降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶可用課件

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量通貨——ATPATP的主要來源——細(xì)胞呼吸能量之源——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酶？2.酶是什么？3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？預(yù)習(xí)要求1、能說出酶的作用及其原理2、找出關(guān)于酶本質(zhì)的探索中各位科學(xué)家得到的結(jié)論3、總結(jié)酶的本質(zhì)4、總結(jié)酶的特性5、請(qǐng)找出實(shí)驗(yàn)中自變量、因變量、無關(guān)變量、一、細(xì)胞代謝cellularmetabolism:細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)變化的統(tǒng)稱。葉綠體：CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶線粒體:

C6H12O6+6H2O+O26CO2+12H2O+能量氧氣酶核糖體：

氨基酸

多肽酶縮合脫水要求1．知道并理解酶在細(xì)胞代謝中的作用。2．進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組3.酶的本質(zhì)4.酶的特性二、酶在細(xì)胞代謝中的作用2H2O2

2H2O+O21、常溫下反應(yīng)2、加熱3、Fe3+做催化劑4、過氧化氫酶豬肝研磨液（過氧化氫酶）加入試管直接觀察酒精燈加熱滴加FeCl3溶液高溫/Fe3＋/過氧化氫酶實(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。實(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)提高化學(xué)反應(yīng)速率的途徑：

(1)用加熱或光照給反應(yīng)體系提供能量。(2)使用催化劑。

那么，為什么使用催化劑可以提高反應(yīng)速率呢？思考：1molH2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時(shí)需要吸收75KJ的熱量，這75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入過氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。少了的46KJ的熱量是不是由過氧化氫酶提供的呢？如果不是由過氧化氫提供的，那么如何解釋為何少了46KJ的熱量呢？活化能：

在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)物分子的平均能量水平較低，為“初態(tài)”。在反應(yīng)的任何一瞬間反應(yīng)物中都有一部分分子具有了比初態(tài)更高一些的能量，高出的這一部分能量稱為“活化能”在一定溫度下，1mol反應(yīng)底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能就是該反應(yīng)底物的活化能。單位J/mol酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下高效有序地快速進(jìn)行。細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境是一個(gè)常溫常壓下的狀態(tài)？酶的本質(zhì)討論：1、巴斯德他李比希的觀點(diǎn)，各有什么積極意義？各有什么局限？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？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？5、請(qǐng)給酶下一個(gè)完整的定義。酶來源功能化學(xué)本質(zhì)多數(shù)是蛋白質(zhì)類化合物，少數(shù)是RNA?；罴?xì)胞產(chǎn)生的催化劑酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物酶的分類細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外課前復(fù)習(xí)1、酶的概念：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)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA（1）化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核（真核生物）、細(xì)胞質(zhì)（原核生物）來源一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶存在場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外生理功能生物催化作用作用原理降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能（2）種類：①按存在位置分：

胞內(nèi)酶：合成后在細(xì)胞內(nèi)起作用的酶，如呼吸酶、ATP合成酶

胞外酶：合成后分泌到細(xì)胞外起作用的酶，如消化酶

②按功能分：水解酶：催化體內(nèi)物質(zhì)水解的酶

合成酶：在物質(zhì)合成時(shí)起作用的酶方法步驟：過氧化氫溶液肝臟研磨液

滴入3滴1212氯化鐵溶液

滴入3滴

比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率三、酶的特性1、事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的

倍。107～1013（一）、酶具有高效性2、驗(yàn)證酶具有高效性的實(shí)驗(yàn)—比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率（1）實(shí)驗(yàn)原理：①過氧化氫可在過氧化氫酶或無機(jī)催化劑三價(jià)鐵離子催化下分解成水和氧氣②比較H2O2在過氧化氫酶、Fe3+等不同條件下氣泡產(chǎn)生的多少或衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度，了解過氧化氫酶的催化作用的高效性三、酶的特性1、事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的

倍。107～1013（一）、酶具有高效性2、驗(yàn)證酶具有高效性的實(shí)驗(yàn)—比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率（1）實(shí)驗(yàn)原理：①過氧化氫可在過氧化氫酶或無機(jī)催化劑三價(jià)鐵離子催化下分解成水和氧氣②比較H2O2在過氧化氫酶、Fe3+等不同條件下氣泡產(chǎn)生的多少或衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度，了解過氧化氫酶的催化作用的高效性思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是萬能的了？就一種酶是不是就可以催化所有的化學(xué)反應(yīng)了呢？思考2：口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化?原來酶還有專一性每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的

是分不開的。二、酶具有專一性一種或一類4000專一性目前發(fā)現(xiàn)的酶有

多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。操作項(xiàng)目試管121注入可溶性淀粉2ml無2注入蔗糖溶液無2ml3注入新鮮淀粉酶溶液并震蕩2ml2ml4500C溫水保溫5min5min5加入斐林試劑并搖勻1ml1ml6將試管下部放入600C熱水中2min2min7觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀結(jié)論淀粉酶具有專一性，只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解小結(jié)與繼續(xù)研究：酶具有高效性和專一性；那么它的這兩個(gè)特性的發(fā)揮是不是在任何條件下都可以呢？思考：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？我們的假設(shè)：溫度可以影響酶的活性你又該動(dòng)腦筋了，想想怎么用實(shí)驗(yàn)去探究溫度是如何影響酶的活性的？怎么樣才能使你的假設(shè)變?yōu)槭聦?shí)？？問題聚焦1、選擇淀粉酶還是H2O2酶作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，高溫，低溫和常溫！2、我要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？淀粉酶，H2O2受溫度影響也會(huì)分解3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍(lán)溫度能影響酶的活性（1）實(shí)驗(yàn)分析自變量因變量無關(guān)變量溫度淀粉分解量的多少（用是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺表示）淀粉溶液的量、溶液的pH、溫度、淀粉酶溶液的新鮮程度、反應(yīng)時(shí)間等（2）實(shí)驗(yàn)原理：①淀粉遇碘液呈現(xiàn)藍(lán)色，淀粉在淀粉酶催化下可產(chǎn)生麥芽糖，麥芽糖遇碘液無藍(lán)色出現(xiàn)②溫度能影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性（3）實(shí)驗(yàn)流程：實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2控制不同溫度條件（5min）600C熱水沸水冰塊3加入新鮮的淀粉酶溶液，搖勻，靜待5min1ml1ml1ml4加入碘液1滴1滴1滴5觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不出現(xiàn)藍(lán)色藍(lán)色（深）藍(lán)色(淺)（4）注意事項(xiàng)：①2、3步驟不能顛倒，否則酶將淀粉分解，實(shí)驗(yàn)不能成功②本實(shí)驗(yàn)不宜選用斐林試劑，因?yàn)殪沉衷噭┡c還原糖只有在加熱的條件下才能生成磚紅色沉淀，而該實(shí)驗(yàn)需要控制溫度pH對(duì)酶活性的影響（1）實(shí)驗(yàn)原理：①過氧化氫可在過氧化氫酶催化下分解成水和氧氣②pH可影響酶活性，從而影響O2的產(chǎn)生量，根據(jù)的產(chǎn)生量的多少可判斷pH對(duì)酶活性的影響（2）實(shí)驗(yàn)流程：實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1ml蒸餾水1ml鹽酸1mlNaOH3注入等量的H2O2溶液2ml2ml2ml4觀察現(xiàn)象有大量氣泡無氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反應(yīng)速率

專一性：任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物

多樣性：種類繁多

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：四、影響酶促反應(yīng)速率的因素①溫度：在一定的溫度范圍（0-400C）內(nèi)，酶的催化作用隨著溫度的升高而加快。一般來說，溫度每升高100C，反應(yīng)速度就相應(yīng)提高一倍。但超過600C，絕大數(shù)的酶就會(huì)失去活性。00C左右時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高，因此，酶制劑適于在低溫（0-40C）下保存一般來說，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35-400C之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40-500C之間；部分細(xì)菌和真菌甚至達(dá)到700C②pH酶對(duì)環(huán)境中的pH十分敏感。酶只有在一定的范圍內(nèi)才能表現(xiàn)出活性，超過這個(gè)范圍，酶就會(huì)失活

動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH大多在6.5—8.0之間，如唾液淀粉酶在6.2—7.4，腸消化酶在7.6，但也有例外如胃蛋白酶在0.9--1.5；植物體內(nèi)的酶最適pH大多在4.5—6.5之間③激活劑：能夠提高酶活性的物質(zhì)，例如：NaCl是唾液淀粉酶的激活劑；一些金屬離子和無機(jī)鹽離子是一些酶的激活劑，如Mg2+是ATP合成酶的激活劑④抑制劑：能夠抑制酶活性或?qū)е旅富钚詥适У奈镔|(zhì)，例如：某些重金屬鹽、有機(jī)酸⑤酶濃度⑥反應(yīng)物（底物）濃度五、酶的應(yīng)用：（1）醫(yī)藥應(yīng)用：①溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁，具有抗菌消炎作用②多酶片中含有多種消化酶，具有治療消化不良（2）工業(yè)生產(chǎn)：果膠酶能分解果肉細(xì)胞壁中的果膠，提高果汁產(chǎn)量，使果汁變得清亮（3）生活用品：加酶洗衣粉、含酶牙膏實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)小結(jié)解題技巧：A、審題技巧：一劃二抓三分析B、結(jié)論歸納技巧：①實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹苯幼鳛榻Y(jié)論（常見于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)試題）②結(jié)論是依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示圖表數(shù)據(jù)或曲線描述自變量和因變量的變化關(guān)系

C、課題提煉技巧：參考模式：“自變量對(duì)因變量……影響”實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖宰兞亢鸵蜃兞繉?shí)驗(yàn)試劑器材實(shí)驗(yàn)操作步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論D、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的一般模式：①分組編號(hào)→②變量處理（實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組設(shè)置）→③置于適宜條件實(shí)驗(yàn)，觀察記錄實(shí)驗(yàn)觀測(cè)指標(biāo)E、材料選擇的原則：一是題目給出的實(shí)驗(yàn)試劑和材料都必須充分運(yùn)用二是除非題目條件允許，否則不能自己隨意增加實(shí)驗(yàn)試劑和材料

F、探究性實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果是不惟一的，一般有三種可能：①變量促進(jìn)結(jié)果②變量抑制結(jié)果③變量與結(jié)果無關(guān)表達(dá)的一般格式：若出現(xiàn)“……現(xiàn)象”，則結(jié)論為……設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟1、材料器具的準(zhǔn)備處理2、設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組3、培養(yǎng)觀察：放在適宜的相同的條件下培養(yǎng)，一段時(shí)間后觀察現(xiàn)象和結(jié)果或相應(yīng)方法處理，如振蕩、加熱等4、結(jié)果的預(yù)測(cè)和分析在A組中加入適量的-----，在B組中加入等量的如：取兩套規(guī)格相同的器材或取長(zhǎng)勢(shì)相同的某種生物材料隨機(jī)平均分成兩份，分別標(biāo)記為1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以編號(hào)便于區(qū)分,并分別加入等量的（2）實(shí)驗(yàn)步驟分步描述并加以編號(hào)（一般不宜連續(xù)描述）（3）在量上難以做到準(zhǔn)確的量化描述，應(yīng)盡可能用“定性”的語言表達(dá)。（1）材料器具的準(zhǔn)備和處理：包括分組、編號(hào)、非條