实验：比较过氧化氢在不

同条件下的分解实验：淀粉酶对淀粉和蔗

糖的水解作用探究：影响酶活性的条件

1.酶具有高效性

2