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人教版必修一 5.1 降低化学反应活化能的酶 课件(30张)

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   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

                        汤孝坪
                                 1
            斯帕兰札尼的实验
 讨论: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
       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

                                           2
一、酶的作用和本质

      1、细胞代谢:

              光
叶绿体:CO2+H2O       (CH2O) +O2
              能酶
                  酶
线粒体:   C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量
              脱水缩合
        氨基酸          多肽
核糖体:            酶

   细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,
统称为细胞代谢。
                                    3
            2、酶在细胞代谢中的
            作用

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

            H2O2酶和FeCl3含量的比较
质量分数为20%的新鲜肝脏         质量分数为3.5%的氯化铁
研磨液:          1滴      溶液:              1滴

生物催化剂:         H2O2酶  无机催化剂:           Fe3+
所含酶的相对数量:         1     3+
                      Fe 的相对数量:       25万 4
       2、酶在细胞代谢中的

       作用比较过氧化氢在不同条件下的分解
    步骤                  试管编号
                 1      2     3       4
                 3%     3%    3%      3%
      H2O2 浓
一       度       2ml    2ml   2ml     2ml
                常温     90℃   FeCl 肝脏研磨液
      剂量                     2滴3     2滴
二    反应条        无       少    较多      大
        件               量    变亮     复燃量
               无氧气       反应有氧气生成
      剂量                                        5
结   气泡产生
   第①组
  常温    90℃
              FeCl3    肝脏研磨液
                    第
                    ②
                    组

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号试管放出气泡,说明加热能提高反应速率
2、在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?
                   不能,加热会使蛋白质变性
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?
                     3+
                   Fe 和H2O2酶都能提高反应速            6
                   率
7                                                                                                                                                           7
催化剂(酶)的作用原理是:降低化学反应的活化能


                                             8
        2、酶在细胞代谢中的
        作用
4.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢?
    用无机催化剂相比,酶降低活化能的作用
 更显著,因而催化效率更高。(酶具有高效性)

 5.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行
 至关重要?
    细胞代谢要在温和的条件下快速进行,只
 有酶能满足这样的要求。

                                         9
        比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
                   试管编号
    步骤         1    2    3     4    说明
              3%    3%   3%
                               3%  无关变量
     H2O2 浓   2ml  2ml   2ml  2ml
一      度                      肝脏研
     反应条件    常温    90℃  FeCl       自变量
      剂量                   3   磨液
                         2滴   2滴   无关变量
二            不明显   少量    较多   大量
     过氧化氢分解的速率                     因变量
      剂量                 变亮   复燃

结    气泡产                                      10
果      生
             课堂小结

对照实验:除了一个因素以外,其余因素都保持
不变。
对照组:不接受人为处理的对象组;
实验组:接受人为处理的对象组。


                                           11
实验设计原则:
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。
③ 等量原则:各组加入的试剂要等量


                                       12
        比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
              对照   试管编号实验组
  对照实验        组
    步骤         1    2    3     4    说明
              3%    3%   3%
                               3%  无关变量
     H2O2 浓   2ml  2ml   2ml  2ml
一      度                      肝脏研
     反应条件    常温    90℃  FeCl       自变量
      剂量                   3   磨液
                         2滴   2滴   无关变量
二            不明显   少量    较多   大量
                                   因变量
      剂量                 变亮   复燃

结    气泡产                                      13
果      生
             课堂小结


控制变量:控制自变量,以形成对照或对比;
   观察分析因变量,以得出实验结果或结论;
     无关变量保持一致。


                                          14
        比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
              对照   试管编号实验组
  对照实验        组
    步骤         1    2    3     4    说明
              3%    3%   3%
                               3%  无关变量
     H2O2 浓   2ml  2ml   2ml  2ml
一      度                      肝脏研
     反应条件    常温    90℃  FeCl       自变量
      剂量                   3   磨液
                         2滴   2滴   无关变量
二            不明显   少量    较多   大量
                                   因变量
      剂量                 变亮   复燃
             过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,酶的
             催化效率比无机催化剂的催化作用更显著     。
结    气泡产                                      15
果      生
                  课堂小结
 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。
            ?酶的本质
 [作业]
 1、阅读P81的资料分析,说出酶的研究过程。从这
些过程中你能给酶下一个完整的定义吗?

 2、完成探究影响酶活性的条件实验中的实验步骤的
设计。
                                                 16
                 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
发酵与活细胞有关,                物质,但这些物质只有在酵
发酵是整个细胞而不                母细胞死亡并裂解后才能发
是细胞中某些物质起                挥作用
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                               17
一、细胞代谢
二、酶在细胞代谢中的作用
三、酶的本质

  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,少数酶是RNA。


                                         18
  四、酶的特性        1、酶具有高效性

过氧化氢酶除了能催化过氧化氢分解外,
能否催化其他物质的化学反应?

淀粉酶能催化淀粉分解,能否催化其他的化
学反应(例如:蔗糖)?

现在给你淀粉酶溶液,应该如何设计这
个实验?

                                         19
  探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
          淀粉溶液               蔗糖溶液
   一   1号试管中加入2mL         2号试管中加入2mL
       淀粉溶液               蔗糖溶液
实
  二    分别加入淀粉酶2滴,振荡,试管下半部浸入
验      60℃左右的热水中,反应5min
步
骤三    加入斐林试剂         振荡     约60℃水浴2min
实          砖红色沉淀               无变化
验
现     淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解
                                                 20
象
一、酶具有高效性
二、酶具有专一        性

每一种酶只能催化        一种或一类      化学反应。

细胞代谢能够有条不紊,互不干扰地进行,
与酶的    专一性    是分不开的。

目前发现的酶有4000       多种,它们分别催化不
同的化学反应。


                                          21
   探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
         淀粉溶液              蔗糖溶液
   一  1号试管中加入2mL        2号试管中加入2mL
      淀粉溶液              蔗糖溶液
实
  二   分别加入淀粉酶2滴,振荡,试管下半部浸入
验     60℃左右的热水中,反应5min
步
骤三   加入斐林试剂        振荡     约60℃水浴2min
      从上面进行的实验我们看出进行实验需要
  一定的条件,比如淀粉酶在60℃左右最好。能
  不能设计一个实验,来证明温度会影响酶的催

  化效率(活性)?                                  22
 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


                                           23
序        项                 试管
号        目          1       2       3
1    α-淀粉溶液        1ml     2ml     1ml
2       淀粉酶        1ml     1ml     1ml
3       温度         60℃     沸水     冰水
4       碘液        1-2滴    1-2滴   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。                         24
淀粉溶       1号试管          2号试管         3号试管
  液             试管各加入2mL淀粉溶液
    一        取3支试管,分别加入等量淀粉酶溶液
        取1号试管和       取2号试管和一      取3号试管和一
实   二   一支加有酶溶       支加有酶溶液       支加有酶溶液
        液的试管,共       的试管,共同       的试管,共同
验       同在0℃冰水       加热至60℃,      加热至100℃,
    三   保持约5min      保持约5min      保持约5min
        给1、2、3号试管分别加入对应的淀粉
步       酶溶液2滴,振荡保温5min
    四     3支试管各加入两滴碘液,震荡观察。
骤            蓝色        无明显变化         蓝色
    五      只有在适合的温度下酶的催化效率最高
                                                  25
实验现
  象
                          较高的温度容易使
                          酶的空间结构遭到
                          破坏而失去活性,
                          低温只是抑制酶的
                          活性。


    在最适宜温度下,酶的活性最高,温度偏
高或偏低酶的活性都会明显降低。

                                               26
        探究pH对过氧化氢酶活性的影响

 H2O2       1号试管           2号试管         3号试管
 溶液
                     加入过氧化氢酶2滴
实    一
            滴加2滴盐酸        滴加2滴蒸馏水       滴加2滴NaOH
验    二
步                 试管各加入2mL H2O2溶液
     三
骤            2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
     四
             无明显变化          复燃           无明显变化
 现象
               只有在适合的pH下酶的催化效率最高
 结论                                                       27
                        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,
                        但肽键没有被破坏


    在最适宜PH下,酶的活性最高,PH偏高或
偏低酶的活性都会明显降低。


                                               28
思考:    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;低温使酶活性明
 显下降,但在适宜温度下其活性可以恢复。                            29
小结:
            高效         专一
1.酶的特性:酶具有比较温和  _____性。酶具有
 ______性。酶的作用条件温度       PH值
 ___________。
2.影响酶催化的变化因素:受到______、
 ______逐渐升高等的影响。
3.影响因素的变化与酶的催化效率:在不断降低
 最适温度或最适酸    pH之前,随温度或碱 过高 pH
 的逐步增加,酶的催化效率也空间结构    失活
 __________,在最适温度或最适活性    pH之
 后,随温度或pH的不断增加,酶的催没遭破坏
 化效_________恢复。
4.酶的失活:过_____、过______或温          30
 度______,使酶的_________遭到破
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