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 一 酶的作用和本质.

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1 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 一 酶的作用和本质

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4 斯帕兰札尼的实验 讨论：1、这个实验要解决什么问题？ 2、是什么物质使肉块消失了？ 3、怎样才能证明你的推测？ 鸟类的胃是否只有物理性消化，
没有化学性消化 2、是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了 3、怎样才能证明你的推测？ 收集胃内的化学物质，看看这些物质在 体外是否也能将肉块分解了

5 1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性 一、酶的作用和本质 1、细胞代谢 (新陈代谢) 5.有适合的生物催化剂—酶
活细胞中全部有序的化学反应的总称. （是细胞生命活动的基础） 这些化学反应发生的环境条件是什么？ 细胞内外的环境是很温和的 1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性 5.有适合的生物催化剂—酶

6 脲酶是蛋白质 少数RNA也具有生物催化功能 巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 李比希
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 脲酶是蛋白质 切赫、奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能

7 2.酶的本质和作用 （1）概念：酶(Enzyme)是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物. （2）酶在细胞代谢中的作用：催化作用
（3）酶的本质： 绝大多数为蛋白质，少数为RNA (各种消化酶都是蛋白质)

8 酶降低化学反应活化能

9 (4)实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解
2 H2O2 → 2 H2O + O2

10 猪肝研磨液 1、常温下反应 加入试管直接观察 2、加热 3、Fe3+做催化剂 酒精灯加热 4、过氧化氢酶 滴加FeCl3溶液
质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液1滴 质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴 生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1 无机催化剂：Fe3+ Fe3+的相对数量：25万

11 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 剂量 二 现象 结果 反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴
H2O2 浓度 剂量 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结果 3% 3% 3% 3% 2ml 2ml 2ml 2ml 肝脏研磨液 反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样

12 讨论 1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？ 这一现象说明什么？ 2、在细胞内能通过加热提高反应速度吗？
1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？ 这一现象说明什么？ 加热可以促进H2O2分解，提高反应速率 2、在细胞内能通过加热提高反应速度吗？ 3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生说明什 么？ Fe3+和过氧化氢酶都能加快H2O2分解， 4、3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速度快？说明什么？为什么酶对于细胞内的化学反应的顺利进行至关重要？ 过氧化氢酶的催化效率更高 酶具有高效性

13 实验中的变量： 变量：实验中可以变化的因素统称为变量 1、自变量（实验变量） 2、因变量（反应变量） 3、无关变量（控制变量） 4、额外变量
由实验者操纵的变量叫自变量 2、因变量（反应变量） 随自变量的变化而变化的变量 3、无关变量（控制变量） 实验过程中出自变量以外，对实验结果有影响 其他变量 4、额外变量 由无关变量的变化而引起变化的量

14 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 剂量 二 现象 结果 变量 反应条件 常温 90℃ FeCl3
H2O2 浓度 剂量 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结果 变量 3% 3% 3% 3% 无关变量 2ml 2ml 2ml 2ml 肝脏研磨液 反应条件 常温 90℃ FeCl3 自变量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 因变量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样

15 1、对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。
实验设计原则: 思考：如果只用试管4能否证明酶具有高效性？ 1、对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。 对照组：除一个因素以外，其余因素都保持 不变得实验。 实验组：指接受自变量处理的对象组。

16 对照实验 设计对照实验的意义： 排除无关变量的干扰，增强实验结果的可 信度和说服力 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 剂量 二 现象
H2O2 浓度 剂量 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结果 对照组 实验组 对照实验 设计对照实验的意义： 3% 3% 3% 3% 无关变量 排除无关变量的干扰，增强实验结果的可 信度和说服力 2ml 2ml 2ml 2ml 肝脏研磨液 反应条件 常温 90℃ FeCl3 自变量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 因变量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样

17 思考：3 、4两支试管的唯一区别是催化剂不同，如果两试管的温度也不同，对实验结果有影响吗？
2、单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。 3、等量原则：加入的试剂的量相等

18 ? 加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态（激发态）. 活化能 分子从常态变为容易发生化学反应的 活跃状态所需要的能量。
为什么加热能促使过氧化氢分解呢？ 加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态（激发态）. 活化能 分子从常态变为容易发生化学反应的 活跃状态所需要的能量。

19 ? 为什么Fe3+和过氧化氢酶能促使过氧化氢分解呢 降低了过氧化氢分解反应的活化能

20 为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？ 加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道

21 催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性——酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。

22 各条件使反应加快的本质： 酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率 加热： Fe3+： 提高分子的能量 酶： 降低化学反应的活化能
更显著地降低化学反应的活化能 酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。

23 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

24 二 酶的特性 3 4 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
二 酶的特性 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 3 4 少量肝脏 研磨液 为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？ 说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。

25 (一)酶具有高效性 上述实验说明了： 酶具有高效性的意义： 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行、 能量供应的稳定 。
酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。 酶具有高效性的意义： 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行、 能量供应的稳定 。

26 你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？

27 原来酶还有专一性 思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是 不是就是万能的了？就一种酶是不是就可以催 化所有的化学反应了呢？
思考2：口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化? 材料： 1、研究发现淀粉酶只能催化淀粉分解成 麦芽糖，而不能分解别的物质。 2、二肽酶能将二肽分解成氨基酸 原来酶还有专一性

28 我给你实验材料，你能设计实验，并自己动手做吗？
友情提示 实验设计原则：① 对照原则 ②单一变量原则 说说看，你的实验思路？

29 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 试验原理：
淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。

30 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉溶液 蔗糖溶液 实验步骤 一 二 三 实验现象 结论 1号试管中加入2mL 淀粉溶液
分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min 加入斐林试剂 振荡 约60℃水浴2min 砖红色沉淀 无变化 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解

31 探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用 实验步骤 一 二 三 碘液 实验现象 不变蓝 变蓝 结论 1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液
1号加入 淀粉酶 2号加入 蛋白酶 三 碘液 实验现象 不变蓝 变蓝 结论 1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液 （两试管中PH和温度正常且相同） 淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉 水解

32 (二)酶具有专一 性 一种或一类 每一种酶只能催化 化学反应。 意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行

33 (三)酶的作用条件比较温和 1、温度对酶活性的影响 设计探究试验

34 3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
问题聚焦 1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ 淀粉酶。因为 H2O2受温度影响也会分解 2、我要设计几组实验？选择几个温度？ 三组，高温，低温和常温！ 3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？ 碘液，看是否变蓝

35 序号 项 目 试管 1 2 3 α－淀粉溶液 1ml 2ml 淀粉酶 温度 60℃ 沸水 冰水 4 碘液 1－2滴 5 实验现象
以上设计是否有错误？ 以上设计有两点错误: 一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则; 二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。

36 探究温度对淀粉酶活性的影响 淀粉溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 1号试管 2号试管 3号试管 试管各加入2mL淀粉溶液
保持0℃冰水中约5min 加热至60℃， 约5min 加热至100℃， 约5min 加入淀粉酶2滴，振荡 各加入两滴碘液 振荡 无明显现象 蓝色 蓝色 只有在一定温度下酶的催化效率最好

37 最适温度 每种酶都有自己的 低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复
动物： 摄氏度 植物 摄氏度 细菌、真菌 差别较大 低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复

38 如何找到酶活性最高时的温度？ 在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起 疑问：60℃时，为什么肉块长时间不能被分解？

39 那么PH值不同，对酶的活性有没有影响呢？
通过以上实验可以知道，酶在最适温度下活性最高。 那么PH值不同，对酶的活性有没有影响呢？ 2、PH对酶活性的影响 设计一个实验， 来探究pH会影响酶的催化效率（活性）？

40 以上设计是否科学？ 以上设计缺少对照组。 序 号 项 目 试管 1 2 α－淀粉酶溶液 1ml PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3
可溶性淀粉溶液 2ml 4 温度 60℃ 5 斐林试剂 6 实验现象 以上设计是否科学？ 以上设计缺少对照组。

41 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 1号试管 2号试管 3号试管
试管各加入2mL过氧化氢溶液 pH＝2 pH＝7 pH=12 加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min 将带火星的卫生香分别放入试管中 无明显变化 复燃 无明显变化 只有在适合的pH下酶的催化效率最好

42 在最适合的pH下， 酶的活性 最高 过酸、过碱的，会使酶的空间结构遭到破坏,蛋白质变性，使酶永久失活。
过氧化氢酶 动物体里的酶最适PH大多在 之间 （但胃蛋白酶为1.5， 胰液中的酶为8---9） 植物体里的酶最适PH大多在 之间 过酸、过碱的，会使酶的空间结构遭到破坏,蛋白质变性，使酶永久失活。

43 三、影响酶促反应速率的因素 1.酶浓度对酶促反应速率的影响 甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。
乙图说明： ①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ②酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。

44 在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率 不再变化
2.反应底物浓度对酶促反应速率的影响 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率 不再变化

45 甲图说明： ①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。 ②过酸过碱都会使酶失活。 ③不同的酶最适pH不同。

46 乙图说明： ①在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。 ②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。

47 丙图说明：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。

48 影响酶活性的因素一定影响酶反应的速率吗？反之呢？
影响酶活性的因素一定影响酶促反应的速率， 如上述3中温度、pH。 但影响酶促反应速率的因素不一定影响酶的活性。如上述1中酶的浓度和2中反应物浓度。

49 【变式训练】如图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是（ D ）
A.该酶的最适温度是37 ℃ B.随着pH的升高，酶的活性 先降低后升高 C.随着温度的升高，酶的活 性逐渐降低 D.随着温度的升高，酶的最适pH不变

50 课堂小结 （1）酶具有高效性 （2）酶具有专一性 （3）酶的作用条件较温和 1、酶的特性 温度影响酶的活性 PH值影响酶的活性
2、对照性实验设计原则 （1）单因子变量原则 （2）对照性原则 （3）等量原则