降低化学反应活化能的酶 (1).ppt
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1、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 细胞中每时每刻都在进行着的细胞中每时每刻都在进行着的化学反应。化学反应。一 酶的作用和本质-生命活动的基础生命活动的基础 组成生物体的细胞内外环境是很温和的:组成生物体的细胞内外环境是很温和的:常温、常温、常压、水溶液环境、常压、水溶液环境、pHpH接近中性接近中性。而细胞内每时每刻。而细胞内每时每刻都进行着各种生化反应,为什么这些生化反应能迅速都进行着各种生化反应,为什么这些生化反应能迅速有序地完成的呢?有序地完成的呢?酶酶问题质疑:问题质疑:在生物体外,许多化学反应的顺利进行需要一些在生物体外,许多化学反应的顺利进行需要一些条件,如条
2、件,如高温、高压、强酸、强碱、催化剂高温、高压、强酸、强碱、催化剂等。等。等。等。细胞细胞内是否具备这些条件呢?内是否具备这些条件呢?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一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质 细胞代谢是生命活动的基础,但代谢过程中也会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损害细胞。体内过氧化氢过多会损害细胞。细胞中的细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解.过氧过氧化氢酶在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
3、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?2 2 H H2 2O O2 2 2 2 H2 2O +O2 2常温下反应常温下反应加热加热FeFe3+3+做催化剂做催化剂过氧化氢酶过氧化氢酶猪肝研磨液猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯水浴加热酒精灯水浴加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液实验原理:实验原理:过氧化氢在过氧化氢在高温高温或或铁离子铁离子或或过氧化氢酶过氧化氢酶 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。实验目的实验目的:通过比较过氧化氢在不同条件下分
4、解:通过比较过氧化氢在不同条件下分解 的快慢,了解酶的作用和意义。的快慢,了解酶的作用和意义。比较过氧化氢不同条件下的分解实验比较过氧化氢不同条件下的分解实验实验思路:实验思路:2H2O22H2O+O2Fe3+常温 H2O2酶加热加热2H2O2Fe3+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常温常温90H2O2酶酶FeCl3试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试管加2ml 2ml 过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步不处理不处理 9090水水浴浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴滴肝脏研磨肝脏研磨液液实验结果实验结果实验
5、结果实验结果实验步骤:实验步骤:1 1、和、和1 1号试管相比,号试管相比,2 2号试管出现什么不同的现号试管出现什么不同的现 象?这一现象说明什么?象?这一现象说明什么?加热能促进过氧化氢分解。加热能促进过氧化氢分解。2 2、在细胞内、在细胞内,能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?不能,温度过高会造成细胞死亡。不能,温度过高会造成细胞死亡。讨论讨论试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试管加2ml 2ml 过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步不处理不处理 9090水水浴浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴滴肝脏研磨
6、肝脏研磨液液实验结果实验结果实验结果实验结果实验步骤:实验步骤:试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试管加2ml 2ml 过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步不处理不处理9090水水浴浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴滴肝脏研磨肝脏研磨液液实验结果实验结果实验结果实验结果1min1min分钟后,将分钟后,将点燃的卫生香放点燃的卫生香放在液面的上方在液面的上方实验步骤:实验步骤:1 1、和、和1 1号试管相比,号试管相比,2 2号试管出现什么不同的现号试管出现什么不同的现 象?这一现象说明什么?象?这一现象说明什么?加热能促进过氧化
7、氢分解。加热能促进过氧化氢分解。2 2、在细胞内、在细胞内,能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?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。3 3、3 3号和号和4 4号试管未经加热,也有大量的气泡产号试管未经加热,也有大量的气泡产 生,这说明什么?生,这说明什么?FeFe3+3+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,起催化作用。起催化作用。4 4、3 3号和号和4 4号试管相比,哪支试管中的反应速率号试管相比,哪支试管中的反应速率 快?这说明什么?快?这说明什么?过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多
8、。的催化效率高得多。讨论讨论1.酶可以在常温常压下高效地完成对酶可以在常温常压下高效地完成对化学反应的催化。化学反应的催化。2.酶有催化作用:同无机催化剂一样,酶有催化作用:同无机催化剂一样,都可加快化学反应速率。都可加快化学反应速率。3.酶有高效性:同无机催化剂相比,酶有高效性:同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。酶的催化效率更高。1.为什么要对肝脏进行为什么要对肝脏进行研磨研磨?而且肝脏要?而且肝脏要新鲜新鲜?2.能否用能否用同一滴管同一滴管滴加滴加FeCl3 溶液和肝脏研磨液的?溶液和肝脏研磨液的?研磨利于过氧化氢酶的释放研磨利于过氧化氢酶的释放,过氧化氢酶多且活性高。过氧化氢酶多且活性
9、高。不能,共用滴管会让肝脏研磨液(或不能,共用滴管会让肝脏研磨液(或FeCl3)残留在试)残留在试管内,难以判断出管内,难以判断出H2O2的分解是滴加哪种溶液的作用,的分解是滴加哪种溶液的作用,影响实验结果的准确。影响实验结果的准确。对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,既要有既要有对照组对照组又要有又要有实验组实验组。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。实验设计原则实验设计原则:变量变量自变量:自变量:人为改变的变量人为改变的变量因变量:因变量:随着自变量的变化而变化的变量
10、随着自变量的变化而变化的变量无关变量:无关变量:除自变量外,实验过程中可能除自变量外,实验过程中可能 还会存在一些可变因素,对实验结果造成还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为影响,这些变量称为无关变量无关变量自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照组对照组实验组实验组实验过程的理论分析实验过程的理论分析H2O2分解速分解速率率用产生用产生气泡数气泡数目多少目多少表示表示加入试剂加入试剂的量的量;实验室的实验室的温度温度;氯化铁和氯化铁和肝脏研磨肝脏研磨液的新鲜液的新鲜程度等程度等1号试号试管管2,3,4号号试管试管2号号:90水浴加热水浴加热3号号:加入加入3%的氯的氯化
11、铁化铁4号号:加入加入20%肝脏肝脏研磨液研磨液加加 热热 分子从常态转变为容易发生化学反应分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量的活跃状态所需要的能量活化能H2O2常态常态H2O2活跃活跃态态讨论讨论1 1:与试管与试管1 1相比相比,试管试管2 2出现什么现象出现什么现象?这一现象说明什么这一现象说明什么?二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用讨论4:3号和4号试管相比,哪支试管的反应速率更快?这说明什么?二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能正是由于酶的催化作用,细胞代
12、谢才能在温和的条件下快速进行。在温和的条件下快速进行。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活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能,因而催化因而催化效率更高效率更高课堂小结细胞代谢细胞代谢设计实验的原则:设计实验的原则:单一变量原则单一变量原则 对照原则对照原则 酶能显著降低化学反应活化能,提酶能显著降低化学反应活化能,提高化学反应速率的作用高化学反应速率的作用?酶的本质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
13、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两者出现争论的原因是什么?这
14、一争论对后人两者出现争论的原因是什么?这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用?进一步研究酶的本质起到了什么作用?巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用;李比巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用;李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上,使科使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上,使科学研究更加有的放矢。学研究更加有的放矢。请给酶下一个较完整的定义。请给酶下一个较完整的定义。从中可得出什么结论从中可得出什么结论?为什么当时只能为什么当时只能推测酶是蛋
15、白质推测酶是蛋白质,而不能证明酶是蛋白而不能证明酶是蛋白质质?酶的本质酶的本质毕希纳实验示意图毕希纳实验示意图酶的本质酶的本质酶酶是是活细胞活细胞产生的具有产生的具有生物催化作用生物催化作用的的有机物有机物。其中绝大多数酶是蛋白质其中绝大多数酶是蛋白质少数是少数是RNARNA。酶的来源酶的来源酶的作用酶的作用酶的化学成分酶的化学成分显著降低活化能显著降低活化能酶是酶是活细胞活细胞产生的,只能在活细胞中发挥作用吗?产生的,只能在活细胞中发挥作用吗?酶在细胞内外都能发挥作用酶在细胞内外都能发挥作用化学本质化学本质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多数蛋白质多数
16、蛋白质少数少数RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体细胞核细胞核(真核生物)(真核生物)活细胞都能产生酶活细胞都能产生酶生物催化作用生物催化作用显著降低化学反应的活化能显著降低化学反应的活化能二、酶的特性二、酶的特性3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液三、酶的特性三、酶的特性【实验实验】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1 1、酶具有高效性、酶具有高效性 生物体内的化学反应多种多样,由酶的生物体内的化学反应多种多样,由酶的 ,可推出酶的种类具有,可推出酶的种类具有 。酶有高效性酶有专一性酶的特性酶的特性酶的催化效率大约是无酶的催化效率大约是无机催化剂的机催
17、化剂的1071013倍。倍。每一种酶只能催化一每一种酶只能催化一种或一类化学反应。种或一类化学反应。专一性专一性多样性多样性三、酶的特性三、酶的特性是无机催化剂的是无机催化剂的10107 710101313倍倍意义:意义:保证细胞内化学反应的顺利进行;保证细胞内化学反应的顺利进行;保证细胞所需能量的稳定供应。保证细胞所需能量的稳定供应。1 1、酶具有高效性、酶具有高效性酶具高效性、专一性的意义酶具高效性、专一性的意义酶离开活细胞有催化作用吗?酶离开活细胞有催化作用吗?高效性高效性保证了代谢保证了代谢快速快速地进行地进行专一性专一性保证了代谢保证了代谢有条不紊地有条不紊地进行进行有,例:过氧化氢
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