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(共47张PPT)
5.1 降低化学反应活化能的酶
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？
3. 怎样才能证明你的推测？
排除物理性消化干扰
胃内的化学物质
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解
斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用
一、 酶在细胞代谢中的作用
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。
但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。
细胞中含有过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解，变成氧和水。
为什么细胞代谢离不开酶？
探究酶的作用
（一）探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解
1、实验原理
2H2O
2H2O + O2 ↑
不同条件
1. 常温
2. 加热
3. 加FeCl3
4. 加过氧化氢酶.
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
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
量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴
3、材料用具
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。
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 气泡产生
带火星的卫生香
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
4、步骤
2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
分析讨论
加热能促进 H2O2 的分解，提高反应速率
FeCl3中的 Fe3+ 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
3）3号试管与4号试管相比，4号反应速率更快，这说明什么？
过氧化氢酶比 Fe3+ 的催化效率高得多
分析讨论
质量分数为20%的 新鲜肝脏研磨液 1滴 质量分数为3.5%的
氯化铁溶液
1滴
过氧化氢酶
生物催化剂：
所含酶的相对数量：1
无机催化剂：
Fe3+
Fe3+的相对数量：25万
通过实验结果的分析与讨论，你对酶的形成有什么认识？
酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高
5、实验结论
思考：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？
自变量：
因变量：
无关变量：
除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量（各组一致且适宜）
随着自变量的变化而变化的变量 （检测指标）
对实验对象处理的因素（单一自变量）（控制手段）
（1）变量：
实验中可以变化的因素
（二）科学方法：实验设计中的变量及原则
（2）原则：
单一变量原则
对照性原则
等量原则
平行重复原则
（3）步骤：
：空白对照、条件对照、自身对照、相互对照
：排除无关变量对实验结果的干扰
：减小偶然因素引起的误差，求平均值，使实验结果更准确
：自变量
取生长状况相同的***若干，均分为**组，并编号为甲、乙…；
甲组***处理，乙组***等浓度、等量处理；
其他条件相同且适宜（或特殊条件）情况下培养一段时间；
观察\检测各组****（因变量检测指标）并比较；
①取材：
②处理：
③培养：
④观察：
试管编号
步骤 1 2 3 4 一 取材
二 处理
三 观察
实验结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的香
自变量
因变量
变量
相同 适宜
无关变量
对照组
实验组
对照实验
二、 酶的作用机理
作用原理一样吗？
加热能促进过氧化氢的分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态变成了容易分解的活跃状态。
1.活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需
要的能量。
Fe3+ 和过氧化氢酶
没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢反应的活化能。
2.机理：降低化学反应所需的活化能。
能量
O
反应过程
产物
底物
EA
EB
EC
无催化剂
无机催化剂
酶
3.曲线
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，
催化效率更高。
三、酶的本质
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
1.产生：
2.作用：
3.作用部位：
4.本质：
活细胞
催化
胞内、胞外、体外
大多数是蛋白质；少数是RNA
发酵与死细胞中的物质有关
发酵与活细胞有关
死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
VS
切赫和奥特曼
其他科学家
萨姆纳
5.酶本质的探索
四 酶的特性
大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107 ～1013倍。
1.酶具有高效性
（2）酶高效性曲线分析
（1）含义
未加催化剂
无机催化剂
酶催化
时间
产物量
（2）酶高效性曲线分析
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的时间，不会改变产物的生成量。
不能改变化学反应的平衡点
（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 。
这对细胞有什么意义？
1.酶具有高效性
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。
酶也能催化多种化学反应吗？
VS
2.酶具有专一性
如：脲酶——只能催化尿素分解。
过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。
二肽酶——可以催化所有的二肽分解。
对其他化学反应不起作用。
每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
（1）含义：
如何用实验证明？
实验思路
方案一：相同的酶催化不同的底物
方案二：相同的底物不同的酶催化
（2）实验：
探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原性糖。
淀粉能在淀粉酶的作用下水解成还原性糖。还原性糖能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。
淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂不能反应生成砖红色沉淀。
1. 实验原理
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应
2. 实验目的
1 号试管 2 号试管
步 骤 一 2ml 淀粉溶液 2ml 蔗糖溶液
二 加入 2ml 新鲜的淀粉酶溶液，振荡，约 60℃ 保温 5min 三 加入 2ml 斐林试剂，水浴加热 1min 现象
结论 本实验能用碘液代替斐林试剂进行检测吗？
淀粉酶只能催化淀粉水解
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
3. 实验步骤
方案一：相同的酶催化不同的底物
步骤 操作 1号 2号
1 2
3 4 5
6 加入底物
加入酶
反应一段时间
加入试剂
实验结果
2ml 可溶性淀粉溶液
2ml 淀粉酶
振荡，约 60℃ 保温 5min
2ml 斐林试剂，振荡，水浴加热 1min
实验结论
2ml 蔗糖酶
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解
方案二：相同的底物不同的酶催化
2.酶具有专一性
这对细胞有什么意义？
（3）意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
（4）曲线：
底物
酶
降解反应
产物
酶在反应前后质量不变，性质不变，可反复利用
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。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
3.酶的作用条件比较温和
联系·思考
酶作为能够催化生化反应的有机物，有哪些因素会影响酶的作用呢？
酶
探究影响酶活性的因素
（1）酶活性:
①酶催化特定化学反应的能力
②在一定条件下催化某一化学反应的速率
（2）实验：探究影响酶活性的因素
材料1：
人发烧时不想吃东西，原因是食物在消化道中消化缓慢。
材料2：
唾液（淀粉酶）
pH 6.2~7.4
胃液（胃蛋白酶）
pH 0.9~1.5
小肠液（含多种酶）
pH 7.6
思考
阅读上述两个材料，得出什么信息？
1. 酶的催化效率可能受到温度的影响。
2. 酶的催化效率可能受到PH值的影响。
并且不同的酶需要不同的PH条件。
实验一：探究温度对酶活性的影响
变蓝
不变蓝
变蓝
酶的催化作用需要在适宜的温度下进行
方 法 步 骤 一 取六只试管编号 1 2 3 4 5 6
二 淀粉溶液 2ml / 2ml / 2ml /
三 淀粉酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
四 温度处理5min 100℃ 60℃ 0℃ 五 混合后保温5min 将同一温度内的两物质混合 六 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果 现象 结论 实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 1号试管中加入 。 2号试管中加入等量 。 3号试管中加入等量 。
三 三支试管都加入 ， 四 三支试管都加入 ，振荡，反应 实验现象
实验结论 2滴NaOH
2mLH2O2溶液
产生少量气泡
产生少量气泡
只有在适合的pH下酶的催化效率最好
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
实验二：探究PH对酶活性的影响
低温：抑制
高温：失活
过酸：失活
过碱：失活
酶活性受pH影响示意图
（4）应用：酶的保存：低温，最适PH
思考与讨论：
1.能否用淀粉探究PH对酶活性影响的实验？
2.能否用H2O2探究温度对酶活性影响的实验？
3.检测试剂如何选择？
4.先处理？先将酶与底物混合？
酶的浓度
酶促反应速率
酶量一定
底物的浓度
酶促反应速率
（3）影响酶促反应速率的因素
① 酶的活性
PH
②酶的浓度
③底物浓度
温度
酶抑制剂
底物充足
小结
最适温度
t/℃
υ/mmol. s-1
低温抑制酶的活性，
在适温下可恢复
高温使酶失活，
不可恢复！！
在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低，温度过高酶的空间结构遭到破坏，酶会永久失去活性。
酶活性
在0℃左右时，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会升高。
因此，酶制剂适宜在低温下保存。
在最适合的pH下，酶的活性最高
最适 pH
pH
υ/mmol. s-1
失活
失活
酶活性
过酸、过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏，蛋白质变性，使酶永久 且不可恢复。
因此，酶制剂适宜在最适PH下保存。
空间结构
失活

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