降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（公開課）

1、第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用,第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶,一. 細(xì)胞代謝：,細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。,一些化學(xué)反應(yīng),2NaHCO3 Na2CO3+CO2 +H2O,3H2+N2 2NH3,生物體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與玻璃試管中的化學(xué)反應(yīng)有什么區(qū)別呢?,(1)反應(yīng)條件溫和 (2)反應(yīng)數(shù)量巨大 (3)反應(yīng)速度很快,一般化學(xué)反應(yīng)的條件,（1）高溫 （2）高壓 （3）強(qiáng)酸 （4）強(qiáng)堿 （5）催化劑,生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng),生物體內(nèi)如此大量的反應(yīng)是如何在溫和條件下快速進(jìn)行的呢?,探究的一般步驟,表達(dá)和交流，進(jìn)一步探究,二探究酶在細(xì)胞代謝中的作用,當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時，常用雙氧水消毒

2、，通常能觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？,當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口，用雙氧水消毒時，經(jīng)常能在傷口處觀察到有氣泡產(chǎn)生。,是因?yàn)檫^氧化氫分解成水和氧氣, 這些氣泡就是氧氣。,?,2.作出假設(shè)：,1.提出問題：,過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解嗎？,過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解。,3.設(shè)計實(shí)驗(yàn)：,材料用具：過氧化氫溶液、過氧化氫酶（新鮮 肝臟研磨液）、Fecl3溶液等,實(shí)驗(yàn)探究：過氧化氫酶的作用,實(shí)驗(yàn)步驟,無,很少,不亮,較多,發(fā)亮,很多,復(fù)燃,變 量：實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素。,自變量：人為改變的變量。,因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。,對照實(shí)驗(yàn)：除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)

3、驗(yàn)。,對照組：,實(shí)驗(yàn)組：,無關(guān)變量：能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的其它可變因素。,實(shí)驗(yàn)操作,對照組,實(shí) 驗(yàn) 組,2 mL,2 mL,2 mL,2 mL,90 水浴加熱,滴加3.5% FeCl32滴,滴加20%肝臟研磨液2滴,很少,較多,很多,無,不亮,發(fā)亮,復(fù)燃,1）與1號試管相比，3、4號試管都有氣泡產(chǎn)生，這一現(xiàn)象說明了什么？,FeCl3中的Fe3+ 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫的分解。,2）3號試管和4號試管相比，4號試管中的反應(yīng)速率更快, 這說明了什么？,過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高。,實(shí)驗(yàn)分析,（1）過氧化氫酶能催化過氧化氫 的分解 （2）與無機(jī)催化劑相比，酶具有 高效性,結(jié)論

4、：,1、與1號試管相比，為什么2號試管加熱后過氧化氫就能快速分解？加熱為過氧化氫提供了什么？,加熱使反應(yīng)加快的本質(zhì)：使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。,2、FeCl3中Fe3+和肝臟研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解，其原因與4號試管的相同嗎？,分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。,實(shí)驗(yàn)分析,常態(tài)： 在一個化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始時，反應(yīng)物分子平均能量水平較低，稱為“常態(tài)”。 如：常溫下的過氧化氫分子,活躍狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）： 當(dāng)反應(yīng)物分子獲得能量參與反應(yīng)時，其內(nèi)部能量高于常態(tài)能量時所處的狀態(tài)稱為活躍狀態(tài)。 如：加熱后的過氧化氫分子，便由常態(tài)

5、轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。,加熱、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的原因分別是：,加熱,Fe3+,H2O2酶,為過氧化氫分子提供能量,降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,加催化劑相當(dāng)于給汽車找到了一條穿山隧道,加熱加壓相當(dāng)于給汽車加大油門,20測得的過氧化氫分解的活化能如右表,二、酶在細(xì)胞代謝中的作用,同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。,是生物催化劑，能降低化學(xué)反應(yīng)活化能。,三、酶的本質(zhì),資料分析：關(guān)于酶本質(zhì)的探索,巴斯德之前,發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān),巴斯德,發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用,引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的

6、某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用,畢希納,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,薩姆納,脲酶是蛋白質(zhì),李比希,切赫、奧特曼,少數(shù)RNA也具有生物催化功能(核酶）,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)RNA也具有催化功能。,酶的本質(zhì),在研究酶性質(zhì)的過程中,科學(xué)家通過整理大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的107-1013倍。 由上述資料可看出酶具有什么特性？,高效性,四、酶的特性,資料1,表示酶高效性的曲線,(1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶 的催化效率更高。 (2)酶

7、只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時間，不改變化學(xué)反應(yīng) 的平衡點(diǎn)。 (3)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。,蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，對其他化學(xué)反應(yīng)不起作用。,專一性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。,資料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?,由上述資料可看出酶具有什么特性？,資料五：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？,資料四：實(shí)驗(yàn)證明，用加酶洗衣粉時，溫水的洗滌效果要比冷水好。,資料六：我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？,（提示：唾

8、液的pH為6.2-7.4，胃液的pH為0.9-1.5）,探究 影響酶活性的條件,溫度對酶活性的影響,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)計幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個溫度？,淀粉酶， H2O2受溫度影響也會分解,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),試管各加入2mL可溶性淀粉溶液,1號試管,2號試管,3號試管,1試管,2 試管,3 試管,試管各加入2mL淀粉酶溶液,1和1置于0冰水中保溫5min,2和2 置于60熱水中保溫5min,3和3 置于100沸水中保溫5min,探究1. 溫度對淀粉酶活性的影響,將相應(yīng)溫度下的兩試管溶

9、液混合均勻，在各自溫度下繼續(xù)保溫2min,試管中各滴加12滴碘液，搖勻,藍(lán) 色,不變藍(lán),藍(lán) 色,溫度會影響酶的活性,探究2. pH對酶活性的影響實(shí)驗(yàn),少量氣泡,極少量氣泡,大量氣泡,pH值會影響酶的活性,探究活動： 低溫、高溫下的酶恢復(fù)到正常溫度，酶的活性是否能夠恢復(fù)？,探究活動： 過酸或過堿環(huán)境中的酶，在恢復(fù)到中性時，酶的活性是否能夠恢復(fù)？,低溫環(huán)境下的酶恢復(fù)到正常溫度時，其活性恢復(fù)，高溫環(huán)境下的酶，活性不能恢復(fù)。,酶的活性都不能恢復(fù),B點(diǎn)代表： E點(diǎn)代表：,最適溫度,最適pH,低溫使酶活性受抑制，溫度恢復(fù)，酶活性可以恢復(fù)；,高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿破壞酶結(jié)構(gòu)，使酶失活，不能恢復(fù)。,影響酶促反應(yīng)速率的因素：,1、溫度,3、酶的濃度（底物過量且其他條件適宜）,4、底物濃度：,酶量一定,2、pH,反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。