酶的作用和本质（2014）.ppt

第第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一、酶的作用v思考：在生命系统的结构层次中，最基本的层次是v ？ 细胞要进行生命活动，需要物质和能量。物质和能量可以从细胞外的环境中吸收来。物质进入细胞的方式是上一章学习的。本章要学习细胞中能量的供应和利用。能量的变化过程离不开有关的化学反应。 细胞中每时每刻都进行着许多化学反细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为应，统称为细胞细胞代谢代谢. .简称代谢。简称代谢。代谢的本质：细胞中的所有化学反应。细胞中的化学反应在什么条件下才能进行呢？一般化学反应的条件一般化学反应的条件 （1）高温（）高温（2）高压）高压（3）强酸（）强酸（4）强碱）强碱（5）催化剂）催化剂在化学反应里能改变其它物质的化在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质性质在反应前后都没有变化的物质叫做叫做催化剂催化剂。一般是比较温和的条件下一般是比较温和的条件下细胞内会发生一系列的化学反应，这些细胞内会发生一系列的化学反应，这些生化反应发生的环境条件又是什么？生化反应发生的环境条件又是什么？ 酶在细胞代谢中的作用（酶在细胞代谢中的作用（实验实验）1.1.常温常温 2.2.常压常压 3.3.水溶液环境水溶液环境 4.pH4.pH接近中性接近中性质量分数为质量分数为20%的的新鲜肝脏研磨液新鲜肝脏研磨液 1滴滴质量分数为质量分数为3.5%的的氯化铁溶液氯化铁溶液 1滴滴生物催化剂：过氧化氢酶生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：所含酶的相对数量：1无机催化剂无机催化剂： Fe3+Fe3+的相对数量：的相对数量：25万万比较H2O2在不同条件下的分解不做任何处理放在90热水处理2滴3.5% Fe3+溶液处理2滴H2O2酶催化处理带火星卫生香带火星卫生香实验后1234实验前？ Fe3+3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液步骤试管编号 说明1234 一一 H H2 2OO2 2 浓度浓度剂量剂量二二剂量结结果果气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结论结论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对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验为过氧化氢分子提供能量为过氧化氢分子提供能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能显著显著降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能分子从分子从常态常态变为容易发生化学反应的变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活跃状态所需要的能量。催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催无机催化剂相比较，生物催化剂化剂(酶酶)有有突出的突出的优越性优越性降降低活化能的作用更显著，因而低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。催化效率更高。 一、填空1 1、细胞中每时每刻都进行着许多、细胞中每时每刻都进行着许多 。 统称为统称为 ，是细胞生命活动的基础。，是细胞生命活动的基础。2 2、分子从、分子从 变为容易发生化学反应变为容易发生化学反应的的 ，所需的能量称为，所需的能量称为 。3 3、酶的作用酶的作用是是 。 作用机理：作用机理： 化学反应化学反应细胞代谢常态常态活跃状态活跃状态活化能活化能催化化学反应催化化学反应降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能1 、选择新鲜的肝脏来比较过氧化氢在不同条件选择新鲜的肝脏来比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，是因为新鲜的肝脏中（下的分解实验，是因为新鲜的肝脏中（ ） A 、含、含Fe离子多离子多 B 、含酶的种类多、含酶的种类多 C 、温度高、温度高 D 、过氧化氢酶多且活性高、过氧化氢酶多且活性高D二、选择2、同无机催化剂相比，酶具有更高、同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因是（的催化效率的原因是（ ）A 、能降低反应的活化能、能降低反应的活化能B 、能供给反应物能量、能供给反应物能量C 、改变了反应的途径、改变了反应的途径D 、降低反应活化能的作用更显著、降低反应活化能的作用更显著D3、在过氧化氢酶和、在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较的实的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（验中，把肝脏制成研磨液的目的是（ ） A、有利于酶与底物充分接触、有利于酶与底物充分接触 B、 保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 C、提高过氧化氢酶的活性、提高过氧化氢酶的活性 D、以上说法都不正确、以上说法都不正确A二、酶的本质v关于酶的本质是一个漫长的科学探究过程。18571857（法国）（法国）微生物学家微生物学家通过显微镜观察发现发通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌酵的过程中有酵母菌结论：没有活细胞糖类结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精不可能变成酒精（德国）（德国）化学家化学家通过对化学变化的研究认通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个为糖类变成酒精就是一个化学反应化学反应结论结论: : 在这个变化过程中，在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某只有细胞死之后放出了某些物质起了作用些物质起了作用对比对比 19821982年至年至19831983年美国科学家切赫和奥特年美国科学家切赫和奥特曼发现少数曼发现少数RNARNA 也也具有催化作用具有催化作用，这一研究，这一研究成果的出现荣获了成果的出现荣获了19841984年年诺贝尔生理奖。诺贝尔生理奖。结论：酶的本质：结论：酶的本质：绝大多数酶绝大多数酶是是蛋白质蛋白质，极少数酶是，极少数酶是RNARNA。1926年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取脲酶，年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取脲酶，并证明其成分为并证明其成分为蛋白质蛋白质酶的化学成分酶的化学成分 酶的来源酶的来源 酶的功能酶的功能酶的概念：酶的概念：大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。二、酶的本质二、酶的本质 三、酶的特性v1、高效性：高效性的含义是：酶的催化效率比无机催化剂高107-1013倍。2、专一性v专一性的含义是：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。目前已发现的酶有4000多种，它们分别催化不同化学反应。这也说明了酶具有专一性。例：蛋白酶能使蛋白质分解成多肽，但不能分解淀粉。3、酶作用的条件较温和v含义是：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行。常温、常压、水溶液环境、PH接近中性等条件四、影响酶活性的因素v影响酶促反应的曲线分析影响酶促反应的曲线分析v1.表示酶高效性的曲线表示酶高效性的曲线加入酶加入酶加入无机催化剂加入无机催化剂未加酶未加酶平衡点平衡点时间时间（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。化剂相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。不能改变化学反应的平衡点。（3）酶只能催化存在的化学反应。）酶只能催化存在的化学反应。在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活达到最适温度时，酶的活性最高；性最高；超过最适温度时，随着温超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性度的继续升高，酶的活性逐渐下降。逐渐下降。酶活性受温度影响酶活性受温度影响示意图示意图温度过高温度过高会使酶的空间结会使酶的空间结构遭到破坏，使构遭到破坏，使酶永久失酶永久失活活2、影响酶促反应速率的因素、影响酶促反应速率的因素（1）温度）温度在一定范围内，随着在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适达到最适pH时，酶的活性时，酶的活性最高；最高；超过最适超过最适pH时，随着时，随着pH的的继续升高，酶的活性逐渐继续升高，酶的活性逐渐下降。下降。过酸、过碱过酸、过碱会使酶的空间会使酶的空间结构遭到破坏，使结构遭到破坏，使酶永久酶永久失活失活酶活性受酶活性受pH影响示意图影响示意图（2）pH酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度在其它条件适宜，酶量一定的情况下，在其它条件适宜，酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底物达到一定浓度后，酶促反应速但当底物达到一定浓度后，酶促反应速率不再增加。率不再增加。（思考：为什么？）（思考：为什么？）（3）底物浓度对酶促反应的影响(酶量一定酶量一定)（4）酶浓度对酶促反应的影响）酶浓度对酶促反应的影响(底物足量底物足量)酶促反应速率酶促反应速率酶浓度酶浓度（底物足量情况下）（底物足量情况下）在底物充足，其它条件适宜的情况下，酶在底物充足，其它条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。促反应速率与酶浓度成正比。影影响响酶酶促促反反应应的的因因素素改变酶的活性改变酶的活性不改变酶的活性不改变酶的活性温度温度PH酶抑制剂、酶抑制剂、酶激活剂酶激活剂底物浓度底物浓度酶浓度酶浓度高温、过酸、过碱改变酶的空间结构，低温只是抑制酶的活性。五、与实验有关的内容v（一）变量：实验过程中可以变化的因素称为变量实验过程中可以变化的因素称为变量自变量：人为改变的变量称为自变量。人为改变的变量称为自变量。 如何控制？如何控制？因变量：随着自变量的变化而变化的变量称为因随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。变量。是实验的现象或结果是实验的现象或结果。如何观察或检测？如何观察或检测？无关变量：除自变量外其它对实验结果有影除自变量外其它对实验结果有影响的因素。响的因素。如何平衡或消除？如何平衡或消除？（二）实验设计的基本原则v1、对照原则v2、单一变量原则v3、等量原则v4、重复性原则（二）实验设计的基本原则v1、对照原则：设计对照实验来平衡或消除无关变量对实验结果的影响。对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。对照组：A、B、C、D 作用是：能排除无关变能排除无关变量产生的误差，使实验结果更具有真实性。量产生的误差，使实验结果更具有真实性。实验组：A、B、C、D、E 作用是：得出实验得出实验实际结果。实际结果。2、单一变量原则v含义是：一个实验只研究一个变量。如果在实验中有多个变量，就要设计多个对照实验来研究。3、等量原则v用来控制无关变量。无关变量在量和质都是相同的。v在语言叙述上常用：“相同”“等量”“2ml”等来表示。4、重复性原则v用来排除实验的偶然性，增强实验的可信度。v一种方式是：在相同条件下进行多次相同实验。v另一种方式是：在一次实验中取多个相同的材料随机均分后进行实验。这样就可以在一次实验中进行重复。（三）实验设计的基本步骤v1、取材、分组、编号v2、建立对照实验v3、在适宜且相同条件下培养一段时间v4、观察和记录实验现象或结果探究温度对酶活性的影响。v方案一：把酶和底物混合后在设定温度下保温。v方案二：把酶在设定温度下保温，再加入底物。v方案三：把底物在设定温度下保温，再加入酶。v方案四：把酶和底物分别在设定温度下保温，然后再混合。