讲课用：《降低化学反应活化能的酶》课件

【背景知识】在斯帕兰札尼做此实验之前，人们认为鸟 类的胃只能磨碎食物，不能分解有机物，也就是说鸟类 的胃只有物理性消化，没有化学性消化。斯帕兰札尼实 验巧妙地设计了一个小巧的金属笼子，让鸟胃不能磨到 笼内的肉，但胃液可以进入笼内消化食物。
想一想
1.这个实验要解决什么问题？
鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化
19世纪，酿酒业在欧洲经济中占 重要地位，但酿出的葡萄酒经常变 酸，因此，科学界非常重视对发酵 过程的研究。 当时，人们已经知道，酿酒就是让 糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳。 但糖类是怎么变成酒精的呢？
巴斯德在显微镜下观察到酵母细胞,他的 观点哪些是正确的,哪些是错误的?李毕希的观 点呢?
毕希纳实验示意图,从中可得出什么结论?为 什么当时只能推测酶是蛋白质,而不能证明酶是蛋 白质?
2 . 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能。体内的生化反应需在常温、常压下高效率地进 行。我们生病发热时医生总是想方设法首先降温。
3 . 3号和4号未经加热，也有大量气泡产生,这说明什么? Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解。
引伸： Fe 3+和过氧化氢酶不能供给过氧化氢能量，但它们 可以降低过氧化氢分解反应的活化能。
过氧化氢酶
在最适合的pH下， 酶的活性 最高
在过酸过碱的条件下，都会使酶的 空间结构 遭到破坏而失去 活性 。
【阅读课本P79】 1.找出变量、自变量、因变量、无关变量的概念
分析本实验的自变量、因变量、无关变量。
2.找出对照实验、对照组、实验组的概念。
对照实验——除了一个因素以外，其余因素都保持不变。 对照组，是不接受人为处理的对象组； 反之就是实验组。
分析本实验的对照组和实验组.
引申：
1· 本实验如果不要１号试管行不行呢？那体现了实验的什么 原则？（对照原则）那几组形成了对照呢？（１和２，１和 ３，１和４，还有３和４ ）。２和３或者２和４，行不行？ 2· 生物试验中除了要遵循对照原则外，还要遵循单一变量原 则、等量原则。 3· 本实验最终得出的实验结论： 进行该实验的其他因素相同，而只有反应条件这一个因素 不同，通过对照观察其对实验结果的影响，就能得出相应的 结论。 Ａ：1和2,1和3,1和4，比较，说明过氧化氢在不同的条件下 分解的速率不同。 Ｂ：3试管和4试管只有加入的催化剂不同，结果3放的氧气 少，4放出氧气多。说明酶的效率比无机催化剂高。
催化剂(酶)的作用原理是：降低化学反应的活化能
如果把化学反 应比作推石头 越过山丘，加 热相当于加大 推力。
无催化剂 有催化剂
加催化剂则相 当于降低了山 丘的高度。

4.３号试管与４号试管相比，哪只试管中的反应速率快？这 说明什么？ 4号管的更快，说明过氧化氢酶比铁离子的催化速率高 的多。

5.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？ 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因 而催化效率更高。
1.酶的高效性
酶的催化效率是无机催 化剂的107 ~1013 倍
①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比， 酶的催化效率更高。 ②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反 应的平衡点（不改变产物的生成量）。
例：胰蛋白酶作用于一定量的某种物质
（底物），温度保持37 ℃，pH保持在 最适值，生成物量与反应时间关系如下 图。请回答下列问题：
2.是什么物质使肉块消失了？这个实验证明了什么？
是胃内的化学物质将肉块分解了。推断胃液中有消化肉块的物质，即说明 胃具有化学性消化的作用。
3.怎样才能证明你的猜测？
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。我们现在知道这种物质就是胃蛋白酶。
第1节 降低化学反应活化能的酶
教学目标：


酶
酶 的 发 现
网络构建 分类:


概 念

化学成分 存在部位 根据合成启动方式的不同 合成: 场所 核糖体 细胞核 酶的特性 方式 缩合 聚合 影响因素 应用 生物工程 日常生活 人体健康
二、酶的分类
1.按功能:合成酶（如：ATP合成酶、 DNA 连接酶、RNA聚合酶） 分解酶（如淀粉酶、蛋白酶、 脂肪酶、肽酶） 2.按存在部位:胞内酶（细胞内起作用） 如:氧化呼吸酶 胞外酶（分泌到细胞外起作用) 如:消化酶 酶只能在细胞内合成,但能在细胞内外起作用,也 能在生物体内或生物体外起催化作用
（1）细胞代谢的概念。 （2）酶的作用。 （3）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高 学生的实验操作能力。
教学重点和难点：
教学重点：
比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验， 并引导学生得出结论——酶的高效催化作用。 教学难点： （1）酶的活化能降低的原理。 （2）实验中控制变量的科学方法
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
方法步骤
3%的H2O2 溶 液 反应条件 H2O2分解速度 (气泡多少) 1 2ml
常温
试管编号 2 3 2ml 2ml
90℃ 2滴 FeCl3 较多
4 2ml
2滴肝脏研 磨液 很多
几乎无 很少
点燃的卫生香 检测
燃烧猛 烈
燃烧更猛烈
根据实验现象讨论:
1.与1号试管相比，2号出现不同的现象.这一现象说 明什么? 表明加热促使过氧化氢分解，提高反应速率 。 引伸：这是因为加热会使过氧化氢分子得到能量，从 常态转变为易分解的活跃状态。 活化能：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。
上节课所讲述的实验说明，过氧化氢酶和
Fe 3+ 的催化效率不同。与无机催化剂 Fe3+ 相比，
过氧化氢酶的催化效率要高许多。酶的催化效率
一般是无机催化剂的107 -1013 倍。
1.酶的高效性
酶的催化效率是无机催 化剂的107 ~1013 倍
①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比， 酶的催化效率更高。 ②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反 应的平衡点（不改变产物的生成量）。
若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请 在原图上画出生成物量变化的示意曲线。
2.酶的专一性
每一种酶只能催化一种 化合物或一类化合物的 化学反应
①图中A表示酶，B表示被催化的反应 物（底物）。 ②酶和被催化的反应物分子都有特定 的结构。C、D表示B分解的产物
食物的消化
淀粉 唾液淀粉酶 胰、肠淀粉酶 胆 汁 乳化作用 胃蛋白酶 胰蛋白酶 麦芽糖 胰麦芽糖酶 肠麦芽糖酶 胰脂肪酶 肠脂肪酶 多肽酶 葡萄糖
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 发酵与活细胞有关， 的某些物质，但这些物质 发酵是整个细胞而不是 只有在酵母细胞死亡并裂 细胞中某些物质起作用 解后才能发挥作用 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 酶是蛋白质 切赫、奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能
从前人的探索中，我们可以得 出结论：酶是活细胞产生的具有催 化作用的有机物，其中绝大多数酶 是蛋白质。
（二）酶的本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
来源
功能 化学本质 活细胞产生的 催化剂 多数是蛋白质类化合 物，少数是RNA。
酶的 原料
氨基酸 核糖核苷酸
核糖体
蛋白质 RNA
细胞核
（三）酶的特性 （1）酶具有高效性
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在在温和的条件下
快速进行，因此说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重 要。
【对上述实验进行分析】上述实验分成了1、2、3、4号四支 试管管，哪些是四支试管共同的条件？哪些是不同的条件？
共同点：试管中加入H2O2溶液的浓度、剂量相同，加入氯化铁和肝脏 研磨液的剂量相同。 不同点：反应条件不同，结果也不同。
初中做消化酶实验时，需要控制温度等条件。 加酶洗衣粉的使用说明中，通常会注明使用的温度 范围。
唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5，小肠 液的pH为7.6。 根据上述文字提出问题，分小组进行讨论。
提出假设
温度和pH会影响酶活性。
设计实验
仔细阅读教材84页所给出的实验材料，思 考其中的问题，设计实验。
D
Ｄ．活细胞都能产生酶
2.关于酶的叙述不正确的有（ ）(多选) A.酶在新陈代谢中有多种功能 ABCD B.少数酶是RNA,如RNA聚合酶 C.有的酶是分泌蛋白,如呼吸氧化酶 D.酶都是在核糖体上合成的
酶活性的条件
酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
细胞都生活在一定的环境中，环境条件的改 变会不会影响酶活性呢？
【课堂小结1】
控制变量：控制自变量，形成对照或对比； 观察分析因变量，得出结果或结论； 无关变量保持一致。 【课堂小结2】 酶在细胞代谢中的作用——通过降低化学反 应活化能来催化反应，且催化效率比无机催 化剂更高。 作业：课上基础训练1-4
二 酶本质的探究
阅读教材P81页,关于酶本质的探索
三、酶的原理
1、作用：降低反应的活化能，提高反应速率，
但不改变反应结果 2、活化能：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。
酶的催化作用图解
底物 产物
酶
降解反应
四、酶的特性
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
少量肝脏 研磨液
3
4
3
4
事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂 的 107 ～1013 倍。
脂肪
脂肪微粒
甘油和脂肪 酸 氨基酸
蛋白质
多肽
3.酶的催化作用需要适宜的条件
1）需要适宜pH值
一般来说，动物体内的酶的最适PH多在6.5-8之间，而 植物与微生物体内的酶，最适PH多在4.5-6.5之间。