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(共38张PPT)
第1节 降低化学反应活化能的酶
炎炎烈日下，岩石变得很烫！
同样被烈日暴晒，植物却并未发烫！
细胞的生命活动是需要能量来驱动的，太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头，细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？
淀粉在唾液淀粉酶的作用下，分解成了麦芽糖。
甜味？
2H2O2
2H2O + O2↑
讨论1：过氧化氢在体外分解需要什么条件？
资料一：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。
加热或加无机催化剂（如FeCl3)
讨论2：细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
（一）酶在细胞代谢中的作用
过氧化氢酶
细胞中每时每刻都进行着许多 ，统称为 。细胞代谢离不开 。
化学反应
细胞代谢
酶
1.实验原理
2.目的要求
3.材料用具
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
探究·实践
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
中有较多的 。质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的 相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
新鲜肝脏
过氧化氢酶
肝脏研磨液
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
讨论3：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
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
4.方法步骤
2号
1号
3号
4号
2mL 过氧化氢溶液
常温
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
气泡产生
卫生香复燃
分 组 编 号
相 同 处 理
不 同 处 理
结 论
3号
4号
1号
2号
不明显
少量
较多
大量
观察产生气泡的多少
变亮
复燃
观察卫生香的燃烧情况
2号
1号
3号
4号
2mL 过氧化氢溶液
常温
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
变亮
复燃
气泡产生
卫生香复燃
分 组 编 号
相 同 处 理
不 同 处 理
结 论
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
4.方法步骤
4.3号试管和4号试管相比，哪支试管的反应速度快？这说明什么？
为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
2.在细胞内，能通过加热提高反应速率吗？
1.与1号相比，2号试管出现什么不同的现象？说明什么问题？
不能
3.3号和4号试管未加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
P77 讨论
酶可以在常温、常压下高效催化。
实验结论：
加热能促进H2O2的分解；
催化剂能加快H2O2的分解；
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高！
讨论4：一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？
①
③
②
说明
2号
1号
3号
4号
对照组
实 验 组
2mL 过氧化氢溶液
常温
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
变亮
复燃
气泡产生
卫生香复燃
分 组 编 号
相 同 处 理
不 同 处 理
结 论
无关变量
自变量
因变量
空白对照
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叫做 。
对照实验
实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持 。
单一变量原则、
（还有平行重复原则……）
总结实验设计应遵循的原则：
对照原则
相同且适宜
不接受处理的组（接近自然状态）
接受实验变量处理的组
（二）酶的作用机理
思考1: 加热为什么能使过氧化氢分解？
思考2：分子从常态转变为容易发生反应的活跃状态所需要的能量称为什么？
思考3：Fe3+和过氧化氢酶加速过氧化氢的分解，也是供给了能量吗？
思考4：Fe3+和过氧化氢酶相比，哪个降低活化能的作用更显著？
活化能
因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变成容易分解的活跃状态！
没有供给能量，只是降低了过氧化氢分解所需的活化能！
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
阅读P78，回答以下问题：
E1，E2，E3表示 ，
E1-E2表示 ，
E1-E3表示 。
构建数学曲线模型
反应过程
能量
底物
产物
E3
E1
E2
不使用催化剂
使用无机催化剂
使用酶作催化剂
活化能
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
2.如图，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能，正确的图解是（ ）
C
请同学们自主阅读P79-80，通过教材P80拓展应用第2题的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系。
（三）酶的本质
结论：酶的本质（P81）：
酶是_______产生的具有_____作用的有机物，绝大多数是_______，少数是_____。
活细胞
催化
蛋白质
RNA
酶的基本单位是 或 。
氨基酸
核糖核苷酸
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
萨姆纳
脲酶是蛋白质
李比希（化学家）
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
返回
溶菌酶含片
加酶洗衣粉
消化液
讨论5：酶是活细胞产生的，是否只在细胞内起作用？
如：
细胞内、细胞外或生物体外均可起作用；
1 酶在反应中的作用
酶是一种生物催化剂；
作用机理：酶显著降低了化学反应的活化能。
3 学习设计对照实验
2 酶的化学本质
绝大多数酶是蛋白质，还有少量的RNA。
学会确定自变量，控制无关变量，观察和检测因变量；学会设置对照组，明确对照组在实验中的意义。
你实现本节学习目标了吗？
（一) 酶具有高效性
酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
构建数学模型1：
表示酶的高效性的曲线
时间
化学 平衡
酶
Fe3+
不加催化剂
曲线分析：
（1）酶和无机催化剂相比，催化效率更 ；
（2）酶能 反应速率， 达到平衡的时间，但 反应的平衡点，并且酶在反应前后的数量和性质都 发生改变。
加快
缩短
不改变
不
高
如何验证酶的高效性？
和无机催化剂对比
事实1：无机催化剂催化的范围比较广，如 酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。
事实2：蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。
事实3：口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。
分析以下资料，说明酶还有什么特性？
（二） 酶具有专一性
每种酶只能催化 或 化学反应。细胞代谢能 ，与酶的专一性是分不开的。
一种
一类
①哪个可以被催化？为什么？
原理模型:（其中a表示酶，b、c、d表示反应底物）
②e、f表示什么？
与酶的空间结构有关！
有条不紊地进行
（意义）
（二） 酶具有专一性
（课本P85 拓展应用1）
反应物浓度
反应速率
曲线分析：
加入酶B与无酶条件下的反应速率 ，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大而 ，说明酶B对此反应 催化作用，进一步说明酶具有 。
酶A
酶B(无酶)
构建数学模型2：
表示酶具有专一性的曲线
相同
明显加快
无
专一性
（二） 酶具有专一性
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
步骤 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖溶液
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 保温 5 加斐林试剂 6 水浴加热 7 观察颜色变化
2mL
—
—
2mL
2mL
2mL
60℃保温5min
各加入2mL
沸水浴1min
砖红色
无砖红色
思考：
1.实验结论？
2.斐林试剂能换成碘液吗？
3.还有其他方案验证酶的专一性吗？
探究·实践
原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们在酶的作用下都能水解成 。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用 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。
思路1：不同底物加同一种酶
思路2：同一种底物加不同的酶
不能
说明酶具有专一性！
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
还原糖
斐林试剂
（三）酶的作用条件温和
和无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行。
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
最适温度：动物:35~40oC；
植物:40~50oC之间；
细菌和真菌体内的酶最适温度差别很大，有些可达70oC
υ/mmol. s-1
最适温度
酶活性受温度影响示意图
t/℃
最适PH：动物:6.5~8.0
例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5
植物:4.5~6.5。
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
υ/mmol. s-1
最适温度
酶活性受温度影响示意图
t/℃
1.一定的范围内，随温度（或pH）的升高，酶活性______；
在最适的温度（或pH）条件下，酶活性 ；
当超过最适温度（或pH）后，酶活性_____________。
2.不同种类、不同生物的酶，最适温度（或pH）______。
增强
减弱最终失活
不同
最高
分析曲线：
3.高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
酶应该如何保存？
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；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
4.将唾液淀粉酶至于100℃水中处理一段时间，再缓慢降低水的温度直至到0℃，这个过程酶的活性如何变？
酶活性不变，因为酶已失活！
不同，
酶制剂适于在低温（0~4℃）下保存。
酶催化特定化学反应的能力称为 。 酶活性可用
表示。
思考：可以用什么指标来衡量酶活性的大小？
衡量酶活性的指标：用单位时间内底物减少量或产物生成量来表示。
探究·实践
影响酶活性的条件
酶活性
在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率
探究性实验一般步骤：
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
（温度/pH 会影响酶的活性吗？）
（温度/pH 会影响酶的活性）
（根据原理、变量设计方案、预期结果…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（实验思路）
分析：
1.你会选择哪一种酶及底物作实验材料？为什么？
2.你会选择什么温度进行对照实验？
3.本实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？
4.底物和产物分别是什么？
酶活性大小可用什么来反映？
5.选用什么试剂检测？能用斐林试剂吗？为什么？
探究实验1：探究温度对酶活性的影响
淀粉，麦芽糖
碘液，
淀粉剩余量或麦芽糖生成量
选用淀粉酶和可溶性淀粉溶液；
因为H2O2在加热条件下分解也会加快。
不能，
斐林试剂需要水浴加热
影响酶活性的条件：
60℃
6.实验设计思路：
底物
酶
各自在所控制的温度下保温处理一段时间
底物与对应温度的酶混合
在各自所控制的温度下保温一段时间
检测因变量
思考：能否混合后再控制温度？
不能！
实验：探究温度对酶活性的影响
7.实验流程：
1 1’ 2 2’ 3 3’
3％可溶性淀粉 2ml 2ml 2ml
2％淀粉酶 1ml 1ml 1ml
温度 碘液 颜色 结论 冰水中(0℃)
60℃水浴
沸水浴(100℃)
放置5min
2滴
2滴
对应编号的试管混合、摇匀，放置反应5min
淀粉酶在60 ℃中活性强
2滴
变蓝
变蓝
不变蓝
—
—
—
—
—
—
8.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。
分析：
1.你会选择哪一种酶及底物作实验材料？为什么？
2.用什么试剂制造不同的PH？
3.本实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？
4.底物和产物分别是什么？因变量可用什么来反映？
5.本实验如何观察和检测？
探究实验2：探究PH对酶活性的影响
O2和水
O2的产生量
气泡产生量或卫生香燃烧程度
选用过氧化氢酶和过氧化氢溶液
因为酸也能催化淀粉的水解。
H2O2
影响酶活性的条件：
1 2 3
20％肝脏研磨液 2滴 2滴
pH
3％过氧化氢 2ml 现象
结论 1mLpH=7的缓冲液
NaOH 1mL
HCL 1mL
2滴
轻轻混合震荡
过氧化氢酶在中性条件下活性强
大量气泡
少量气泡
少量气泡
6.实验流程：
1.温度
3.酶的浓度
4.底物（反应物）浓度
2.pH
动手画一画：构建数学模型
底物浓度
酶促反应速率
酶浓度
酶促反应速率
受酶数量或活性的限制
前提：底物量充足
前提：酶的量一定
（四）影响酶促反应速率的因素
思考：（不同因素影响酶促反应速率的本质是不同的）
①温度和pH是通过影响 来影响酶促反应速率的；
②而底物浓度和酶浓度是通过影响 来影响酶促反应速率的，其 酶活性。
③适量增加酶 反应速率，但生成物总量 ；
若适当增加反应物，提高反应速率的同时生成物总量 。
酶活性
底物和酶的接触概率
不影响
能提高
不增加
也增加
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。
课本P85 拓展应用第2题
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。
(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。
(3)如果在B点时向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。

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