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第一节 生命活动需要酶和能源物质
（第1课时 生物催化剂—酶）
第三章 细胞中能量的转换和利用
苏 教 版 | 选 择 性 必 修 1
壹
说明酶的作用、本质和特性。
叁
探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
贰
说明温度和pH对酶活性的影响。
用舌头舔一下米饭或馒头能感觉到甜味吗？
如果放在口中细细咀嚼呢？
是什么原因让我们感觉到了甜味？
淀粉在唾液淀粉酶的作用下，分解成了麦芽糖。
生活中一些常见的酶制剂——
酶的化学本质是什么？酶有什么特性？
思考
1857年
巴斯德
酒精发酵是由酵母菌引起的
1897年
毕希纳
发酵是由酵母菌所含的酶引起的
1926年
萨姆纳
证明脲酶是蛋白质
1936年
确立酶是蛋白质
20世纪80年代
少数酶也具有生物催化功能，称为核酶
切赫 奥特曼
巴斯德以前认为发酵是纯化学反应,与生命活动无关········
1.酶的探索过程
一、酶的化学本质
化学本质
合成原料
合成场所
来源 作用场所 生理功能 2 .酶的定义：
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）
一般活细胞均能产生
催化功能
细胞内、细胞外、生物体外
1.实验原理:
过氧化氢在铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
2 H2O2 2 H2O + O2
Fe3＋ /过氧化氢酶
过氧化氢酶
FeCl3溶液
新鲜的酵母菌液
Fe3+
二、酶的特性
边做边学
保证酶的数量多，活性强
酶高效性实验的设计
从细胞中释放过氧化氢酶
1.酶的催化作用具有高效性
试管编号 1 2 3
第一步 第二步
结果
气泡不明显
较多气泡
大量气泡
2滴蒸馏水
2滴5%的FeCl3溶液
2滴酵母菌液
注入3mL体积分数为3％的H2O2溶液
木条不复燃
木条复燃
木条剧烈复燃
2.实验步骤和实验现象
①1号和2号对照说明： FeCl3溶液具有催化作用。
②1号和3号对照说明： 过氧化氢酶具有催化作用。
③2号与3号试管对照说明：酶的催化作用具有高效性。
实验分析
在适宜的条件下，酶有很高的催化效率，能使生物体内的化学反应快速进行，即酶的催化作用具有高效性。
结论
试管编号 1 2 3
第一步
第二步
结果
气泡不明显
较多气泡
大量气泡
2滴蒸馏水
2滴5%的FeCl3溶液
2滴酵母菌液
注入3mL体积分数为3％的H2O2溶液
木条不复燃
木条复燃
木条剧烈复燃
对照组
实验组
变量分析
自 变 量
因 变 量
无关变量
实验组
实验中可以变化的因素
自 变 量：人为控制的对实验对象进行处理的因素（不同条件X)
因 变 量：因自变量改变而变化的变量（结果Y）
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（相同条件a）
指与自变量同时影响因变量、但与研究目的无关的变量。
试管编号 1 2 3
第一步
第二步
结果
气泡不明显
较多气泡
大量气泡
2滴蒸馏水
2滴5%的FeCl3溶液
2滴酵母菌液
注入3mL体积分数为3％的H2O2溶液
木条不复燃
木条复燃
木条剧烈复燃
对照组
实验组
变量分析
自 变 量
因 变 量
无关变量
实验组
单一变量原则
注
① 等量性原则（无关变量保持相同且适宜）
② 单一变量原则（对照实验中的自变量应具有单一性）
③ 对照原则
在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。
酶的催化效率为什么这么高呢？
处于过渡态的分子。
活化分子:
降低化学反应的活化能。
酶的催化作用的实质：
活化能：
设法增加活化分子数量，就能提高反应速率。
与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著。
2.酶的催化作用的实质
活化分子增加
反应速率提高
①加热或光照等
②使用催化剂降低活化能
活化能越低，活化分子就越多
使分子获得能量成为活化分子
提高反应速率机制
ab：有酶催化需要的活化能
bc：酶降低的活化能
酶只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡位置。
a
b
c
ac：无酶催化需要的活化能
酶降低化学反应活化能示意图
2.酶的催化作用的实质
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。
酶能像无机催化剂一样，催化多种反应吗？
(1)含义：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
保证了细胞代谢能够有条不紊的进行。
(2)意义：
H2O2 酶 ——只能分解H2O2
脲 酶 ——只能分解尿素
淀粉酶 ——只能分解淀粉
一种
一类
蛋白酶：蛋白质→多肽
肽酶：多肽→氨基酸
二肽酶：二肽→氨基酸
不能，酶具有专一性
3.酶的催化作用具有专一性
酶促反应过程示意图
底物
活性中心
酶
合成反应
产物
分解反应
底物
产物
酶的活性中心与底物分子空间结构的匹配关系，类似于钥匙和锁一样。
①锁钥学说：酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系。
酶-底物复合物
②诱导契合学说：
酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物的结合。
3.酶的催化作用具有专一性
酶专一性实验的设计
1.实验原理
②还原性糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色的沉淀。
①淀粉和蔗糖是非还原性糖，麦芽糖、葡萄糖、果糖属还原性糖。
淀粉
酶
麦芽糖＋葡萄糖
蔗糖
酶
果糖＋葡萄糖
边做边学
砖红色沉淀
无变化
2.实验步骤和实验现象
思考：能否用将斐林试剂换成碘液鉴定此实验的结果？
不能，碘液无法鉴定蔗糖是否水解，反应前后均不变蓝。
酶促反应：
由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。
酶促反应速率：
单位时间内反应物减少量或生成物的增加量。
影响因素：
三、影响酶促反应速率的因素
温度
pH
抑制剂或激活剂
酶浓度
底物浓度
影响
酶活性
影响
酶促反应速率
影响
酶与底物的接触面积
②P点后酶促反应的速率不再增加， 其限制性因素主要是酶的数量。
O
底物浓度
反应速率
P
(当酶的量一定，其它条件适宜)
①O~P之间：
反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度几乎成正比。
O
酶的浓度
反应速率
(当底物充足，其它条件适宜)
当底物充足，其它条件适宜时，反应速率与酶的浓度成正比。
底物浓度
酶的浓度
1.底物浓度、酶的浓度
滤纸片进入液面之时
滤纸片浮出液面之时
不同PH的过氧化氢溶液
氧气泡
①将若干同样大小（如1cm2）的滤纸片浸入酵母菌液，取出后晾干，滤纸片上附着过氧化氢酶。
②在四只烧杯中盛入体积分数为2%，pH分别为5、7、9、11的 H2O2 溶液（温度相同），将滤纸片分别放入烧杯中。 滤纸片接触液面后会下沉，直至烧杯底部。 滤纸片上的H2O2酶催化H2O2分解产生H2O和O2，氧气泡会附着在滤纸片上。 随着氧气泡的增多，烧杯底部的滤纸片会逐渐上浮，直至浮出液面）。
③及时记录滤纸片从液面下沉到浮出液面所用的时间（t），绘制曲线图。
不能用淀粉酶来做PH对酶活性影响的实验。
淀粉在酸性条件下就会分解，会干扰实验结果。
注意
2.探究PH对酶促反应速率的影响
pH
反应速率
最适pH
D
E
F
在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快
在最适pH时，酶促反应速率最快
超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。
②过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
①在最适pH条件下，酶活性最高。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。
过碱使酶
永久失活
过酸使酶
永久失活
DE：
E点：
EF：
2.探究PH对酶促反应速率的影响
pH 对胃蛋白酶和胰蛋白酶活性的影响曲线
①动物体内的酶最适pH大多在6.5~8.0。
②植物体内的酶最适pH大多为4.5~6.5。
③特例：
胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.0。
不同的酶最适pH可能不同 。
2.探究PH对酶促反应速率的影响
1试管 1′试管 2试管 2′试管 3试管 3′试管
实 验 步 骤 1
2 3 4 5 取出试管，分别滴加2滴 摇匀，观察现象 实验现象
结论 变蓝
不变蓝
变蓝
思考：①为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
温度影响H2O2分解，加热分解更快
②实验材料可不可以选H2O2
碘液
温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性
2mL淀粉
溶液
2mL淀粉
溶液
2mL淀粉溶液
2mL淀粉酶
溶液
2mL淀粉酶
溶液
2mL淀粉酶
溶液
在冰水中水浴5min
在60℃水中水浴5min
在沸水中水浴5min
1与1′试管混合摇匀
2与2′试管混合摇匀
3与3′试管混合摇匀
冰水中水浴数分钟
60℃水浴数分钟
沸水中水浴数分钟
底物和酶先分别保温，再混合反应，以碘液指示，不用斐林，不用H2O2
3.探究温度对酶活性的影响（ 淀粉和淀粉酶 ）
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快
在最适温度时，酶促反应速率最快
AB段：
B 点：
BC段：
超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。
低温使酶
活性抑制
高温使酶
永久失活
低温：抑制酶的活性，升温后能恢复活性。
高温：使酶的 遭到破坏，导致酶 ，
甚至永久失活。所以酶适合在 下保存。
变性
低温
不同生物的最适温度不同
动物：35-40℃之间；
植物：40-50℃之间；
细菌和真菌：差别较大。
有的酶最适温度可达70℃
3.探究温度对酶活性的影响（ 淀粉和淀粉酶 ）
空间结构
放眼社会
酶与疾病
1.许多遗传病的发生与酶有关
2.某些有机磷农药能与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使酶的活性中心不能与底物互相结合。
3.酶作为药物已经用于多种疾病的治疗。 例如，淀粉酶、蛋白酶用于帮助消化，胰蛋白酶用于化脓性伤口的净化，纤溶酶和尿激酶在血栓治疗中具有重要作用。
4.当人体患病时，某些酶的活性会出现异常。
佝偻病患者血清中碱性磷酸酶的活性增高；癌细胞转移扩散时，血清中乳酸脱氢酶的活性增高；甲型病毒性肝炎患者血清中氨基转移酶的活性增高。
生物催化剂—酶
PH
温度
底物浓度
影响酶促反应速率的因素
酶的活性
酶的浓度
多数是蛋白质
少数是RNA
特性
酶和酶促反应
酶的本质
高效性
专一性
酶催化作用实质
显著降低反应活化能
C
1.下列有关酶的叙述，正确的是（　　）
①酶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酶在代谢中有催化、调节等多种功能　⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用
A.①②⑤ B.③⑦⑨
C.③④⑧ D.④⑤⑥
C
2.如图曲线Ⅰ、Ⅱ 分别表示物质M在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是(　　)
A.ad段表示无催化剂时，反应所需要的活化能
B.ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能
C.若换用无机催化剂，b点将向上移动
D.加热加压不能使物质M更容易从常态转变为
活跃状态

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