51降低化学反应活化能的酶 (2).ppt

第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第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讨论：讨论：1.17831.1783年斯巴兰年斯巴兰让尼的实验要解让尼的实验要解决什么问题？决什么问题？2.2.是什么物质使是什么物质使肉块消失了？肉块消失了？3.3.怎样才能证明怎样才能证明你的推测？你的推测？斯帕兰札尼实验斯帕兰札尼实验过程：过程：现象：现象：推测：推测：证明：证明：本实验能证明：本实验能证明：肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块消失了肉块消失了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质在体外是否也能将肉块分解胃具有化学消化的作用胃具有化学消化的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。这些化学反应发生的环境条件是什么？这些化学反应发生的环境条件是什么？常温常压常温常压的状态下的状态下一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质1、细胞代谢（新陈代谢）、细胞代谢（新陈代谢） 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为统称为细胞代谢，细胞代谢，是生命活动的基础。是生命活动的基础。2、酶在代谢中的作用、酶在代谢中的作用实验原理实验原理：过氧化氢在高温或过氧化氢在高温或Fe3+或过氧化氢酶的作用下或过氧化氢酶的作用下都可以分解成水和氧气。都可以分解成水和氧气。方法步骤：方法步骤：过氧化氢溶液肝脏研磨液 滴入滴入2滴滴4343氯化铁溶液 滴入滴入2滴滴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变量变量 2 22 2 浓度浓度对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验实验过程中实验过程中可以变化可以变化的因素称为的因素称为变量变量。其中其中人为改变人为改变的变量叫做自变量。的变量叫做自变量。随自变量随自变量的变化而变化的变量叫做因变的变化而变化的变量叫做因变量。量。除自变量外除自变量外，对实验结果造成影响，对实验结果造成影响的可变因素。的可变因素。自变量：自变量：因变量：因变量：无关变量：无关变量：实验设计原则实验设计原则:对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,既要有对照组既要有对照组又要有实验组。又要有实验组。 单一变量原则：单一变量原则：在对照实验中在对照实验中,除了要观察除了要观察的变量发生变化外的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。其他变量都应保持相同。实验变量实验变量:实验分析：实验分析：加热可促进过氧化氢分解？加热可促进过氧化氢分解？ 加热加热使过氧化氢分子得到使过氧化氢分子得到能量能量，从，从常态常态转变为容易分解的转变为容易分解的活跃状态活跃状态。 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学反应转变为容易发生化学反应的的活跃状态活跃状态所需要的所需要的能量。能量。 氯化铁、过氧化氢酶促进分解，是否也提氯化铁、过氧化氢酶促进分解，是否也提供能量？供能量？ 没有提供能量，而是降低了活化能。没有提供能量，而是降低了活化能。活化能：活化能：反应过程反应过程能量能量降低的活化降低的活化能能无酶催化无酶催化有酶催化有酶催化AB12 起起催化作用催化作用，降低降低化学反应的化学反应的活化能活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而更显著，因而催化效率更高催化效率更高。2、酶在代谢中的作用、酶在代谢中的作用例例 2H2H2 2O O2 22H2H2 2O+OO+O2 2条件条件活化能活化能（kJ/molkJ/mol）没催化剂没催化剂7575铂催化铂催化5454H H2 2O O2 2酶催化酶催化2929关于酶本质的探索关于酶本质的探索, ,阅读教材P813、酶的本质、酶的本质 德国德国化学家化学家李比希李比希认为：认为： 18571857年年，法国法国微生物学家微生物学家巴斯德巴斯德通过显微镜观察，通过显微镜观察，提出：提出：思考：巴斯德和李比希的争论对后人进一步研思考：巴斯德和李比希的争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？究酶的本质起到了什么作用？ 发酵与发酵与活细胞活细胞有关，有关，发酵是发酵是整个细胞整个细胞而不是细而不是细胞中某些物质起作用。胞中某些物质起作用。 发酵是酵母细胞中发酵是酵母细胞中某些物质某些物质在细胞在细胞死亡并裂解死亡并裂解后释放出来，才发挥作用。后释放出来，才发挥作用。他们矛盾的观点他们矛盾的观点, ,促使后人把对酶的研究集中在促使后人把对酶的研究集中在他们争论的焦点上他们争论的焦点上, ,使科学研究更加有的放矢。使科学研究更加有的放矢。 3、酶的本质、酶的本质毕希纳实验示意图毕希纳实验示意图 毕希纳的实验说明了什么？毕希纳的实验说明了什么？你如何设计实验验证他们的观点的正误？你如何设计实验验证他们的观点的正误？ 把活酵母细胞弄破，收集它里面的物质，把活酵母细胞弄破，收集它里面的物质，用于酿酒，看能否成功发酵。用于酿酒，看能否成功发酵。该物质该物质（酿酶酿酶）由活细胞产生，可在细胞内外起作用由活细胞产生，可在细胞内外起作用3、酶的本质、酶的本质 2020世纪世纪3030年代年代，科学家，科学家相继提取出相继提取出多种酶多种酶，并证实，并证实其为其为蛋白质蛋白质，至此你能得出，至此你能得出什么结论？什么结论？19261926年，年，美国美国独臂科学家独臂科学家萨萨姆纳姆纳从刀豆种子中提出从刀豆种子中提出脲酶脲酶结晶，并证实其为结晶，并证实其为蛋白质蛋白质结论：结论：酶是一类具有酶是一类具有催化作用催化作用的的蛋白质蛋白质 请思考请思考: :萨姆纳历时萨姆纳历时9 9年年才证明脲酶是蛋白质才证明脲酶是蛋白质, ,并因此获得并因此获得诺贝尔奖诺贝尔奖。他成功的主要原因是什么。他成功的主要原因是什么? ?正确的科学方法，百折不挠的科研精神。正确的科学方法，百折不挠的科研精神。3、酶的本质、酶的本质 2020世纪世纪8080年代，科学年代，科学家又发现家又发现少数少数RNARNA也具有也具有生生物催化剂物催化剂的作用，这一发的作用，这一发现使酶的概念又扩展成什现使酶的概念又扩展成什么，请给酶下一个较完整么，请给酶下一个较完整的定义？的定义？TT切赫切赫 SS奥特曼奥特曼 酶是酶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，少少数为数为RNARNA。3、酶的本质、酶的本质李比希李比希巴斯德巴斯德发酵是纯化学反应发酵是纯化学反应,与生命活动无关与生命活动无关发酵与发酵与活细胞活细胞有关有关,发酵发酵是整个细胞而不是细胞是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用中的某些物质在起作用引起发酵的是引起发酵的是细胞中的某些物细胞中的某些物质质,但这些物质只有在酵母细胞但这些物质只有在酵母细胞死亡裂解释放后才能发挥作用死亡裂解释放后才能发挥作用.酵母细胞中的某些物质能够在酵母酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破细胞破碎后继续起作用碎后继续起作用,就像在活细胞中一样就像在活细胞中一样.酶是酶是蛋白质蛋白质少数酶是少数酶是RNA毕希纳毕希纳萨姆纳萨姆纳切赫切赫,奥特曼奥特曼一、酶的本质一、酶的本质1 1、酶本质的探究历程、酶本质的探究历程10710131 1、酶具有高效性：、酶具有高效性：二、酶的特性二、酶的特性 实验数据表明：实验数据表明：酶的催化效率大约是无机酶的催化效率大约是无机催化剂的催化剂的 倍。倍。 比较酶和比较酶和FeClFeCl3 3催化催化H H2 2O O2 2的分解，可以得的分解，可以得出酶具有什么特性？出酶具有什么特性？ 酶的高效性保证了细胞内酶的高效性保证了细胞内化学反应化学反应的顺利进行，的顺利进行，能量供应能量供应的稳定的稳定 。 酶具有高效性的意义：酶具有高效性的意义：1 1、酶具有高效性：、酶具有高效性：二、酶的特性二、酶的特性 酶的催化作用具有高效性，口腔里有酶的催化作用具有高效性，口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化天后还没被消化? ?加入物质（加入物质（mLmL）试管试管1 1试管试管2 23%3%淀粉溶液淀粉溶液2 23%3%蔗糖溶液蔗糖溶液2 2新鲜淀粉酶溶液新鲜淀粉酶溶液2 22 2温度（保温温度（保温5min5min）60606060斐林试剂斐林试剂2 22 2实验条件实验条件沸水浴（沸水浴（1min1min）实验现象实验现象结论结论砖红色沉淀砖红色沉淀无变化无变化2 2、酶具有专一性：、酶具有专一性：二、酶的特性二、酶的特性 淀粉酶淀粉酶只催化只催化淀粉淀粉水解，不能催化水解，不能催化蛋白质蛋白质水解。酶具有水解。酶具有专一性专一性, ,一种酶一种酶只催化只催化一种一种或或一类一类化学反应。化学反应。 酶具有高效性和专一性；那么它酶具有高效性和专一性；那么它的这两个特性是不是在的这两个特性是不是在任何条件任何条件下都下都可以发挥呢？可以发挥呢？假设假设温度温度可以影响酶的活性，可以影响酶的活性，如何设计实验探究？如何设计实验探究？当一个人当一个人发高烧发高烧时，食欲不振，由此联时，食欲不振，由此联系到酶，请你大胆提出问题系到酶，请你大胆提出问题问题问题聚焦聚焦1 1、选择实验材料、选择实验材料2 2、设计几组实验、设计几组实验3 3、确定观察指标、确定观察指标高温，低温和常温高温，低温和常温淀粉酶、淀粉淀粉酶、淀粉碘液，看是否变蓝碘液，看是否变蓝步步骤骤加入试剂或处理方法加入试剂或处理方法试管试管A AB BC Ca ab bc c1 1可溶性淀粉溶液（可溶性淀粉溶液（ml)ml)222/新鲜淀粉酶溶液（新鲜淀粉酶溶液（ml)ml)/1112 2保温保温5min(5min(0 0C)C)6010006010003 3将将a a液加入液加入A A试管，试管，b b液加入液加入B B试管，试管，c c液加入液加入C C试管，摇匀试管，摇匀4 4保温保温5min5min6010005 5各加入各加入2 2滴碘液，摇匀滴碘液，摇匀6 6观察现象并记录观察现象并记录请预测每支试管中的实验结果请预测每支试管中的实验结果温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响不变蓝不变蓝变蓝变蓝变蓝变蓝结论：结论：高温，低温都降低了酶的活性高温，低温都降低了酶的活性如何找到酶活性最高时的温度？如何找到酶活性最高时的温度？ 在适宜的条件下将肉块和蛋白酶放到一起，在适宜的条件下将肉块和蛋白酶放到一起，测定肉块被分解的时间。测定肉块被分解的时间。疑问疑问：60时，为什么肉块长时间不能被分解？时，为什么肉块长时间不能被分解？温度温度（）3030 3232 3434 3636 3838 4040时间时间（minmin）4040 3030 2222 1616 1717 2121温度温度（）10102020 3030 404050506060时间时间（minmin）180180 120120 4040 2020 150150太长了太长了你能上面两个实验中，得到一个什么规律？你能上面两个实验中，得到一个什么规律？温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响 超过超过最适温度，酶的催化效率随温度的最适温度，酶的催化效率随温度的上升减上升减慢慢。低温低温和和高温高温都能都能抑制抑制酶的活性，酶的活性，高温高温使酶的空使酶的空间结构破坏而间结构破坏而失去活性失去活性，但，但低温低温不会破坏酶的分子不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复可以恢复。 在在一定温度范围一定温度范围内，内，酶的催化效率随温度的酶的催化效率随温度的上升而加快上升而加快。最适温度：最适温度： 酶的酶的活性最活性最强强（催化效率（催化效率最快最快）时）时的温度。的温度。温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响 我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？你能给出合理的解释吗？唾液的唾液的pH为为6.27.4,胃液的胃液的pH为为0.91.5pH值也可影响酶的活性值也可影响酶的活性温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响思考：如何通过实验证实酶的活性和思考：如何通过实验证实酶的活性和pHpH值的关系？值的关系？步骤步骤项项 目目 试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 31淀粉酶溶液淀粉酶溶液 1mL1mL 1mL 1mL1mL1mL2蒸馏水蒸馏水 1mL 1mL 3NaOHNaOH溶液溶液 1mL1mL 4盐酸盐酸 1mL1mL5可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2mL2mL2mL6适温水浴适温水浴5min5min，再各加，再各加2mL2mL斐林试剂斐林试剂7沸水浴沸水浴1min1min，观察各管溶液颜色变化，观察各管溶液颜色变化请预测：哪根试管会出现明显的砖红色沉淀？请预测：哪根试管会出现明显的砖红色沉淀？试管试管1 每种酶都有自己的每种酶都有自己的最适最适pHpH值值，在在最适最适pHpH值值时，酶时，酶的的活性最高活性最高，高于高于或或低于低于最适最适pHpH值时，酶的活性都会值时，酶的活性都会降低降低，pHpH值值过高过高或或过低过低会使酶会使酶失活失活，且，且不可恢复不可恢复。pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响请同学们自己描述这张曲线图！请同学们自己描述这张曲线图！ 大多数酶是大多数酶是蛋白质蛋白质，结构不稳定。，结构不稳定。过酸、过碱或温度过高都会过酸、过碱或温度过高都会破坏破坏酶的酶的空空间结构间结构，甚至使酶永久性失活（低温只，甚至使酶永久性失活（低温只抑制酶的活性）。抑制酶的活性）。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酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质1、细胞代谢（新陈代谢）、细胞代谢（新陈代谢） 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为统称为细胞代谢，细胞代谢，是生命活动的基础。是生命活动的基础。2、酶在代谢中的作用、酶在代谢中的作用 起起催化作用催化作用，降低降低化学反应的化学反应的活化能活化能。催化催化效率效率比无机催化剂比无机催化剂更高更高。3、酶的本质、酶的本质 酶是酶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，少数为，少数为RNARNA。课堂小结课堂小结二、酶的特性：二、酶的特性： 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淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 pHpH对淀粉酶活性的影响对淀粉酶活性的影响 2、具有专一性、具有专一性3、作用条件较温和、作用条件较温和（2）要有合适的）要有合适的pH1、具有高效性、具有高效性（1）要有合适的温度）要有合适的温度课堂小结课堂小结1酶具有极强的催化功能，其原因是（）。酶具有极强的催化功能，其原因是（）。增加了反应物之间的接触面增加了反应物之间的接触面降低了反应物分子的活化能降低了反应物分子的活化能提高了反应物分子的活化能提高了反应物分子的活化能酶提供使反应开始所必需的活化能酶提供使反应开始所必需的活化能 2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（主要原因是（ ）A.pHA.pH不适合不适合B.B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.D.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化BA课堂练习课堂练习3.能够使唾液淀粉酶水解的是（能够使唾液淀粉酶水解的是（ ）A.A.淀粉酶淀粉酶 B.B.脂肪酶脂肪酶C.C.蛋白酶蛋白酶 D.D.肽酶肽酶 4.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（ ）A.A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物B.B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C.C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D.D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力一旦离开活细胞，酶就失去催化能力CDB D脂肪酶脂肪酶课堂练习课堂练习