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(共44张PPT)
降低化学反应活化能的酶
问题探讨
生物学史上有许多设计巧妙的消化实验。对食物在胃中的消化研究中，科学家从物理、化学等不同角度进行了研究，并逐渐深入研究了胃的消化过程。
近代人体解剖学的创始人维萨里在1543年出版的巨著《人体的构造》中介绍了消化系统的结构。受当时物理力学迅猛发展的影响，医学机械学派的代表人物博雷利发现火鸡可以粉碎玻璃球或铅块，认为胃的消化与牙齿一样是压力在起作用，只能磨碎食物，不能分解有机物，也就是说鸟类的胃只有物理性消化。
问题探讨
为探究胃的消化作用是否只有物理性消化，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，把小笼取出，发现笼内的肉块消失了。
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？
排除物理性消化的干扰
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
问题探讨
ADH
ALDH
乙醇脱氢酶(ADH)和乙醛脱氢酶(ALDH)是大量存在于人和动物肝脏细胞之中，与生物体内主要短链醇代谢过程相关的关键酶，它在很多生理过程中起着重要作用。
问题探讨
转氨酶是人体肝脏这个“化工厂”正常运转过程中必不可少的“催化剂”。 肝细胞是转氨酶的主要作用场所，转氨酶参与氨基酸的代谢，其功能异常会导致疲劳，免疫力下降，营养不良等现象。
细胞代谢
对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
ADH
ALDH
细胞代谢离不开酶，它是细胞生命活动的基础。
5.1.1 酶的作用和本质
酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至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。
过氧化氢酶是在1811年被过氧化氢（H2O2）的发现者泰纳尔首次发现。
2H2O2
2H2O
+ O2 ↑
常温/加热/Fe3+/过氧化氢酶
比较过氧化氢在不同条件下的分解
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
相同处理 H2O2 浓度
剂 量
不同处理
实验现象 气泡产生
卫生香燃烧
实验结果 H2O2 分解速率
实验结论
实验：比较不同条件下过氧化氢的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
常温
2滴清水
90℃
2滴清水
FeCl3溶液
2滴
肝脏研磨液
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
3%
对照组
实验组
很慢
慢
较快
很快
对照实验
1
号
试
管
2号
试
管
3号
试
管
4号
试
管
比较过氧化氢在不同条件下的分解
3号
4号
比较过氧化氢在不同条件下的分解
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
相同处理 H2O2 浓度
剂 量
不同处理
实验现象 气泡产生
卫生香燃烧
实验结果 H2O2 分解速率
实验结论
实验：比较不同条件下过氧化氢的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
常温
2滴清水
90℃
2滴清水
FeCl3溶液
2滴
肝脏研磨液
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
处理
3%
对照组
实验组
1、过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样。
2、加入肝脏研磨液的过氧化氢分解速率最快。
很慢
慢
较快
很快
对照实验
变量：实验过程中可以变化的因素。
自变量：
因变量：
人为改变的变量。
随着自变量的变化而变化的变量。
无关变量：
除自变量外，对实验结果造成影响的变量
（不同条件X）
（结果Y）
（相同条件a）
Y = a + f(x)
自变量
因变量
无关变量
单一变量原则：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一致且适宜
科学方法——控制变量和设计对照试验
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
相同处理 H2O2 浓度
剂 量
不同处理
实验现象 气泡产生
卫生香燃烧
实验结果 H2O2 分解速率
实验结论
实验：比较不同条件下过氧化氢的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
常温
2滴清水
90℃
2滴清水
FeCl3溶液
2滴
肝脏研磨液
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
处理
自变量
因变量
无关变量
3%
变量
对照组
实验组
1、过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样。
2、加入肝脏研磨液的过氧化氢分解速率最快。
很慢
慢
较快
很快
对照实验
实验设计的基本原则：
（1）单一变量原则
实验组和对照组除一个自变量不同外，其他无关变量要全部相同。
（2）对照原则
（3）等量性原则
对照组：
实验组：
不接受自变量处理的对象组。
接受自变量处理的对象组。
对照实验：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。
科学方法——控制变量和设计对照试验
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
相同处理 H2O2 浓度
剂 量
不同处理
实验现象 气泡产生
卫生香燃烧
实验结果 H2O2 分解速率
实验结论
实验：比较不同条件下过氧化氢的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
常温
2滴清水
90℃
2滴清水
FeCl3溶液
2滴
肝脏研磨液
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
处理
自变量
因变量
无关变量
3%
变量
对照组
实验组
1、过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样。
2、加入肝脏研磨液的过氧化氢分解速率最快。
很慢
慢
较快
很快
对照实验
等量性原则
单一变量原则
等量性原则
对照原则
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称为活化能。
酶的作用机理：
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。
酶在细胞代谢中的作用
活化能(KJ·mol-1)
反应进程
有酶催化
无酶催化
Fe3+催化
常态
75
8
酶降低的活化能
条件 活化能
(KJ·mol-1)
无催化剂 ≈75
H2O2酶 ≈8
Fe3+ ≈50
H2O2分解所需活化能
50
活 化 能
常态
活跃态
活化能
Fe3+降低的活化能
酶在细胞代谢中的作用
通过降低化学反应的活化能，在细胞代谢中起催化作用。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
正是由于酶的催化作用，复杂繁多的细胞代谢才能在温和的条件下快速有序地进行。
为什么酶具有催化的作用呢？
引起发酵的是细胞中的某些物质，但它们只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
没有活酵母细胞的参与，就没有发酵的过程
酵母细胞中的某些物质能在细胞破碎后继续起作用，就像在活细胞中一样
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
19世纪之前人们的观点
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
假如你是切赫或奥特曼，你能总结酶的概念吗？
酶的本质
酶的本质
酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
产生场所
生理作用
化学本质
酶的本质
化学本质
合成原料
合成场所
来源
生理功能
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核（主要）
一般活细胞中均能产生
具有生物催化功能
思考与讨论
1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？
2、巴斯德和李比希出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
3、从毕希纳实验可以得出什么结论？
4、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质。你认为他成功的主要原因是什么？
思考与讨论
1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？
巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，
但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的物质在起作用是不合理的
李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，
但认为细胞死亡裂解后才能发挥作用是不合理
思考与讨论
2、巴斯德和李比希出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
巴斯德是微生物学家，强调生物体或细胞的作用。
李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。
他们的争论促使后人将目标投向争论的焦点，使后续的科研工作更加有的放矢。
思考与讨论
3、从毕希纳实验可以得出什么结论？
酵母细胞中的某些物质能在细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
4、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质。你认为他成功的主要原因是什么？
萨姆纳用正确的科学方法，坚持不懈、百折不饶的科学精神，将酶提纯出来，成功的路上不畏艰苦。
5.1.2 酶的特性
思考与讨论
结论：
酶与无机催化剂相比，催化效率更高
探究一：与无机催化剂相比，酶的催化效率如何
高效性
质量分数为3.5%的FeCl3，溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，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。
相对于无机催化剂而言，酶具有高效性。
思考与讨论
探究二：与无机催化剂相比，一种酶是否可以催化多种反应
实验材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，斐林试剂，水浴锅、试管等
思考与讨论
探究二：与无机催化剂相比，一种酶是否可以催化多种反应
实验材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，斐林试剂，水浴锅、试管等
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
两支试管都加入 ，振荡，反应5min。
2号试管中加入等量的 溶液
两支试管加入
振荡
1号试管中加入 溶液
取两支试管，编号1、2
酶具有专一性
2mL淀粉
蔗糖
2滴淀粉酶溶液
斐林试剂
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
60℃水浴2min
专一性
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。
过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。脲酶除了催化尿素分解，对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
专一性
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。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
专一性
诱导-契合学说：
认为酶在与底物相互作用下,具有柔性和可塑性的酶活性中心被诱导发生构象变化,因而产生互补性结合。这种构象的诱导变化是可逆的,可以复原。
思考与讨论
探究三：与无机催化剂相比，酶在特殊条件下的催化效率
实验材料：H2O2溶液、 新鲜肝脏研磨液、NaOH溶液、稀盐酸、清水、试管
思考与讨论
探究三：与无机催化剂相比，酶在特殊条件下的催化效率
实验材料：H2O2溶液、 新鲜肝脏研磨液、NaOH溶液、稀盐酸、清水、试管
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
酶的作用条件温和
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
思考与讨论
探究四：与无机催化剂相比，酶在不同温度下的催化效率
上述实验材料（H2O2溶液、新鲜肝脏研磨液）可否用来探究酶在高温、低温条件下的催化效率？
不可以，因为H2O2溶液的分解速率受温度影响。
序号 加入试剂或处理方法 试管
A B C a b c
1 可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL / / /
新鲜淀粉酶溶液 / / / 1mL 1mL 1mL
2 保温5min 600C 1000C 00C 600C 1000C 00C
3 将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀
4 保温5min 600C 1000C 00C
5 滴入碘液，摇匀 2滴 2滴 2滴
6 观察现象并记录
保持各自温度时间不能太短，淀粉酶催化淀粉水解需要一定时间
防止混合时，由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化，反应温度不是操作者所要控制的温度，影响实验结果。
思考与讨论
作用条件较温和
通过实验可以看出，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的。
采用定量分析的方法，分别在不同的温度和pH条件下测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成曲线图。
A
B
C
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。
1.在盆中放入羊毛衫
2.加入加酶洗衣粉
3.倒入一暖瓶热水。
李华同学帮妈妈用加酶洗衣粉清洗羊毛衫，为什么还被妈妈打了一顿，你来帮他找找原因。
菠萝蛋白酶能够分解蛋白质，食盐能抑制这种酶的活力，所以不用盐水先泡就吃，这种酶对于口腔粘膜和嘴唇的幼嫩表皮有刺激作用，会产生一种刺痛的感觉。
名校学案 p62-66
课时作业 p132-133
备用素材

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