公開課：降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、第第5 5章章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第第1 1節(jié)節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 提出問題：提出問題： 1 1、酶是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？、酶是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？ 2 2、什么是細(xì)胞代謝？、什么是細(xì)胞代謝？ 3 3、酶在細(xì)胞代謝中有什么作用？、酶在細(xì)胞代謝中有什么作用？ 4 4、酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？、酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？ 貼近生活： 2.消化器官胃起到了 什么樣的作用？是不 是只簡(jiǎn)單的磨碎食物？ 1.早晨吃過飯，肚子里的食物會(huì) 發(fā)生怎樣的變化？ 討論一：金屬籠子有什么作用呢？討論一：金屬籠子有什么作用呢？ 討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了

2、？ 討論三：怎樣才能證明你的推測(cè)？討論三：怎樣才能證明你的推測(cè)？ 排除了鳥胃中的物理性消化排除了鳥胃中的物理性消化 胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì) 收集胃內(nèi)物質(zhì)，在體外能否分解肉塊收集胃內(nèi)物質(zhì)，在體外能否分解肉塊 CO CO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O) +OO) +O2 2 光能光能 酶酶 C C6 6H H1212O O6 6+ +6H6H2 2O O+ +O O2 2 6CO 6CO2 2+ +12H12H2 2O O+ +能量能量 氧氣氧氣 酶酶 氨基酸氨基酸 多肽多肽 酶酶 縮合脫水縮合脫水 細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。

3、的統(tǒng)稱。 一、酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用和本質(zhì) 葉綠體葉綠體 線粒體線粒體 核糖體核糖體 是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ) 小資料小資料 人體細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是非?？斓模梭w細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是非?？斓?， 據(jù)估計(jì)人體內(nèi)的細(xì)胞每分鐘發(fā)生的反應(yīng)超據(jù)估計(jì)人體內(nèi)的細(xì)胞每分鐘發(fā)生的反應(yīng)超 過幾百萬次；人體血液中的紅細(xì)胞每秒鐘過幾百萬次；人體血液中的紅細(xì)胞每秒鐘 要更新要更新200200萬個(gè)。萬個(gè)。 這么多的化學(xué)反應(yīng)能夠在這么多的化學(xué)反應(yīng)能夠在常溫常壓常溫常壓下下 順利進(jìn)行，正是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)存在著順利進(jìn)行，正是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)存在著生物催生物催 化劑化劑酶酶。 一、酶在細(xì)胞代謝中的作用一、酶在細(xì)胞代謝中

4、的作用 實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究： 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢， 了解酶的作用和意義。 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：過氧化氫在高溫或鐵離子或過氧化氫酶的作用 下都可分解成水和氧氣。 2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2 高溫高溫 /Fe3 /過氧化氫酶 過氧化氫酶 想一想想一想 1、為什么要選用新鮮的豬肝？ 2、為什么要將豬肝制成研磨液？ 3、滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時(shí)，能否共 用一個(gè)吸管？ 4、氧氣的多少可以通過哪些途徑觀察？ 新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶 使肝細(xì)胞破裂從而釋放出過氧化氫酶使肝細(xì)胞破裂從而釋放出過氧化氫

5、酶 不能，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性不能，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性 氣泡的數(shù)量、帶火星木條復(fù)燃情況氣泡的數(shù)量、帶火星木條復(fù)燃情況 與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管 出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這 一現(xiàn)象說明什么？ 90水 浴加熱 加熱可以促進(jìn)過氧化氫分解加熱可以促進(jìn)過氧化氫分解 1、3號(hào)試管和4號(hào)試管未經(jīng)加熱也有大量的氣泡產(chǎn) 生，這說明什么？ 2、3號(hào)和4號(hào)試管相比，哪支試管反應(yīng)速率快？說 明什么？ FeFe3+ 3+ 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解 4 4號(hào)，說明過氧化氫酶的催化效率更高號(hào)，說明過氧化氫酶的催化效率更高 22 濃度 2ml 2ml 2ml 2ml 3

6、%3%3%3% 90 FeCl3自變量自變量 因變量因變量 無關(guān)變量無關(guān)變量 變量變量 對(duì)照組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組 對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn) 等量性原則等量性原則 單一變量原則單一變量原則 等量性原則等量性原則 無關(guān)變量無關(guān)變量 人為改變的變量人為改變的變量 隨自變量的變化而變化的變量隨自變量的變化而變化的變量 控制變量的科學(xué)方法：控制變量的科學(xué)方法： 自變量自變量 變量變量 因變量因變量 單一變量原則單一變量原則 無關(guān)變量無關(guān)變量 對(duì)照組對(duì)照組 對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn) 對(duì)照原則對(duì)照原則 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組 酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用 分子從分子從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué) 反應(yīng)的反

7、應(yīng)的活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)所需要的能量。所需要的能量。 各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)： 加熱：加熱： FeFe3+ 3+： ： 酶：酶： 提高分子的能量提高分子的能量 降低化學(xué)反應(yīng)的降低化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能 同無機(jī)催化相比，酶能同無機(jī)催化相比，酶能更顯著更顯著地降低化學(xué)地降低化學(xué) 反應(yīng)的活化能，因而反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高催化效率更高。 7575無催化劑催化無催化劑催化 2929過氧化氫酶過氧化氫酶 5454用膠態(tài)鉑催化用膠態(tài)鉑催化 活化能活化能 (kJ.mol(kJ.mol-1) -1) 條件條件 催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用 酶作用的本質(zhì)：降低酶作用

8、的本質(zhì)：降低 化學(xué)反應(yīng)的活化能化學(xué)反應(yīng)的活化能 ？當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，用雙氧當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，用雙氧 水消毒時(shí)，能觀察到什么現(xiàn)象？你能水消毒時(shí)，能觀察到什么現(xiàn)象？你能 解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？ 當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，常用雙氧當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，常用雙氧 水消毒，消毒時(shí)常能觀察到有氣泡產(chǎn)水消毒，消毒時(shí)常能觀察到有氣泡產(chǎn) 生。這是因?yàn)槿梭w細(xì)胞中的過氧化氫生。這是因?yàn)槿梭w細(xì)胞中的過氧化氫 酶能將過氧化氫分解成水和氧氣。這酶能將過氧化氫分解成水和氧氣。這 氣泡就是氧氣。氣泡就是氧氣。 細(xì)胞中的酶很多，它們都是蛋白質(zhì)嗎？細(xì)胞中的酶很多，它們都是蛋白質(zhì)嗎？ （二）酶的本質(zhì)（二）

9、酶的本質(zhì) 1 1、資料分析、資料分析 發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān) 巴斯德巴斯德 李比希李比希 畢希納畢希納 薩姆納薩姆納 爭(zhēng)論爭(zhēng)論 其他科學(xué)家其他科學(xué)家 切赫和奧特曼切赫和奧特曼 發(fā)酵與死細(xì)胞發(fā)酵與死細(xì)胞 中的物質(zhì)有關(guān)中的物質(zhì)有關(guān) 發(fā)酵與發(fā)酵與 活細(xì)胞活細(xì)胞 有關(guān)有關(guān) 死細(xì)胞中的物死細(xì)胞中的物 質(zhì)和活細(xì)胞都質(zhì)和活細(xì)胞都 能引起發(fā)酵能引起發(fā)酵脲酶是脲酶是 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 胃蛋白酶等許多胃蛋白酶等許多 酶也是蛋白質(zhì)酶也是蛋白質(zhì) 少數(shù)酶是少數(shù)酶是 RNARNA 2.歸納酶的本質(zhì)及生理功能 化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是絕大多數(shù)是 _ 少數(shù)是少數(shù)是_ 合成原料合成原料

10、合成場(chǎng)所合成場(chǎng)所 來源來源 生理功能生理功能 作用原理作用原理 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) RNA 氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖體核糖體核仁核仁 降低化學(xué)反應(yīng)的降低化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能 生物生物催化作用催化作用 活細(xì)胞活細(xì)胞 酶的定義酶的定義 酶是酶是活細(xì)胞活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有產(chǎn)生的一類具有生物催化作用生物催化作用 的的有機(jī)物有機(jī)物。 絕大多數(shù)絕大多數(shù)酶是酶是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，少數(shù)少數(shù)的酶是的酶是RNARNA. . 來源來源 作用作用 化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì) 什么是酶？什么是酶？ 酶的作用與本質(zhì)酶的作用與本質(zhì) 作用：作用： 由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，稱由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，稱 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化

11、效率為酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率為 酶的活酶的活 性性 參與參與細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝，催化化學(xué)反應(yīng)。，催化化學(xué)反應(yīng)。 三、酶的特性三、酶的特性 和無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率大約和無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率大約 是其的是其的1071013倍倍 你在打球或賽跑時(shí)，需要大量的能量供 應(yīng)，如果酶的催化效率很低，會(huì)發(fā)生什 么情況呢？ 資料1 1 1、無機(jī)催化劑、無機(jī)催化劑酸酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能 催化脂肪、淀粉水解。催化脂肪、淀粉水解。 2 2、蛋白酶、蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂 肪、淀粉等的水解。肪、淀粉等的水解。 3 3、口腔里

12、有口腔里有唾液淀粉酶唾液淀粉酶，可塞進(jìn)牙縫里的肉絲，可塞進(jìn)牙縫里的肉絲 兩天后還沒被消化。兩天后還沒被消化。 由上述資料大膽的提出問題，作出你的假設(shè)。由上述資料大膽的提出問題，作出你的假設(shè)。 步驟步驟試管試管1試管試管2 1 2ml2ml可溶性淀粉可溶性淀粉2ml蔗糖溶液蔗糖溶液 2 2ml2ml新鮮淀粉酶溶液，振蕩，新鮮淀粉酶溶液，振蕩，6060水浴保水浴保 溫溫5min5min 3 2ml2ml斐林試劑，邊加邊輕輕振蕩斐林試劑，邊加邊輕輕振蕩 4 水浴煮沸水浴煮沸1min1min 結(jié)果結(jié)果 出現(xiàn)出現(xiàn)磚紅色沉淀磚紅色沉淀無無磚紅色沉淀磚紅色沉淀 酶的專一性是普遍存在的酶的專一性是普遍存在的

13、生物體內(nèi)有些酶能夠催化某些分子結(jié)構(gòu)生物體內(nèi)有些酶能夠催化某些分子結(jié)構(gòu) 相近的礦物質(zhì)，如二肽酶，可以催化任相近的礦物質(zhì)，如二肽酶，可以催化任 何兩種氨基酸組成的二肽水解。何兩種氨基酸組成的二肽水解。 所以，準(zhǔn)確地說，所以，準(zhǔn)確地說，酶的專一性是指一酶的專一性是指一 種酶只能催化一種化合物或一類化種酶只能催化一種化合物或一類化 合物的化學(xué)反應(yīng)。合物的化學(xué)反應(yīng)。 酶的特性酶的特性 專一性專一性 例例1： 酪氨酸酶酪氨酸酶 代謝途徑：酪氨酸代謝途徑：酪氨酸 黑色素黑色素 例例2：多肽的水解：多肽的水解 多肽多肽氨基酸氨基酸 腸肽酶腸肽酶 東方驕子?xùn)|方驕子P53P53酶專一性的圖像分析酶專一性的圖像分析

14、 溫度對(duì)酶活性的影響溫度對(duì)酶活性的影響 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管試管1 1試管試管2 2試管試管3 3 試管試管 1 試管試管 2 試管試管 3 1注入可溶性淀粉溶液注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml 2注入新鮮淀粉酶溶液注入新鮮淀粉酶溶液1ml1ml1ml 3放置溫度放置溫度601000601000 4保溫時(shí)間保溫時(shí)間5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘 5混合混合 試管試管 1 試管試管 2 試管試管 3 6保溫時(shí)間保溫時(shí)間5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘 7滴碘液滴碘液1滴滴1滴滴1滴滴 8 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 （是否變藍(lán)）（是否變藍(lán)） 1、能否使用過氧

15、化氫酶催化H2O2分解來探 究溫度對(duì)酶活性的影響？ 2、1和1，2和2，3和3為什么要各自在相 同的溫度下保溫5min后再混合？ 東方驕子?xùn)|方驕子P54“P54“特別提醒特別提醒” 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng) 的的最適溫度最適溫度 0 最適溫度最適溫度 t/ /mmol. s-1 酶活性受溫度影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖 一般地，動(dòng)物體一般地，動(dòng)物體 內(nèi)的酶最適溫度在內(nèi)的酶最適溫度在 35403540之間；植物之間；植物 體內(nèi)的酶最適溫度在體內(nèi)的酶最適溫度在 40504050之間；細(xì)菌之間；細(xì)菌 和真菌體內(nèi)的酶最適和真菌體內(nèi)的酶最適

16、 溫度差別較大。溫度差別較大。 溫度對(duì)酶活性的影響溫度對(duì)酶活性的影響 試管編號(hào)試管編號(hào) 處理處理 C1C2C3C4C5 加入新鮮淀粉酶溶液加入新鮮淀粉酶溶液1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升 加入緩沖液調(diào)節(jié)加入緩沖液調(diào)節(jié)PH值值更酸更酸酸酸7堿堿更堿更堿 加入可溶性淀粉液加入可溶性淀粉液2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升 振蕩試管后，在振蕩試管后，在60恒溫水浴中靜置恒溫水浴中靜置1min 加入配好的斐林試劑加入配好的斐林試劑1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升 輕輕振蕩試管，放到熱水中用酒精燈加熱煮沸輕輕振蕩試管，放到熱水中用酒精燈加熱煮沸1mi

17、n 結(jié)果（顏色）結(jié)果（顏色） 結(jié)論結(jié)論 pH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響 1、步驟2和步驟3能否對(duì)調(diào)，為什么？ 2、能否用碘液作鑒定試劑？為什么 東方驕子?xùn)|方驕子P54P54、P55“P55“特別提醒特別提醒” 反應(yīng)溶液反應(yīng)溶液pH會(huì)對(duì)酶的活性有影響會(huì)對(duì)酶的活性有影響 /mmol. s-1 最適最適pH 0 pH 酶活性受酶活性受pH影響示意圖影響示意圖 一般地，動(dòng)物體內(nèi)一般地，動(dòng)物體內(nèi) 的酶最適的酶最適pHpH在在6.58.06.58.0 之間；植物體內(nèi)的酶之間；植物體內(nèi)的酶 最適溫度在最適溫度在4.56.54.56.5之之 間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)間；細(xì)菌和真菌體內(nèi) 的酶最適溫度差別較的酶最適溫

18、度差別較 大。大。 pH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響 酶的名稱酶的名稱最適最適PHPH 過氧化氫酶（肝）過氧化氫酶（肝）6.86.8 唾液淀粉酶唾液淀粉酶 6.86.8 脂肪酶脂肪酶 8.38.3 胰蛋白酶胰蛋白酶8.09.08.09.0 胃蛋白酶胃蛋白酶 1.52.21.52.2 pH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響 酶的作用條件較溫和酶的作用條件較溫和 嬌氣的酶嬌氣的酶 酶一般在酶一般在比較溫和的條件比較溫和的條件下催化化學(xué)反下催化化學(xué)反 應(yīng)的進(jìn)行。應(yīng)的進(jìn)行。 過酸過堿和高溫過酸過堿和高溫-酶被殺死，酶被殺死， 低溫低溫-酶暫時(shí)失活酶暫時(shí)失活 結(jié)論：結(jié)論： 在最適宜的溫度和最適宜的在最適宜的溫

19、度和最適宜的pH下，酶下，酶 的活性最高。溫度和的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，偏高或偏低， 酶的活性都會(huì)明顯降低。過酸、過堿和酶的活性都會(huì)明顯降低。過酸、過堿和 高溫，都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而高溫，都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而 失去活性，且不可逆。失去活性，且不可逆。 小結(jié)：酶的特性小結(jié)：酶的特性 酶的高效性酶的高效性 酶的專一性酶的專一性 w酶酶需要適宜的條件需要適宜的條件 每一種酶只能催化每一種酶只能催化一種化合物一種化合物 或一類化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng) 酶的催化效率是無機(jī)催化劑的酶的催化效率是無機(jī)催化劑的 107 1013倍倍 1 1下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，

20、錯(cuò)誤的是（下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）。）。 A A要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組 B B要遵循單因子變量原則要遵循單因子變量原則 C C無關(guān)變量要始終相同且適宜無關(guān)變量要始終相同且適宜 D D自變量要始終保持相同自變量要始終保持相同 2 2同無機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因同無機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因 是（是（ ）。）。 A A能降低反應(yīng)的活化能能降低反應(yīng)的活化能 B B能供給反應(yīng)物能量能供給反應(yīng)物能量 C C改變了反應(yīng)的途徑改變了反應(yīng)的途徑 D D降低反應(yīng)活化能的作用降低反應(yīng)活化能的作用 更顯著更顯著 課堂鞏固 3 3關(guān)于活化能，下列說法

21、不正確的是（關(guān)于活化能，下列說法不正確的是（ ）。）。 A A是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量 B B加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化 能能 C C無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更 多而加快反應(yīng)速率多而加快反應(yīng)速率 D D酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng) 更容易進(jìn)行更容易進(jìn)行 4 4、 同一個(gè)體內(nèi)的各類活細(xì)胞所含有的酶（同一個(gè)體內(nèi)的各類活細(xì)胞所含有的酶（ ） A A、種類有差異，數(shù)量相同、種類