第1节降低化学反应活化能的酶

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1、第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶斯帕兰札尼的实验斯帕兰札尼的实验讨论：讨论：1 1、这个实验要解决什么问题？、这个实验要解决什么问题？2 2、是什么物质使肉块消失了？、是什么物质使肉块消失了？3 3、怎样才能证明你的推测？、怎样才能证明你的推测？鸟类的胃是否只有物理性消化，鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化没有化学性消化是胃内的化学物质将肉块分解了是胃内的化学物质将肉块分解了收集胃内的化学物质，看看这些物质在收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了体外是否也能将肉块分解了一、细胞代谢一、细胞代谢. .概念：概念：细胞中每时每刻都进行着许多化

2、学细胞中每时每刻都进行着许多化学 反应，统称为反应，统称为细胞代谢细胞代谢。C CCOOHCOOHH HN NR R1 1R R2 2O OHHH HC CNHNH2 2C OHC OHH H+R R1 1C CNHNH2 2C C H HOOCOOHCOOHC CHHN NR R2 2HH二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用2 2 HH2 2O O2 2 2 2 H2 2O + O2 21 1、常温下反应、常温下反应2 2、加热、加热3 3、FeFe3+3+做催化剂做催化剂4 4、过氧化氢酶、过氧化氢酶新鲜猪肝研磨液新鲜猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯水浴加热酒精

3、灯水浴加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液22 浓度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量22 浓度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组变量：变量：实验过程中可以变化的因素。实验过程中可以变化的因素。自变量自变量：因变量因变量：对照实验：对照实验：除了一个因素以外，其余因除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。素都保持不变的实验。对照组对照组：实验组实验组：人为改变的变量。人为改变的变量。随着自变量的变化而变化的变量。随着自变量的变

4、化而变化的变量。无关变量：无关变量： 分子从常态转变为容易发生化学反应的分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活跃状态所需要的能量称为二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用abc如图如图abc中，代表正常条件下分子活化能的中，代表正常条件下分子活化能的是是 ，代表酶促反应所需活化能的是，代表酶促反应所需活化能的是 ；代表酶所降低的活化能的是代表酶所降低的活化能的是 。Cba二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在在温和温和的条件下快速进行。的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条

5、件使反应加快的本质：加热：加热： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与活细胞有关发酵与活细胞有关，发，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些引起发酵的是细胞中的某些物质物质，但这些物质只有在酵，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中的某些物质细胞中的某些物质能够在酵母

6、细胞破碎后能够在酵母细胞破碎后继续继续起催化作用起催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳脲酶是脲酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能 酶酶是是活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化作用催化作用的的有机物有机物， 其中绝大多数酶是其中绝大多数酶是蛋白质蛋白质, ,少数酶是少数酶是RNARNA。三、酶的本质三、酶的本质酶是一类生物催化剂酶是一类生物催化剂酶的本质酶的本质 酶的来源酶的来源 酶的功能酶的功能一一 细胞代谢细胞代谢二二 设计实验的原则：设计实验的原则： 单一变量原则单一变量原则 设置对照

7、实验原则设置对照实验原则三三 酶的作用酶的作用: : 降低化学反应降低化学反应活化能活化能，提高化学反应速率，提高化学反应速率四四 酶的本质酶的本质: : 绝大多数酶是绝大多数酶是蛋白质蛋白质, ,少数是少数是RNARNA第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶复习：复习：1 1、人体细胞内时刻进行上百万次的化学反应，这些、人体细胞内时刻进行上百万次的化学反应，这些化学反应在常温常压下为何能如此化学反应在常温常压下为何能如此快速、高效、有快速、高效、有序、顺利序、顺利进行的呢？进行的呢？2 2、化学反应需要提供能量，使参加化学反应的分子、化学反应需要提供能量，使参加化学反应

8、的分子从常态变为活跃状态，那么酶是否提供了能量而加从常态变为活跃状态，那么酶是否提供了能量而加快了反应速率呢？快了反应速率呢？3 3、酶的本质？、酶的本质？无机催化剂和酶都可以降低化学反应的活化能，无机催化剂和酶都可以降低化学反应的活化能，都可以提高化学反应速率，那么哪个作用更显都可以提高化学反应速率，那么哪个作用更显著呢？如何用实验来验证著呢？如何用实验来验证 ？请大家回忆上节课请大家回忆上节课HH2 2OO2 2在不同条件下的分解的实验！在不同条件下的分解的实验！3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液说明过氧化氢酶比说明过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率的催化效率( (活性活性) )高得

9、多。高得多。 比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率为什么为什么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？事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。倍。107 1013 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。 酶具有高效性的意义：酶具有高效性的意义：上述实验说明了：上述实验说明了：一、酶具有高效性一、酶具有高效性 淀粉和蔗糖淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的化作用下能水解为

10、麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡麦芽糖、葡萄糖、果糖萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成试剂发生氧化还原反应，生成砖红色砖红色的沉淀。的沉淀。 现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步

11、骤骤一一二二三三实验实验现象现象结论结论分别加入淀粉酶分别加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入6060左右的热水中，反应左右的热水中，反应5min5min2 2号试管中加入号试管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约6060水浴水浴2min2min1 1号试管中加入号试管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色无变化无变化棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用v每一种酶只能催化每一种酶只能催化

12、化学反应。化学反应。v细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与酶的酶的 是分不开的。是分不开的。 二、酶具有专一二、酶具有专一 性性一种或一类一种或一类 40004000专一性专一性v目前发现的酶有目前发现的酶有 多种多种, ,它们分别催化不同它们分别催化不同的化学反应的化学反应。淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步骤骤一一二二三三分别加入淀粉酶分别加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入6060左右的热水中，反应左右的热水中，反应5min5min2 2号试管中加入号试管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐

13、林试剂 振荡振荡约约6060水浴水浴2min2min1 1号试管中加入号试管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液 从上面进行的实验我们看出进行实验需要从上面进行的实验我们看出进行实验需要比较温和的条件，比如淀粉酶在比较温和的条件，比如淀粉酶在6060左右最好。左右最好。能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的催能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的催化效率（活性）？化效率（活性）？探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用你又该动脑筋了！你又该动脑筋了！问题聚焦问题聚焦1 1、选择淀粉还是、选择淀粉还是HH2 2OO2 2作为实验材料？作为实验材料？三组，高温，低温和常温

14、！三组，高温，低温和常温！2 2、我要设计几组实验？选择几个温度？、我要设计几组实验？选择几个温度？淀粉酶。因为淀粉酶。因为 HH2 2OO2 2受温度影响也会分解受温度影响也会分解3 3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？碘液，看是否变蓝碘液，看是否变蓝1 1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持00冰水中冰水中约约5min5min加热至加热至100100，约

15、约5min5min加热至加热至6060，约约5min5min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响在最适温度的两侧，反应速率都比较在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的较高的温度容易使酶的 遭到破坏，蛋白质遭到破坏，蛋白质变性，而失去变性，而失去 。每种酶都有自己的每种酶都有自己的低低活性活性最适温度最适温度空间结构空间结构动物：动物：35-4035-40摄氏度摄氏度植物植物 40-5040-50摄氏度摄氏度细菌、真菌细菌、真菌 差别较大差

16、别较大1 1号试管号试管过氧化氢过氧化氢溶液溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2 2滴，振荡滴，振荡23min23min试管各加入试管各加入2mL2mL过氧化氢溶液过氧化氢溶液无明显变化无明显变化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2将带火星的卫生香分别放入试管中将带火星的卫生香分别放入试管中只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好复燃复燃无明显变化无明显变化探究探究pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响过氧化氢酶过氧化氢酶在最适合的在最适合的pHpH下

17、，下，酶的活性酶的活性 最高最高空间结构空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏遭到破坏, ,蛋白质蛋白质变性变性，酶失去，酶失去 。活性活性动物体里的酶最适动物体里的酶最适PHPH大大多在多在6.5-8.06.5-8.0之间，之间，（但胃蛋白酶为但胃蛋白酶为1.51.5，胰液，胰液中的酶为中的酶为8-98-9）植物体里的酶最适植物体里的酶最适PHPH大大多在多在4.5-6.54.5-6.5之间之间影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：1 1、温度、温度3 3、酶的浓度：、酶的浓度：反应速率随反应速率随 酶浓度的升高而加快。酶浓度的升高而加快。4

18、 4、底物浓度：、底物浓度：在一定浓度在一定浓度 范围内，反应速率随浓范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率到一定浓度，反应速率 不再变化不再变化酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定2 2、pHpH1 1、酶的特性、酶的特性（1 1）酶具有高效性）酶具有高效性（2 2）酶具有专一性）酶具有专一性（3 3）酶的作用条件较温和）酶的作用条件较温和温度影响酶的活性温度影响酶的活性PHPH值影响酶的活性值影响酶的活性2 2、对照性实验设、对照性实验设计原则计原则 （1 1）单因子变量原则）单因子变量原则 （2 2）对照性原则）对照性原则 （3 3）等量原则）等量原则课堂小结课堂小结