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(共61张PPT)
——酶的作用和本质
降低化学反应活化能的酶
胃蛋白酶的发现过程
1
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
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
排除物理性消化对肉块的影响
胃内的化学物质将其分解
收集胃内化学物质，看看哪些物质
在体外也能将肉块分解。
斯帕兰札尼的实验说明：
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
后来，科学家发现胃液含有大量盐酸，
推测：盐酸是使食物分解的物质。
1835年，德国科学家施旺发现：
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远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
施旺
（1）什么是细胞代谢？
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢
细胞代谢：
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。
试管编号 说明
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2mL
2mL
2mL
2mL
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
新鲜肝脏研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
步骤
结论
哪些组可以对照，能得出什么结论？
1与2对照：________________________________________________
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)
1与3对照：________________________________________________
FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
1与4对照：______________________________________________
____________
过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
3与4对照：____________________________
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
二、比较过氧化氢在不同条件下的分解

讨论
（1）什么是自变量、因变量、无关变量？
本实验的自变量、因变量、无关变量分别是哪些？
一、酶在细胞代谢中的作用
变量
对照组、实验组分别是哪些？
（2）什么是对照实验？
试管编号 说明
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2mL
2mL
2mL
2mL
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
新鲜肝脏研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
自变量
因变量
无关变量
步骤
结论
（1）什么是自变量、因变量、无关变量？
本实验的自变量、因变量、无关变量分别是哪些？
一、酶在细胞代谢中的作用
变量
对照组、实验组分别是哪些？
（2）什么是对照实验？
试管编号 说明
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2mL
2mL
2mL
2mL
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
新鲜肝脏研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
步骤
对照实验
结论
空白对照
1号试管即为空白对照
控制变量和设计对照实验
不给对照组做任何实验处理
注意：这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是实验组所要研究的实验因素给予空白。
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
比较过氧化氢在不同条件下的分解
科学方法
控制变量和设计对照实验
自变量
因变量
在实验中人为改变的量。
如：过氧化氢分解的不同条件
因自变量改变而改变的量。
如：过氧化氢的分解速率
无关变量
对实验结果造成影响的可变因素。
如：反应物的浓度和反应时间等
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，
并将结果进行比较的实验。
对照试验
对照组&实验组
②单一变量原则
④对照原则
①科学性原则
③等量性原则
1
3
4
2
1.探究生长素浓度对植物生根的影响
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
练习：判断下列实验的自变量、因变量、无关变量
【典题·例析】
[典例1]　如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析合理的是 (　　)
A．本实验自变量是催化剂的种类
B．本实验的无关变量有温度和过氧化氢的用量等
C．1号和4号试管对比可说明酶具有催化作用
D．3号和4号试管对比可说明酶具有专一性
C
4.酶作用的原理
（1）活化能：
（2）加热加快化学反应的原理：
（3）无机催化剂和酶加快化学反应的原理：
为反应物提供能量
降低化学反应的活化能
特点：与无机催化剂相比，酶降低活化能作用更显著， 催化效率更高
因此，加热 与 催化剂 的作用原理是不同的
（4）酶作用的意义
无催化剂所需活化能：______
无机催化剂所需活化能：______
酶促反应所需活化能： ______
无机催化剂降低的活化能：______
酶降低的活化能： ______
ad
bd
cd
ac
ab
c
a
d
e
反应过程
能量
常态
（反应物）
终态
（产物）
活跃状态
①
②
③
无催化剂
无机催化剂
酶
b
①代表无催化剂条件下的化学反应，另外两条曲线代表什么情况？
①
无催化剂
[典例2]　下列关于活化能的叙述，错误的是 (　　)
A．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
B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能　
C．酶可以降低化学反应的活化能
D．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著
[解析]　酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著；水浴加热可以给化学反应提供能量，但不能降低化学反应的活化能。故选B。
[答案]　B
m
加酶
加无机催化剂
无催化剂
生成物的量
时间
0
1
3
4
2
加热
酶与无机催化剂的相同点：
1. 本身并未消耗，前后数量和性质不变，可重复利用
2.只能催化已存在的化学反应
3.作用原理相同：降低活化能，使反应速率加快
4.只是缩短达到平衡的时间，不改变化学反应的方向和平衡点
C
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德(微生物学家）
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
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
毕希纳
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，并取名为酿酶
萨姆纳
提取脲酶，并证明其是蛋白质
李比希（化学家）
切赫、奥尔特曼
少数RNA也具有生物催化功能
巴斯德之前
萨姆纳
巴斯德
李比希
毕希纳
切赫和奥特曼
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
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在起作用
引起细胞发酵的是细胞中某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用
活细胞粉碎后所得的物质作用和活的酵母细胞作用一样
证明脲酶是蛋白质
证明少量RNA也具有催化作用
1. 关于酶本质的探索过程
二、酶的本质
酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物, 其中绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
酶定义的四要素：
(1)酶的来源：活细胞产生的
(2)酶的作用：只有催化作用
(3)酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA
(4酶的作用场所：细胞内或细胞外　　　　
酶的定义
多酶片
加酶洗衣粉
消化酶
细胞外的酶
细胞内的酶
呼吸酶，与光合作用相关的酶等
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(哺乳动物成熟的红细胞除外) 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
C、H、O、N、P
显著降低化学反应的活化能
鉴别？？？
1、酶的作用是为化学反应提供能量。（ ）2、酶是活细胞产生的，只能在细胞内起作用。（ ）3、所有的酶都是在核糖体是合成的。（ ）4、酶起催化作用后立即被降解。（ ）5、无关变量是对实验没有影响的变量。（ ）6、酶的基本单位是氨基酸和脱氧核苷酸。（ ）7、酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质。（ ）8、在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。（ ）9、进行对照试验时，实验组与对照组必需保持单一变量，其他因素均适宜 且相同。（ ）1 .下列有关酶的叙述正确的是（ ）
①酶只能是具有分泌功能的细胞产生的　
②有的从食物中获得，有的是体内转化而来　
③酶是由活细胞产生的　
④绝大多数酶的化学本质是蛋白质　
⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　 ⑥酶在代谢中有调节功能　
⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　
⑧酶只是起催化作用　 ⑨酶只在细胞内发挥作用
A.①②⑤ B.③⑦⑨ C.③④⑧ D.④⑤⑥
C
3.下列有关酶的叙述中，不正确的是( )
A.所有的酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子
B.有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应
C.活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体
D.催化反应前后酶的性质和数量不变
C
1、下图中的鲜肝匀浆与H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是(　　)。
A.若迅速产生大量气体,可推测鲜肝匀浆中含有过氧化氢酶
B.若增加鲜肝匀浆的量,量筒中产生气体的速率将加快
C.一段时间后气体量不再增加是因为鲜肝匀浆量有限
D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量
C
2.右图曲线表示在无酶催化条件
和有酶催化条件下某化学反应的能
量变化过程，请回答：
(1)没有酶催化的反应曲线是___。
(2)有酶催化的反应曲线是_____。
(3)AC段的含义是____________________________________。
(4)BC段的含义是____________________________________。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将______移动。
②
①
在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能
酶降低的活化能
向上
酶的作用 与 酶的化学本质是什么？
加热加快反应的原理与催化剂加快反应原理一样吗？如果不一样，那分别是什么？
催化作用，大部分蛋白质和少量RNA
加热：为反应提供能量
催化剂：降低反应的活化能
三、酶的特性
1.高效性（与无机催化剂相比）
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
时间
产物浓度
A、加酶
B、加无机催化剂
C、不加催化剂
A、C曲线比较，说明酶具有________
A、B曲线比较，说明酶具有________
高效性
催化作用
酶具有催化剂的特点：
①反应前后性质和结构不变、数量不变；
②加快反应速率→降低化学反应活化能；
③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的总量不变）
〖典例〗酶具有高效性的原因是（ ）
A. 酶需要温和的条件
B. 酶能显著降低化学反应的活化能
C. 酶比无机催化剂数量多
D. 酶与反应物接触效率高
B
无机催化剂催化的化学反应范围广吗？
【思考】
1. 用检测试剂与检测的原理是什么？
蔗糖
斐林试剂可以与产物（还原糖）发生颜色反应。
（非还原性） 麦芽糖、葡萄糖（还原性）
酶
（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性）
酶
2.本实验能不能用碘液来代替斐林试剂？
碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。
淀粉
探究.实践 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二
三 2支试管均加入______________2滴，振荡，试管下半部浸到60℃的热水中，反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min 实验现象
结论 探究.实践 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二
三 2支试管均加入______________2滴，振荡，试管下半部浸到60℃的热水中，反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min 实验现象
结论 1号试管加入2ml淀粉溶液
2号试管加入2ml蔗糖溶液
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。酶具有专一性
探究.实践 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉酶溶液
斐林试剂
1号试管溶液生成砖红色沉淀
2号试管溶液不生成砖红色沉淀
自变量
因变量
无关变量
还有其他实验方案能证明酶的专一性吗？
本实验：
①同一酶，不同底物：
淀粉酶
淀粉
蔗糖
另一种方案：
②同一底物，不同酶：
淀粉酶
蔗糖酶
淀粉
底物
（反应物）
酶
产物
（生成物）
酶
酶
2.专一性
锁钥模型
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。
酶具有专一性的意义：
→（每种酶只能催化一种或一类化学反应）
〖典例〗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
B
注：酶既可能作为催化剂，也可能做另一个反应的反应物
酶是活细胞产生的具有催化功能的生物大分子。下列关于酶的叙述不正确的是（ ）
A、酶可以做催化剂，也可以做另一个反应的底物
B、酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
C、酶在参与反应后结构会发生变化
D、酶能脱离生物体起作用
C
B
实验1：探究温度对酶活性的影响
1.试剂选择：过氧化氢酶、过氧化氢、淀粉酶、淀粉
2.检测试剂用斐林试剂还是碘液？原理是什么？
×
×
3. 影响酶活性的条件
1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
加淀粉 2ml — 2ml — （ ） —
加淀粉酶 — （ ） — 2ml — 2ml
保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min
60℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
2ml
2ml
变蓝
变蓝
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性
探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶）
将6加入5中
自变量
因变量
无关
变量
1号试管
淀粉溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象
结论 2号试管
3号试管
加入淀粉酶2滴，振荡
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
保持0℃冰水中约5min
加热至100℃，
约5min
加热至60℃，
约5min
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
只有在一定温度下酶的催化效率最好
蓝色
探究温度对淀粉酶活性的影响
思考：以上实验步骤中，第2步和第3步 能否调换？
【思考】
1.为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？
酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。
2.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶）
实验2：探究pH对酶活性的影响
1.试剂选择：过氧化氢酶、过氧化氢、淀粉酶、淀粉
2.检测指标？
×
×
【思考】为什么不能用淀粉酶探究PH值对酶活性影响？
不能，酸能催化淀粉水解
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
2 mLH2O2溶液
产生少量气泡
产生少量气泡
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
实验2：探究pH对酶活性的影响（用H2O2酶）
自变量
因变量
无关
变量
步骤三和四能对调吗？
动物体内的酶 最适温度在35～40℃
植物体内的酶 最适温度在40～50℃
细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度高达70℃
生物种类与其体内酶的最适条件
胃蛋白酶的最适pH为1.5， 胰蛋白酶的最适pH为8
动物最适pH大多在6.5～8.0
植物最适pH大多为4.5～6.5
温度：
PH：
分组 实验步骤 一 二 三 实验现象
结论 1号试管
2号试管
3号试管
加入H2O2酶2滴，振荡
试管各加入2mLH2O2溶液
无明显变化
只有在适合的pH下酶的催化效率最好
复燃
无明显变化
步骤二和三能对调吗？
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
注入盐酸1ml
注入蒸馏水1ml
注入NaoH1ml
变量分析
υ/mmol. s -1
o
t /
酶活性受温度影响示意图
A
B
C
酶的活性受pH的影响
D
E
F
1.虚线的横坐标、各线段、C D F、A表示的意思？2.B、E表示什么？
3.到A或C、D、F恢复到最适，活性变化 4.两曲线的区别？
最适温度
最适pH
如何保存呢？
×
√
×
×
×
×
×
√
酶的活性
温度
PH
底物的浓度
酶的浓度
酶促反应速率
酶促反应的影响因素
③抑制剂
a竞争性抑制剂
可通过增大底物浓度来抵消抑制剂的抑制作用
抑制剂与底物竞争酶
b非竞争性抑制剂
不可通过增大底物浓度来抵消抑制剂的抑制作用
④激活剂
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
低温抑制了酶活性但空间结构完整，高温使酶的空间结构发生改变
均下降
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
1.右图表示的是在最适温度下，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。
提示：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。
【课堂检测】
1.右图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（2）如果在A点时温度升高10"C,曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
提示：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。
【课堂检测】
1.右图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（3）如果在B点时往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。
提示：该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。
【课堂检测】

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