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(共71张PPT)
细胞的生命活动除了需要各种物质基础外，还需要能量的驱动。细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？
5.1降低化学反应活化能的酶
——酶的作用和本质
讨论：
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？
排除胃的物理影响
胃液把肉消化了
这种物质是什么？
消化
纯物理过程？
化学物质起作用？
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。
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。
细胞代谢离不开酶
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。
1、实验原理
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
2、实验目的
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
1. 常温
2. 加热
3. 加FeCl3
4. 加过氧化氢酶.
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
新鲜的质量分数为 20% 的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）
质量分数为 3.5% 的FeCl3溶液
新配制的体积分数为 3 % 的H2O2溶液
3、材料用具
过氧化氢常温会分解
不新鲜则过氧化氢酶活性低
增大反应接触面
90℃
水浴加热
FeCl3
肝脏研磨液
常温
4、实验步骤
90℃
水浴加热
FeCl3
肝脏研磨液
常温
4、实验步骤
观察产生气泡的多少
观察卫生香的燃烧情况
1号
2号
3号
4号
几乎无
少量
较多
大量
变亮
复燃
明显
科学方法
**控制变量和设计对照实验
变量：实验过程中可以变化的因素。
自变量：实验中__________________的变量。
因变量：随___________________而变化的变量。
无关变量：随自变量外，实验中还存在一些________，对实验结果造成影响。
对照实验：除自变量以外，其余因素（无关变量）都保持不变的实验。对照实验一般需要设置_______组和_______组。
通常把经过处理的一组(或者未知实验结果的一组)称为实验组;
实验组:
未经过处理的一组(自然状态下或者已知实验结果的一组)称为对照组。
对照组:
④平行重复原则
实验设计应遵循以下原则
③单一变量原则
②等量性原则
①对照性原则
对照组
实验组
等量性原则
单一变量原则
随自变量的变化而变化的因素
人为改变的因素
实验中可能存在的一些可变因素，对实验结果有影响
自变量
因变量
无关变量
对照实验
变量
对照原则
无关变量
自变量
因变量
试管编号
步骤 1 2 3 4
一 H2O2浓度 3% 3% 3% 3%
H2O2剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液 2滴
三 观察 气泡产生
带火星的卫生香
实验结论
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。
对照实验的类型：
①空白对照
②条件对照
③自身对照
④相互对照
如:1号试管与2,3,4号试管间形成空白对照
如:2号试管与3,4号试管间形成条件对照
如:3号试管与4号试管间形成条件对照
(即对照和实验都在同一实验对象上进行)
如:“观察植物细胞的质壁分离和复原”
(不设对照组，而是几个实验组相互对照)
如:“不同温度对酶活性的影响”
[讨论]
1. 和1号试管相比， 2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
2. 在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗
3. 3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？
4. 3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
2号气泡多。
不能，温度过高会造成生物的细胞死亡
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解速率
4号
说明酶具有高效性
加热能促进过氧化氢分解
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
酶具有催化作用，同无机催化剂相比，其催化效率更高。
实验结论
为什么酶的催化效率更高？
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称为活化能（activation energy）。
　　酶的作用机理：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。
活化能
活化能
活化能
加热
Fe3+
酶
反 应 过 程
什么是酶？
酶是 产生的具有 的有机物 ，
其中绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。
活细胞
催化作用
来源
化学本质
功能
降低活化能
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_________
元素组成
合成原料
合成场所
来源 一般来说，活细胞都能产生
作用场所
作用原理
RNA
蛋白质
核糖核苷酸
氨基酸
核糖体
细胞核（真核生物）
细胞内、外及生物体外均能发挥作用
C、H、O、N、(S)
C、H、O、N、P
显著降低化学反应的活化能
2.各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。——高效性
1.什么是活化能？
3.酶的本质：
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。
是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。
知识点回顾
酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
给反应供能。
第5章 细胞的能量供应和应用
第1节 降低化学反应活化能的酶
（第二课时）
2.各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。——高效性
1.什么是活化能？
3.酶的本质：
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。
是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。
知识点回顾
酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
给反应供能。
引起发酵的是细胞中的某些物质（细胞死亡）。
发酵与活细胞有关 （整个细胞）。
VS
巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
切赫和奥特曼
其他科学家
细胞破碎后继续起作用，就像在活细胞一样。
脲酶是蛋白质。
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质。
少数酶是RNA。
阅读课本P79 ，完成P80拓展应用第2题：
对号入座
巴斯德
（ ）
李比希
（ ）
毕希纳
（ ）
萨姆纳
（ ）
切赫
奥特曼
（ ）
A 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。
C 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。
D 脲酶是蛋白质
E 少数RNA也具有生物催化功能。
B
A
D
B 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。
E
C
三、酶的特性
酶与无机催化剂的比较：
相同：都能催化化学反应，提高反应速率，缩短反应
时间。但本身不参与反应，其本质和数量不变。
不同：酶的三大特性
1、酶具有高效性；
2、酶具有专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应）；
3、酶的作用条件比较温和。
(一)酶具有高效性
3
4
4
3
少量肝脏
研磨液
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
酶的具有高效性
1. 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。
107 ～1013
3. 酶具有高效性的意义:
(1)保证了细胞内化学反应的顺利进行 ；
(2)保证了细胞内能量供应的稳定 。
2. 上述实验说明了:
（1）每一种酶只能催化一种或一类化学反应；这说明酶的催化作用具有专一性。酶的专一性能使细胞代谢有条不紊地进行。
（2）图解
①A表示酶，B表示被催化的反应物。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
③反应前后酶的结构和性质不变。
同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同。
2.酶具有专一性
三、酶的特性
淀粉酶＋淀粉
淀粉酶＋蔗糖
淀粉酶＋淀粉
蔗糖酶＋淀粉
1. 实验原理
探究2 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
如何设计实验，验证酶具有专一性？
同酶不同底物
同底物不同酶
2. 实验设计
4. 实验结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！
步骤 试管1 试管1
实验步骤 淀粉溶液 2ml
蔗糖溶液 2ml
淀粉酶 2ml 2ml
斐林试剂 2ml 2ml
反应条件 水浴加热
实验现象 砖红色沉淀 蓝色
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 ？
3.实验结果
酶具有专一性
各加入淀粉酶2ml，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，保温5min
加入2mL淀粉溶液
1号试管 2号试管
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
加入2mL蔗糖溶液
加入2ml斐林试剂
振荡
沸水浴1min
无砖红色沉淀
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
验证淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
说明酶具有专一性
1.取材、分组、编号；
2.控制变量、设置对照，遵循单一变量原则和对照原则；
3.在相同且适宜的条件下，培养（反应）一段时间；
4.观察实验现象，得出实验结论；
能不能将实验中的斐林试剂换成碘液作为实验材料？
不能，因为碘液只能检测淀粉有没有被水解，而对蔗糖没有作用，也就是说碘液无法检测到蔗糖有没有被分解，故不可用碘液代替斐林试剂进行鉴定。
有没有另外一种实验思路？
无砖红
色沉淀
底物
（反应物）
酶
产物
（生成物）
酶
酶
1.酶具有专一性
二、酶具有专一性
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。
底物
酶
分解反应
产物
酶具有专一性的理论解释:
锁钥学说
酶—底物复合物
在化学反应前后酶的数量和性质不变
在化学反应中酶能重复利用，不会被分解,但酶也会发生自我更新。
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
1、酶具有专一性的含义是什么？
2、酶具有专一性有什么意义？
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
目前发现的酶有 4000 多种,它们分别催化不同的化学反应。
如二肽酶能水解任意两种氨基酸组成的二肽
继续研究：
酶具有高效性和专一性；
那么它的这两个特性的发挥是不是在任何条件下都可以呢？
酶催化作用的发挥需适宜的温度和PH
结论3: 酶的作用条件较温和
1.选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么
淀粉酶
2.鉴定试剂选用碘液,还是选用斐林试剂？
碘液，看是否变蓝
实验一：探究温度对酶活性的影响
因为加热能促进过氧化氢分解
实验一：探究温度对酶活性的影响
1.选择淀粉酶，不选用过氧化氢酶；
因为加热能促进过氧化氢分解
2.鉴定试剂选用碘液,不选用斐林试剂；
因为斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度。
(质量分数3%的)可溶性淀粉溶液，
新配置的唾液淀粉酶溶液，
碘液，
热水，蒸馏水，冰块， 水浴锅，试管，温度计等。
实验一: 探究温度对酶活性的影响
材料用具:
课题: 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
自变量是:
因变量是:
无关变量是:
不同的温度条件
酶的活性或淀粉分解量的多少
淀粉和淀粉酶的浓度和用量、
溶液的PH和反应时间等
如何检测？
用碘液检测是否出现蓝色或蓝色深浅表示
用冰块降温、水浴加热，用温度计随时测量。
如何控制温度？
如何控制？
相同且适宜
课题: 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
步骤
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
试管1
试管1’
试管2
2ml淀粉酶溶液
2mL淀粉溶液
分别保温5min
试管2’
试管3
+
+
+
+
+
+
冰浴
水浴，60℃
沸水浴
将试管2中溶液倒入试管1中混合
将试管4中溶液倒入试管3中混合
将试管6中溶液倒入试管5中混合
保温2min
加入2滴碘液，观察颜色变化
变蓝
无明显变化
变蓝
只有在一定温度下酶的催化效率最好
试管3’
探究温度对淀粉酶活性的影响
使酶与底物反应前达到温度为所需温度
1.选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么
过氧化氢酶
2.鉴定方法？
实验二：探究PH对酶活性的影响
因为淀粉在强酸或强碱的条件下会水解
气泡产生的多少或卫生香复然情况
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
1.选择过氧化氢酶，不选用淀粉酶；
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
因为淀粉在强酸或强碱的条件下会水解
2.鉴定方法：
气泡产生的多少或卫生香复然情况
自变量是：
因变量是：
无关变量是：
不同的pH条件
酶的活性或过氧化氢分解的速率
肝脏研磨液的浓度和量，过氧化氢的浓度和量，温度等
如何检测？
用带火星的卫生香进行检验
可加入强酸或强碱，用
pH试纸进行测量。
如何控制pH？
如何控制？
相同且适宜
课题：探究PH对过氧化氢酶活性的影响
酶活性受温度影响示意图
A B C表示反应的趋势如何
AB表示随温度升高，酶活性(催化效率)增强。
B 表示酶活性(催化效率)达到最大，此时的温度为催化的最适温度。
BC 表示随温度升高，酶活性(催化效率)减慢。
高温会使酶永久失活，不可恢复；
低温使酶活性降低，酶制剂常在低温下保存。
1. 酶活性与温度的关系
酶活性受pH影响示意图
①在最适pH条件下，酶的活性最高，PH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
***②高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
2. 酶活性与pH的关系
每种酶都有自己的最适pH值，
动物：6.5--8.0 (但胃蛋白酶为1.5); 植物: 4.5--6.5
1.溶菌酶
溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
2.果胶酶
分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
四、酶的应用
3.加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
4.含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
5.多酶片
多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶
外层
内层
胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。
普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。
肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。
课堂小结
判断题
（1）酶的作用是为化学反应提供能量（ ）
（2）酶是活细胞产生的，只能在活细胞内起作用（ ）
（3）所有的酶都是在核糖体上合成的 （ ）
（4）酶起催化作用后理解被降解（ ）
（5）无关变量是对实验没有影响的变量（ ）
（6）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（ ）
×
×
×
×
×
×
五、课堂练习
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ）
A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
D
B
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ）
A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构
C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
D
五、课堂练习
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
A 点:随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。
B 点:反应速率在此时达到最高。
C 点:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
如果 A 点时温度升高 10℃,曲线上升的幅度变小。
因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化 为什么 请画出变化后的曲线。
总结: 影响酶促反应的因素曲线分析
(1)温度和pH对酶促反应的影响
④从图丙可以看出: 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
⑤从右下图可以看出:温度变化不影响酶作用的最适PH
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①甲图: 在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
酶的数量和酶活性有限
P点之后不变的原因：
P
●
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
酶的数量和酶活性有限
P点之后不变的原因：
P
●
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比
(3)抑制剂或激活剂对酶促反应的影响
　　抑制剂或激活剂通过影响酶活性对酶促反应速率起到影响作用。
总结: 影响酶促反应的因素曲线分析
(1)温度和pH对酶促反应的影响
①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。
②低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
③酶制剂适于在低温(0 ～4℃)下保存。
酶具有高效性
酶具有专一性
酶的作用条件较温和
小结
四、影响酶促反应的条件
温度、pH 、底物浓度、酶浓度、激活剂抑制剂等
3.底物浓度
酶量充足
酶量一定
酶促反应速率
底物浓度
4. 酶浓度
底物量一定
底物充足
酶促反应速率
酶浓度
只有底物与酶都充足，酶促反应速率成直线增长，当其中一个量一定时，酶促反应速率成曲线。
影响酶促反应的因素有哪些？
①图甲中，温度从a降低或升高，酶促反应速率 ，下降的原因分别是 。
②图乙中，pH从b降低或升高，酶促反应速率 ，下降的原因是 。
③图丙中，底物浓度为c时，酶促反应速率 ，不再增长的原因是 。
④图丁中， 时， 。
均下降
低温抑制了酶活性，高温使酶的空间结构发生改变
稀盐酸
酶的空间结构发生改变
最大
酶的数量有限，已达到饱和
底物充足
酶促反应速率和酶浓度成正比
【易错提醒】有关影响酶促反应速率的因素的“三点提醒”
(1)酶催化反应时,最适温度和最适pH不会相互影响。
反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。
反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
1．在适宜温度、pH条件下，如图实线表示没有酶时反应的进程。在T1时，将催化此反应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是
A.曲线A B.曲线B
C.曲线C D.曲线D
C
加底物
加酶
减底物
酶量的增加会提高酶促反应的速率,但不会改变化学反应的平衡点;
适当增加反应物浓度,既改变了反应速率,也改变了反应的平衡点。
酶影响反应速率
反应物影响反应速率、产物浓度
【易错提醒】有关影响酶促反应速率的因素的“三点提醒”
(2)不同因素影响酶促反应的速率的本质不同。

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