降低化学反应活化能的酶

化学本质
合成原料？？？
归纳酶的本质及生理功能
化学本质 合成原料 合成场所 来源 生理功能 作用原理 绝大多数________ 蛋白质 氨基酸 核糖体 活细胞 少数是_____ RNA 核糖核苷酸 核仁
生物催化作用 降低化学反应的活化能
2、酶化学本质的实验验证
（1）证明某种酶是蛋白质
实验组:待测酶液+双缩脲试剂一 是否出现紫色反应
一 二 H2O2 浓度 剂量 反应条件 剂量 观 察 结论 3% 2ml 常温
2
3% 2ml 90℃
3
3% 2ml FeCl3 2滴
4
3% 2ml 肝脏研磨液 2滴
1、与1号试管相比，2号试 管出现什么不同的现象？ 2比1释放的气泡多 这一现象说明什么？
加热可以促进过氧化氢分解
90℃水 浴加热
2、3号试管和4号试管未经加热也有大量的气泡产生， 这说明什么？ Fe3+ 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解 3、3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？
失活
失活
坏，使酶永久 失活
酶活性受pH值影响示意图
谢 谢
人教版生物必修一
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶 第三课时
高一 徐老师
一、实验设计
1、温度酶活性的影响 材料：淀粉酶、淀粉、沸水、冰块、 60 ℃的水、碘液
(1)原理
温度影响酶的活性和结构，从而影响淀粉的水解，滴 加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的 活性。
出现紫色反应 对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂一
(2) 要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，现有的实
验材料有：刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试
管等，那么你给出的合理实验方案是怎样的？
组别 实验组 待测液 唾液 检验试剂 双缩脲试 剂 双缩脲试 剂 预期现象 出现紫色 结论
唾液淀粉酶 是蛋白质
对照组 已知蛋白液
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
对照实验 等量性原则 单一变量原则 等量性原则 则
对照组
实验组
变量 无关变量 自变量 无关变量 因变量
控制变量与对照实验：
自变量：实验中人为控制改变 的变量。 因变量：随 自变量 而变化的变量。
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一
随温度的升高而 加快 ；
当温度升高到一定限度时， 酶促反应速率随着温度的 升高而 下降 。
低温、高温对酶活性的影 响一样的吗？ υ/mmol. s-1 低温抑制酶的活性，但 不温度升高后，酶仍能 恢复活性。但高温会使 抑制 最适温度 失活 酶的 空间结构 遭到破 坏，会导致酶 变性 ，甚
t/℃ 至会使其永久失去活性 酶活性受温度影响示意图 。
试管编号 2 2 mL 沸水 5 min 1 mL 5 min 3 2 mL 冰块 5 min 1 mL 5 min
60 ℃的水 5 min 1 mL 5 min
滴入碘液 实验现象
1滴 淡黄色
1滴 蓝色
1滴 蓝色
问题讨论 (1)结合实验结果你有什么结论？ 1号试管中的淀粉被完全水解了，2、3号试管中的淀粉 没有被水解。工业淀粉酶的活性受温度的影响。在 60 ℃
说明，酶和无机催化剂相比有什么不同？
条 件 没有催化剂催化 用胶态钯催化 用过氧化氢酶催化 答案 著，即催化效率更高。 活化能/kJ· mol 75 54 29
和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显
谢 谢
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第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶 第二课时
高一 徐老师
催化 尿素 分解外，对其他化学反应不起作用。
(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。
Hale Waihona Puke Baidu
根据图2分析：在A反应物中加入酶A，反应速率较
未加酶时明显加快，而加入酶B，反应速率和未加酶时
相同，这说明什么？
图2
答案
酶A能催化反应物 A反应，酶B不能催化反应物
A反应，酶的作用具有专一性。
（三）酶的作用条件温和
无机催化剂既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、 淀粉水解。 蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉 等的水解。 口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还 没被消化。 由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。
（二）酶具有专一性
(1)含义：每一种酶只能催化
一种或一类
化学反应。
如过氧化氢酶只能催化 过氧化氢 分解。脲酶除了
(2)实验设计思路 淀粉t1温度下＋淀粉酶t1温度下 淀粉t2温度下＋淀粉酶t2温度下 ┇ ┇ ┇ 淀粉tn温度下＋淀粉酶tn温度下 碘液
检测是否出现蓝色及蓝色深浅
（3）实验设计程度
①取淀粉、淀粉酶分别放入试管
②各自在所控制的温度下处理一段时间
③淀粉与相应温度的淀粉酶混合
④在各自所控制的温度下保温一段时间 ⑤滴加碘液，观察颜色变化 注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒
③等量原则：各组加入的试剂要等量
问题质疑： 与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分 解？ 加热使反应加快的本质：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。 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
FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过 氧化氢分解，原因与2号试管的相同吗？
无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。
解也会加快。
2．pH对酶活性的影响 (1)原理
②pH影响酶的活性和结构，从而影响氧气的生成量， 可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成 量的多少。
(2)实验设计程序
取n支试管分别加入等量的同种新鲜的质量分数为 20% 的肝脏研磨液→用盐酸或NaOH溶液调整出不同的 pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别 滴加等量的质量分数为 3%的过氧化氢溶液 →用点燃但
答案
不能。过氧化氢本身在不同温度下就存在分解速
率的差异，会干扰实验结果。
【提醒】
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 H 2 O 2 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
些 可变因素，对实验结果造成影响。 对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变 的实验叫做对照实验。 对照实验一般要设置对照组与实验组。
实验设计的基本原则：
对照原则；单一变量原则；
等量原则；平行重复原则 ①对照原则：设计对照实验,既要有对照组又要有 实验组。 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。
(4)实验的变量分析
（5）交流与表达： 实验过程中先加酶再调控温度同样能说明温度对酶活 性的影响，你赞同吗？改用斐林试剂检测有不妥之处
吗？为什么？
不，因为酶具有高效性，加酶后再做变量（温度） 的调控，底物已经被催化分解一部分了。 不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，而本实验
中的变量是温度。
步骤 1 加入3%可溶性淀粉溶液 提供环境温度 保温 注入2%的新鲜淀粉酶溶液 继续保温 2 mL
过氧化氢酶
实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢， 了解酶的作用和意义。 实验原理： 过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用 下都可分解成水和氧气。
检验方法： A、观察产生气泡的数目的多少。 B、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火 焰的卫生香复燃。
2 H2O2
高温 /Fe3＋ /过氧化氢酶
说明什么？
4号，说明过氧化氢酶的催化效率更高
实验步骤：
步骤 试管编号
1
一 二 H2O2 浓度 剂量 反应条件 剂量 观 察 气泡产生 结论 不明显 3% 2ml 常温
2
3% 2ml 90℃
3
3% 2ml FeCl3 2滴 较多 变亮
4
3% 2ml 肝脏研磨液 2滴 大量 复燃
少量 不复燃
带火星的木条 不复燃
酶的活性大小 通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量 （即反应的速度）来表示酶活性的大小。
酶的作用需要适宜的温度
酶活性最高时： υ/mmol. s-1
最适温度
动物:35~40oC； 植物:40~50oC之间； 微生物最适温度差别很大 有些人工酶：60oC
最适温度 酶活性受温度影响示意图t/℃
在一定温度范围内，酶促反应速率
时活性最高，温度偏高或者偏低，都会影响酶的活性
（2）在温度对酶活性影响的实验中，为什么要在加 入淀粉酶溶液之前控制好各自的温度？
防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而 失去对照作用，影响实验效果。
(3) 能否在反应后加入新配制的斐林试剂观察是否有砖 红色沉淀生成，来判断试管中的淀粉是否水解了？ 不能。因为这个实验要严格控制温度，而斐林试剂的反 应需要水浴加热。 (4) 能否用过氧化氢和过氧化氢酶来做这个实验？
2 H2O + O2
想一想 1、为什么要选用新鲜的猪肝？ 新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶 2、为什么要将猪肝制成研磨液？ 过氧化氢酶存在于活细胞中，实验使用肝 脏的研磨液，加大肝脏内过氧化氢酶与试 管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速 过氧化氢的分解
思考：土豆细胞中有吗？
实验步骤：
步骤 试管编号
1
出现紫色
二、酶的特性 3号试管加FeCl3溶液 4号管加 新鲜肝脏研磨液
气泡：较多
卫生香：不猛烈
气泡：大量
卫生香：猛烈
与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著， 因而催化效率更高。
(一)酶具有高效性
酶高效性的曲线
（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反应平衡所需时间，不改变化学 反应的平衡点。反应前后酶的性质和数量不发生变化。 （3）酶只能催化已存在的化学反应。
催化作用
降低了化学反应的活化能
各条件使反应加快的本质： 加热：提高分子的能量 Fe3+：降低化学反应的活化能 酶：更显著地降低化学反应的活化能
2、 现 象 解 释：
没有酶催化 能 量 酶 使 活 化 能 降 低
有酶的催化
反应过程
酶的作用机理
AB:酶降低 的活化能
AC： 无催 化剂 时的 活化 能
一、 酶的本质 阅读教材P81－82,“关于酶本质的探索”思 考： 巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫 和奥特曼的观点各是什么？
巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 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 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
BC:酶的活化 能
1.下图是无催化剂和酶的作用机理示意图
(1)没有催化剂时的活化能是
多少？有酶催化时的活化能
又是多少？(用图中字母表示) 答案 分别是CA、CB。
(2)酶能不能为化学反应提供所需要的能量？酶加快反应速率 的机理是什么？ 答案 不能。酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的
(3)下表数据是在20 ℃测得的H2O2分解的活化能，数据
细胞代谢究竟是指什么呢？
一、细胞代谢 (1)场所： 细胞 中。
(2)实质：各种 化学反应 的总称。
(3)意义：细胞 生命活动 的基础。
二、酶在细胞代谢中的作用 实验探究：
.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理：H2O2在水浴加热、FeCl3
Fe3＋
溶液中的
的
和肝脏研磨液中
的作用下加速分解。
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
酶
来源
功能 化学本质
活细胞
催化性 降低化学反应 活化能
大部分是蛋白质，少 部分是RNA
酶的概念
来源 作用 酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。 绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA.
酶的作用需要适宜的pH 酶活性最高时： 最适pH 动物:6.5~8.0 胃蛋白酶的 最适pH:1.5 植物:4.5~6.5。
在一定条件下，酶活性最大时的pH值称为 该酶的
最适pH 。偏离该pH，不论升高还是降 下降 。
低，酶促反应速率都会
过酸、过碱对酶活性的影 响一样的吗？ 过酸、过碱都会使酶 的 空间结构 遭到破
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶 第一课时
高一 徐老师
复习提问： 合成ATP时能量的主要来源是？
讨论一：金属笼子有什么作用呢？ 排除了鸟胃中的物理性消化 讨论二：是什么物质使肉块消失了？ 胃内的化学物质 讨论三：怎样才能证明你的推测？ 收集胃内物质， 在体外能否分解肉块