廣東省汕頭市金山中學高中生物 第五章 第一節(jié) 降低化學反應活

1、降低化學反應活化能的酶降低化學反應活化能的酶第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié)1 1、細胞代謝、細胞代謝 細胞中細胞中每時每刻都進行著每時每刻都進行著許多化學反應許多化學反應的的統(tǒng)稱。統(tǒng)稱。一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用有什么方法可以提高化學反應的速率？有什么方法可以提高化學反應的速率？加溫、加壓、催化劑加溫、加壓、催化劑細胞代謝如何在細胞代謝如何在溫和溫和的條件下的條件下高效高效進行？進行？依靠細胞內的生物催化劑依靠細胞內的生物催化劑酶酶（細胞生命活動的基礎）（細胞生命活動的基礎）2 2、酶在細胞代謝中的作用、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用比較

2、比較H H2 2O O2 2在不同條件下的分解在不同條件下的分解2 H2 H2 2O O2 2 2 H 2 H2 2O + OO + O2 2（1 1）反應物：）反應物：（2 2）條件：）條件：（3 3）反應原理：）反應原理：（4 4）結果觀察：）結果觀察：H2O2加熱；加熱；FeClFeCl3溶液；新鮮肝臟研磨液（酶）溶液；新鮮肝臟研磨液（酶）氣泡產生快慢、多少；氣泡產生快慢、多少；點燃的衛(wèi)生香復燃情況點燃的衛(wèi)生香復燃情況比較比較H2O2在不同條件下的分解在不同條件下的分解試試管管號號3%H2O2 點燃的衛(wèi)點燃的衛(wèi)生香檢測生香檢測實驗處理實驗處理H2O2分解速分解速度度(氣泡多少氣泡多少)1

3、234不復燃不復燃很少很少不復燃不復燃較多較多發(fā)亮發(fā)亮大量大量燃燒燃燒猛烈猛烈2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml9090度水浴加熱度水浴加熱滴加滴加3%FeCl3%FeCl3 32 2滴滴滴加滴加20%20%的肝的肝臟研磨液臟研磨液2 2滴滴常溫常溫不明顯不明顯控制變量控制變量觀察現象觀察現象檢驗檢驗方法方法 分子從分子從常態(tài)常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活活躍狀態(tài)躍狀態(tài)所需的能量稱為所需的能量稱為。nH2O2 ( (常態(tài)常態(tài)) ) H2O2( (活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)) )能量能量加熱加熱加熱為什么能加快化學反應？加熱為什么能加快化學反應？一、酶在細胞代謝中的作

4、用一、酶在細胞代謝中的作用帶火星衛(wèi)生香帶火星衛(wèi)生香 實驗后實驗后1 1、3 3號和號和4 4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明什么？說明什么？2 2、3 3號與號與4 4號相比，哪支試管中的反應速率快？這說號相比，哪支試管中的反應速率快？這說明兩種催化劑的催化效率有何不同？明兩種催化劑的催化效率有何不同？FeClFeCl3 3中中FeFe3+3+和肝臟研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫和肝臟研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。分解的速率。4 4號試管的反應速率比號試管的反應速率比3 3號試管快得多。說明過氧化氫酶比號試管快得多。說明過氧化氫酶

5、比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用質量分數為質量分數為20%20%的的新鮮肝臟研磨液新鮮肝臟研磨液1 1滴滴質量分數為質量分數為3.5%3.5%的的FeClFeCl3 3溶液溶液1 1滴滴有機催化劑：過氧化氫有機催化劑：過氧化氫酶酶酶的相對數量：酶的相對數量：1 1無機催化劑：無機催化劑：FeFe3+3+FeFe3+3+的相對數量：的相對數量：2525萬萬酶能催化生物化學反應，酶能催化生物化學反應，催化效率催化效率 比無機催化劑高得多。比無機催化劑高得多。 條件條件活化能活化能/kJ/kJmolmol-1-1無催化劑催化無催化

6、劑催化用用膠態(tài)鉑膠態(tài)鉑催化催化用用過氧化氫酶過氧化氫酶催化催化757554542929在在20 20 測得的過氧化氫分解的活化能測得的過氧化氫分解的活化能 酶酶降低活化能降低活化能的作用比無機催化劑的作用比無機催化劑更更 顯著顯著，催化效率更高。，催化效率更高。一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用反應所需活化能反應所需活化能酶降低的活化能酶降低的活化能自變量：自變量：因變量：因變量：FeCl3溶液；肝臟研磨液溶液；肝臟研磨液H2O2分解速率分解速率無關變量：無關變量：對照實驗：對照實驗：除了一個因素以外，其余因素都保持不除了一個因素以

7、外，其余因素都保持不 變的實驗。變的實驗。對照組：對照組：實驗組：實驗組：反應物的濃度、劑量；實驗室的溫度等反應物的濃度、劑量；實驗室的溫度等變量變量實驗設計的基本原則實驗設計的基本原則1號號2、3、4號號一、單一變量原則：一、單一變量原則：二、對照原則：二、對照原則：二、酶的本質二、酶的本質資料分析資料分析發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德巴斯德李比希李比希畢希納畢希納薩姆納薩姆納爭論爭論其他科學家其他科學家切赫和奧特曼切赫和奧特曼發(fā)酵與死細胞發(fā)酵與死細胞中的物質有關中的物質有關發(fā)酵與活發(fā)酵與活細胞有關細胞有關 死細胞中的物死細胞中的物質和活細胞都質和活細

8、胞都能引起發(fā)酵能引起發(fā)酵脲酶是脲酶是蛋白質蛋白質胃蛋白酶等許多酶胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質也是蛋白質 少數酶是少數酶是RNARNA酶是酶是 產生的具有產生的具有 的有機的有機物，其中絕大多數酶是物，其中絕大多數酶是 ，少量的酶，少量的酶是是 。作用部位：作用部位：酶產生的部位：酶產生的部位：酶的作用：酶的作用：酶的化學本質：酶的化學本質：二、酶的本質二、酶的本質n什么是酶？什么是酶？活細胞中活細胞中催化作用催化作用蛋白質或蛋白質或RNARNA可在細胞內起作用，也可在細胞外起作用可在細胞內起作用，也可在細胞外起作用活細胞活細胞催化作用催化作用蛋白質蛋白質RNA三、酶的特性三、酶的特性回顧：回顧：

9、H H2 2O O2 2在不同條件下的分解實驗在不同條件下的分解實驗底物底物+無機無機催化劑（催化劑（FeCl3 3溶液）溶液）底物底物+生物生物催化劑（酶）催化劑（酶）檢測檢測 底物分解速率底物分解速率（產物形成速率）（產物形成速率） 底物分解速率底物分解速率（產物形成速率）（產物形成速率）檢測檢測變量分析變量分析自變量：催化劑的種類自變量：催化劑的種類因變量：底物分解速率因變量：底物分解速率 科學家得出的大量數據表明，酶的催化效率科學家得出的大量數據表明，酶的催化效率大約是無機催化劑的大約是無機催化劑的10107 7-10-101313倍倍三、酶的特性三、酶的特性酶的催化具有酶的催化具有高

10、效性高效性保證保證細胞內化學反應的順利細胞內化學反應的順利 進行，使進行，使能量供應穩(wěn)定能量供應穩(wěn)定。 無機催化劑酸無機催化劑酸既能催化蛋白質的水解，也能催化既能催化蛋白質的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。脂肪、淀粉水解。 目前已發(fā)現酶有目前已發(fā)現酶有40004000多種，它們分別催化不同的多種，它們分別催化不同的化學反應化學反應 如蛋白酶能催化蛋白質水解，不能催化脂肪水解如蛋白酶能催化蛋白質水解，不能催化脂肪水解三、酶的特性三、酶的特性思考：酶的催化有何特點？如何通過實驗證實你的推測？思考：酶的催化有何特點？如何通過實驗證實你的推測？三、酶的特性三、酶的特性淀粉淀粉 + 淀粉酶淀粉酶檢測檢測淀

11、粉被分解淀粉被分解蔗糖蔗糖 + 淀粉酶淀粉酶檢測檢測蔗糖蔗糖不不被分解被分解如果給你如果給你淀粉酶、淀粉淀粉酶、淀粉、蔗糖、蔗糖酶蔗糖、蔗糖酶以及以及其它必須的材料用具，如何證明酶具有專一其它必須的材料用具，如何證明酶具有專一性？性？1 12 22ml2ml淀粉溶液淀粉溶液 2ml2ml蔗糖溶液蔗糖溶液1ml1ml淀粉酶淀粉酶溶液溶液 1ml1ml淀粉酶淀粉酶溶液溶液+ + + + 斐林試劑斐林試劑（水浴約（水浴約6060）+ + 等量斐林試劑等量斐林試劑 （水浴約（水浴約6060）磚紅色沉淀磚紅色沉淀無磚紅色沉淀無磚紅色沉淀三、酶的特性三、酶的特性如果給你如果給你淀粉酶、淀粉淀粉酶、淀粉、蔗

12、糖、蔗糖酶蔗糖、蔗糖酶以及以及其它必須的材料用具，如何證明酶具有專一其它必須的材料用具，如何證明酶具有專一性嗎？性嗎？2 2、酶具有專一性、酶具有專一性三、酶的特性三、酶的特性一種酶只能催化一種酶只能催化一種或一類一種或一類化學反應化學反應某類酶某類酶反應底物反應底物反應產物反應產物細胞代謝能夠細胞代謝能夠有條不紊有條不紊地進行地進行 酶發(fā)揮作用是否在任何條件下都能進行？酶發(fā)揮作用是否在任何條件下都能進行？ 感冒發(fā)燒時為什么不想吃飯？感冒發(fā)燒時為什么不想吃飯？ 假設：溫度可以影響假設：溫度可以影響酶的活性酶的活性 如何設計實驗探究溫度對酶活性有無影響？如何設計實驗探究溫度對酶活性有無影響？三、

13、酶的特性三、酶的特性 探究溫度與酶活性的關系探究溫度與酶活性的關系 試劑：試劑：（質量分數（質量分數3%3%）可溶性淀粉溶液；）可溶性淀粉溶液； 新配置的唾液淀粉酶溶液；新配置的唾液淀粉酶溶液； 實驗自變量：實驗自變量： 因變量：因變量：設計幾組？溫度如何設置？設計幾組？溫度如何設置？高溫、常溫、低溫高溫、常溫、低溫酶活性酶活性序號序號項項 目目試管試管1試管試管2試管試管31 12 23 34 4（振蕩搖勻保持各（振蕩搖勻保持各自的溫度自的溫度5min）注入可溶性淀粉液注入可溶性淀粉液每支試管各每支試管各2ml37左右左右的溫水中的溫水中沸水中沸水中冰塊中冰塊中注入淀粉酶溶液注入淀粉酶溶液每

14、支試管各每支試管各1ml加入碘液加入碘液每支試管各加每支試管各加1滴滴探究探究溫度溫度對淀粉酶活性的影響對淀粉酶活性的影響置于不同溫度下置于不同溫度下（ 保溫保溫5min）1 1、檢驗淀粉是不是被分解時，可否用斐林試劑？、檢驗淀粉是不是被分解時，可否用斐林試劑？2 2、設置好溫度的淀粉溶液，加入淀粉酶溶液時會引、設置好溫度的淀粉溶液，加入淀粉酶溶液時會引 起試管的溫度變化，導致實驗誤差。如何改進？起試管的溫度變化，導致實驗誤差。如何改進？不能，此實驗的自變量是不同溫度，使用斐林不能，此實驗的自變量是不同溫度，使用斐林試劑時，需要試劑時，需要50506565水浴加熱，對自變量的水浴加熱，對自變量

15、的設置有影響，引起誤差。設置有影響，引起誤差。 將每組淀粉溶液和淀粉酶分別在相應溫度下保將每組淀粉溶液和淀粉酶分別在相應溫度下保存相同時間，確保溫度一致，再混合。存相同時間，確保溫度一致，再混合。3 3、如何進一步確定酶催化作用的最適溫度？、如何進一步確定酶催化作用的最適溫度？實驗設計過程實驗設計過程1234567891000C100C200C300C400C500C600C700C800C1000C各加各加淀粉酶淀粉酶溶液溶液1ml各加各加2%淀粉淀粉溶液溶液2ml23456789 1011123456789102345678910維持維持5min00C100C1000C00C100C100

16、0C維持維持5min向混合液中加入向混合液中加入1滴碘液滴碘液觀察顏色變化情況觀察顏色變化情況溫度會影響酶活性，酶活性有一定溫度會影響酶活性，酶活性有一定的最適溫度范圍。的最適溫度范圍。三、酶的特性三、酶的特性30503050中的試管中溶液幾乎不變藍，中的試管中溶液幾乎不變藍，其他試管中溶液均不同程度變藍。其他試管中溶液均不同程度變藍。序號序號項項 目目試管試管1 1試管試管2 2試管試管3 31 12 23 34 4 探究探究pHpH對過氧化氫酶活性的影響對過氧化氫酶活性的影響注入肝臟研磨液注入肝臟研磨液注入注入蒸餾水蒸餾水每支試管各每支試管各2ml2ml每支試管各每支試管各1ml1ml用帶

17、火星的衛(wèi)生香進行檢驗用帶火星的衛(wèi)生香進行檢驗1ml1ml注入注入5%5%NaOHNaOH溶液溶液注入注入5%5%鹽酸溶液鹽酸溶液1ml1ml1ml1ml不同不同pHpH的處理的處理注入過氧化氫注入過氧化氫溶液溶液動物：動物：3535 4040植物：植物：4040 5050植物：植物：pH 4.5 pH 4.5 6.56.5動物：動物：pH 6.5 pH 6.5 8.08.0三、酶的特性三、酶的特性3 3、酶的作用條件較溫和、酶的作用條件較溫和胃蛋白酶：胃蛋白酶：1.5 1.5 2.2 2.2胰蛋白酶胰蛋白酶:8 :8 1010 高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影

18、響其本質相同嗎？影響其本質相同嗎？ 不同。不同。 過酸、過堿或溫度過高，會使過酸、過堿或溫度過高，會使酶的酶的( (空間空間) )結構遭到破壞，使酶永久失活結構遭到破壞，使酶永久失活； 低溫時酶空間結構依然穩(wěn)定，但低溫時酶空間結構依然穩(wěn)定，但酶活性被酶活性被抑制抑制，在適宜溫度下其活性可以恢復。，在適宜溫度下其活性可以恢復。三、酶的特性三、酶的特性例：下圖表示某有機物加入催化劑后，置于由例：下圖表示某有機物加入催化劑后，置于由 00漸變至漸變至8080的環(huán)境中，有機物的分解總量的環(huán)境中，有機物的分解總量 與溫度的關系圖。根據該圖判斷，如果把這與溫度的關系圖。根據該圖判斷，如果把這 些物質置于些物質置于8080漸變至漸變至00的環(huán)境中處理，其的環(huán)境中處理，其 關系圖應為關系圖應為三、酶的特性三、酶的特性酶酶酶的作用：酶的作用：降低化學反應的活化能降低化學反應的活化能酶的本質：酶的本質：大多數是大多數是蛋白質蛋