1、) TO REDUCE CHEMICAL REACTION ACTIVATION ENERGY OF THE ENZYME 第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶 人教版 生物(高中) 课堂导入 1 1巴斯德以前巴斯德以前，许多化学家认为发酵是纯许多化学家认为发酵是纯 ，与与 无关无关。18571857年巴斯德提出年巴斯德提出 发酵是由于发酵是由于 的存在的存在，即有即有 的参与才能引起发酵的参与才能引起发酵；而德国化学家李比希却坚持而德国化学家李比希却坚持 认为引起发酵的是认为引起发酵的是 中的某些物质中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞但这些物质只有在酵母细胞 后才能发后才能发 挥作用挥
2、作用。两种观点争执不下两种观点争执不下。德国化学家李比希发现不含酵母细胞的德国化学家李比希发现不含酵母细胞的 与活酵母是一样与活酵母是一样 的的，都能引起发酵都能引起发酵，他将引起发酵的物质称为他将引起发酵的物质称为 ，最早从刀豆中提取出脲酶的是美国科学最早从刀豆中提取出脲酶的是美国科学 家家 ，他用多种方法证明了酶是他用多种方法证明了酶是 。2020世纪世纪8080年代年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少美国科学家切赫和奥特曼发现少 数数 也有生物催化功能也有生物催化功能。 化学过程化学过程 生命活动生命活动 酵母细胞酵母细胞 活细胞活细胞 酵母细胞酵母细胞 死亡并裂解死亡并裂解 提取液提取液
3、 酿酶酿酶 萨姆纳萨姆纳 蛋白质蛋白质 RNARNA 课堂导入 2. 2.酶是酶是 产生的产生的，具有具有 作用的一类作用的一类 ，其中绝大多数酶是其中绝大多数酶是 ，少数少数 是是 。 蛋白质蛋白质 催化催化 活细胞活细胞 有机物有机物 RNARNA 问题：1、酶被水解之后的产物是? 2、酶的作用是什么？ 酶的概念理解 化学本质化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA 合成原料合成原料：氨基酸和核糖核苷酸 元素组成元素组成：CHON/CHONP 来源来源：一般活的细胞都能产生 生理功能生理功能：催化作用 作用场所作用场所：细胞内和细胞外 关于变量的思考题 1. 1.细胞中每时每刻都进行着许多
4、细胞中每时每刻都进行着许多 ，统称为细胞代谢统称为细胞代谢。 2. 2.实验过程中可以变化的因素称为实验过程中可以变化的因素称为 。其中人为改变的变量称为其中人为改变的变量称为 ，随着自变量随着自变量 的变化而变化的变量称做的变化而变化的变量称做 ，除自变量外除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验对实验 结果造成影响结果造成影响，这些变量称为这些变量称为 。除一个因素以外除一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫其余因素都保持不变的实验叫 做做 ，它一般设置它一般设置 组和组和 组组。 变量变量 自变量自变量 因变量因变量 无关变量无关变量 对
5、照实验对照实验 对照对照 实验实验 化学反应化学反应 探究温度对小麦种子萌发率影响的实验探究温度对小麦种子萌发率影响的实验 1 1、自变量是什么自变量是什么？ 2 2、因变量是什么因变量是什么？ 3 3、无关变量有哪些无关变量有哪些？ 温度温度 小麦种子的萌发率小麦种子的萌发率 水分水分、光照光照、种子等种子等 关于变量的思考题 f f ffffff 方法步骤 试管号试管号 （无关变无关变 量量） 3 3 控制变量控制变量 点燃的卫生点燃的卫生 香检测香检测（因因 变量变量） 结果分析结果分析 实验处理实验处理 （自变量自变量） 气泡多少气泡多少 （因变量因变量） 1 1 2 2 无助燃性无助
6、燃性 2 2 2 2 9090水浴加热水浴加热 很少很少 有助燃性有助燃性 3 3 2 2 滴加滴加3.53.5 FeClFeCl3 32 2滴滴 较多较多 助燃性较强助燃性较强 4 4 2 2 滴加滴加2020肝脏肝脏 研磨液研磨液2 2滴滴 很多很多 助燃性更强助燃性更强 实验设计及现象分析实验设计及现象分析 常温下过氧化氢的分解速率十分缓慢常温下过氧化氢的分解速率十分缓慢 加热能促进过氧化氢的分解加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率提高反应速率 FeClFeCl3 3中的中的FeFe3+ 3+能加快过氧化氢分解的速率 能加快过氧化氢分解的速率 新鲜肝脏中的过氧化氢酶能加快过氧化氢新鲜肝
7、脏中的过氧化氢酶能加快过氧化氢 分解的速率分解的速率 比较过氧化氢在不同条件下分解的实验现象及理论分析 （1 1）2 2号管现象与号管现象与1 1号管不同号管不同，说明了什么说明了什么？ 2 2号试管放出的气泡多号试管放出的气泡多。这一现象说明这一现象说明加热加热能促进过氧化氢的分解能促进过氧化氢的分解，提提 高反应速率高反应速率。 加热使过氧化氢分子获得能量，从常态 转变为容易分解的活跃状态 【合作探究】 （2 2）、）、3 3号和号和4 4号管并未加热号管并未加热，也有大量气泡产生也有大量气泡产生，说明什么说明什么？ 说明说明（无机无机催化剂催化剂）FeClFeCl3 3中的中的FeFe3
8、+ 3+和新鲜肝脏中的过氧化氢 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶酶都能加快过氧化氢分解的速率都能加快过氧化氢分解的速率。 【合作探究】 问题：3、酶的催化原理是什么？ 4 4分子从常态转变为分子从常态转变为 的活跃状态所需要的的活跃状态所需要的 称为称为活化能活化能。同无机同无机 催化剂相比催化剂相比，酶降低活化能的作用更酶降低活化能的作用更 ，因而因而 更高更高，这样细胞代谢就能在这样细胞代谢就能在 条条 件下快速进行件下快速进行。 容易发生化学反应容易发生化学反应 能量能量 显著显著 催化效率催化效率 温和温和 酶的催化原理是什么 关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，开始实验时4支试管（1
9、号试管对照；2号试管 加热；3号试管滴入FeCl3溶液；4号试管滴入肝脏研磨滴）内的过氧化氢分子的能量状态如图所 示，图中阴影部分表示分子正处于容易发生化学反应的活跃状态图中阴影部分表示分子正处于容易发生化学反应的活跃状态表示4号试管的是（ ） 例题 问题：4、酶反应前后变化吗？ (1)(1)用量少而催化效率高用量少而催化效率高 酶与一般催化剂一样酶与一般催化剂一样, ,用量少而催化效率高用量少而催化效率高。酶在细胞中的相对含量很低酶在细胞中的相对含量很低, ,却能使一个慢速却能使一个慢速 反应变为快速反应反应变为快速反应。 (2)(2)反应前后性质和数量均没有变化反应前后性质和数量均没有变化
10、 和一般催化剂一样和一般催化剂一样, ,酶仅能改变化学反应的速率酶仅能改变化学反应的速率, ,并不能改变化学反应的平衡点并不能改变化学反应的平衡点。酶本身在酶本身在 反应前后不发生变化反应前后不发生变化。 (3)(3)可降低反应的活化能可降低反应的活化能 催化剂催化剂( (包括酶在内包括酶在内) )能降低化学反应的活化能能降低化学反应的活化能。 区别区别：酶降低化学反应的活化能的效果更显著酶降低化学反应的活化能的效果更显著 酶和一般催化剂的共性 图为实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”示意图，下列说法正确的是（ ） A本实验的自变量是不同的催化剂 B本实验的无关变量有温度和酶的用量等 C3
11、号与4 号试管构成对照实验，可表明酶具有高效性 D分析 1 号、2 号试管的实验现象可知加热能降低反应的活化能 及时训练 酶和无机催化剂相比有什么特殊之处？ 与无机催化剂相比酶的作用特点是具有与无机催化剂相比酶的作用特点是具有高效性高效性、专一性专一性、酶的作用条件比较温和酶的作用条件比较温和，容易受温度容易受温度、 酸碱度的影响酸碱度的影响 酶的特性 探究探究1 1：4 4号比号比3 3号气泡更多号气泡更多，说明什么说明什么？体现了酶的什么特点体现了酶的什么特点？为什么说酶对于细胞内化学反应为什么说酶对于细胞内化学反应 的顺利进行至关重要的顺利进行至关重要？ 注意的问题注意的问题 （1 1）
12、、）、一定要选用新鲜的肝脏一定要选用新鲜的肝脏，为什么为什么？ （2 2）、）、将肝脏制成研磨液有什么意义将肝脏制成研磨液有什么意义？ 4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多号试管快得多。体现了酶的高效性体现了酶的高效性。 新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶。 使肝细胞内的过氧化氢酶释放出来使肝细胞内的过氧化氢酶释放出来，增加酶与底增加酶与底 物的接触面积物的接触面积。 酶的特性 探究探究2 2：酶的催化效率为什么比无机催化剂更高酶的催化效率为什么比无机催化剂更高？ （3 3）、）、滴入滴入FeClFeCl3 3溶液和肝脏研磨液时溶液和肝脏研磨液
13、时，可否共用一个吸管可否共用一个吸管？为什么为什么？ 不能不能；由于酶具有高效性由于酶具有高效性，若滴入的若滴入的FeClFeCl3 3溶液中混有少量的过氧化氢酶溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验准确性会影响实验准确性 FeClFeCl3 3中的中的FeFe3+ 3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能降低化学降低化学 反应的活化能反应的活化能。但是酶显著降低催化反应需要的活化能但是酶显著降低催化反应需要的活化能。 高效性高效性 酶的特性 专一性专一性 酶的特性 (1)(1)根据酶在细胞中的分布可分为根据酶在细胞中的分布可分为: :胞外酶胞外酶( (如各种消化酶如各种
14、消化酶) )和胞内酶和胞内酶( (如呼吸酶如呼吸酶、与光合作用有关的酶与光合作用有关的酶) )。 (2)(2)根据酶所催化的化学反应性质分为根据酶所催化的化学反应性质分为: :水解酶水解酶、氧化酶氧化酶、转录酶转录酶、逆转录酶逆转录酶、合成酶合成酶等等。 酶的分类 温度影响酶的活性 高温会破坏高温会破坏酶的空间结构酶的空间结构，从而使酶失去活性从而使酶失去活性， 并且这种破坏是并且这种破坏是不可逆的不可逆的。 低温可以使酶的活性暂时性的失活低温可以使酶的活性暂时性的失活，这种事这种事 可逆的可逆的，条件合适的话酶的活性会重新恢复条件合适的话酶的活性会重新恢复。 温度影响酶的活性 下列关于酶的叙
15、述，正确的是（ ） A低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构其破坏了酶的空间结构 B酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸脱氧核苷酸 C酶是活细胞产生的，在细胞内和细胞外均可以起作用 D酶在催化过程中不断被消耗酶在催化过程中不断被消耗 及时训练 下列关于酶的说法中正确的是（ ） A. 酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体 B. pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性 C. 酶能降低化学反应的活化能，在任何条件下降低活化能的效果一定比无机催化剂显著 D. 所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体 及时训练 1 1下列关于酶的概念下列关于酶的
16、概念，最准确的叙述是最准确的叙述是（ ） A A 酶是一种蛋白质酶是一种蛋白质 B B 酶是一种具有催化能力的蛋白质酶是一种具有催化能力的蛋白质 C C 酶是活细胞产生的一种蛋白质酶是活细胞产生的一种蛋白质 D D 酶是活细胞产生的具有催化能力的一种有机物酶是活细胞产生的具有催化能力的一种有机物 2 2、催化脂肪酶水解的酶是催化脂肪酶水解的酶是（ ） A A、肽酶肽酶 B B、蛋白酶蛋白酶 C C、脂肪酶脂肪酶 D D、淀粉酶淀粉酶 D D B B 当堂检测 3 3、斯帕兰札尼发现斯帕兰札尼发现，放在鹰胃内的肉块经过一段时间后消失了放在鹰胃内的肉块经过一段时间后消失了。这主要是由于鹰胃内有起了
17、作这主要是由于鹰胃内有起了作 用的用的( )( ) A A胃蛋白酶胃蛋白酶 B B胃淀粉酶胃淀粉酶 C C盐酸溶液盐酸溶液 D D物理性摩擦物理性摩擦 4 4选用新鲜肝脏做酶的高效性实验选用新鲜肝脏做酶的高效性实验，是因为新鲜肝脏中是因为新鲜肝脏中 ( )( ) A A含含FeFe3+ 3+多 多 B B过氧化氢酶易发挥作用过氧化氢酶易发挥作用 C C含的酶的种类多含的酶的种类多 D D过氧化氢酶多且活性强过氧化氢酶多且活性强 A A D D 当堂检测 1 1唾液淀粉酶进入胃后唾液淀粉酶进入胃后，将将 ( )( ) A A继续催化淀粉水解继续催化淀粉水解 B B受胃液保护不分解受胃液保护不分解 C C不发生变化不发生变化 D D自身被分解自身被分解 2 2与验证酶的高效性成功与否关系不大的是与验证酶的高效性成功与否关系不大的是( )( ) A A试管是否干净试管是否干净 B B肝脏是否新鲜肝脏是否新鲜 C C卫生香是否点燃卫生香是否点燃 D D是否有对比实验是否有对比实验 D D C C 【巩固练习】