人教版必修一第五章第一节降低化学反应活化能的酶(共57张PPT)

1、第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶长期以来，人们一直认为动物消化食物长期以来，人们一直认为动物消化食物吸收营养就像磨豆腐那样吸收营养就像磨豆腐那样把食物磨碎后把食物磨碎后将营养过滤到体内，而不能滤过的残渣则形将营养过滤到体内，而不能滤过的残渣则形成粪便排出去。而不认为在消化的过程中发成粪便排出去。而不认为在消化的过程中发生了化学反应。生了化学反应。事实到底是不是这样呢？科学家做事实到底是不是这样呢？科学家做了大量的实验对此进行探究！了大量的实验对此进行探究！斯帕兰札尼的实验斯帕兰札尼的实验讨论：讨论：1 1、这个实验要解决什么问题？、这个实验要解决什么问题？2 2、是

2、什么物质使肉块消失了？、是什么物质使肉块消失了？3 3、怎样才能证明你的推测？、怎样才能证明你的推测？鸟类的胃是否只有物理性消化，鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化没有化学性消化是胃内的化学物质将肉块分解了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体外是否也能将肉块分解了 CO CO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O) +OO) +O2 2光能光能 C C6 6H H1212O O6 6+ +6H6H2 2O O+ +O O2 2 6CO 6CO2 2+ +12H12H2 2O O+ +能量能量氧

3、气氧气 氨基酸氨基酸 多肽多肽细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质叶绿体叶绿体线粒体线粒体核糖体核糖体脱水缩合脱水缩合一些化学反应的条件一些化学反应的条件MnO2浓浓H2SO4CH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2O2KClO3 2KCl + 3O2一般化学反应的条件一般化学反应的条件 ：FeBr2BrHBr（1）高温（）高温（2）高压）高压（3）强酸（）强酸（4）强碱（）强碱（5）催化剂）催化剂细胞内外的环境：细胞内外的环境： 1.常温常温2.常压常压3.水溶液环境水溶液环境

4、4.pH接近中性接近中性 细胞内会发生一系列的化学反应，这些细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？化学反应发生的环境条件是什么？ 在这种环境状态下发生的化学反应，应该在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂有适合的生物催化剂 酶酶很温和很温和当皮肤上出现小伤口时，用当皮肤上出现小伤口时，用双氧水消毒时，能观察到什双氧水消毒时，能观察到什么现象？你能解释这一现象么现象？你能解释这一现象的原因吗？的原因吗？ 当皮肤上出现小伤口时，常用双氧水消毒，当皮肤上出现小伤口时，常用双氧水消毒，消毒时常能观察到有气泡产生。这是因为人消毒时常能观察到有气泡产生。这是因为人

5、体细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解成体细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这气泡就是氧气。水和氧气。这气泡就是氧气。1 1、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 21 1、常温下反应、常温下反应2 2、加热、加热3 3、FeFe3+3+做催化剂做催化剂4 4、过氧化氢酶、过氧化氢酶猪肝研磨液（过氧化氢酶）猪肝研磨液（过氧化氢酶）加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯加热酒精灯加热滴加滴加FeCl3溶液溶液高温高温 /Fe3 /过氧化氢酶过氧化氢酶实验目的：通过比较过氧化氢在实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件不同条件下

6、分解下分解的快慢，了解酶的作用和意义。的快慢，了解酶的作用和意义。实验原理：过氧化氢在实验原理：过氧化氢在高温高温或或铁离子铁离子或或过氧化氢过氧化氢酶酶的作用下都可分解成水和氧气。的作用下都可分解成水和氧气。质量分数为质量分数为2020的新的新鲜肝脏研磨液鲜肝脏研磨液1 1滴滴质量分数为质量分数为3.53.5的的氯化铁溶液氯化铁溶液1 1滴滴有效成分：过氧化氢酶有效成分：过氧化氢酶有效成分：有效成分： FeFe3+3+所含酶的数量（个）所含酶的数量（个）aFeFe3+3+的数量（个）的数量（个）25万万 a22 浓度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3不明显不明显不复燃不复

7、燃少量少量不复燃不复燃较多较多变亮变亮大量大量复燃复燃1 1、与、与1 1号试管相比，号试管相比，2 2号试管出现什么不同现象？号试管出现什么不同现象？ 这一现象说明什么？这一现象说明什么？2 2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 2 2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。进过氧化氢的分解，提高反应速率。不能不能 3 3、3 3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量气泡产号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？生，这说明什么？说明说明FeClFeCl3 3中的中的Fe

8、3+Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能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。加快过氧化氢分解的速率。 实验讨论实验讨论（）4 4、3 3号和号和4 4号试管相比，哪支试管听反应速率号试管相比，哪支试管听反应速率快？这说明什么？快？这说明什么？4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多。号试管快得多。细胞内细胞内每时每刻每时每刻都在进行着都在进行着成千上万成千上万种化学反种化学反应，这些化学反应需要在应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺

9、利进行至关重要。对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。5 5、为什么说酶对于细胞反应的顺利进行至关重、为什么说酶对于细胞反应的顺利进行至关重要？要？说明：说明：过氧化氢酶比过氧化氢酶比Fe3+Fe3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。22 浓度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验等量性原则等量性原则单一变量原则单一变量原则等量性原则等量性原则无关变量无关变量人为改变的变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量随自变量的变化而变化的变量对照原则对照原则: :设计对照实验设计对照实验, ,

10、既要有对照既要有对照组又要有实验组。组又要有实验组。 单一变量原则：单一变量原则：在对照实验中在对照实验中, ,除了要除了要观察的变量发生变化外观察的变量发生变化外, ,其他变量都应保其他变量都应保持相同。持相同。 等量原则：等量原则：各组加入的试剂要等量各组加入的试剂要等量实验设计原则实验设计原则: :酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学转变为容易发生化学反应的反应的活跃状态活跃状态所需要的能量。所需要的能量。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的降低化学反

11、应的活化能活化能同无机催化相比，酶能同无机催化相比，酶能更显著地更显著地降低化学降低化学反应的反应的活化能活化能，因而催化效率，因而催化效率更高更高。条件条件活化能活化能/kJ?mol没有催化剂催化没有催化剂催化75用胶态铂催化用胶态铂催化54用过氧化氢酶催化用过氧化氢酶催化29在在20度测得的过氧化氢分解的活化能度测得的过氧化氢分解的活化能催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性优越性酶降低活化能的作用更显著，因酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。而催化效率更高。 正

12、是由于正是由于酶酶的的催化作用催化作用，细胞代谢才，细胞代谢才能在能在温和温和的条件下快速进行。的条件下快速进行。？酶的本质酶的本质2 2、酶的本质、酶的本质资料分析资料分析18221895（法国）（法国）微生物学家微生物学家通过显微镜观察发现发通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌酵的过程中有酵母菌结论：没有活细胞糖类结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精不可能变成酒精18031873（德国）（德国）化学家化学家通过对化学变化的研究认通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个为糖类变成酒精就是一个化学反应化学反应结论结论: 在这个变化过程中，在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某只有细胞死之

13、后放出了某些物质起了作用些物质起了作用结论：结论：人物人物巴斯德巴斯德李比希李比希合理性合理性 认为发酵与活细认为发酵与活细胞有关胞有关引起发酵的是细胞引起发酵的是细胞中的某些物质中的某些物质局限性局限性 发酵是整个细胞发酵是整个细胞而不是细胞中的而不是细胞中的某些物质在起作某些物质在起作用用这些物质只有在酵这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解母细胞死亡并裂解后才能发挥作用后才能发挥作用 毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在毕希纳的实验说明，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。一样。酵母细胞研磨酵母

14、细胞研磨加水搅拌加水搅拌加压过滤加压过滤不含酵母细胞的提取液不含酵母细胞的提取液加入葡萄糖加入葡萄糖过程过程：现象现象：冒出气泡：冒出气泡毕希纳（化学家）毕希纳（化学家）是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他之前很难鉴定？之前很难鉴定？萨姆纳萨姆纳切赫切赫奥特曼奥特曼巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与发酵与活细胞活细胞有关，发有关，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是引起发酵的是细胞中的某些细胞中的某些物质物质，但这些物质只有在酵，但这

15、些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用毕希纳毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后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继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳酶是酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能总结酶的定义总结酶的定义酶的化学成分酶的化学成分 酶的来源酶的来源 酶的功能酶的功能酶是一类生物催化剂酶是一类生物催化剂大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。2 2、酶的本质、酶的本质化学本质化学本质合成原料

16、合成原料合成场所合成场所实验实验验证验证实验组实验组对照组对照组 生理功能生理功能作用原理作用原理绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质少数是少数是DNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体细胞核（真核生物）细胞核（真核生物）待测溶液待测溶液+双缩脲试剂双缩脲试剂是否出现紫色反应是否出现紫色反应待测酶液待测酶液+吡罗红染液吡罗红染液 是否呈现红色是否呈现红色已知蛋白液已知蛋白液+双缩脲试剂双缩脲试剂出现紫色反应出现紫色反应已知已知RNA溶液溶液+吡罗吡罗红染液红染液 出现红色出现红色具有生物催化作用具有生物催化作用降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液为什么为什

17、么4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多？号试管快得多？二二 酶的特性酶的特性说明过氧化氢酶比说明过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。 比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的的 倍。倍。107 1013上述实验说明了：上述实验说明了： 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常行能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常温、常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。温、常

18、压、中性水溶液环境中进行的关键因素。 酶具有高效性的意义：酶具有高效性的意义：你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验现象现象结论结论加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入6060左右的热水中，反应左右的热水中，反应5min5min2号试管中加入号试管中加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min1号试管中加入号试管中加入2mL淀粉溶液淀粉溶液白色白色无变化无变化棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀v每一种酶只能催化

19、每一种酶只能催化 化学反应。化学反应。v细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是是分不开的。分不开的。一种或一类一种或一类 4000专一性专一性v目前发现的酶有目前发现的酶有 多种多种, ,它们分别催化不同它们分别催化不同的化学反应。的化学反应。 （例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）成的二肽。）思考：思考：例如我们反复咀嚼米饭例如我们反复咀嚼米饭会马上觉得甜，而塞进牙缝的肉丝会马上觉得甜，而塞进牙缝的肉丝过了两天还没消化。为什么？过了两天还没消化。为什么？ 人吃饭，如果人体内没人吃饭，如果人体内没有酶的话，

20、一碗饭从消化到有酶的话，一碗饭从消化到吸收的过程需要吸收的过程需要50年的时间年的时间才能够完成。才能够完成。 从上面进行的实验我们看出进行实验需要一从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶定的条件，比如淀粉酶60左右最好。左右最好。能不能设计能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？一个实验，来证明温度会影响酶的活性？你又该动脑筋了！你又该动脑筋了！问题聚焦问题聚焦1 1、选择淀粉酶还是、选择淀粉酶还是HH2 2OO2 2酶作为实验材料？酶作为实验材料？三组，高温，低温和常温！三组，高温，低温和常温！2 2、我要设计几组实验？选择几个温度？、我要设计几组实验？选择几个温

21、度？淀粉酶。因为淀粉酶。因为 HH2 2OO2 2受温度影响也会分解受温度影响也会分解3 3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？碘液，看是否变蓝碘液，看是否变蓝1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2号试管号试管3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色60反应，反应，约约5min100，反应约，反应约5min保持保持0冰水中，冰水中，反应约反应约5min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象蓝色蓝色温度温度对酶活性的影响

22、对酶活性的影响摇匀混合，放置各自温度反应摇匀混合，放置各自温度反应5min5min结论：淀粉酶在结论：淀粉酶在60 中活性最强中活性最强1号号2号号3号号4号号5号号6号号3%可溶性可溶性淀粉淀粉2ml2ml2ml2%淀淀粉酶粉酶1ml1ml1ml温度温度冰水冰水60水浴水浴沸水浴沸水浴冰水冰水60水浴水浴沸水浴沸水浴放置放置2分钟分钟混匀混匀4号倒入号倒入1号；号； 5号倒入号倒入2号；号； 6号倒入号倒入3号号碘液碘液在各混合试管中滴加碘液在各混合试管中滴加碘液2滴并振荡滴并振荡颜色颜色呈蓝色呈蓝色呈蓝色呈蓝色无蓝色出现无蓝色出现在最适温度的两侧，反应速率都比较在最适温度的两侧，反应速率都

23、比较较高的温度容易使酶的较高的温度容易使酶的 遭到破坏而遭到破坏而失去失去 较低的温度则较低的温度则 了酶的活性了酶的活性每种酶都有自己的每种酶都有自己的低低活性活性最适温度最适温度空间结构空间结构抑制抑制动物：动物：35-4035-40摄氏度摄氏度植物植物 40-5040-50摄氏度摄氏度细菌、真菌细菌、真菌 差别较大差别较大在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起疑问：疑问：60时，为什么肉块长时间不能被分解？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？如何找到酶活性最高时的温度？ 通过以上实验可以知道，酶在最适温度下，通过以上实验可以知道，

24、酶在最适温度下，活性最高。活性最高。 那么那么pHpH值不同，对酶的活性有没有影响呢？值不同，对酶的活性有没有影响呢？你又要动脑筋了！你又要动脑筋了！设计一个实验，来探究设计一个实验，来探究pHpH会影响酶的催化会影响酶的催化效率（活性）？效率（活性）？以上设计缺少对照组。以上设计缺少对照组。 以上设计是否科学？以上设计是否科学？序序号号项项目目试管试管1 12 21 1淀粉酶溶液淀粉酶溶液 1ml1ml1ml1ml2 2PH PH NaOH 1ml NaOH 1ml Hcl 1ml Hcl 1ml 3 3可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 2ml 2ml 4 4温度温度 60 60

25、 60 60 5 5斐林试剂斐林试剂 2ml 2ml 2ml 2ml 6 6实验现象实验现象 1 1号试管号试管过氧化氢过氧化氢溶液溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2 2滴，振荡滴，振荡23min23min试管各加入试管各加入2mL2mL过氧化氢溶液过氧化氢溶液无明显变化无明显变化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2将带火星的卫生香分别放入试管中将带火星的卫生香分别放入试管中只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好复燃复燃无明显变化无明显变化探究探究pHpH对过氧

26、化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响pH对酶活性的影响对酶活性的影响 1 1 2 2 3 3 2 2淀粉酶淀粉酶 1ml1ml 1ml1ml 1ml1ml pHpH3 3可溶性淀粉可溶性淀粉 斐林试剂斐林试剂 颜色颜色 结论结论蒸馏水蒸馏水1mL5%NaOH1mL5%HCL1mL2ml2ml2ml2ml2ml2ml2mL2mL摇匀混合，放置在摇匀混合，放置在6060水浴中反应水浴中反应5min5min砖红色沉淀砖红色沉淀无砖红色沉淀无砖红色沉淀无砖红色沉淀无砖红色沉淀淀粉酶在中性条件中活性最强淀粉酶在中性条件中活性最强2mL2mL2mL2mL摇匀混合，摇匀混合， 50 -65 水浴水浴1mi

27、n1min自变量自变量因变量因变量过氧化氢酶过氧化氢酶在最适合的在最适合的pH下，下，酶的活性酶的活性 最高最高空间结构空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去遭到破坏而失去 。活性活性动物体里的酶最适动物体里的酶最适PHPH大大多在多在6.5-8.06.5-8.0之间，之间，（但胃蛋白酶为但胃蛋白酶为1.51.5，胰液中，胰液中的酶为的酶为8-98-9）植物体里的酶最适植物体里的酶最适PHPH大大多在多在4.5-6.54.5-6.5之间之间 高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？的影响其本质相同吗？酶促反应

28、速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定1 1、酶的特性、酶的特性（1 1）酶具有高效性）酶具有高效性（2 2）酶具有专一性）酶具有专一性（3 3）酶的作用条件较温和）酶的作用条件较温和温度影响酶的活性温度影响酶的活性PHPH值影响酶的活性值影响酶的活性2 2、对照性实验设、对照性实验设计原则计原则 （1 1）单因子变量原则）单因子变量原则 （2 2）对照性原则）对照性原则 （3 3）等量原则）等量原则课堂小结课堂小结酶酶的的应应用用1. 同一个体内的各类活细胞所含有的酶（同一个体内的各类活细胞所含有的酶（ ） A、种类有差异，数量相同、种类有差异，数量相同 B、种类有差异，数量不同、种类有差异，数量不同 C、种类无差异，数量相同、种类无差异，数量相同 D、种类无差异，数量不同、种类无差异，数量不同B B2.细胞内合成酶的主要的场所是（细胞内合成酶的主要的场所是（ ） A.细胞质细胞质 B. 线粒体线粒体 C.核糖体核糖体 D. 内质网内质网C C课堂练习课堂练习:3.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （ ） B.B.胃没有排空胃没有排空C.C.体温超过合