人教版必修一 第五章 第1节 降低化学反应活化能的酶(共33张PPT)

第五章
细胞的能量供应和利用
第五章
细胞的能量供应和
利用
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
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第五章
细胞的能量供应和利用
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[重、难点] 1.通过对照实验, 掌握酶催化代谢反应的实
质及特征.
2．通过实验探究, 学会控制实验变量及设 计对照实验. 3．阅读资料分析, 阐述酶的本质.
对照组: 已知蛋白液＋双缩脲试剂―→出
现紫色反应. (2)证明某种酶是RNA
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第五章
细胞的能量供应和利用
实验组: 待测酶液＋吡罗红染液―→是否
呈现红色. 对照组: 已知RNA溶液＋吡罗红染液―→ 出现红色. 特别提醒 酶的化学本质还可利用酶的专
一性原理进行证明, 其方法是将某一待测
酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处理, 然后观察该待测酶是否还具有催化作用.
2．温度和pH对酶活性的影响
酶活性 温度 pH
最高
降低 失活
最适
偏高或偏低 ___________ 过高
最适
偏高或偏低 ______________ 过高或过低
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第五章
细胞的能量供应和利用
要点突破·讲练互动
要点一 要点突破 酶的本质及实验验证
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
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第五章
细胞的能量供应和利用
想一想 唾液淀粉酶能够催化淀粉分解, 但是不能 催化蔗糖分解, 这说明了什么？ 【提示】 酶具有专一性.
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第五章
细胞的能量供应和利用
三、酶的作用条件较温和

无机催化剂
降低化学反应的活化能， 提高化学反应的速率， 缩短 反应时间， 但不改变反应的 方向 和平衡点。
内化训练：
1.关于下图，以下说法正确的是（ D ）
ab c
A.加入催化剂后使得横轴因素增 大，酶作用更显著
B.加入催化剂后，可提高反应速 率，使生成物增多
C.加入催化剂后，可使反应逆方 向进行
降低化学反应活化能的酶
考纲要求
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。 2.探究影响酶活性的因素(Ⅱ)。
考 点
细 化
1.通过复习能概述酶的定义、本质 、作用、特点、条件。
2.正确描绘且解读与酶相关的各种 坐标曲线，分析影响酶活性的主 要因素。
降低化学反应 活化能的酶
回归教材，自主复习 完成学案P1教材基础知识梳理
特 性：高效性，专一性，作用条件温和 (高温、强酸、强碱下空间结构被破坏而变性失活)
谷氨酸是世界上氨基酸产量最大品种 ，可用于医药，可 作为皮肤毛发的营养物质，特别是还可作为风味增强剂 。
谷氨酸脱羧酶能专一催化1mol谷氨酸分解为1mol 氨基丁酸和1molCO2。动物脑组织中含有丰富的谷氨 酸脱羧酶，研究小组从小鼠的脑中得到该酶后，进行了 一系列实验。
2.已知酶催化水解的反应时间和产物生成量的关系如图。那么，反 应过程中酶·底物复合物浓度变化曲线正确的是
A
B
C
D
自主分析学案P2探究一， 解读曲线完成（1）—（4）
可小组内交流
研究人员经过实验分析，绘制出下图曲线表示在无催化条件和 有谷氨酸脱羧酶催化条件下，谷氨酸分解成氨基丁酸和CO2的 化学反应的能量变化过程，观察下图思考以下问题：Hale Waihona Puke 未加催 化剂所 需活化 能

过酸、过碱或温度过高，会使酶的空 间结构遭到破坏，使酶永久失活。 （不可逆） 低温，不破坏酶的空间结构，只是降 低酶的活性。 （可恢复）
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总结酶
1.产生部位和作用部位： 所有的活细胞 细胞内、细胞外、体外
2.作用： 催化作用 降低活化能
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3.本质：有机物（绝大多数、少数） 具备蛋白质的性质
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。
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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称为活化能
加热
能 ………………
量
活 化 能
反应物
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产物 反应进程
催化剂在化学反应中的作用
无机
主要特点
催化剂
能 ………………
量
降低反应所需的活化能
活 化
..…………
1.常温下反应 2.加热 3.Fe3+做催化剂 4.过氧化氢酶
加入试管直接观察 酒精灯加热 滴加FeCl3溶液 猪肝研磨液
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➢比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
对照组 试管编实号验组
对照步骤实验
1
2
3
4
说明
一 H2O2 浓度 3%
剂量
2ml
3% 3%
2ml 2ml
3% 无关变量
2ml
二 反应条件
怎样验证酶的存在？ 与双缩脲反应（呈紫色）
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二、酶的特性
1.高效性 2.专一性 一中酶只能催化一种或一类化 学反应 3.作用条件比较温和 4、多样性
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酶活性：酶对化学反应的催化效率 最适的温度和PH条件下， 酶的活性最高

李比希
引起发酵的是细胞中的某些 物质，但是这些物质只有在酵 母细胞死亡后才能发挥作用
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，就象在活酵母细胞中一样
萨姆纳
酶是蛋白质
切赫和奥特曼
少数的RNA具有催化作用
酶的作用和本质
1、酶在细胞代谢中的作用 ①在催化某一反应时，与其他一般无机催化 剂一样，能显著降低反应的活化能，提高反 应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变 生物催化剂 反应的方向和平衡常数。 ②反应前后酶的性质和数量均没有变化。 2、酶的本质 ①探索历程
太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能 量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。
第5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
学习目标：
1、说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性； 2、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同 科学是在不断的探索和争论中前进的； 3、进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察 和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实 验。
②本质：大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
教材82页练习
〖提示〗基础题 1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某 些物质在起作用。 李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵 母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 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。 2.（1）细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化 学反应需要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高得多。 （2）细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条 件下进行，无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等 剧烈条件才能有较高的催化效率。 3.D。 拓展题 1.可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以 很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。 2.（1）如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。（2）目前已有发现 具催化活性的DNA的报道。

D．先降后升
3．某种生物活性洗衣粉包装袋上印有以下资料，
下列叙述错误的是
(C )
成分：蛋白酶 0.2% 清洁剂: 15% 用法：洗涤前将衣物浸于溶有洗水粉的水中数小时 使用温水效果最佳 切勿用60℃以上的水
A．这种洗衣粉较易清除衣服上的蛋清污渍 B．在60℃以上的水中，蛋白酶会失去活性 C．该洗衣粉可洗涤各种衣料 D．蛋白酶能够水解蛋白质污渍
资料
资料
实验证明；用加酶 洗衣粉时，温水的 洗涤效果比冷水好
pH和温度可能 影响酶活性
酶的名称
过氧化氢酶 唾液淀粉酶
脂肪酶 胰蛋白酶 胃蛋白酶
最适pH
6.8 6.8 8.3 8.0~9.0 1.5~2.2
探究实验
请仿照“酶的专一性”实验进行讨论， 完成实验方案。
注意考虑2个实验重要原则： 对照原则、单一变量原则
实验结论
酶的催化活性受温度的影响； 高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶失活， 且不能恢复； 低温会使酶的催化活性显著降低，但不会 失活，温度恢复，酶的催化活性会恢复。
酶的催化活性受pH的影响； 过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏， 使酶失去催化活性，且不能恢复。
绘制曲线图
请根据实验结论绘出温度和pH变化与酶活性的关系 大致变化曲线图。
步骤
试管1
试管2
1
2ml淀粉溶液
2ml蔗糖溶液
2 2ml新鲜淀粉酶溶液，振荡，60℃水浴 保温5min
3
2ml斐林试剂，边加边轻轻振荡
4
水浴煮沸1min
结果
酶的专一性
每一种酶只能催化 一种或化一学类反应。 细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 专一性 是分不开的。 锁和钥匙学说

B、多样性 D、多变性
3、能水解脂肪酶的酶是
A、淀粉酶
B、蛋白酶
C、脂肪酶
D、麦芽糖酶
无关变量：反应物的浓度、剂量；实验室的温度等 二、对照原则： 对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不
变的实验。 对照组：1号
实验组：2、3、4号
二、酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
资料分析
发酵与活 细胞有关
巴斯德 争论 李比希
发酵与死细胞 中的物质有关
脲酶是 蛋白质
毕希纳 萨姆纳
其他科学家
三、酶的特性
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影 响其本质相同吗？
不同。 过酸、过碱或温度过高，会使酶的(空间)结 构遭到破坏，使酶永久失活； 低温时酶空间结构依然稳定，但酶活性被 抑制，在适宜温度下其活性可以恢复。
三、酶的特性
例：下图表示某有机物加入催化剂后，置于由 0℃渐变至80℃的环境中，有机物的分解总量 与温度的关系图。根据该图判断，如果把这 些物质置于80℃渐变至0℃的环境中处理，其 关系图应为
注入5% 2 不同pH的处理 盐酸溶液
1ml
注入 注入5%
蒸馏水 1ml
N液aOH溶 1ml
3 注入过氧化氢 溶液
每支试管各2ml
4
用带火星的卫生香进行检验
三、酶的特性
3、酶的作用条件较温和
动物：35°~ 40° 植物：40°~ 50°
植物：pH 4.5 ~ 6.5 动物：pH 6.5 ~ 8.0 胃蛋白酶：1.5 ~ 2.2 胰蛋白酶:8 ~ 10
1000C
向混合液中加入1滴碘液 观察颜色变化情况
三、酶的特性
实验结果： 30~50℃中的试管中溶液几乎不变蓝

.
24
总结酶
1.产生部位和作用部位： 所有的活细胞 细胞内、细胞外、体外
2.作用： 催化作用 降低活化能
.
25
3.本质：有机物（绝大多数、少数） 具备蛋白质的性质
（合成受遗传物质的控制、与双缩脲反应为紫色、 可水解为氨基酸） 4.同无机催化剂一样，
只改变反应速率，不能改变反应方向和终产 物的浓度，在化学反应前后本身不发生改变。
合成代谢（同化作用） 分解代谢（异化作用） 2.酶在代谢中的作用
.
3
酶在细胞代谢中的作用
2 H2O2 → 2 H2O + O2
1.常温下反应 2.加热 3.Fe3+做催化剂 4.过氧化氢酶
加入试管直接观察 酒精灯加热 滴加FeCl3溶液 猪肝研磨液
.
4
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
变量
反应条件
.
10
.
11
3.酶的本质 A.酶本质的探索：
（1）1857年，法国 巴斯德 通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵
母细胞的存在 结论：没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒 精的
.
12
(2)德国 李比希 结论：发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物 质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 （3）德国 毕希纳 过程： 结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为
.
49
巩固练习
1.ATP的结构式可以简写成（ B ）
A.A - P - P～ P B.A - P～ P～ P C.A～P～P - P D.A～P ～ P～ P 2.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解后，释放出 2870kJ的能量。计算：1分子葡萄糖彻底氧化分解 所释放的能量是1分子ATP水解所释放能量的多少倍？

人 教
分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。
版
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·
第五章 细胞的能量供应和利用
2．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析
质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每 实验 滴FeCl3溶液中的Fe3＋数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数 原理 的25万倍。H2O2在加热或催化剂的作用下，将产生水和氧气。氧气可
物
必 修
生理功能
具有生物催化功能
①
人
具有特性
专一性、高效性、需要适宜的pH、温度等
教
版
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·
第五章 细胞的能量供应和利用
(2)酶的作用机理：
分析可知：
①E1这一部分的活化能是指酶所降低的能量；
生 物 必
②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；
修 ①
③E1＋E2＝E这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，
生 物 必 修 ① 人 教 版
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第五章 细胞的能量供应和利用
？思考
1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼 时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？
提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉 酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽 糖，却不能将纤维素分解 。
胞内，也可以发生在细胞外。( × )
5．在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的PH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的
生 物 必
活性将逐渐增强。( × )
修
①
人 教 版
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第五章 细胞的能量供应和利用

什么是酶？
酶是一类生物催化剂
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
绝大多数酶是蛋白质，也有少数是RNA。
堂清检测
1.酶在细胞代谢中的作用是 A.提供物质 B.提供场所 C.提供能量 D.降低化学反应所需要的活化能 2.关于活化能，下列说法不正确的是 A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量 B.加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能 C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快 反应速率 D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进 行
分组讨论 常温 90℃ Fecl3
肝脏研磨液
3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明 什么？ 说明Fe3+和过氧化氢酶能加快过氧化氢的分解速率. 4、3号试管和4号试管相比，哪只试管中的反应速率快？ 这说明什么？ 4号试管;说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高
分组讨论 常温 90℃ Fecl3
肝脏研磨液
结论
1. 加热和用催化剂都能提高化学反应速率 2. 酶比无机催化剂的效率高得多
思
考
酶为什么比无机催化剂的效率高得多？
同无机催化剂相比，酶能显著降低活化能。
• 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称为活化能。 • 加热促使H2O2分解，是加热使H2O2 分子得 到能量，从常态转变为容易分解的活跃状 态。 • Fe3+和H2O2 酶促使H2O2 分解，并未供给 其能量，而是降低了H2O2 分解反应的活化 能。
叶绿体: CO2物 +O2
动物细胞要获得能量要通过: 营养物质的消化、吸收及利用……
淀粉
淀粉酶
麦芽糖
麦芽糖酶
葡萄糖(吸收及利用)

第1节 降低化学反应活化能的酶
3.表示酶专一性的曲线
(1)在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A催 化底物A参加反应。 (2)在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不催化 底物A参加反应。
第1节 降低化学反应活化能的酶
【对点训练】 (密码改编)如图为酶催化反应的过程示意图,以数字编 号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素。下列相关叙述 中,错误的是 ( )
第1节 降低化学反应活化能的酶
(1)本实验不宜选用斐林试剂,因为斐林试剂与还原糖只有在加热的 条件下才有砖红色沉淀生成,而该实验需严格控制不同的温度。 (2)本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解,因为过氧化氢酶催化 的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。 2.pH对酶活性的影响 (1)原理解读
第1节 降低化学反应活化能的酶
2.酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物,其中绝大多数 酶是蛋白质,少数酶是RNA。
三、酶的特性
1.高效性:催化效率约是无机催化剂的107~1013倍。 2.专一性:每种酶只能催化一种或一类化学反应。 3.作用条件较温和:在最适温度和pH条件下,酶的活性最高。
第1节 降低化学反应活化能的酶
【误区警示】 本题易错选C项,主要原因是不能正确分析有关酶促反 应的曲线图。看到图中c点化学反应速率已经达到最大,因此认为再 增加酶浓度,不会提高反应速率,这种情况只发生在反应底物一定的 条件下,但在反应底物充足的条件下,增大酶浓度,还可以提高反应速 率。
第1节 降低化学反应活化能的酶
【典题例析】 如图表示人体内某种酶促反应速率受温度和pH的影 响情况,下列解释不正确的是 ( )
A.在a点,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 B.在b点,将酶的浓度增大一倍,反应速率不可能增大