酶的本质与特性.ppt

课前回顾课前回顾1.1.细胞的失水和吸水？细胞的失水和吸水？2.2.细胞膜具有怎样的结构？细胞膜具有怎样的结构？3.3.物质进出细胞的方式有哪些？物质进出细胞的方式有哪些？细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出4.4.哪些生命活动的过程需要能量？哪些生命活动的过程需要能量？第五章第五章 细胞的能量供应和细胞的能量供应和利用利用运动的能量来自哪里？运动的能量来自哪里？2.消化器官消化器官胃起到了胃起到了什么样的作用？是不是什么样的作用？是不是只简单的磨碎食物？只简单的磨碎食物？1.吃过饭后，肚子里吃过饭后，肚子里的食物会发生怎样的食物会发生怎样的变化？的变化？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 问题探讨问题探讨以前人们认为鸟类的胃只能磨碎以前人们认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解食物中的有机物，食物，不能分解食物中的有机物，240年前，意大利科学家斯帕兰年前，意大利科学家斯帕兰札尼设计了鹰吞食盛有肉块的金札尼设计了鹰吞食盛有肉块的金属笼的实验。属笼的实验。1.1.为何要将肉块放在笼子中？为何要将肉块放在笼子中？2.2.金属笼内的肉块消失，说明生么问题？金属笼内的肉块消失，说明生么问题？排除了鸟类的胃对肉块的物理性消化排除了鸟类的胃对肉块的物理性消化有某种化学物质参与了食物的消化有某种化学物质参与了食物的消化 细胞的主动运输和合成有机物的过程都需细胞的主动运输和合成有机物的过程都需要消耗要消耗 。细胞作为基本的生命系统，。细胞作为基本的生命系统，其能量的获得和利用必须通细胞内过复杂的其能量的获得和利用必须通细胞内过复杂的 ，这些发生在细胞中的化学反应统称为，这些发生在细胞中的化学反应统称为 。能量能量化学反应化学反应细胞代谢细胞代谢合成合成代谢（代谢（同化同化作用）作用）分解分解代谢（代谢（异化异化作用）作用）细胞代谢细胞代谢一一.酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用探究实验探究实验比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O2 2H2H2 2O+OO+O2 2过氧化氢酶过氧化氢酶2H2O2 2H2H2 2O+OO+O2 2FeFe3+3+/MnO/MnO2 22H2O2 2H2H2 2O+OO+O2 2（加热）（加热）2H2O2 2H2H2 2O+OO+O2 2课本课本P7879P78791 1、取、取4 4支洁净的试管支洁净的试管,分别编号分别编号1 1、2 2、3 3、4 4，2 2、3 3、实验实验对象对象编号编号 控制条件控制条件实验结果实验结果气泡气泡 卫生香卫生香适量适量且等且等量的量的H H2 2O O2 2溶液溶液1 1极少极少 无变化无变化2 2少量少量 无变化无变化3 3大量大量变亮变亮4 4大量大量复燃复燃实验步骤实验步骤实验结论实验结论向各试管中分别加入向各试管中分别加入适量且等量的适量且等量的H2O2溶液，按序号依次放置在试管架上；溶液，按序号依次放置在试管架上；将将2 2试管置于试管置于9090水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1 1试试管比较；向管比较；向3 3号试管内滴加适量号试管内滴加适量FeClFeCl3 3溶液，向溶液，向4 4试管滴加等量的试管滴加等量的肝脏研磨液，观察气泡冒出的情况；肝脏研磨液，观察气泡冒出的情况；一段时间后，将带火星的卫生香分别放入各试管内液面的上方，一段时间后，将带火星的卫生香分别放入各试管内液面的上方，观察卫生香的复燃情况。观察卫生香的复燃情况。常温常温9090FeFe3+3+过氧化氢酶过氧化氢酶1 1、2 2高温可高温可促进促进H2O2分分解解1 1、4 4酶有催酶有催化功能，化功能，促进促进H2O2快速分快速分解解酶具酶具高高效性效性，少量高少量高效促进效促进其分解其分解1 1、3 3、4 4实验中比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中比较过氧化氢在不同条件下的分解,这这里的里的“不同条件不同条件”指哪些指哪些?教材为什么要设计四组实验教材为什么要设计四组实验,1号组有什么作用号组有什么作用?实验变量实验变量(自变量自变量)、反应变量、反应变量(因变量因变量)、无关、无关变量各是什么变量各是什么?为探究或解决某一问题常常进行实为探究或解决某一问题常常进行实验设计，在实验设计过程中，验设计，在实验设计过程中，一是一是要设计对照实验要设计对照实验，既有对照组又有，既有对照组又有实验组；实验组；二是二是应注意运用控制单一变量的方法应注意运用控制单一变量的方法，即在对照实验中，除了要观察的变量发即在对照实验中，除了要观察的变量发生变化外，其余变量都应始终保持生变化外，其余变量都应始终保持相同相同且适宜且适宜。实验过程的理论分析实验过程的理论分析 讨论讨论1 1：如果反应时间足够长、如果反应时间足够长、H H2 2O O2 2的量相等，的量相等，1 1、3 3、4 4号三支试管中释放的气体量是否相等号三支试管中释放的气体量是否相等?思考讨论：思考讨论：讨论讨论2：酶在化学反应前后有否发生变化酶在化学反应前后有否发生变化（被分解）？（被分解）？疑问：疑问：加热和加酶为何能加快反应速加热和加酶为何能加快反应速率？率？加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道活化能活化能：分子从常态转变为容易发生化分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃的状态所需要的能量。学反应的活跃的状态所需要的能量。加热促使过氧化氢分解，是因为加热使加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到过氧化氢分子得到 ，从常态转变，从常态转变为容易分解的活跃状态。为容易分解的活跃状态。能量能量 催化剂可以降低化学反应的活化能，而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，生物催化剂且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶酶有突出的优越性有突出的优越性酶降低活化能的作用更酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高显著，因而催化效率更高。讨论讨论3：尝试归纳酶的作用尝试归纳酶的作用 。酶能降低酶能降低 ，化化学反应，保证细胞代谢在学反应，保证细胞代谢在 条件条件下快速进行。下快速进行。化学反应的活化能化学反应的活化能催化催化温和温和第二课时第二课时一、酶的本质一、酶的本质二、酶的特性二、酶的特性一、酶的本质一、酶的本质阅读教材阅读教材P81页页1、关于酶本质的探索 只有只有酵母细胞酵母细胞的活细的活细胞参与才能进行发酵胞参与才能进行发酵酵母细胞酵母细胞释放出某种释放出某种物质，引起发酵物质，引起发酵从酵母细胞中提取引起发酵的物质，并将其从酵母细胞中提取引起发酵的物质，并将其命名为命名为酿酶酿酶，但未能分离鉴定，但未能分离鉴定从刀豆中提取脲酶实验，从刀豆中提取脲酶实验，脲脲酶是蛋白质酶是蛋白质切赫和奥特曼切赫和奥特曼(美国美国)：20世纪世纪80年代，发年代，发现少数现少数RNA也具有催化功能。也具有催化功能。酶的化学本质是酶的化学本质是 。蛋白质蛋白质,RNA(,RNA(少数少数)通过以上实验分析，可见：通过以上实验分析，可见：你能设计实验验证酶的化学本质你能设计实验验证酶的化学本质吗？吗？你能根据本节课的内容，给酶下你能根据本节课的内容，给酶下一个定义吗？一个定义吗？试一试：根据以上的学习，给酶下一个定义。根据以上的学习，给酶下一个定义。产产 生：生：活细胞活细胞 作作 用：用：生物催化剂生物催化剂 化学本质：化学本质：，其中大多数是，其中大多数是 ，少数是，少数是 。有机物有机物 蛋白质蛋白质 RNA 酶是由活细胞产生具有酶是由活细胞产生具有催化作用的有机物催化作用的有机物FeCl3与酶的效率比较与酶的效率比较质量分数为质量分数为20%20%的的新鲜肝脏研磨液新鲜肝脏研磨液1 1滴滴质量分数为质量分数为3.5%3.5%的的氯化铁溶液氯化铁溶液1 1滴滴生物催化剂：生物催化剂：无机催化剂：无机催化剂：所含酶的相对数量：所含酶的相对数量：Fe3+的相对数量：的相对数量：过氧化氢酶过氧化氢酶FeFe3+3+1 12525万万三、酶的特性三、酶的特性 三、酶的特性三、酶的特性 1.酶具有酶具有高效性高效性(1)(1)酶的催化效率约是无机催化剂的酶的催化效率约是无机催化剂的 倍。倍。保证了细胞内保证了细胞内化学反应的顺利进行化学反应的顺利进行和和能量能量供应的稳定供应的稳定 (2)酶具有高效性的意义：酶具有高效性的意义：107 1013由酶催化的化学反应称为由酶催化的化学反应称为酶促反应酶促反应酶促反应过程示意图（酶促反应过程示意图（a）底物底物（反应物）（反应物）活性活性部位部位酶酶产物产物 合成反应合成反应每一种酶只能催化一种或一类化学反应。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。2.酶具有酶具有专一性专一性酶促反应过程示意图酶促反应过程示意图专一性的实质专一性的实质:酶的活性中心与底物分子在酶的活性中心与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，只有当酶活空间结构上有特殊的匹配关系，只有当酶活性中心能与底物结合时，才可启动化学反应性中心能与底物结合时，才可启动化学反应的发生。的发生。底物底物产物产物酶的催化能力会受到环境条件的影响吗？酶的催化能力会受到环境条件的影响吗？疑问疑问酶活性：酶活性：指酶对化学反应的催化效率。指酶对化学反应的催化效率。思考：思考：影响酶活性的环境条件有哪些影响酶活性的环境条件有哪些 探究：探究：温度（温度（PHPH）对酶活性的影响）对酶活性的影响 根据课本提供的材料用具，小组交流，设计根据课本提供的材料用具，小组交流，设计实验方案，实验方案，探究温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响,并回答课本并回答课本p84p84对应的问题。对应的问题。合作学习合作学习（5）设计实验）设计实验 探究温度对探究温度对淀粉酶活性淀粉酶活性的影响的影响 实验实验顺序顺序 项目项目 试管试管 1号号 2号号 3号号 123456结论结论 可溶性可溶性可溶性可溶性淀粉溶液淀粉溶液淀粉溶液淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 温度条件温度条件温度条件温度条件 60606060左右热水中左右热水中左右热水中左右热水中 100100100100沸水中沸水中沸水中沸水中 冰块中冰块中冰块中冰块中 时间时间时间时间 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 新鲜新鲜新鲜新鲜淀粉酶溶液淀粉酶溶液淀粉酶溶液淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 时间时间时间时间 2min 2min 2min 2min 2min 2min 2min 2min 2min 2min 2min 2min 碘液碘液碘液碘液 1 1 1 1滴滴滴滴 1 1 1 1滴滴滴滴 1 1 1 1滴滴滴滴 实验现象实验现象实验现象实验现象 本实验可否用斐林试剂？为什么？本实验可否用斐林试剂？为什么？不可以，应为斐林试剂与还原糖的反应需不可以，应为斐林试剂与还原糖的反应需加热，而本实验必须加热，而本实验必须严格控制温度严格控制温度。（6）实验结果）实验结果实验实验顺序顺序 项目项目 试管试管 1号号 2号号 3号号 123456结论结论 可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 温度条件温度条件温度条件温度条件 6060左右热水中左右热水中左右热水中左右热水中 100100沸水中沸水中沸水中沸水中 冰块中冰块中冰块中冰块中 时间时间时间时间 5min 5min 5min 5min 5min 5min 新鲜淀粉酶溶液新鲜淀粉酶溶液新鲜淀粉酶溶液新鲜淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 时间时间时间时间 2min 2min 2min 2min 2min 2min 碘液碘液碘液碘液 1 1滴滴滴滴 1 1滴滴滴滴 1 1滴滴滴滴 实验现象实验现象实验现象实验现象 不变蓝色不变蓝色不变蓝色不变蓝色 变蓝色变蓝色变蓝色变蓝色 变蓝色变蓝色变蓝色变蓝色 本实验用的淀粉酶在适宜的温度下（本实验用的淀粉酶在适宜的温度下（本实验用的淀粉酶在适宜的温度下（本实验用的淀粉酶在适宜的温度下（60606060左右）左右）左右）左右）催化能力最高；冰水中温度低，酶几乎不能发挥催化能力最高；冰水中温度低，酶几乎不能发挥催化能力最高；冰水中温度低，酶几乎不能发挥催化能力最高；冰水中温度低，酶几乎不能发挥催化能力；沸水中酶变性失活，失去催化能力。催化能力；沸水中酶变性失活，失去催化能力。催化能力；沸水中酶变性失活，失去催化能力。催化能力；沸水中酶变性失活，失去催化能力。探究温度对探究温度对淀粉酶活性淀粉酶活性的影响的影响 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，遭到破坏而失去坏而失去 。低温使酶活性。低温使酶活性 。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明显降低明显降低A AB BC C3.酶的作用条件较温和酶的作用条件较温和 酶所催化的化学反应一般是在比酶所催化的化学反应一般是在比较较 的条件下进行的。的条件下进行的。温和温和三、酶的特性三、酶的特性 课后作业课后作业 根据课堂学习的内容，自行选择材料用具，根据课堂学习的内容，自行选择材料用具，设计探究设计探究phph对酶活性的影响的对酶活性的影响的实验方案实验方案，写出，写出预期结果预期结果，并分析可能，并分析可能影响实验结果的因素影响实验结果的因素。探究探究pH对对过氧化氢酶活性过氧化氢酶活性的影响的影响步步骤骤项目项目试管试管1 12 23 31 12 23 34 4实验现象实验现象结结论论过氧化氢溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶（肝脏研磨液）（肝脏研磨液）（肝脏研磨液）（肝脏研磨液）2 2 2 2滴滴滴滴 2 2 2 2滴滴滴滴2 2 2 2滴滴滴滴 5%NaOH5%NaOH5%NaOH5%NaOH溶液溶液溶液溶液 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 蒸馏水蒸馏水蒸馏水蒸馏水 1mL 1mL 1mL 1mL pHpH条件条件检测检测pHpH值值5%5%5%5%盐酸溶液盐酸溶液盐酸溶液盐酸溶液 步步骤骤项目项目试管试管1 12 23 31 12 23 34 4气泡生成量与速度气泡生成量与速度 燃烧程度燃烧程度结结论论过氧化氢溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液过氧化氢溶液2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶（肝脏研磨液）（肝脏研磨液）（肝脏研磨液）（肝脏研磨液）2 2 2 2滴滴滴滴 2 2 2 2滴滴滴滴2 2 2 2滴滴滴滴 5%NaOH5%NaOH5%NaOH5%NaOH溶液溶液溶液溶液 蒸馏水蒸馏水蒸馏水蒸馏水 （1mL1mL1mL1mL）pHpH条件条件检测检测pHpH值值5%5%5%5%盐酸溶液盐酸溶液盐酸溶液盐酸溶液 无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化复燃复燃复燃复燃无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化过氧化氢酶在过氧化氢酶在pHpH值为中性的条件下催化能力值为中性的条件下催化能力最强，在碱性和酸性条件下，催化能力下降，最强，在碱性和酸性条件下，催化能力下降，甚至失去催化能力。甚至失去催化能力。探究探究pH对对过氧化氢酶活性过氧化氢酶活性的影响的影响慢而少慢而少慢而少慢而少快而多快而多快而多快而多慢而少慢而少（7）实验的变量分析）实验的变量分析实验实验 自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量温度温度pHpH值值淀粉分解量的淀粉分解量的多少多少（用是否（用是否变蓝或蓝色深变蓝或蓝色深浅表示）浅表示）H H2 2OO2 2分解速度分解速度（用气泡的生（用气泡的生成或卫生香燃成或卫生香燃烧程度表示）烧程度表示）淀粉和酶的用淀粉和酶的用量、溶液的量、溶液的pHpH值、反应时间值、反应时间等等H H2 2OO2 2溶液和酶溶液和酶的用量、反应的用量、反应的温度、时间的温度、时间等等 通过实验，可知：通过实验，可知：酶所催化的化学反应酶所催化的化学反应一般是在比较一般是在比较 的条的条件下进行的。件下进行的。温和温和1.1.横坐标表示横坐标表示:2.2.纵坐标表示纵坐标表示:3.A3.A点表示在点表示在 条件条件下，酶活性下，酶活性 ；4.B4.B点表示在点表示在 条件下，条件下，酶的活性酶的活性 ；过酸过酸失活失活最适最适pHpH最高最高pHpH反应速度反应速度5.C5.C点表示在点表示在 条件下，酶条件下，酶 ；过碱过碱变性失活变性失活B BC CA A6.A-B6.A-B段：表示在段：表示在 ，。一定一定pHpH范围内范围内随随pHpH的升高，酶的活性升高的升高，酶的活性升高7.B-C7.B-C段：表示段：表示 超过最适超过最适pHpH后，随着后，随着pHpH的的继续升高，酶的活性降低，甚至变继续升高，酶的活性降低，甚至变性失活。性失活。在最适在最适pHpH的两侧，反应速率都比较的两侧，反应速率都比较 。过酸或过碱的条件下容易使酶的过酸或过碱的条件下容易使酶的 遭遭到破坏而失去到破坏而失去 。每种酶都有自己的每种酶都有自己的低低活性活性最适最适pHpH空间结构空间结构A AB BC C 高温、过酸和过碱都可能使酶永久高温、过酸和过碱都可能使酶永久失活，酶为什么这么娇气？失活，酶为什么这么娇气？因为绝大多数的酶是蛋白质，因为绝大多数的酶是蛋白质，高温、强酸、强碱等剧烈条件都高温、强酸、强碱等剧烈条件都会影响到蛋白质的空间结构，使会影响到蛋白质的空间结构，使其变性失活。其变性失活。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、pHpH2 2、酶的浓度：反应速率随、酶的浓度：反应速率随 酶浓度的升高而加快。酶浓度的升高而加快。3 3、底物浓度：在一定浓度、底物浓度：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酶促促反反应应速速率率酶的浓度酶的浓度酶酶促促反反应应速速率率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定酶为生酶为生活添姿活添姿彩彩课本P86拓展题1（1 1）A A点：随着反应底点：随着反应底物浓度的增加，反应物浓度的增加，反应速率加快。速率加快。B B点：反应速率在此点：反应速率在此时达到最高。时达到最高。C C点：反应速率不再点：反应速率不再随反应底物浓度的增随反应底物浓度的增加而升高，维持在相加而升高，维持在相对稳定的水平。对稳定的水平。（2 2）如果）如果A A点时温度升高点时温度升高10 10，曲线，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。反应速率都会变慢。（3 3）该曲线表明，）该曲线表明，B B点的反应底物的浓点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。反应速率加快。A AC CB B 在温度对酶活性影响的实验中，在温度对酶活性影响的实验中，为什么要在加入淀粉酶溶液之前控为什么要在加入淀粉酶溶液之前控制好各自的温度？制好各自的温度？防止在控制温度之前淀粉酶已防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用，将淀粉水解，从而失去对照作用，影响实验效果。影响实验效果。pHpH对酶活性影响的实验中，能不能先加对酶活性影响的实验中，能不能先加过氧化氢溶液和过氧化氢酶溶液，后加过氧化氢溶液和过氧化氢酶溶液，后加蒸馏水、氢氧化钠、盐酸？为什么？蒸馏水、氢氧化钠、盐酸？为什么？不能，这样可能在改变溶液不能，这样可能在改变溶液pHpH之之前过氧化氢酶已将过氧化氢水解，从前过氧化氢酶已将过氧化氢水解，从而影响实验效果。而影响实验效果。