5.1 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶.ppt

1、第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用,第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第二節(jié) 細(xì)胞的能量通貨ATP 第三節(jié) ATP的主要來(lái)源細(xì)胞呼吸 第四節(jié) 能量之源光與光合作用,第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶,本節(jié)聚集： 1.細(xì)胞代謝為什么離不開(kāi)酶？ 2.酶是什么？ 3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？,問(wèn)題探討,討論： 1.1783年斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？ 2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？ 3.怎樣才能證明你的推測(cè)？,教材 P78,用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：,1.常溫 2.加熱 3.FeCl3 4.加肝臟研磨液,氣泡少,氣泡較多,氣泡很多,有氣泡,啟示： 1、加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率； 2、F

2、eCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率； 3、過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多； 細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻進(jìn)行著的成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)叫細(xì)胞代謝，這些化學(xué)反應(yīng)需要多種酶在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，,1、細(xì)胞代謝：細(xì)胞中所有化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng) 2、酶是生物催化劑，能提高化學(xué)反應(yīng)速率,第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)與應(yīng)用 第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 一.酶在細(xì)胞代謝中的作用,思考：,1mol H2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時(shí)需要吸收75 KJ的熱量，這75 KJ就是每mol H2O2的活化能。 但加入過(guò)氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29 KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。少了的46 K

3、J的熱量是不是由過(guò)氧化氫酶提供的呢？ 如果不是由過(guò)氧化氫酶提供的，那么如何解釋為何少了46 KJ的熱量呢？,二.酶的作用機(jī)理：,酶的催化機(jī)理是降低活化能,降低的活化能,1、細(xì)胞代謝：細(xì)胞中所有化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng) 2、酶是生物催化劑，能提高化學(xué)反應(yīng)速率,第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)與應(yīng)用 第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 一.酶在細(xì)胞代謝中的作用,二.酶的作用機(jī)理： 降低反應(yīng)的活化能,巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。,1、巴斯德

4、和李比希的觀點(diǎn)，各有什么積極意義？各有什么局限？,巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問(wèn)題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。,2、他們之間的爭(zhēng)論對(duì)于后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？,畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。,3、從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？,4、薩姆納歷時(shí)9年證明脲酶是蛋白質(zhì)，并獲諾貝爾獎(jiǎng)。你認(rèn)為他成功的原因是什么？ 薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的

5、人。,5.上世紀(jì)80年代美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)了具有催化作用的RNA核酶。,酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,活酵母菌與酒精發(fā)酵有關(guān),發(fā)酵與整個(gè)細(xì) 胞的活動(dòng)有關(guān),發(fā)酵與細(xì)胞中 某種物質(zhì)有關(guān),酵母細(xì)胞中的某物質(zhì)能在細(xì)胞外起作用,酶是蛋白質(zhì),巴 斯 德,巴斯德,李比希,畢希納,薩姆納,斯帕蘭札尼,發(fā)現(xiàn)了能消化肉的物質(zhì),切赫和奧特曼,RNA核酶,1、細(xì)胞代謝：細(xì)胞中所有化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng) 2、酶是生物催化劑，能提高化學(xué)反應(yīng)速率,第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)與應(yīng)用 第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 一.酶在細(xì)胞代謝中的作用,二.酶的作用機(jī)理： 降低反應(yīng)的活化能,三、酶的實(shí)質(zhì) 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是

6、蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。,相同點(diǎn)： 改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。 加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。 降低活化能，使速率加快。 不同點(diǎn) 酶的催化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)機(jī)催化劑,酶的催化作用和無(wú)機(jī)催化劑的比較,1、酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。 2、酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫底物 3、經(jīng)反應(yīng)生產(chǎn)的物質(zhì)叫產(chǎn)物。,相同點(diǎn)： 改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。 加快化學(xué)反應(yīng)速率的實(shí)質(zhì)是降低了反應(yīng)的活化能； 3.縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。 不同點(diǎn) 酶的催化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)機(jī)催化劑,酶的催化作用和無(wú)機(jī)催化劑的比較,四、酶的特性,1、高效性：酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107-

7、1013倍 2、專(zhuān)一性：任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān) 的化合物。 3、多樣性：種類(lèi)繁多。 4、易變性：容易被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞。 5、反應(yīng)條件較溫和：常溫、常圧。,對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)組,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：,自變量,因變量,酶具有專(zhuān)一性,酶的專(zhuān)一性假說(shuō)鑰匙與鎖假說(shuō),蔗糖酶,蔗糖,蔗糖酶,果糖,葡萄糖,比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常溫,90,FeCl3,肝臟研磨液,2滴清水,2滴清水,2滴,2滴,不明顯,少量,較多,大量,不復(fù)燃,不復(fù)燃,變亮,復(fù)燃,過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，酶催化效率最高,反應(yīng)條件,無(wú)關(guān)變量,對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)組,四

8、、酶的特性：,1、高效性：催化效率很高，大大提高反應(yīng)速率 2、專(zhuān)一性：一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng) 多樣性：種類(lèi)繁多 易變性：容易被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞 反應(yīng)條件較溫和,五、探究：溫度影響酶活性的條件,實(shí)驗(yàn)材料： 2 新鮮-淀粉酶溶液、3可溶性淀粉溶液、5 HCl、5 NaOH、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑 實(shí)驗(yàn)用具： 試管、量筒、小燒杯、大燒杯、滴管、試管夾、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)、PH試紙、火柴,1、溫度對(duì)酶活性的影響,藍(lán) 色,淺藍(lán)色,橙黃 色,藍(lán) 色,不同溫度下酶的活性不同,橙黃色,橙黃色,橙黃色,藍(lán) 色,高溫破壞酶的活性，低溫抑制酶的活性,60最適溫度,對(duì)照組,（1

9、）酶的活性最大時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為該酶促反應(yīng)的最適溫度,一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35-40之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40-50之間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。,(2) 低溫使酶的活性明顯降低，但酶的活性未被破壞，適宜的溫度下可以恢復(fù)； 高溫使酶變性失去活，且不能恢復(fù)。,A,B,C,注意：A-B； B； B-C；溫度變化與酶活性的關(guān)系,例如：胃蛋白酶的最適溫度為37，在測(cè)定其活性時(shí)， （1）將溶液從0 37 過(guò)程中，胃蛋白酶的活性將( )； （2）將溶液從100 37 過(guò)程中，胃蛋白酶的活性將( )。 A.不斷上升B.沒(méi)有變化C.先升后降D.不斷下降,B,A,五、探究： pH影響酶

10、活性的條件,實(shí)驗(yàn)材料： 2 新鮮-淀粉酶溶液、3可溶性淀粉溶液、5 HCl、5 NaOH、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑 實(shí)驗(yàn)用具： 試管、量筒、小燒杯、大燒杯、滴管、試管夾、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)、PH試紙、火柴,2、pH對(duì)酶活性的影響,不變色,淺黃色,紅黃色,淺黃色,不變色,pH值的變化影響酶的活性,對(duì)照組,一般動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH在6.5-8.0之間；植物體內(nèi)的酶最適最適pH在4.5-6.5之間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適pH差別較大,（1）酶的活性最大時(shí)的pH稱(chēng)為該酶的最適pH,（2）pH過(guò)高過(guò)低都會(huì)使酶變性失活,B,A,C,注意: B-A； B； B-C；PH變化與酶活性的關(guān)

11、系,pH對(duì)人體酶活性的影響,酶的種類(lèi)不同，最適溫度不同，最適PH值不同。,3、底物濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速度的影響,底物,a,b,c,當(dāng)其他條件適宜，酶的量一定時(shí)，隨底物濃度增加，酶的反應(yīng)速率逐漸增大，最終達(dá)到飽和。,反應(yīng)速率,底物,a,b,c,反應(yīng)速率,4、酶濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速度的影響：,當(dāng)其他條件適宜，底物的量足夠時(shí)，隨酶濃度增加，反應(yīng)速率與酶的濃度成正比。,酶的量,5、抑制劑與激活劑酶催化反應(yīng)速度的影響 抑制劑抑制酶的活性，反應(yīng)不能進(jìn)行；促進(jìn)劑促進(jìn)酶的活性，加快反應(yīng)速度。,五、影響酶活性的條件,1、溫度對(duì)酶活性的影響 (1)酶的活性最大時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為該酶促反應(yīng)的最適溫度 (2)低溫使酶的活性

12、明顯降低，但酶的活性未被破壞，適宜的度下可以恢復(fù)；高溫使酶變性失去活，且不能恢復(fù)。 2、pH對(duì)酶活性的影響 （1）酶的活性最大時(shí)的pH稱(chēng)為該酶的最適pH （2）pH過(guò)高過(guò)低都會(huì)使酶變性失活 3、底物濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速度的影響 4、酶濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速度的影響： 5、抑制劑與激活劑酶催化反應(yīng)速度的影響,例1、通常胃液的pH約為1.4左右，在測(cè)定胃蛋白酶活性時(shí)，將溶液pH由10降到1的過(guò)程中，胃蛋白酶的活性將（ ） A、不斷上升 B、沒(méi)有變化 C、先升后降 D、先降后升,B,例2： 將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量水混合裝入一容器內(nèi)，調(diào)整pH值至2.0，保存于37的水浴鍋內(nèi)。過(guò)一段時(shí)間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是( ) A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水,A,例3活細(xì)胞內(nèi)酶合成的主要場(chǎng)所是（ ）。 A細(xì)胞核 B線粒體 C核糖體 D高爾基體,C,例4在過(guò)氧化氫酶溶液中加入雙縮脲試劑，其結(jié)果應(yīng)是（ ）。 A產(chǎn)生氣泡 B溶液呈藍(lán)色 C溶液呈紫色 D產(chǎn)生磚紅色沉