讲用《降低化学反应活化能的酶》PPT课件

1、.,1,新课导入,细胞的主动运输需要能量。细胞内有机物的合成需要能量细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性。 人为什么要吃饭? (获得能量) 食物进入人体内发生了怎样的变化？（消化和吸收） 这些变化过程在其他生物中有没有呢？（有）,.,2,1773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

2、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。,.,3,1.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。,.,4,第1节 降低化学反应活化能的酶,酶的作用和本质,.,5,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。

3、 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,.,6,(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。,.,7,2 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

4、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,.,8,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解,.,9,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。,.,10,2 . 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

5、化氢分解。,引伸： Fe 3+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?,.,11,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。,.,12,加催化剂则相当于降低了山丘的高度。,.,13,4.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

6、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。,.,14,【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。

7、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.,.,15,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

8、率比无机催化剂高。,.,16,【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,.,17,二 酶本质的探究,阅读教材P81页,关于酶本质的探索,.,18,19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？,.,19,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

9、些是错误的?李毕希的观点呢?,.,20,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?,.,21,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,.,22,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。,.,23,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,.,24,（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 Fe 3+ 的催化效率不同。与无机催化剂 Fe3

10、+ 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。,.,25,1.酶的高效性,酶的催化效率是无机催化剂的107 1013 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）。,.,26,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,.,27,（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

11、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。,.,28,2.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,.,29,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,.,30,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

12、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,.,31,1.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,.,32,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

13、用说明中，通常会注明使用的温度范围。,.,33,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,.,34,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,.,35,1.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）,

14、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:,.,36,三、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。,.,37,酶的催化作用图解,底物,酶,降解反应,产物,.,38,四、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。,107 1013,.,39,1.酶的高效性,酶的催化效率是无机催化剂的107 1013 倍

15、,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）。,.,40,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。,.,41,.,42,2.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,.,43,淀粉,麦芽糖,葡萄糖,脂肪,脂肪微粒

16、,甘油和脂肪酸,蛋白质,多肽,氨基酸,食物的消化,.,44,3.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。,.,45,过氧化氢酶,最高,空间结构,活性,.,46,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。,.,47,低,活性,最适

17、温度,空间结构,.,48,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。,.,49,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,.,50,变蓝,变蓝,不变蓝,温度对酶活性的影响实验分析,

18、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,.,51,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：,.,52,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。,.,53,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,.,54,1）做“探

19、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,.,55,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

20、酶活性的影响,.,56,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,.,57,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 （ ）,.,58,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,.,59,3.下列生理过程中，不需酶直接参与的是( ) A.光能转变为A

21、TP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,.,60,七、 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,.,61,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,

22、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,.,62,3（多选）人的肝细胞内可由DNA控制合成的物质是 A胰岛素 BmRNA C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,.,63,5、现提供新配置的斐林试剂甲液（0.1g/ml NaOH溶液）、乙液（0.05g/ml CuSO4溶液）、蒸馏水，则充分利用上述试剂及必需的实验

23、用具，能鉴别出下列哪些物质？ 葡萄糖 蔗糖 胰蛋白酶 DNA A、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,.,64,7.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、NADPH DR基、脱氧核苷酸、细胞膜、ATP,B,.,65

24、,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,.,66,10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,.,6

25、7,11. (多选)表所列内容的实验中，试管内容物变成蓝色的是 ( ),A.1 B2 C3 D4,ACD,.,68,12、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,.,69,13.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

26、衣物上的油渍，在洗衣粉中 还可以加入什么酶？,B D,脂肪酶,.,70,第二节 ATP,.,71,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 30.5 kJ/mol,RNA的组成成分之一,.,72,2.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。,.,73,二、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

27、) 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,.,74,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,.,75,三. 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。,.,76,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

28、体温维持,.,77,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,ATP NADPH 等,ATP等,生物的能源物质的归类,归纳:,.,78,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,.,79,（四）生物界的能量转换过程：,理解：ATP与能量的关系及与新

29、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,.,80,下图中能表示动物肌肉细胞内ATP产生量与O2供给量之间关系的曲线是（ ）,B,例题,.,81,1.下列有关能量的表述，正确的是 A、正常情况下，生物体的总能源、主要能源物质、储备能源物质、直接能源物质分别是光能、糖类，蛋白质、ATP B、只有绿色植物可以利用光能 C、动物和人体内，形成ATP的途径只有呼吸作用 D、每克脂肪储能多于每克糖类的主要原因是脂肪