讲课用：《降低化学反应活化能的酶》PPT课件

.,1,1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉放进金属笼内，然后让鹰把肉吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出后，发现笼内的肉块消失了。,问题探讨,【背景知识】在斯帕兰札尼做此实验之前，人们认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解有机物，也就是说鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。斯帕兰札尼实验巧妙地设计了一个小巧的金属笼子，让鸟胃不能磨到笼内的肉，但胃液可以进入笼内消化食物。,.,2,1.这个实验要解决什么问题？2.是什么物质使肉块消失了？这个实验证明了什么？3.怎样才能证明你的猜测？,想一想,鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化,是胃内的化学物质将肉块分解了。推断胃液中有消化肉块的物质，即说明胃具有化学性消化的作用。,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。我们现在知道这种物质就是胃蛋白酶。,.,3,第1节降低化学反应活化能的酶,酶的作用和本质,.,4,教学目标：（1）细胞代谢的概念。（2）酶的作用。（3）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。教学重点和难点：教学重点：比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论酶的高效催化作用。教学难点：（1）酶的活化能降低的原理。（2）实验中控制变量的科学方法,.,5,(一)酶的作用1细胞代谢（新陈代谢）,细胞中高度有序化学反应的统称-细胞代谢。,对于一个生物体来说，要进行的生理活动非常多，这些生理活动的进行依赖于细胞内发生的各种生物化学反应。对细胞来说，能量的获得和利用也必须通过化学反应。,.,6,2酶在细胞代谢中的作用,细胞生存的条件是很温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压的条件下，迅速高效地进行呢？（细胞也有类似于催化剂的物质存在，如酶）。细胞在代谢中产生的过氧化氢，对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶，能将过氧化氢迅速分解成水和氧气而排出。加热也能使H2O2分解，铁离子也可催化这一反应。过氧化氢酶的高效性.DAT,.,7,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解,.,8,根据实验现象讨论:,1.与1号试管相比，2号出现不同的现象.这一现象说明什么?,表明加热促使过氧化氢分解，提高反应速率。,引伸：这是因为加热会使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为易分解的活跃状态。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。,.,9,2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？,Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解。,引伸：Fe3+和过氧化氢酶不能供给过氧化氢能量，但它们可以降低过氧化氢分解反应的活化能。催化剂(酶)的作用原理是：降低化学反应的活化能,不能。体内的生化反应需在常温、常压下高效率地进行。我们生病发热时医生总是想方设法首先降温。,3.3号和4号未经加热，也有大量气泡产生,这说明什么?,.,10,如果把化学反应比作推石头越过山丘，加热相当于加大推力。,.,11,加催化剂则相当于降低了山丘的高度。,.,12,4.号试管与号试管相比，哪只试管中的反应速率快？这说明什么？,4号管的更快，说明过氧化氢酶比铁离子的催化速率高的多。,5.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？,与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在在温和的条件下快速进行，因此说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。,.,13,【对上述实验进行分析】上述实验分成了1、2、3、4号四支试管管，哪些是四支试管共同的条件？哪些是不同的条件？,共同点：试管中加入H2O2溶液的浓度、剂量相同，加入氯化铁和肝脏研磨液的剂量相同。不同点：反应条件不同，结果也不同。,【阅读课本P79】1.找出变量、自变量、因变量、无关变量的概念分析本实验的自变量、因变量、无关变量。2.找出对照实验、对照组、实验组的概念。对照实验除了一个因素以外，其余因素都保持不变。对照组，是不接受人为处理的对象组；反之就是实验组。分析本实验的对照组和实验组.,.,14,引申：1本实验如果不要号试管行不行呢？那体现了实验的什么原则？（对照原则）那几组形成了对照呢？（和，和，和，还有和）。和或者和，行不行？2生物试验中除了要遵循对照原则外，还要遵循单一变量原则、等量原则。3本实验最终得出的实验结论：进行该实验的其他因素相同，而只有反应条件这一个因素不同，通过对照观察其对实验结果的影响，就能得出相应的结论。：1和2,1和3,1和4，比较，说明过氧化氢在不同的条件下分解的速率不同。：3试管和4试管只有加入的催化剂不同，结果3放的氧气少，4放出氧气多。说明酶的效率比无机催化剂高。,.,15,【课堂小结1】控制变量：控制自变量，形成对照或对比；观察分析因变量，得出结果或结论；无关变量保持一致。【课堂小结2】酶在细胞代谢中的作用通过降低化学反应活化能来催化反应，且催化效率比无机催化剂更高。作业：课上基础训练1-4,.,16,二酶本质的探究,阅读教材P81页,关于酶本质的探索,.,17,19世纪，酿酒业在欧洲经济中占重要地位，但酿出的葡萄酒经常变酸，因此，科学界非常重视对发酵过程的研究。,当时，人们已经知道，酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳。但糖类是怎么变成酒精的呢？,.,18,巴斯德在显微镜下观察到酵母细胞,他的观点哪些是正确的,哪些是错误的?李毕希的观点呢?,.,19,毕希纳实验示意图,从中可得出什么结论?为什么当时只能推测酶是蛋白质,而不能证明酶是蛋白质?,.,20,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德,毕希纳,萨姆纳,李比希,切赫、奥特曼,.,21,从前人的探索中，我们可以得出结论：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。,.,22,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,（二）酶的本质,酶的原料,氨基酸核糖核苷酸,核糖体,细胞核,RNA,蛋白质,.,23,（三）酶的特性,（1）酶具有高效性,上节课所讲述的实验说明，过氧化氢酶和Fe3+的催化效率不同。与无机催化剂Fe3+相比，过氧化氢酶的催化效率要高许多。酶的催化效率一般是无机催化剂的107-1013倍。,.,24,1.酶的高效性,酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍,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。酶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（不改变产物的生成量）。,.,25,这对于细胞有什么意义呢？,当我们打球或赛跑时，相关的酶迅速催化相应代谢，产生大量能量，供给肌细胞。如果酶催化效率不高，那么功能反应只能缓慢进行，我们就只能缓慢运动了。,想一想,.,26,（2）酶具有专一性,过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。蛋白酶只能催化蛋白质分解，对其他化学反应也不起作用。一种酶只能催化一种或一类化学反应。就如同一把钥匙开一把锁一样。,.,27,2.酶的专一性,每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应,图中A表示酶，B表示被催化的反应物（底物）。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。C、D表示B分解的产物,.,28,酶的专一性对于细胞有什么意义？,不同的细胞需要不同的化学反应。同一细胞在不同时期需要的反应不同，同一反应的强度也不相同。这些都需要酶的专一性来保证，才能使细胞代谢有条不紊地进行。,想一想,.,29,细胞代谢与酶,细胞代谢的概念：,酶的发现：,酶的概念：,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。,酶的特性：,细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。,课堂小结,.,30,1.关于酶的叙述正确的有（）酶的基本单位是氨基酸酶的组成成分中不可能含有糖类酶在细胞内产生且在细胞内发挥作用活细胞都能产生酶,D,2.关于酶的叙述不正确的有（）(多选)A.酶在新陈代谢中有多种功能B.少数酶是RNA,如RNA聚合酶C.有的酶是分泌蛋白,如呼吸氧化酶D.酶都是在核糖体上合成的,ABCD,.,31,酶对化学反应的催化效率称为酶活性。,细胞都生活在一定的环境中，环境条件的改变会不会影响酶活性呢？,探究,初中做消化酶实验时，需要控制温度等条件。加酶洗衣粉的使用说明中，通常会注明使用的温度范围。,.,32,根据上述文字提出问题，分小组进行讨论。,唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5，小肠液的pH为7.6。,提出假设,温度和pH会影响酶活性。,仔细阅读教材84页所给出的实验材料，思考其中的问题，设计实验。,设计实验,.,33,网络构建分类:化学成分存在部位根据合成启动方式的不同合成:场所核糖体酶细胞核方式缩合聚合影响因素应用生物工程日常生活人体健康,酶的特性,酶的发现,概念,.,34,1.按功能:合成酶（如：ATP合成酶、DNA连接酶、RNA聚合酶）分解酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、肽酶）,二、酶的分类,2.按存在部位:胞内酶（细胞内起作用）如:氧化呼吸酶胞外酶（分泌到细胞外起作用)如:消化酶,酶只能在细胞内合成,但能在细胞内外起作用,也能在生物体内或生物体外起催化作用,注意:,.,35,三、酶的原理,1、作用：降低反应的活化能，提高反应速率，但不改变反应结果,2、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。,.,36,酶的催化作用图解,底物,酶,降解反应,产物,.,37,四、酶的特性,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的倍。,1071013,.,38,1.酶的高效性,酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍,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。酶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（不改变产物的生成量）。,.,39,例：胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持37，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图。请回答下列问题：,若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。,.,40,.,41,2.酶的专一性,每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应,图中A表示酶，B表示被催化的反应物（底物）。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。C、D表示B分解的产物,.,42,淀粉,麦芽糖,葡萄糖,脂肪,脂肪微粒,甘油和脂肪酸,蛋白质,多肽,氨基酸,食物的消化,.,43,3.酶的催化作用需要适宜的条件,1）需要适宜pH值,2）需要适宜的温度,一般来说，动物体内的酶的最适温度多在37-50，而植物体内酶的最适温度多在50-60,一般来说，动物体内的酶的最适PH多在6.5-8之间，而植物与微生物体内的酶，最适PH多在4.5-6.5之间。,.,44,过氧化氢酶,最高,空间结构,活性,.,45,口腔：唾液淀粉酶，pH：6.8胃:胃蛋白酶,pH:1.52.2小肠:小肠液中的肠肽酶和胰液中的各种酶,pH:89结论：人体消化道消化物质的过程实际上也是一系列酶促反应的过程。,.,46,低,活性,最适温度,空间结构,.,47,很少,较多,发亮,很多,复燃,变量：实验过程中可以变化的因素。,自变量：,因变量：,无关变量：,人为改变的变量。,随着自变量的变化而变化的变量。,除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。,.,48,酶活性：酶对化学反应的催化效率。,凡能影响蛋白质的理化因素都能影响酶的活性。因此温度、酸碱度、重金属离子都能影响酶的活性。高温、强酸、强碱等因素均可引起酶丧失催化能力。,五、影响酶活性的因素,六.探究实验,酶活性强弱的衡量指标：单位时间内底物的减少量或产物的生成量,.,49,变蓝,变蓝,不变蓝,温度对酶活性的影响实验分析,1、第2步和第3步顺序决不可以颠倒,2、本实验不能选用斐林试剂。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度,.,50,砖红色沉淀,无,无,探究pH对淀粉酶活性的影响,只有在适合的pH下酶的催化效率最好,结论：,.,51,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(除肽键以外的其它化学键的断裂)遭到破坏，从而引起蛋白质分子变性，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。,.,52,酶的特性,温度和pH值影响,低温：抑制高温：失活,过酸：失活过碱：失活,.,53,1）做“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验时，若蔗糖液放置太久，也会出现与还原性糖相似的现象，其原因是。（2）做“探索过氧化氢酶的高效性”实验时，对材料研磨的目的是。（3）做“温度对淀粉酶活性的影响”实验时，在将酶溶液、淀粉液混合之前的操作是。,1）蔗糖在腐生微生物作用下水解产生葡萄糖和果糖2）增大酶与底物的接触面积3）将酶溶液及淀粉溶液的各三支试管分别置于0、60、100下保温至温度恒定,.,54,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,.,55,影响酶促反应速率的因素：具体见学案,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,酶量一定,2、pH,.,56,例题:1.下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是（）,.,57,练习:1.下图纵轴为生成物量，横轴为反应时间，其中能正确表示酶浓度增加，而其他条件不变时，生成物量变化的曲线图是(图中虚线表示酶浓度增加后的变化曲线),C,.,58,3.下列生理过程中，不需酶直接参与的是()A.光能转变为ATP中的化学能B.塑料袋中的土豆变酸C.萎蔫的菠菜放入清水中变硬D.小麦吸收土壤中的硝酸根离子,2.下列有关酶的正确叙述是（）A.活细胞产生的，只在细胞内起作用B.酶和激素的作用相同C.酶的产生受遗传物质控制D.在催化过程中不断被消耗,c,c,.,59,七、酶的应用,1、生物工程,2、日常生活,3、酶与人体健康,基因工程,细胞工程,加酶洗衣粉,肝炎类疾病,白化病,苯丙酮尿症,人体细胞免疫,.,60,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.吃药使人没有了胃口,C,2、不是RNA的功能的是A作为某些病毒的遗传物质B作为某些细菌的遗传物质C催化某些代谢反应D作为基因表达的媒介,B,.,61,3（多选）人的肝细胞内可由DNA控制合成的物质是A胰岛素BmRNAC酶D氨基酸4科学家发现四膜虫体内的某种RNA能与另一种RNA分子结合并将其在一特定位点切开，根据以上事实判断，关于四膜虫体内该种RNA有关的叙述错误的是A是细胞中的一种酶B具有催化能力C具有专一性D具有翻译特点,Bc,D,.,62,5、现提供新配置的斐林试剂甲液（0.1g/mlNaOH溶液）、乙液（0.05g/mlCuSO4溶液）、蒸馏水，则充分利用上述试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列哪些物质？葡萄糖蔗糖胰蛋白酶DNAA、只有B、和C、和D、和,C,6.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力,D,.,63,7.生命活动中，酶是不可缺少的生物催化剂，以下四种酶的作用对象分别是肽酶解旋酶纤维素酶ATP水解酶A碱基间氢键、肽键、细胞壁、磷酸基团B肽键、碱基间氢键、细胞壁、高能磷酸键C肽键、碱基间氢键、原生质体、NADPHDR基、脱氧核苷酸、细胞膜、ATP,B,.,64,8.关于酶的叙述正确的有（）酶的基本单位是氨基酸酶的组成成分中不可能含有糖类酶在细胞内产生且在细胞内发挥作用活细胞都能产生酶,D,9.关于酶的叙述不正确的有（）(多选)A.酶在新陈代谢中有多种功能B.少数酶是RNA,如RNA聚合酶C.有的酶是分泌蛋白,如呼吸氧化酶D.酶都是在核糖体上合成的,ABCD,.,65,10下列关于酶的叙述中，正确的是A人体中酶的活性受温度、PH的影响，并只有在人体的内环境中起作用B酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工、细胞膜的分泌等阶段CRNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录D酶是由腺体合成的物质,C,.,66,11.(多选)表所列内容的实验中，试管内容物变成蓝色的是(),A.1B2C3D4,ACD,.,67,12、下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是A蔗糖被水解成非还原糖B淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖C淀粉酶活性在60比40低D淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性,.,68,13.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍？（2）使用这种洗衣粉为什么要用温水？（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些衣料？（）A.化纤B.纯毛C.纯棉D.真丝（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中还可以加入什么酶？,BD,脂肪酶,.,69,第二节ATP,.,70,ATP能量的直接来源,一.结构式分析,AMP腺嘌呤核糖核苷酸,ADP,ATP,代表高能磷酸键30.5kJ/mol,RNA的组成成分之一,.,71,2.特点:a.细胞内的一种高能磷酸化合物,含2个高能磷酸键()b.ATP化学性质不稳定,远离A的高能磷酸键易水解并释放能量,3.意义:ATP和ADP的含量处在动态平衡进而构成生物体内部稳定的供能环境。,.,72,二、ATP与ADP的相互转化过程分析,结论：ATP与ADP的相互转化物质是可逆的，能量是不可逆的,合成酶,水解酶,光能(光合作用)化学能(细胞呼吸),储存在高能磷酸键的能量,储存于形成的高能磷酸键中,用于各种生命活动（细胞分裂、神经递质传递、主动运输）,细胞质基质、线粒体、叶绿体,生命体的需能部位,.,73,磷酸肌酸CP,当物质氧化分解时：当ATP大量减少时：,对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸在能量释放、转移和利用之间起着缓冲的作用，从而使细胞内ATP的含量能够保持相对的稳定，ATP系统的动态平衡得以维持。,能量的一种储存形式,.,74,三.ATP中能量的利用,ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生物活动。,.,75,ATP循环与应用（图解）记住！,肌肉收缩神经传导吸收、分泌生物合成体温维持,.,76,有机物,有机物，某些无机物,糖类,ATP,动物脂肪糖元,淀粉植物脂肪,淀粉、脂肪糖元等,ATP磷酸肌酸等,ATPNADPH等,ATP等,生物的能源物质的归类,归纳:,.,77,呼吸作用,ATP过多,ATP过少,运动过程中,合成,肝糖元、脂肪等,(贮备的能量物质),ATP,(直接的能量来源),葡萄糖,(主要的能量物质),磷酸肌酸,(辅助能源来源),太阳能,(根本的能源物质),肌糖元,(肌肉中的能源物质),转化,分解,呼吸作用,光合作用,糖类等有机物,电能,ATP,（三）各种能源物质之间的关系,.,78,（四）生物界的能量转换过程：,理解：ATP与能量的关系及与新陈代谢的关系,生物体的各项活动需要能量作动力。ATP为高能化合物，既可储能，又可作为生命活动的直接能源物质，但ATP在生物体内的含量并不多，需要不断地合成，其合成的主要能量来源在动物体内是呼吸作用，在植物体内是呼吸作用和光合作用。,ATP的来源和利用,.,79,下图中能表示动物肌肉细胞内ATP产