第1节降低化学反应活化能的酶精.ppt

第1节 降低化学反应活化能的酶第1页，本讲稿共20页1.酶酶的的定定义义：酶酶是是_产产生生的的具具有有 作作用用的的_，其中，其中_酶是蛋白质。酶是蛋白质。产生场所：产生场所：_。作用：作用：_作用。作用。本质：有机物，多数酶是本质：有机物，多数酶是_。2.酶的特性酶的特性(1)_；(2)_；(3)酶的作用条件比较酶的作用条件比较_。活细胞活细胞催化催化有机物有机物绝大多数绝大多数高效性高效性专一性专一性降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶一、基础过关：一、基础过关：活细胞活细胞催化催化蛋白质蛋白质温和温和第2页，本讲稿共20页(1)1783年，意大利科学家斯帕兰扎尼用实验证明：胃具年，意大利科学家斯帕兰扎尼用实验证明：胃具有化学性消化的作用；有化学性消化的作用；(2)1836年，德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白年，德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶；酶；(3)1926年，美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲年，美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质；酶是一种蛋白质；(4)20世纪世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数数RNA也具有生物催化作用。也具有生物催化作用。1、酶的发现：、酶的发现：二、归纳整合：二、归纳整合：第3页，本讲稿共20页 2、酶的特性、酶的特性（1）高高效效性性：一一般般地地说说，酶酶的的催催化化效效率率是是无无机机催催化化剂剂的的1071013倍。倍。（2）专专一一性性：一一种种酶酶只只能能催催化化一一种种化化合合物物或或一一类类化化合合物的化学反应。物的化学反应。酶的专一性酶的专一性生化反应的多样性生化反应的多样性蛋白质的结构多样性蛋白质的结构多样性酶的多样性酶的多样性第4页，本讲稿共20页 3温温度度、酸酸碱碱度度影影响响酶酶的的活活性性：高高温温、低低温温以以及及过过酸酸和和过过碱碱，都都会会影影响响酶酶的的活活性，酶的催化作用需要适宜的温度和性，酶的催化作用需要适宜的温度和pH。影响曲线如下：。影响曲线如下：甲曲线在最适温度两侧不对称；乙曲线在最适甲曲线在最适温度两侧不对称；乙曲线在最适pH两侧基本对称。两侧基本对称。（1）过过酸酸、过过碱碱和和高高温温，都都能能使使酶酶的的酶酶分分子子结结构构遭遭到到破破坏坏而而失失去去活活性性（不不可逆）。可逆）。（2）低低温温虽虽然然使使酶酶的的活活性性明明显显降降低低，但但酶酶的的分分子子结结构构没没有有破破坏坏，酶酶的的活活性性在适宜的温度下可以恢复。在适宜的温度下可以恢复。（3）不同的酶有不同的最适温度和最适）不同的酶有不同的最适温度和最适pH对曲线的理解：对曲线的理解：温度和温度和pH是通是通过影响过影响酶的活酶的活性而影性而影响酶促响酶促反应速率反应速率第5页，本讲稿共20页 在底物足够，其他条件不变在底物足够，其他条件不变的情况下，反应系统中不含有的情况下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。反应的速率与酶浓度成正比。4、酶浓度对酶促反应的影响：、酶浓度对酶促反应的影响：在酶量一定的条件下，在在酶量一定的条件下，在一定范围内会随着底物浓度一定范围内会随着底物浓度的增加，反应速度也增加，的增加，反应速度也增加，但达到一定浓度后，酶促但达到一定浓度后，酶促反应的速度也就不再增加了。反应的速度也就不再增加了。原因是酶饱和了。原因是酶饱和了。5、底物浓度对酶促反应的影响：、底物浓度对酶促反应的影响：底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，但影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，但影响酶促反应速率。第6页，本讲稿共20页 酶在细胞代谢中催化各种化学反酶在细胞代谢中催化各种化学反应。是一种应。是一种生物催化剂生物催化剂，作为催化剂，作为催化剂它与一般无机催化剂具有共性：它与一般无机催化剂具有共性：参与化学反应的过程参与化学反应的过程，但本，但本身不会被消耗掉，反应前后化学性身不会被消耗掉，反应前后化学性质和数量都保持不变。质和数量都保持不变。只改变化学反应的速度，不改变只改变化学反应的速度，不改变反应的平衡点，只是降低了分子从反应的平衡点，只是降低了分子从常态常态转变为容易发生化学反应的转变为容易发生化学反应的活跃状活跃状态态所需要的能量所需要的能量，这部分能量称为，这部分能量称为活活化能化能，由于活化能的降低，从而缩，由于活化能的降低，从而缩短了反应达到平衡的时间。短了反应达到平衡的时间。6、酶的作用机制：、酶的作用机制：第7页，本讲稿共20页实验一：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响实验一：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响1、实验原理：、实验原理：淀淀粉粉遇遇碘碘后后，形形成成紫紫蓝蓝色色的的复复合合物物。淀淀粉粉酶酶可可以以使使淀淀粉粉逐逐步步水水解解成成麦麦芽芽糖糖和和葡葡萄糖。麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。萄糖。麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。三、实验课题三、实验课题探究影响酶活性的因素探究影响酶活性的因素2.实验步骤：实验步骤：(1)取取3支试管，编上号，然后分别注入支试管，编上号，然后分别注入2 mL可溶性淀粉溶液。可溶性淀粉溶液。(2)另取另取3支试管，编上号，然后分别注入支试管，编上号，然后分别注入1 mL唾液。唾液。(3)将将装装有有淀淀粉粉溶溶液液和和酶酶溶溶液液的的试试管管分分成成3组组，分分别别放放入入热热水水(约约37)、沸沸水水和和冰冰块中，维持各自的温度块中，维持各自的温度5 min。(4)分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5 min。(5)在在3支试管中各滴入支试管中各滴入12滴碘液，然后摇匀。滴碘液，然后摇匀。(6)观察这观察这3支试管中溶液颜色的变化情况，观察记录结果。支试管中溶液颜色的变化情况，观察记录结果。第8页，本讲稿共20页3.实验现象及结论：实验现象及结论：1号号试试管管中中的的溶溶液液不不呈呈紫紫蓝蓝色色，2号号和和3号号试试管管中中的的溶溶液液均均呈呈现现紫紫蓝蓝色色。上上述述现现象象说说明明，1号号试试管管中中的的淀淀粉粉已已经经被被淀淀粉粉酶酶水水解解，2号号和和3号号试试管管中中的的淀淀粉粉未未被被淀淀粉粉酶酶水水解解，由由此此推推知知，1号号试试管管中中的的淀淀粉粉酶酶发发挥挥了了正正常常的的催催化化作作用用，2号号和和3号号试试管管中中的的淀淀粉粉酶酶没没有有发发挥挥催催化化作作用用，由由此此证证明明，酶的催化活性需要适宜的温度，高温、低温都会影响酶的活性。酶的催化活性需要适宜的温度，高温、低温都会影响酶的活性。特别提醒：特别提醒：（1）探究温度对酶活性的影响时不能用）探究温度对酶活性的影响时不能用H2O2作反应物？作反应物？（2）探究温度对酶活性的影响，当反应物是淀粉时，）探究温度对酶活性的影响，当反应物是淀粉时，指示剂用碘液而不能用菲林试剂？指示剂用碘液而不能用菲林试剂？（3）在在探探究究温温度度对对酶酶活活性性的的影影响响时时，对对照照组组加加入入等等量量的的反反应应物物如如2 mL可可溶溶性性淀淀粉粉后后，要要先先放放入入不不同同的的环环境境中中保保温温5分分钟钟，使使反反应应物物达达到到所所处处不不同同环环境境的的温温度度。然然后后再再加加处处于于对对应应温温度度下下的的新新鲜鲜酶酶液液，摇摇匀匀维维持持5分分钟钟。否否则则若若加加入入酶酶后后再再放放入入不不同同温温度度的的环环境境中中，由由于于酶酶的的高高效效性性，在在升升温温或或降降温温的的过过程程中中已已把把反反应应物物分分解解，这样会造成实验误差。这样会造成实验误差。第9页，本讲稿共20页1.（2009年年上上海海卷卷）将将刚刚采采摘摘的的甜甜玉玉米米立立即即放放入入沸沸水水中中片片刻刻，可可保保持持其其甜甜味味。这这是是因因为为加加热热会会（）A提高淀粉酶活性提高淀粉酶活性B改变可溶性糖分子结构改变可溶性糖分子结构C防止玉米粒发芽防止玉米粒发芽D破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶D课堂练习：课堂练习：第10页，本讲稿共20页2.（2009年年广广东东卷卷）水水稻稻细细胞胞内内合合成成的的某某物物质质，能能够够在常温下高效分解淀粉，该物质（在常温下高效分解淀粉，该物质（）A.在在4 条件下易变性条件下易变性 B.只含有只含有C、HC.也能催化淀粉合成也能催化淀粉合成 D.含有羧基含有羧基 D第11页，本讲稿共20页3、几几位位同同学学在在探探索索pH对对淀淀粉粉酶酶活活性性的的影影响响时时，设设计计的的实实验验方方案案如下，其中操作顺序最合理的是（如下，其中操作顺序最合理的是（）在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液2 mL 在三个试管中各加入新鲜的在三个试管中各加入新鲜的淀粉酶溶液淀粉酶溶液1 mL 置于适宜温度下保温置于适宜温度下保温5 min 分别置于分别置于100、60、0 环境中保温环境中保温5 min 加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象将试管中溶液的将试管中溶液的pH分别调到分别调到3、7、11，保持，保持5 min A BC DD 第12页，本讲稿共20页4.右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（）A当反应温度由当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降调到最适温度时，酶活性下降 B当反应温度由当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升调到最适温度时，酶活性上升 C酶活性在酶活性在t2时比时比t1高，故高，故t2时更适合酶的保存时更适合酶的保存 D酶活性在酶活性在t1时比时比t2低，表明低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重时酶的空间结构破坏更严重 B第13页，本讲稿共20页降低化学反应活化能的酶（第降低化学反应活化能的酶（第2课时）课时）自学资料自学资料P3940，熟悉与酶有关的实验设计。，熟悉与酶有关的实验设计。1、探究、探究pH对唾液淀粉酶活性的影响对唾液淀粉酶活性的影响2、酶的高效性的实验验证、酶的高效性的实验验证3、酶的专一性的实验验证、酶的专一性的实验验证学习目标与要求学习目标与要求:第14页，本讲稿共20页3、实验步骤：、实验步骤：实验二：探究实验二：探究pH对唾液淀粉酶活性的影响对唾液淀粉酶活性的影响1、实验原理：、实验原理：淀淀粉粉酶酶可可使使淀淀粉粉水水解解成成麦麦芽芽糖糖和和葡葡萄萄糖糖，麦麦芽芽糖糖和和葡葡萄萄糖糖具具有有还还原原性性，能能够够与与斐斐林林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色氧化亚铜沉淀。试剂发生氧化还原反应，生成砖红色氧化亚铜沉淀。4.实验现象及结论：实验现象及结论：试试管管1出出现现砖砖红红色色沉沉淀淀，试试管管2和和试试管管3无无砖砖红红色色沉沉淀淀产产生生。该该实实验验表表明明，过酸、过碱都影响唾液淀粉酶的催化活性，酶的催化作用需要适宜的过酸、过碱都影响唾液淀粉酶的催化活性，酶的催化作用需要适宜的pH。2、材料用具、材料用具:稀释的新鲜唾液，蒸馏水，稀释的新鲜唾液，蒸馏水，5%的的NaOH，5%的盐酸，的盐酸，1%的可溶性淀的可溶性淀粉溶液，新配制的菲林试剂，试管、烧杯等能够用到的用具。粉溶液，新配制的菲林试剂，试管、烧杯等能够用到的用具。第15页，本讲稿共20页实验三：酶的高效性的实验验证实验三：酶的高效性的实验验证1、实验原理：、实验原理：（1）2H2O2（2）H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。卫生香燃烧剧烈程度不同。过氧化氢酶过氧化氢酶或或Fe3+2H2O+O22、实验步骤：、实验步骤：实验组：过氧化氢实验组：过氧化氢+过氧化氢酶过氧化氢酶 混合均匀混合均匀 气泡产生大而多气泡产生大而多(或卫生香余烬剧烈燃烧）或卫生香余烬剧烈燃烧）对照组：过氧化氢对照组：过氧化氢+Fe3+混合均匀混合均匀 气泡产生小而少气泡产生小而少(或卫生香余烬燃烧但不剧烈）或卫生香余烬燃烧但不剧烈）3.实验结论：实验结论：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高与无机催化剂相比，酶的催化效率更高,酶具有高效性。酶具有高效性。第16页，本讲稿共20页实验四：酶的专一性的实验验证实验四：酶的专一性的实验验证1、实验原理：、实验原理：淀粉在唾液淀粉酶的催化作用下，能够水解成麦芽糖。在水浴加热的条件下，淀粉在唾液淀粉酶的催化作用下，能够水解成麦芽糖。在水浴加热的条件下，斐林试剂能使麦芽糖氧化，自身还原成砖红色的氧化亚铜沉淀。因此，斐林试斐林试剂能使麦芽糖氧化，自身还原成砖红色的氧化亚铜沉淀。因此，斐林试剂可以用来鉴定溶液中是否有麦芽糖，进而可以看出唾液淀粉酶是否只能催化剂可以用来鉴定溶液中是否有麦芽糖，进而可以看出唾液淀粉酶是否只能催化淀粉水解，不能催化其他糖类（如蔗糖）水解。淀粉水解，不能催化其他糖类（如蔗糖）水解。2、实验步骤：、实验步骤：（2）取两支洁净的试管，编号）取两支洁净的试管，编号1、2，按下列顺序加入试剂：，按下列顺序加入试剂：1号试管号试管:3%淀粉溶液淀粉溶液 2mL 再加稀释唾液再加稀释唾液2mL 2号试管号试管:3%蔗糖溶液蔗糖溶液 2mL 再加稀释唾液再加稀释唾液2mL 摇匀，摇匀，37保温保温5 min（3）向两支试管中加新配制的斐林试剂）向两支试管中加新配制的斐林试剂 2mL 摇匀，摇匀，600C水浴加热水浴加热3 min 3.实验现象及结论：实验现象及结论：1号试管号试管:砖红砖红 2号试管号试管:蓝色蓝色。酶的作用具有专一性。酶的作用具有专一性。指示剂可否用碘液？此实验还可以怎么设计？指示剂可否用碘液？此实验还可以怎么设计？（1）取）取1mL唾液，注入另一个小烧杯中，加入唾液，注入另一个小烧杯中，加入10mL蒸馏水，用玻璃棒蒸馏水，用玻璃棒 搅匀，制成稀释的唾液备用。搅匀，制成稀释的唾液备用。第17页，本讲稿共20页5、(2010高考海南卷高考海南卷)为探究为探究NaCl和和CuSO4对唾液淀粉酶活性的对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了影响，某同学进行了实验，实验步骤和结实验，实验步骤和结果见表。请回答：果见表。请回答：（1）实验中加入缓冲）实验中加入缓冲液的作用是液的作用是 。（2）分析实验结果可）分析实验结果可知：对酶活性有影响知：对酶活性有影响的离子是，的离子是，其中对酶活性有抑制其中对酶活性有抑制作用的离子是对作用的离子是对酶活性有促进作酶活性有促进作用的离子是。用的离子是。维持反应液中维持反应液中pH的稳定的稳定 Cl-和和Cu2+Cu2+Cl-第18页，本讲稿共20页（3）该实验中设置）该实验中设置4号试管的号试管的目的是；设置目的是；设置3号试管的目的是号试管的目的是 。（4）上述实验中若用斐林试剂）上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，代替碘溶液进行检测，14号号试管中的颜色依次是。试管中的颜色依次是。根据上述实验结果，在操作根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是斐林试剂，其原因是:对照对照确定确定Na+和和SO42-对唾液淀粉酶催化活对唾液淀粉酶催化活性是否有影响性是否有影响深砖红色、无砖红色深砖红色、无砖红色（或蓝色）、浅砖红（或蓝色）、浅砖红色、浅砖红色色、浅砖红色斐林试剂中有斐林试剂中有Cu2+，其可抑，其可抑制唾液淀粉酶的活性制唾液淀粉酶的活性 第19页，本讲稿共20页6、(2009年年全全国国卷卷)已已知知2H2O2=2H2O+O2，可可以以通通过过观观察察反反应应过过程程中中O2的的生生成成速速度度（即即气气泡泡从从溶溶液液中中释释放放的的速速度度）来来判判断断H2O2分分解解反反应应的的速速度度。请请用用所所给给的的实实验验材材料料和和用用具具设设计计实实验验，使使其其能能同同时时验验证证过过氧氧化化氢氢酶酶具具有有催催化化作作用用和和高高效效性性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。实实验验材材料料与与用用具具：适适宜宜浓浓度度的的H2O2溶溶液液、蒸蒸馏馏水水、3.5%FeCl3溶溶液液、0.01%牛牛过过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。（1）实验步骤：）实验步骤：_。（2）实验结果预测及结论：）实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是的释放速度从快到慢依次是_。由此得出的结论是由此得出的结论是_。（3）如如 果果 仅仅 将将 实实 验验 中中 的的 恒恒 温温 水水 浴浴 改改 为为 80,重重 做做 上上 述述 实实 验验，O2释释 放放 的的 速速 度度 最最 快快 的的 是是 ，原因是，原因是_。取取3支试管，编号，各加入等量且适量的支试管，编号，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入溶液，放入37 恒温水浴锅中保温适当时间恒温水浴锅中保温适当时间;分别向上述分别向上述3支试管加入等量且支试管加入等量且适量的蒸馏水、适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液溶液和过氧化氢酶溶液;观察各管中释观察各管中释放气泡的快慢放气泡的快慢加酶溶液的试管、加加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性酶具有催化作用和高效性加加FeCl3溶液的试管溶液的试管过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，因此释放过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，因此释放O2最快的是加最快的是加FeCl3溶液的试管溶液的试管第20页，本讲稿共20页