第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶.ppt
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1、食物进入人体内发生了怎样的食物进入人体内发生了怎样的变化?变化?细胞作为一个细胞作为一个基本的生命系统,基本的生命系统,只有不断的输入能只有不断的输入能量,才能维持生命量,才能维持生命现象的有序性。现象的有序性。第第1 1节 降低化降低化学学反反应活化能的酶活化能的酶第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用人教人教 版新教材必修一版新教材必修一分子与细胞分子与细胞 肉块为什么会肉块为什么会消失?消失?什么物质使什么物质使肉块消失了肉块消失了?1 1、这个实验要解决什么问题?为何要、这个实验要解决什么问题?为何要将肉放在金属笼子里?将肉放在金属笼子里?2 2、是什么物质使肉块、是
2、什么物质使肉块消失了?消失了?避开了胃的蠕动作用(物理消化),避开了胃的蠕动作用(物理消化),是否还有化学消化。是否还有化学消化。胃内的化学物质胃内的化学物质你知道胃内起消化作用的物质你知道胃内起消化作用的物质主要是什么?主要是什么?CO CO2 2+H+H2 2O O (CHCH2 2O)+OO)+O2 2光能光能 酶酶 C C6 6H H1212O O6 6+6H6H2 2O O+O O2 2 6CO 6CO2 2+12H12H2 2O O+能量能量氧气氧气酶酶 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶缩合脱水缩合脱水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化学反应化学反应的统称。的统称。一
3、、酶的作用和本质一、酶的作用和本质叶绿体叶绿体线粒体线粒体核糖体核糖体思考:思考:化学中我们要想使一个化学化学中我们要想使一个化学反应顺利进行,可以怎样?反应顺利进行,可以怎样?加热、催化剂加热、催化剂一一 酶的作用酶的作用 细胞代谢是生命活动的基础,但代谢过程中细胞代谢是生命活动的基础,但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质,如也会产生对细胞有害的物质,如过氧化氢过氧化氢。体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄,毛发体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄,毛发(包括头发)变白(包括头发)变白 ,会加速人体衰老,损害,会加速人体衰老,损害细胞。细胞。细胞中的细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分过氧化氢酶能将过氧
4、化氢及时分解解.过氧化氢酶在过氧化氢酶在肝脏肝脏里含量较多。里含量较多。资料:资料:过氧化氢在体外能分解吗?需要什么条件?过氧化氢在体外能分解吗?需要什么条件?在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗?在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗?实验原理实验原理(1)新鲜猪肝或萝卜细胞等活细胞中均含有过)新鲜猪肝或萝卜细胞等活细胞中均含有过氧化氢酶氧化氢酶,Fe3+是一种无机催化剂,以及加热是一种无机催化剂,以及加热都可以催化过氧化氢分解成水和氧都可以催化过氧化氢分解成水和氧.分别用一定分别用一定数量的过氧化氢酶和数量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解成催化过氧化氢分解成水和氧,可以比较两者
5、催化效率。水和氧,可以比较两者催化效率。(2)经计算,用质量分数为)经计算,用质量分数为3.5%的氯化铁溶的氯化铁溶液和质量分数为液和质量分数为20%的肝脏研磨液做实验,的肝脏研磨液做实验,每每滴氯化铁溶液中的滴氯化铁溶液中的Fe3+数,大约是每滴研磨液数,大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的中过氧化氢酶分子数的25万倍。万倍。1 1、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用2 H2 H2 2OO2 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、过氧化氢酶猪肝研磨液(过氧化氢酶)猪肝研磨液(过氧化
6、氢酶)加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯加热酒精灯加热滴加滴加FeCl3溶液溶液高温高温/Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶实验目的:通过比较过氧化氢在实验目的:通过比较过氧化氢在不同条件不同条件下下分解分解的快慢的快慢,了解酶的作用和意义。,了解酶的作用和意义。实验原理:过氧化氢在实验原理:过氧化氢在高温高温或或铁离子铁离子或或过氧化氢过氧化氢酶酶的作用下都可分解成水和氧气。的作用下都可分解成水和氧气。步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一二二 结结果果结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%
7、常温常温903.5%FeCl320%肝脏肝脏研磨液研磨液2 2滴蒸馏水滴蒸馏水 2 2滴蒸馏水滴蒸馏水2 2 2 2滴滴滴滴2 2滴滴不明显不明显少量少量较多较多大量大量不复燃不复燃 不复燃不复燃变亮变亮复燃复燃过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样速率不一样反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量H HH H2 2OOOO2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组 对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,一般既一般既要设置对照组又要设置实验组。要设置对照组又要设置实验组。单一
8、变量原则:单一变量原则:在对照实验中在对照实验中,除除了要观察的变量发生变化外了要观察的变量发生变化外,其他变其他变量都应保持相同。量都应保持相同。实验设计原则:4号,过氧化氢酶比号,过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高的多的催化效率高的多气泡多。加热能促进过氧化氢分解气泡多。加热能促进过氧化氢分解不能,温度过高会造成生物的细胞死亡不能,温度过高会造成生物的细胞死亡 Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解,起起催化作用催化作用和和1号试管相比,号试管相比,2号试管出现什么号试管出现什么不同不同的现的现象?这一现象说明什么?象?这一现象说明什么?在细胞内在细胞内,能
9、通过加热来提高反应速率吗能通过加热来提高反应速率吗?3号和号和4号试管未经加热,也有大量的气泡产生,号试管未经加热,也有大量的气泡产生,这说明什么?这说明什么?3号和号和4号试管相比,号试管相比,哪支哪支试管中的反应速率快?试管中的反应速率快?这说明什么?这说明什么?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的能量称为活跃状态所需的能量称为活化能活化能。酶为什么能催化生物化学反应?酶为什么能催化生物化学反应?H2O2(常态常态)H2O2(活跃状态活跃状态)能量能量加热 加热为什么能加快化学反应?条件活化能/kJmol没有催化剂催化75用胶态铂催化54用过氧
10、化氢酶催化29在在20度测得的过氧化氢分解的活化能度测得的过氧化氢分解的活化能酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用各条件使反应加快的本质:各条件使反应加快的本质:加热:加热:FeFe3+3+:酶:酶:提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能同无机催化相比,酶能同无机催化相比,酶能更显著地更显著地降低化学降低化学反应的反应的活化能活化能,因而催化效率,因而催化效率更高更高。abc如图如图abc中,代表正常条件下分子活化能的是中,代表正常条件下分子活化能的是 ,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;代表酶所降低的活化能的是所降低的活化能的
11、是 。Cba 结论:结论:正是由于正是由于酶酶的的催化作用催化作用,细,细胞代谢才能在胞代谢才能在温和温和的条件下快速进行。的条件下快速进行。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 同无机催化剂相比较,酶降低活化能的作同无机催化剂相比较,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。用更显著,因而催化效率更高。酶具有高效性表示酶的催化性的曲线催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂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。相比,酶的催化效率更高。酶只能缩短达
12、到化学平衡所需时间,不改变酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。化学反应的平衡点。酶只能催化已存在的化学反应。酶只能催化已存在的化学反应。反应速率l斯帕兰札尼的实验斯帕兰札尼的实验鸟类的胃是:鸟类的胃是:既有物理性既有物理性消化,也有消化,也有化学性消化。化学性消化。2 2、酶的本质、酶的本质资料分析资料分析 巴斯德巴斯德 和和 李比希李比希 观点的比较观点的比较18221895(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18031873(德
13、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结论:结论:1.1.1.1.巴斯德是微生物学家,他主要强调生物体或细胞的整巴斯德是微生物学家,他主要强调生物体或细胞的整巴斯德是微生物学家,他主要强调生物体或细胞的整巴斯德是微生物学家,他主要强调生物体或细胞的整体作用。体作用。体作用。体作用。2.2.2.2.李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。李比希
14、是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。3.3.3.3.人物人物巴斯德巴斯德李比希李比希合理性合理性 认为发酵与活细认为发酵与活细胞有关胞有关引起发酵的是细胞引起发酵的是细胞中的某些物质中的某些物质局限性局限性 发酵是整个细胞发酵是整个细胞而不是细胞中的而不是细胞中的某些物质在起作某些物质在起作用用这些物质只有在酵这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解母细胞死亡并裂解后才能发挥作用后才能发挥作用 毕希纳的实验说明,酵母细胞中的某些物质毕希纳的实验说明,酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵
15、母细胞中一样。活酵母细胞中一样。酵母细胞研磨酵母细胞研磨加水搅拌加水搅拌加压过滤加压过滤不含酵母细胞的提取液不含酵母细胞的提取液加入葡萄糖加入葡萄糖过程过程:现象现象:冒出气泡:冒出气泡 请分析一下毕希纳的研究过程,从毕希纳的实验可请分析一下毕希纳的研究过程,从毕希纳的实验可请分析一下毕希纳的研究过程,从毕希纳的实验可请分析一下毕希纳的研究过程,从毕希纳的实验可以得出什么结论?以得出什么结论?以得出什么结论?以得出什么结论?刀豆种子刀豆种子萨姆纳:萨姆纳:尿素尿素 氨氨 二氧化碳二氧化碳脲酶脲酶从刀豆种子中提取出脲酶从刀豆种子中提取出脲酶证明证明酶是一种蛋白质。酶是一种蛋白质。共获共获1989
16、1989年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖 切赫切赫奥特曼奥特曼l切赫和奥特曼切赫和奥特曼:少数少数RNARNA也有也有催化作用催化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细胞破碎后能够在酵母细胞破碎后继续继续起
17、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活细胞细胞产生的具有产生的具有催化作催化作用用的的有机物有机物,其中绝大多数是,其中绝大多数是蛋白蛋白质质,少数少数RNA也具有催化功能。也具有催化功能。1、所有的活细胞都能产生酶,对吗?、所有的活细胞都能产生酶,对吗?2、酶离开了活细胞还能发挥作用吗?、酶离开了活细胞还能发挥作用吗?3、在化学反应前后,酶本身的化学性质和、在化学反应前后,酶本身的化学性质和数量会发生变化吗?数量会发生变化吗?
18、4、所有的酶都是蛋白质吗?酶的合成场所、所有的酶都是蛋白质吗?酶的合成场所都是核糖体吗?都是核糖体吗?2.归纳酶的本质及生理功能化学本质化学本质绝大多数是绝大多数是_少数是少数是_合成原料合成原料合成场所合成场所来源来源生理功能生理功能作用原理作用原理蛋白质蛋白质RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体核仁核仁降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能生物生物催化作用催化作用活细胞活细胞酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用酶的本质酶的本质活细胞产生的具有催化作用的有机活细胞产生的具有催化作用的有机物物,其中绝大多数是蛋白质,少数,其中绝大多数是蛋白质,少数RNA也具有催化功能。也具
19、有催化功能。降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能1 1下列关于过氧化氢的叙述中,正确的是下列关于过氧化氢的叙述中,正确的是()()。A A在没有催化剂时过氧化氢不会分解成水和氧气在没有催化剂时过氧化氢不会分解成水和氧气B B过氧化氢和水一样无色无味,对细胞无害过氧化氢和水一样无色无味,对细胞无害C CFeFe3+3+和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解DD从最终结果看,在有催化剂存在时,过氧化氢从最终结果看,在有催化剂存在时,过氧化氢 分解反应会进行得更彻底分解反应会进行得更彻底C C2 2下列有关对照实验设置的叙述中,错误的是下列有关对照实验设置的叙述中,
20、错误的是()()A A要设置对照组和实验组要设置对照组和实验组 B B自变量要始终保持相同自变量要始终保持相同C C无关变量要始终相同且适宜无关变量要始终相同且适宜 DD要遵循单因子变量原则要遵循单因子变量原则3 3同无机催化剂相比,酶具有更高的催化效率同无机催化剂相比,酶具有更高的催化效率的原因是的原因是()()。A A降低反应的活化能的作用更显著降低反应的活化能的作用更显著B.B.能供给反应物能量能供给反应物能量C C改变了反应的途径改变了反应的途径 DD能降低反应活化能能降低反应活化能4 4关于活化能,下列说法不正确的是关于活化能,下列说法不正确的是()()。A A是反应物分子从常态变为
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