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第5章 细胞的能量供应与应用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第2课时
2.各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量
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。
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。
知识回顾
比较过氧化氢在不同条件下的反应
1
2
3
4
常温
加热
加FeCl3
加过氧化氢酶
1、第1、4组对照可以说明酶具有高效性吗？
2、哪两组实验对照可以说明酶具有高效性？
不能
第3、4组
一、酶的特性
1.酶具有高效性
①酶催化效率是无机催化剂的107~1013倍
②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
酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点
意义：保证了细胞代谢能够有条不紊的进行。
一、酶的特性
2.酶具有专一性
酶的专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
H2O2 酶 ——只能分解H2O2
脲 酶 ——只能分解尿素
淀粉酶 ——只能分解淀粉
一种
一类
蛋白酶：蛋白质→多肽
肽酶：多肽→氨基酸
二肽酶：二肽→氨基酸
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。
酶能像无机催化剂一样，催化多种反应吗？
①锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状。E与S的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
②诱导契合学说：酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物的结合。
酶
酶-底物复合物
2.酶专一性的原因
酶
底物
产物
产物
图中A、B、C、D分别代表什么？
实验一：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原糖。
淀粉和蔗糖在酶的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。
实验原理
实验目的
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
材料用具
质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液。质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液，斐林试剂，热水。
试管，大烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴。
实验设计
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶
溶液
1 2 mL 2 mL
2 2 mL 2 mL
斐林试剂 反应
条件
2 mL 沸水浴
1 min
2 mL
产物鉴定
方案一：酶相同，底物不同
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 淀粉酶
溶液
1 2 mL 2 mL
2 2 mL 2 mL
斐林试剂 反应
条件
2 mL 沸水浴
1 min
2 mL
产物鉴定
方案二：酶不同，底物相同
实验一：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
实验一：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
加酶洗衣粉
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料；用后须彻底清洗双手。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间，使用温水30~40℃效果最佳。切勿用60 ℃以上的热水
？
一、酶的特性
3.作用条件温和
酶催化特定化学反应的能力。
酶活性：
底物 + 不同温度 + 酶
底物 + 不同PH + 酶
一段时间后
检测
底物的减少量或
产物的生成量
实验二 探究温度、pH对酶活性的影响
实验思路：
通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即化学反应的速率）来表示酶活性的大小。
反应物的量
生成物的量
反应时间
(由酶催化的化学反应)
阅读课本82-83页，借助课本中的材料，思考下列问题？
1.选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
三组，高温，低温和常温(60℃)
3.至少要设计几组实验？选择几个温度？
淀粉酶，因为 H2O2受温度影响也会分解。
4.观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
滴加碘液，观察颜色变化
2.本实验的自变量、因变量各是什么？
温度、酶的活性
实验二 探究温度对酶活性的影响
探究·践
步骤 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1
2 3 4 5 实验现象 实验结论 酶的作用需要适宜的温度，温度过高或过低都会影响酶的活性，使酶活性降低
蓝色 无明显颜色反应 蓝色
2ml淀粉溶液
1ml淀粉酶溶液
+
+
+
+
+
+
分别保温5min
0℃冰浴
60℃水浴
100℃沸水浴
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
分别保温2min
冰浴 60℃水浴 沸水浴
加入2滴碘液，观察颜色变化
为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
1.探究温度对酶活性的影响
先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快
在最适温度时，酶促反应速率最快
AB段：
B 点：
BC段：
超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。
1.探究温度对酶活性的影响
低温(如A点)影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度适当升高后，酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。
高温破坏酶的空间结构，使酶失活
低温保存酶等蛋白质制品
1.选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
三组，偏酸性、偏碱性及中性(pH=7)
3.至少要设计几组实验？
H2O2酶，因为淀粉在酸性条件下可以水解
4.观察指标怎么确定？
观察试管中气泡产生情况（卫生香复燃）
2.本实验的自变量、因变量各是什么？
pH、酶的活性
阅读课本82-83页，借助课本中的材料，思考下列问题？
实验二 探究pH对酶活性的影响
实 验 步 骤
1 2
3 4 实验现象
结论 各加入3%过氧化氢2mL
反应约5min，记录气泡产生情况（或插入卫生香，观察复燃情况）
各加入2滴肝脏研磨液
1号
2号
3号
1mL PH=7的缓冲液
1mL HCl
1mLNaOH
酶的作用需要适宜的PH，PH偏高或偏低都会使酶活性降低
有大量气泡产生
卫生香复燃明显
无明显气泡产生
卫生香不复燃
无明显气泡产生
卫生香不复燃
不能。若调换2、3步骤,在调节pH之前,试管中已经发生了反应,从而影响实验结果。
2.探究pH对酶活性的影响
能否将步骤2、3调换
为什么
pH
反应速率
最适pH
D
E
F
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
在最适pH时，酶促反应速率最快
DE：
E点：
EF：
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。
①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。
2.探究pH对酶活性的影响
②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
7pH20134568910胃蛋白酶胰蛋白酶11121314反应速率活性最高活性最高失活【变性】失活【变性】失活【变性】低温降低酶的活性，但不破坏酶的结构。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。酶催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。一般来说动物内体酶的最适温度在35℃~40℃；动物体内酶的最适pH大多在6.5~8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内酶的最适温度在40℃~50℃；植物体内的酶的最适pH大多在4.5~6.5。温度反应速率最适温度随物种不同而有差异最适温度一、酶的特性3.作用条件温和与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。在最适温度（pH)时，酶的催化作用最强。高效专一温和一、酶的特性不同pH条件下，酶最适温度________；
反应溶液pH的变化________(影响/不影响)酶作用的最适温度。
不变
不变
不影响
不影响
不同温度下，酶最适pH________；
反应溶液温度的变化________(影响/不影响)酶作用的最适pH。
1. 温度、pH对酶活性的综合影响
自变量
自变量
二、影响酶促反应速率的因素
二、影响酶促反应速率的因素
酶促反应速率
酶的浓度
底物充足
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
1、温度
2、PH值
3、酶的浓度
4、底物浓度
(P点后速率受酶数量、酶活性限制)
通过影响酶的活性，进而影响酶促反应的速率。
底物不足
增加底物
底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触概率来影响酶促反应速率，并不影响酶的活性
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。
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。
【科学技术社会】酶为生活添姿彩
加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
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。
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。
二、影响化学反 应速率的条件
①温度
②PH值
③酶的浓度
④底物浓度
通过影响酶的活性，进而影响酶促反应的速率
通过影响底物与酶的接触，进而影响酶促反应的速率，但并不影响酶的活性
一、酶的特性
1.酶具有高效性
2.酶具有专一性
3.酶的作用条件温和
课堂小结
当堂检测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2、在测定胃蛋白酶活性时，将溶液温度由100℃降到37℃的过程中，胃蛋白酶的活性将（　　）A、不断上升B、没有变化C、先升后降D、先降后升3、试分析当胃蛋白酶所处的pH从10→2时，其活性将（　　）A、 先升后降B、 先降后升C、 没有变化D、 降低4、淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蛋白质的水解。这一事实说明 （ ）A、酶具有多样性B、酶具有专一性C、酶具有高效性D、酶的化学成分是蛋白质CBCB

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