資源簡介

(共25張PPT)
5.1
降低化學反應活化能的酶（1）
1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了。
問題探討
1.為什么要將肉塊放在金屬籠內？
2.是什么物質讓肉塊消失了？
3.怎樣才能證明你的推測？
討論
斯帕蘭扎尼在研究
鷹的消化作用
但我不知道是啥東東
斯帕蘭札尼的實驗說明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質。
科學家發現胃液中含有大量的鹽酸，于是推測鹽酸是使食物分解的物質。
細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統稱為細胞代謝。細胞代謝離不開酶。
1835，德國科學家施旺通過實驗發現，胃腺分泌物中有一種物質，這種物質就是胃蛋白酶。
酶1
酶2
酶3
酶11
酶5
酶6
酶12
酶8
酶9
酶10
酶14
酶7
酶13
酶15
酶16
酶17
酶18
1.概念：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應的統稱。
2.條件：需要酶的催化。
3.意義：是細胞生命活動的基礎。
代謝的主要場所：細胞質基質
代謝的控制中心：細胞核
一、細胞代謝（P76）
但細胞代謝中也會產生代謝廢物，甚至會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫。
雙氧水：3%過氧化氫溶液
過氧化氫酶能將過氧化氫及時分解為氧氣和水。
細胞代謝
2H2O2 2H2O + O2
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
1.過氧化氫在體外加速分解需要什么條件？
2.細胞內的過氧化氫是怎樣被快速分解的？
思考
2H2O2 2H2O + O2
加熱、加FeCl3（無機催化劑)
過氧化氫酶（生物催化劑)
肝臟
（一）實驗：比較H2O2在不同條件下的分解
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
（一）實驗：比較H2O2在不同條件下的分解
1.新配制的體積分數為3%的H2O2溶液；
2.質量分數為3.5%的FeCl3溶液；
3.新鮮的質量分數為20%的肝臟研磨液。
實驗目的
比較H2O2在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。
實驗材料
實驗原理
2H2O2
2H2O+O2
不同條件
①室溫
②水浴加熱
③加FeCl3溶液
④加過氧化氫酶
Fe3+
過氧化氫酶
VS
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
實驗步驟
1號
2號
肝臟研磨液
FeCl3
90℃水浴
室溫
3號
4號
實驗現象：觀察氣泡
1號
2號
3號
4號
不明顯
少量
較多
大量
實驗現象：觀察衛生香
變亮
復燃
3號
4號
討論分析
①與1號試管相比，2號試管出現什么不同現象，說明了什么？
②在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？
③3號和4號試管未經加熱，也有大量
的氣泡產生，這說明什么？
④3號和4號試管相比，哪支試管中的
反應速率快？這說明什么？
1號
2號
3號
4號
少量氣泡，加熱可以促進H2O2分解，提高反應速率。
不能。
酶和FeCl3都能加快H2O2分解的速率。
4號，酶的催化效率比FeCl3更好。
（一）實驗：比較H2O2在不同條件下的分解
實驗結論
酶具有催化作用，酶的催化效率比無機催化劑更高。
①實驗為什么把肝臟制備成研磨液？
增大酶與過氧化氫的接觸面積，加快分解速率。
②如何判斷過氧化氫被分解的快慢？
產生氣泡的多少，帶火星的衛生香的復燃情況。
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
（二）科學方法：控制變量和設計對照實驗
步驟 試管編號 變量
1 2 3 4 一 H2O2 濃度 3% 3% 3% 3%
劑量 2ml 2ml 2ml 2ml 二 反應條件 常溫 90℃ 水浴 2滴 FeCl3 2滴 肝臟研磨液
結果 氣泡產生 幾乎無 少量 較多 大量
衛生香 復燃程度 不復燃 不復燃 變亮 復燃 結論 酶具有催化作用，酶的催化效率更高。 實驗組（人為改變）
對照組
因變量
自變量
無關變量
（相同且適宜）
（人為改變）
（觀測指標）
對照實驗
單一變量原則
等量性原則
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
（二）科學方法：控制變量和設計對照實驗
注：本實驗的對照組未作任何處理，這樣的對照組叫作空白對照。
1.對照實驗：
①對照組：自然狀態
②實驗組：人為處理
2三個變量：
①自變量：不同條件
②因變量：結果
③無關變量：相同條件
除作為自變量的因素外，其余因素（無關變量）都保持一致，并將結果進行比較的實驗叫作對照實驗。
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
這三者的作用原理一樣嗎？
（三）酶的作用
1.活化能：
分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
常態
活躍狀態
活化能
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
（三）酶的作用
2.酶的作用原理：降低化學反應的活化能！
加熱：為反應物提供能量
Fe3+：降低化學反應的活化能
酶：更顯著地降低活化能
VS
走隧道需要的能量少！
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
沒有催化劑
無機催化劑
酶
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
b
a
c
d
反應過程
能量
初態
（反應物）
終態
（產物）
活躍狀態
①
②
③
ca:________________________________。
cb: 。
ba: 。
②無機催化劑
①無催化劑
酶降低的活化能
無催化劑條件下，反應所
需要的活化能
③酶
酶催化時，反應的活化能
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
想一想：如何表示？
無催化劑曲線：______
酶促反應曲線：______
無酶促反應所需活化能：___
酶促反應所需活化能：___
酶降低的活化能：______
曲線B
曲線A
E2
E3—E2
E3
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
反應過程
能
量
沒有催化劑
無機催化劑
酶
酶降低的活化能
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
思考：酶能增加產物的生成量嗎？
無催化劑
無機催化劑
酶催化
時間
產物量
酶與無機催化劑的共性：
①催化機理相同，都是降低化學反應的活化能。
②反應前后性質、數量不變。
③只改變反應速率，不改變反應平衡點。
催化劑只會縮短達到化學平衡所需的時間
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
巴斯德之前
薩姆納
巴斯德
李比希
畢希納
切赫和奧爾特曼
發酵是純化學反應，與生命活動無關
發酵必需有活細胞參與
引起發酵是細胞中某些物質，且只在酵母菌死亡裂解后才發揮作用
活細胞粉碎后所得的物質作用和活的酵母細胞作用一樣
證明脲酶是蛋白質
證明少量RNA也具有催化作用
VS
（四）酶的本質
酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。
來源
其中，絕大多數酶是蛋白質；少數是RNA。
作用
化學本質
二、酶在細胞代謝中的作用（P76）
課堂小結(共26張PPT)
5.1
降低化學反應活化能的酶
（2）
化學本質 絕大多數是_______ 少數是______
元素組成
合成原料
合成場所
來源 作用場所 作用原理 RNA
蛋白質
核糖核苷酸
氨基酸
核糖體
細胞核（真核生物）
細胞內、外及生物體外
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
顯著降低化學反應的活化能
酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。
復習
活細胞
（一）酶具有高效性
PART ONE
單擊添加標題
酶的催化效率一般是無機催化劑的107～1013倍。
對細胞有什么意義？
①保證了細胞內化學反應的順利進行。
②保證了細胞內能量供應的穩定。
三、酶的特性（P81）
目前已發現的酶有8000多種，
酶能像無機催化劑一樣，催化多種化學反應嗎
（二）酶具有專一性
實驗一：探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、斐林試劑、碘液、水浴鍋等。
實驗材料
實驗原理
淀粉（非還原性） 麥芽糖（還原性）
淀粉酶
蔗糖（非還原性） 葡萄糖（還原性)+果糖（還原性）
蔗糖酶
三、酶的特性（P81）
（二）酶具有專一性
實驗一：探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
實驗設計
方案一
酶相同、底物不同
①底物1 + 酶溶液
②等量底物2 + 等量相同酶溶液
方案二
底物相同、酶不同
①底物 + 酶溶液1
②等量相同底物 + 等量酶溶液2
√
三、酶的特性（P81）
一
二 三 實驗現象
結論 加入2滴淀粉酶溶液，振蕩，試管下半部分浸入60℃的水浴中，反應5min。
2號試管中加入2mL蔗糖溶液
加入斐林試劑
振蕩
60℃水浴2min
1號試管中加入2mL淀粉溶液
無變化（藍色）
磚紅色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
無法判斷蔗糖是否反應。
不選碘液鑒定的原因是什么？
注
方案一
酶相同、底物不同
三、酶的特性（P81）
方案二
底物相同、酶不同
一 二 三
四 現象
結論 向兩支試管中各加入2mL淀粉溶液
水浴加熱反應5min后，向兩支試管中加入等量的碘液
取兩支試管，編號1、2
變藍
不變藍
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
可以
能不能用斐林試劑鑒定？
注
2號試管加入2滴蔗糖酶溶液
1號試管加入2滴淀粉酶溶液
三、酶的特性（P81）
（二）酶具有專一性
底物濃度
反應速率
淀粉 + 淀粉酶
淀粉 + 蔗糖酶
只有淀粉酶能催化淀粉參與的反應，說明酶具有_______。
專一性
三、酶的特性（P81）
（二）酶具有專一性
PART ONE
單擊添加標題
每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
eg：脲酶——只能催化尿素分解
H2O2酶——只能催化H2O2分解
二肽酶——可以催化所有的二肽分解
對細胞有什么意義？
使細胞代謝能夠有條不紊地進行。
三、酶的特性（P81）
口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化？
三、酶的特性（P81）
三、酶的特性（P81）
資料1：威白污漬爆炸鹽（獨有三重復合酶配方）威白教你洗衣小絕招：
①洗前浸泡三十分鐘，效果更佳
②若衣服太臟，可適當增加用量
③用溫水浸泡效果更好，但水溫不要超過60℃。你知道為什么嗎？
單擊添加標題
高壓
高溫
強酸
強堿
√
√
√
√
無機催化劑
酶
？
三、酶的特性（P81）
（三）酶的作用條件較溫和
大多是蛋白質
變性失活
高壓
高溫
強酸
強堿
三、酶的特性（P81）
（三）酶的作用條件較溫和
實驗二：探究溫度對淀粉酶活性的影響
淀粉，淀粉酶（工業淀粉酶，最適溫度60℃），碘液，斐林試劑，水浴鍋等。
實驗步驟
實驗材料
1號試管 2號試管 3號試管
實驗步驟 一 試管各加入2mL淀粉溶液 二 各加入2滴淀粉酶，振蕩 三 保持0℃冰水中約5min 加熱至60℃， 約5min 加熱至100℃，約5min
四 各加入兩滴碘液→振蕩 X
三、酶的特性（P81）
實 驗 步 驟 1號 2號 3號
一 二
三
四 現象
結論 加入冰水保溫的淀粉酶2滴
藍色
各加入2滴碘液，振蕩搖勻
不變藍
只有在適宜溫度下酶的催化效率最好，溫度過高或過低都會使反應速率降低。
藍色
各加入2mL質量分數為3%的淀粉溶液
冰水中水浴3min
37℃中水浴3min
沸水中水浴3min
加入60℃保溫的淀粉酶2滴
加入沸水保溫的淀粉酶2滴
實驗二：探究溫度對淀粉酶活性的影響
（三）酶的作用條件較溫和
實驗要嚴格控制溫度，斐林試劑需加熱。
1.為何不選斐林試劑鑒定
注
2.實驗材料可不可以選H2O2
注
不能，H2O2常溫常壓可分解，加熱分解更快。
3.畫出酶的活性受溫度影響的曲線圖
注
溫度
反應速率
最適溫度
高溫破壞酶的空間結構，使酶失活，不可恢復。
低溫使酶活性降低（保存）
失活
抑制
三、酶的特性（P81）
（三）酶的作用條件較溫和
低溫
保存
升溫
長期保存：-20~-8℃ 隨取隨用：0~4℃
三、酶的特性（P81）
（三）酶的作用條件較溫和
最適溫度隨物種不同而有差異
溫度
反應速率
最適溫度
動物：35－40℃
植物:40－50℃
細菌和真菌：差別較大
三、酶的特性（P81）
資料2：我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當我們口腔中的唾液淀粉酶進入胃中以后，卻發現，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，為什么呢？
唾液：pH6.2－7.4
胃液：pH0.9－1.5
三、酶的特性（P81）
實 驗 步 驟 1號 2號 3號
一 二
三 四 現象
結論 分別加入2滴新鮮肝臟研磨液，振蕩2-3min
無明顯變化
將帶火星的衛生香分別放入試管中
復燃
只有在適宜pH下酶的催化效率最好，
pH過高或過低都會使反應速率降低。
無明顯變化
各加入2ml體積分數為3%的H2O2溶液
0.01mol/l的HCL溶液1mL，2-3min
蒸餾水1mL，
2-3min
0.01mol/l NaOH溶液1mL，2-3min
實驗三：探究pH對H2O2酶活性的影響
（三）酶的作用條件較溫和
酸性條件下淀粉會分解。
為什么選肝臟研磨液，而不選淀粉酶
注
2.畫出酶的活性受pH度影響的曲線圖
注
pH
反應速率
最適pH
三、酶的特性（P81）
（三）酶的作用條件較溫和
7
pH
2
0
1
3
4
5
6
8
9
10
胃蛋白酶
胰蛋白酶
11
12
13
14
反應速率
三、酶的特性（P81）
酶-底物 復合物
1）鎖鑰學說：認為整個酶分子的天然構象具有剛性結構，酶表面具有特定的形狀。E與S的結合如同一把鑰匙對一把鎖一樣。
2）誘導契合學說：酶表面并沒有一種與底物互補的固定形狀，只是因底物的誘導才形成了互補形狀，從而有利于底物的結合。
酶
酶-底物 復合物
補充：
課堂小結
課后習題
A：隨著反應底物濃度的增加，反應速率加快
B：反應速率在此時達到最高
C：反應速率不再隨著反應物濃度的增加而升高，維持在相對穩定的水平
（2）
（3）

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