資源簡介

(共42張PPT)
5.1 降低化學反應活化能的酶
第5章 細胞的能量供應和應用
生物學（新人教版）
分子與細胞
溫故知新
細胞以什么方式釋放能量？
細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統稱為細胞代謝
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稱為活化能
化學反應體系中進行反應的條件？
關于活化能
加熱、Fe3+、酶的作用機理
加熱
Fe3+
酶
提高分子的能量
降低化學反應的活化能
更顯著地降低化學反應的活化能
化學反應的進行
酶的發現
為什么要將肉塊放在金屬籠內？
酶的發現
1783年，意大利科學家斯帕蘭札尼設計了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間他把小籠子取出來發現籠內的肉塊消失了。
是什么物質讓肉塊消失了？
怎樣才能證明你的推測？
酶在新陳代謝中的作用
細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但代謝也會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，體內過氧化氫過多會導致皮膚發黃，毛發（包括頭發）變白 ，會加速人體衰老。
資料一
2H2O2
2H2O + O2↑
催化劑
在化學反應里能改變其它物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有變化的物質叫做催化劑。
酶在新陳代謝中的作用
01 / 實驗目的
通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。
02 / 實驗原理
2H2O2
2H2O + O2
反應條件
比較過氧化氫在不同條件下的分解
加熱是化學反應常見的條件
Fe3+是無機催化劑
新鮮肝臟中含有過氧化氫酶
不同
條件
判斷H2O2的分解快慢依據
②點燃的衛生香的復燃情況
①氣泡冒出情況
O2的產生量
酶在新陳代謝中的作用
03 / 實驗設計
比較過氧化氫在不同條件下的分解
取4支潔凈的試管，分別編上序號1、2、3、4，向各試管內分別加入2ml過氧化氫溶液。
空白對照組
實驗組
常溫
90℃水浴加熱
2滴FeCl3
2滴肝臟研磨液
1
2
3
4
酶在新陳代謝中的作用
步驟 試管編號 變量
1對照組 2對照組 3實驗組 4實驗組 一 H2O2濃度 3%
H2O2劑量 2ml 二 反應條件 常溫 90℃ 2滴FeCl3 2滴肝臟研磨液
三 氣泡產生
帶火星的衛生香 變亮 復燃 實驗結論 過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣 過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快
幾乎無
大量
少量
較多
自變量
因變量
無關變量
（相同且適宜）
酶在新陳代謝中的作用
試管編號 1 2 3 4
底物 2ml體積分數3%的過氧化氫溶液 處理 室溫 90℃ Fecl3 肝臟研磨液
檢測 觀察氣泡數，點燃的衛生香的燃燒程度 實驗現象
(1)“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，為什么要選用新鮮的肝臟？為什么將肝臟剪碎、研磨成溶液，而不是直接加入整塊的肝臟？
肝臟如果不新鮮，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物就會在腐生菌的作用下分解，失去作用；
將肝臟剪碎并研磨可使肝細胞中過氧化氫酶充分釋放，從而增大與過氧化氫的接觸機會，以加速過氧化氫分解。
(2)2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產生的氧氣最多？
一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同
酶在新陳代謝中的作用
比較過氧化氫在不同條件下的分解
時間
0
2
3
4
m
1
酶只縮短反應的時間，不改變生成物的量。
酶的特性——高效性
酶的高效性
酶在新陳代謝中的作用
比較過氧化氫在不同條件下的分解
酶的作用原理
降低活化能，與無機催化劑相比，酶的作用更顯著。
酶的催化效率一般是無機催化劑的107～1013倍！
意義
酶的催化作用，使細胞代謝在溫和條件下快速有序地進行。
酶具有高效性
酶在新陳代謝中的作用
比較過氧化氫在不同條件下的分解
酶的作用機理
1
無催化劑
2
無機催化劑
3
酶
ac
bc
ab
無催化劑條件下，反應所需要的活化能
酶催化時，反應的活化能
酶降低的活化能
酶的本質
酶的本質
釀酒中的發酵是由酵母菌細胞的存在所致，沒有活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。
“
“
老德，你說什么玩意兒？！
引起發酵的是酵母菌中的某些物質，但這些物質只有在酵母菌細胞死亡并裂解后才能發揮作用。
“
“
【法】巴斯德
【德】李比希
VS
酶的本質
【德】畢希納
將酵母菌細胞中引發發酵的物質稱為釀酶。
把酵母菌細胞放在石英砂中用力研磨并加水攪拌
加壓過濾，得不含酵母菌細胞提取液，并加葡萄糖
一段時間后，冒氣泡，糖液變成了酒
1
2
3
酵母菌細胞中的某些物質能夠在酵母菌細胞破碎后繼續起作用，就像在活酵母菌細胞中一樣。
“
“
酶的本質
【美】薩姆納
科學家們又相繼獲得胃蛋白酶、胰蛋白酶等許多酶的結晶，并證明這些酶都是蛋白質。
脲酶的化學本質是蛋白質!
【美】奧爾特曼
【美】切赫
少數RNA也具有生物催化功能
20世紀80年代
酶的本質
發酵是純化學反應，與生命活動無關
巴斯德
李比希
畢希納
薩姆納
其她科學家
切赫和奧爾特曼
少數酶是RNA
死細胞中的物質和活細胞都能引起發酵
發酵與死細胞中的物質有關
發酵與活細胞有關
脲酶是蛋白質
胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質
酶的本質
“酶”
活細胞產生的一類具有催化作用的有機物。
絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA。
① 一般說來，活細胞都能產生酶。
② 酶只起催化作用，無調節功能。
③ 酶可在細胞內、細胞外、體外發揮作用。
定義
本質
注意
酶的
來源
酶的
功能
酶的化
學本質
酶的本質
加酶洗衣粉
多酶片
加酶牙膏
酶的特性——高效性
酶具有高效性有什么意義呢？
無機催化劑催化的化學反應的范圍比較廣，比如酸既能催化蛋白質的水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉的水解。酶也可以嗎？
1.保證了細胞代謝快速有效地進行
2.保證了細胞內能量供應的穩定
酶的特性——專一性
實驗材料
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。
1
底物A+酶溶液
等量底物B+等量相同酶溶液
方案一：酶相同，底物不同
底物+酶溶液1
等量相同底物+等量酶溶液2
2
1
2
方案二：底物相同，酶不同
如果讓你設計實驗來驗證酶具有專一性，你的思路是什么呢？小組討論。
酶的特性——專一性
02 / 實驗設計
淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
試管編號 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶
1
2
2mL
2mL
2mL
2mL
產物鑒定
60℃
斐林 試劑 反應
條件
2mL
2mL
沸水浴
該實驗的自變量、因變量和無關變量分別是什么？
平均分組
施加變量
能不能將實驗中的斐林試劑換成碘液作為實驗材料？
不能
淀粉完全分解+碘液→無現象
蔗糖分解/不分解+碘液→無現象
1
2
酶的特性——高效性
03 / 實驗現象與結論
淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉溶液
蔗糖溶液
對比現象
1號試管出現磚紅色沉淀
2號試管無明顯變化
對比得出實驗結論
1
2
磚紅色沉淀
無明顯變化
淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解，從而說明酶具有專一性。
酶的特性——專一性
酶具有專一性
每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
脲酶——只能催化尿素分解
二肽酶——可以催化所有的二肽分解
酶具有專一性的意義
保證了細胞代謝能夠有條不紊地進行。
① 反應前后酶的結構和性質不變
② 同一生物不同細胞內酶的種類和數量不相同
酶
酶
酶
鎖鑰學說
底物
（反應物）
產物
（生成物）
酶的特性——酶的作用條件溫和
【背景資料1】 立白污漬爆炸鹽（獨有三重復合酶配方） 立白教你洗衣小絕招：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℃
【背景資料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。胃液中的蛋白酶隨食糜進入小腸后還有催化功能嗎？（提示：唾液pH6.2－7.4,胃液pH0.9－1.5小腸液pH7.6）
從上面的現象你可以得出什么結論？
酶的催化能力可能受溫度和pH的影響
酶的特性——酶的作用條件溫和
探究溫度對酶活性的影響實驗
01 / 實驗材料及試劑
熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑
質量分數為3%的可溶性淀粉溶液
體積分數為3%的過氧化氫溶液
質量分數為2%的淀粉酶溶液
1
質量分數為20%的肝臟（如豬肝、雞肝）研磨液（過氧化氫酶）
2
緩沖液（能在加入少量酸或堿時抵抗pH改變的溶液）
3
4
5
物質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸
6
物質的量濃度為0.01mol/L的NaOH溶液
7
8
選什么作為實驗材料呢？
酶的特性——酶的作用條件溫和
探究溫度對酶活性的影響實驗
01 / 實驗材料及試劑
H2O2不穩定，受熱易分解。
斐林試劑檢測需要水浴加熱，溫度是干擾條件。
實驗材料
檢測試劑
不選用H2O2作為反應底物的原因？
不選用斐林試劑進行鑒定的原因
淀粉、淀粉酶
碘液
酶的特性——酶的作用條件溫和
組別 第一組 第二組 第三組 試管 1號 2號 3號 4號 5號 6號
實 驗 步 驟 一 量取2mL 淀粉溶液 2mL 淀粉酶溶液 量取2mL 淀粉溶液 2mL 淀粉酶溶液 量取2mL 淀粉溶液 2mL
淀粉酶溶液
二 冰水 中水浴3分鐘 37℃ 中水浴3分鐘 沸水中水浴3分鐘 三 1與2試管混合搖勻，充分反應 3與4試管混合搖勻，充分反應 5與6試管混合搖勻，充分反應 四 取試管，滴4滴碘，觀察 取試管，滴4滴碘，觀察 取試管，滴4滴碘，觀察 預期現象 藍色 不變 藍色 實驗結論 溫度會影響酶的活性
酶的特性——酶的作用條件溫和
探究溫度對酶活性的影響實驗
高溫會使酶永久失活，不可恢復；低溫使酶活性降低，酶制劑常在低溫下保存
聯系酶的本質，大多數為蛋白質，蛋白質高溫會變性
A-B
B點
表示隨溫度升高，酶活性(催化效率)增強。
表示酶活性(催化效率)達到最大，此時的溫度為催化的最適溫度。
B-C
表示隨溫度升高，酶活性(催化效率)減慢。
曲線表示反應的趨勢如何
抑制
失活
酶的特性——酶的作用條件溫和
探究溫度對酶活性的影響實驗
生物酶牙膏含有溶菌酶、淀粉酶、蛋白酶等多種酶，可以殺滅有害菌，清除淀粉等食物殘渣。
不同生物的最適溫度不同
動物：35-40℃之間
植物：40-50℃之間
細菌和真菌：差別較大
有的酶最適溫度可達70℃
30℃溫水刷
酶的特性——酶的作用條件溫和
探究pH對過氧化氫酶活性的影響實驗
01 / 實驗材料及試劑
1
質量分數為2%的淀粉酶溶液
2
質量分數為3%的淀粉溶液
3
質量分數為20%的肝臟研磨液(H2O2酶)
4
體積分數為3%的過氧化氫溶液
這次底物選淀粉還是過氧化氫呢？
淀粉在酸性條件下會被水解
實驗材料
不選用淀粉作為反應底物的原因？
H2O2、H2O2酶
先加入酶溶液，固定好酶的活性，再加底物
先往試管加入酶溶液還是底物
酶的特性——酶的作用條件溫和
過氧化氫溶液 1號試管 2號試管 3號試管
實驗步驟 一 試管各加入2mL過氧化氫溶液 二 pH＝2 pH＝7 pH=12
三 加入過氧化氫酶2滴，振蕩 四 2—3min后將點燃的衛生香分別放入試管中 實驗現象 無明顯變化 復燃 無明顯變化
結論 只有在適合的pH下酶的催化效率最好
酶的特性——酶的作用條件溫和
一定pH范圍內，酶促反應速率隨pH升高而加快。
在最適pH時，酶促反應速率最快。
超過最適pH后，酶促反應速率隨pH升高而減慢。
探究pH對過氧化氫酶活性的影響實驗
pH對酶活性的影響曲線解讀
一般地，動物體內的酶最適pH在6.5－8.0之間；植物體內的酶最適pH在4.5－6.5之間；細菌和真菌體內的酶最適pH差別較大。
A-B
B點
B-C
過酸、過堿對酶活性的影響一樣的嗎？
過酸、過堿都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活
反應速率
pH
最適pH
A
B
C
失活
失活
酶的特性——酶的作用條件溫和
探究pH對過氧化氫酶活性的影響實驗
保證細胞代謝能夠在溫和條件下高效進行。
酶活性受溫度影響示意圖
酶活性受pH影響示意圖
0
0
最適pH
最適溫度
t /℃
pH
酶的活性
高溫、強酸、強堿會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。
在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。
溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。
低溫使酶活性受抑制，溫度恢復，酶活性可以恢復。
酶的活性
影響酶促反應的因素
酶
酶
酶
底物
（反應物）
產物
（生成物）
酶的濃度
（條件適宜，底物充足）
影響酶促反應的因素
酶
酶
酶
底物
（反應物）
產物
（生成物）
底物濃度
（條件適宜，酶量有限）
影響酶促反應的因素
影響酶促反應的因素
某種酶的催化反應速率隨溫度和時間變化的趨勢如圖所示。據圖分析,下列有關敘述錯誤的是 (　　)
A.該酶可耐受一定的高溫
B.在t1時,該酶催化反應速率隨溫度升高而增大
C.不同溫度下,該酶達到最大催化反應速率時所需時間不同
D.相同溫度下,在不同反應時間該酶的催化反應速率不同
為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組（20℃）、B組（40℃）和C組（60℃），測定各組在不同反應時間內的產物濃度（其他條件相同），結果如圖。回答下列問題：
（1）在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會　　　　　。
（2）如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保
持不變，那么在t3時，C組產物總量　　　　　　，原因是
　　　　　　　　　　。
影響酶促反應的因素
謝 謝 觀 看

展開更多......

收起↑