资源简介

(共35张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节　降低化学反应活化能的酶
学习目标
目标
01
02
03
说出酶的三大特性，理解酶促反应过程。
(生命观念）
探究影响酶活性的因素，培养学生的科学思维能力，运用实验基本原理设计简单的实验,培养学生的科学探究能力。（科学思维、科学探索）
通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。
（社会责任）
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
温故知新：酶的本质
酶的化学本质不同于无机催化剂，酶的催化功能与无机催化剂有什么不同呢？
资料：多酶片中酶的含量约为0.313g/片，其中胰酶0.3g/片，胃蛋白酶0.013g/片，而成人一顿饭摄入的食物总量约为600g。
为什么少量的酶就能催化大量的食物分解？
一、酶具有高效性
酶特性一：高效性
（1）酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。
（2）酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时间的反应。
科学家整理大量的实验数据发现：
酶具有高效性对生物体有何意义？
（1）保证了细胞代谢快速有效地进行。
（2）保证了细胞内能量供应的稳定。
一、酶具有高效性
一、酶具有高效性
在坐标图中分别绘制不同条件下（不加催化剂、加无机催化剂和加酶）产物浓度随时间的变化曲线。
时间
产物浓度
a：加酶
b：加无机催化剂
c：不加催化剂
a
b
c
催化剂只能提高化学反应的速率，只能缩短达到平衡的时间，不改变化学反应的方向和化学平衡点，即不能改变产物的生成量。
a、c对比说明酶具有__________。
a、b对比说明酶具有__________。
催化作用
高效性
1、多酶片中含有多少种酶？
胰酶包含胰淀粉酶、胰脂肪酶、及胰蛋白酶
2、多酶片中为什么要添加多种酶？
食物的主要成分为淀粉、脂肪及蛋白质，催化淀粉分解需要淀粉酶，催化脂肪分解需要脂肪酶，催化蛋白质水解需要蛋白酶。
酶特性二：专一性
任务一：自主学习课本P81-82相关内容，小组合作利用所给材料和器具完成实验设计验证酶的专一性。时间5min。
二、酶的专一性
质量分数为2%新配制的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；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，蔗糖酶溶液；斐林试剂，碘液。
试管，烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴，卫生香。
1.实验材料及试剂：
2.实验器具：
（1）如何设计验证酶专一性实验？
（2）选择什么反应物和酶进行实验，依据是什么？
（3）用什么鉴别生成物？
①同种酶，不同底物
方案一：淀粉、蔗糖 ＋ 淀粉酶
方案二：淀粉、蔗糖 ＋ 蔗糖酶
鉴别试剂：
3.设计方案：
只能用斐林试剂，
不能用碘液。原因？
二、酶的专一性
蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。
2.实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶解 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min
实验现象
有砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起催化作用。
即酶具有专一性。
斐林试剂显色条件
淀粉酶的最适温度为60℃
结论
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①脲酶——只能催化尿素分解
②过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解
③二肽酶——可以催化所有的二肽分解
学科交叉：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。
酶具有专一性：
3、根据模型，你能解释酶为什么具有专一性吗？
酶有一定的空间结构，就像钥匙和锁必须相互配合，酶的结构与反应物的空间结构相互契合才能发生反应。
下图表示的是某种酶作用模型。思考回答下列问题：
1、该反应的底物、产物、催化剂分别是？写出反应式，说出你的判断依据。
2、该模型体现了酶的什么特性？
d
e+f
a
专一性
锁钥学说
4、酶的专一性对生物体有什么意义？
意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。
三、影响酶活性的条件
为什么多酶片用过热的水或与酸性物质同时服用会影响药效？
温度和pH会影响酶的活性。
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
表示方法：一定条件下酶所催化某一化学反应的速率。即：单位时间、单位体积中反应物的减少量或产物的生成量。
任务二：自主学习课本P82-83相关内容，小组合作利用教材中所给实验材料设计实验探究温度和pH对酶活性的影响。时间5min。
质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、缓冲液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂
1.实验材料及试剂：
（1）选择哪一种酶和底物作为实验材料？为什么？
（2）该实验的自变量和因变量分别是什么 如何控制自变量？怎样检测或观察因变量？
（3）对照组怎样设置？需要设置几组实验？
（4）如何保证酶和底物混合时温度或pH一致？
2.实验原理：
淀粉(非还原性) 麦芽糖(还原性)
淀粉酶
（一）探究温度对酶活性的影响
3.变量分析:
(1)自变量：
(2)因变量：
检测：加碘液，看溶液蓝色的深浅或有无。
(3)无关变量：
温度
1.实验材料：
淀粉、淀粉酶
为什么不选用H2O2作为反应底物？
H2O2不稳定，受热易分解。
注意：不能用斐林试剂，因为需要水浴加热，会影响自变量，对实验结果造成影响。
检测指标？
淀粉用量、酶量、pH、反应时间等
酶活性大小
淀粉的剩余量
（最适温度、低于、高于）
设置几个温度？
探究温度对酶活性的影响
实验
4.实验步骤
操作 1号 2号 3号 4号 5号 6号
0℃
0℃
60℃
60℃
100℃
100℃
可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
新鲜淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1mL
保温 在各自温度下保温 5 min
混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中
加碘液 2滴 2滴 2滴
观察颜色
变蓝
不变蓝
变蓝
先处理温度，再混合，原因：保证反应从一开始就是预设温度。
（一）探究温度对酶活性的影响
2.实验原理:
2H2O2
2H2O + O2↑
过氧化氢酶
3.变量分析:
(1)自变量：
(2)因变量：
(3)无关变量：
（二）探究pH对酶活性的影响
pH
酶活性大小
H2O2的体积、酶量、温度、反应时间等
（最适pH、低于、高于）
1.实验材料：
H2O2、H2O2酶
不选用淀粉作为反应底物的原因？
淀粉在酸性条件下会被水解
检测指标？
氧气产生速率
4.实验步骤
操作 1号 2号 3号 4号 5号 6号
过氧化氢溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
新鲜的肝脏研磨液 — 2滴 — 2滴 — 2滴
分别调节pH 加适量NaOH 加等量HCl 加等量缓冲液
混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中
观察现象
产生少量气泡
产生少量气泡
产生大量气泡
（二）探究pH对酶活性的影响
5.实验结论
溶液的温度和pH都对酶活性有影响；与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行。
酶特性三：作用条件温和
结合生物兴趣小组的实验结构构建温度和pH对酶活性影响的数学模型。
酶活性
温度/pH
影响酶活性的条件
（1）描述温度、PH值对酶活性的影响。
（2）低温、高温、过酸、过碱对酶的活性影响的本质是一样的吗？
（3）不同种酶的最适温度、最适PH相同吗？
温度对酶的影响曲线
温度
v
最适温度
PH值对酶的影响曲线
PH
v
最适PH
解读：（1）酶的活性最高，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。
（2）在低于最适温度的范围内,酶的活性随着温度的升高而升高。
（3）当超过最适温度，酶的活性随着温度的升高而降低，甚至失活。
温度不同，酶活性可能相同，如？。
低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存）
高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(变性)
影响酶活性的条件
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度 ；
不同温度条件下，酶最适pH ，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
不变
也不变
习题巩固
1.填空题
习题巩固
甲
乙
丙
丁
反应物浓度
①丙图：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 ，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，
酶促反应速率 。
加快
不再增加
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
酶的名称 最适温度（°C） 最适pH
动物体内的酶 35-40 6.5-8.0
植物体内的酶 40-50 4.5-6.5
细菌和真菌 差别很大 差别很大
酶的名称 最适PH
过氧化氢酶（肝） 6.8
唾液淀粉酶 6.8
脂肪酶 8.3
胰蛋白酶 8.0-9.0
胃蛋白酶 1.5-2.2
教材P84左上角“相关信息”
学以致用
糖衣（主要成分是蔗糖；可在酸
性环境中溶解）
胃蛋白酶
肠溶衣（成分是丙烯酸树脂；
具有抗酸性）
胰酶
为什么多酶片需要层层包裹？胰酶为什么不能在胃里就被释放出来？
一是为了使多酶片中的胃蛋白酶在胃内、胰酶在小肠中发挥催化相应食物成分分解的作用；二是为了使多酶片中的胰酶未到达小肠时，其活性不会受到胃液 pH值的影响。
①有适宜的温度
②有适宜的pH
酶的特性小结
酶具有高效性
酶具有专一性
酶的作用条件比较温和
酶的应用
溶菌酶溶解细菌的细胞壁
含酶牙膏
多酶片
胰蛋白酶促进伤口愈合
加酶洗衣粉
果胶酶
酶为生活添姿彩
习题检测
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
习题检测
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
习题检测
4.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。
这个模型能解释酶的什么特性？
这个模型中 A 代表某类酶，B 代表底物，C 和 D 代表产物。
这个模型的含义是：酶 A与底物 B 专一性结合，催化反应的发生，产生了产物 C 和 D。这个模型可以解释酶的专一性。
习题检测
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。
0
反应物浓度
反应速率
A
B
C
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。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
习题检测
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。
0
反应物浓度
反应速率
A
B
C
B1
C1
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。
习题检测
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。
(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。
0
反应物浓度
反应速率
A
B
C
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。
探究影响酶活性的条件
三、抑制剂
1.非竞争性抑制剂
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
酶
底物
底物
酶
抑制剂
三、抑制剂
2.竞争性抑制剂
抑制剂与底物竞争酶
酶
抑制剂
底物
底物
抑制剂
酶
抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合。
由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减少抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。

展开更多......

收起↑