公開課降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、公開課降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第一頁，共46頁。提出問題：提出問題：1 1、酶是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？、酶是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？2 2、什么是細(xì)胞代謝？、什么是細(xì)胞代謝？3 3、酶在細(xì)胞代謝中有什么作用？、酶在細(xì)胞代謝中有什么作用？4 4、酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？、酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？第二頁，共46頁。貼近生活：2.消化器官胃起到了什么樣的作用？是不是只簡單的磨碎食物？1.早晨吃過飯，肚子里的食物會(huì)發(fā)生怎樣的變化？第三頁，共46頁。第四頁，共46頁。討論一：金屬籠子有什么作用呢？討論一：金屬籠子有什么作用呢？討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？討論三：怎樣才能證明你的推測？討論三：怎樣

2、才能證明你的推測？排除了鳥胃中的物理性消化排除了鳥胃中的物理性消化胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)收集胃內(nèi)物質(zhì)，在體外能否分解肉塊收集胃內(nèi)物質(zhì)，在體外能否分解肉塊第五頁，共46頁。 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+ +能量能量氧氣氧氣酶酶 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶縮合脫水縮合脫水細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。的統(tǒng)稱。一、酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用和本質(zhì)葉

3、綠體葉綠體線粒體線粒體核糖體核糖體是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)第六頁，共46頁。小資料小資料 人體細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是非常快的，人體細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是非?？斓?，據(jù)估計(jì)人體內(nèi)的細(xì)胞每分鐘發(fā)生的反應(yīng)超過據(jù)估計(jì)人體內(nèi)的細(xì)胞每分鐘發(fā)生的反應(yīng)超過幾百萬次；人體血液中的紅細(xì)胞每秒鐘要更幾百萬次；人體血液中的紅細(xì)胞每秒鐘要更新新200200萬個(gè)。萬個(gè)。 這么多的化學(xué)反應(yīng)能夠在這么多的化學(xué)反應(yīng)能夠在常溫常壓常溫常壓下下順利進(jìn)行，正是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)存在著順利進(jìn)行，正是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)存在著生物催化生物催化劑劑酶酶。第七頁，共46頁。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用一、酶在細(xì)胞代謝中的作用實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：第八頁，

4、共46頁。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：過氧化氫在高溫或鐵離子或過氧化氫酶的作用下都可分解成水和氧氣。2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2高溫高溫 /Fe3 /過氧化氫酶過氧化氫酶第九頁，共46頁。想一想想一想1、為什么要選用新鮮的豬肝？2、為什么要將豬肝制成研磨液？3、滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時(shí)，能否共用一個(gè)吸管？4、氧氣的多少可以通過哪些途徑觀察？新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶使肝細(xì)胞破裂從而釋放出過氧化氫酶使肝細(xì)胞破裂從而釋放出過氧化氫酶不能，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性不能，

5、影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性氣泡的數(shù)量、帶火星木條復(fù)燃情況氣泡的數(shù)量、帶火星木條復(fù)燃情況 第十頁，共46頁。與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？90水浴加熱加熱可以促進(jìn)過氧化氫分解加熱可以促進(jìn)過氧化氫分解第十一頁，共46頁。1、3號試管和4號試管未經(jīng)加熱也有大量的氣泡產(chǎn)生，這說明什么？2、3號和4號試管相比，哪支試管反應(yīng)速率快？說明什么？FeFe3+3+ 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解4 4號，說明過氧化氫酶的催化效率更高號，說明過氧化氫酶的催化效率更高第十二頁，共46頁。22 濃度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%

6、90FeCl3自變量自變量因變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量變量變量對照組對照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組對照實(shí)驗(yàn)對照實(shí)驗(yàn)等量性原則等量性原則單一變量原則單一變量原則等量性原則等量性原則無關(guān)變量無關(guān)變量人為改變的變量人為改變的變量隨自變量的變化而變化的變量隨自變量的變化而變化的變量第十三頁，共46頁?？刂谱兞康目茖W(xué)方法：控制變量的科學(xué)方法： 自變量自變量 變量變量 因變量因變量 單一變量原則單一變量原則 無關(guān)變量無關(guān)變量 對照組對照組對照實(shí)驗(yàn)對照實(shí)驗(yàn) 對照原則對照原則 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組第十四頁，共46頁。酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用 分子從分子從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)的活躍

7、狀態(tài)活躍狀態(tài)所需要的能量。所需要的能量。各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：加熱： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的降低化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能同無機(jī)催化相比，酶能同無機(jī)催化相比，酶能更顯著更顯著地降低化學(xué)反地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而應(yīng)的活化能，因而催化效率更高催化效率更高。第十五頁，共46頁。7575無催化劑催化無催化劑催化2929過氧化氫酶過氧化氫酶5454用膠態(tài)鉑催化用膠態(tài)鉑催化活化能活化能(kJ.mol(kJ.mol-1)-1)條件條件催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用第十六頁，共46頁。酶作用的本質(zhì)：降低酶作用的本質(zhì)

8、：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能化學(xué)反應(yīng)的活化能第十七頁，共46頁。第十八頁，共46頁。？當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，用雙氧當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，用雙氧水消毒時(shí)，能觀察到什么現(xiàn)象？你能水消毒時(shí)，能觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？ 當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，常用雙氧水消當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口時(shí)，常用雙氧水消毒，消毒時(shí)常能觀察到有氣泡產(chǎn)生。這是毒，消毒時(shí)常能觀察到有氣泡產(chǎn)生。這是因?yàn)槿梭w細(xì)胞中的過氧化氫酶能將過氧化因?yàn)槿梭w細(xì)胞中的過氧化氫酶能將過氧化氫分解成水和氧氣。這氣泡就是氧氣。氫分解成水和氧氣。這氣泡就是氧氣。第十九頁，共46頁。細(xì)胞中的酶很多，它們都是蛋白質(zhì)嗎？細(xì)胞中的酶很多，它們

9、都是蛋白質(zhì)嗎？第二十頁，共46頁。（二）酶的本質(zhì)（二）酶的本質(zhì)1 1、資料分析、資料分析發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)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(xué)家其他科學(xué)家切赫和奧特曼切赫和奧特曼發(fā)酵與死細(xì)胞中發(fā)酵與死細(xì)胞中的物質(zhì)有關(guān)的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與發(fā)酵與活細(xì)胞活細(xì)胞有關(guān)有關(guān) 死細(xì)胞中的物質(zhì)死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)胞都能引和活細(xì)胞都能引起發(fā)酵起發(fā)酵脲酶是脲酶是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)胃蛋白酶等許多胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)酶也是蛋白質(zhì) 少數(shù)酶是少數(shù)酶是RNARNA第二十一頁，共46頁。2.歸納酶的本質(zhì)及生理功能化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是絕大多數(shù)是_少數(shù)是

10、少數(shù)是_合成原料合成原料合成場所合成場所來源來源生理功能生理功能作用原理作用原理蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖體核糖體核仁核仁降低化學(xué)反應(yīng)的降低化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能生物生物催化作用催化作用活細(xì)胞活細(xì)胞第二十二頁，共46頁。酶的定義酶的定義酶是酶是活細(xì)胞活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有產(chǎn)生的一類具有生物催化作用生物催化作用的的有有機(jī)物機(jī)物。絕大多數(shù)絕大多數(shù)酶是酶是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，少數(shù)少數(shù)的酶是的酶是RNARNA. .來源來源作用作用化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)什么是酶？什么是酶？第二十三頁，共46頁。酶的作用與本質(zhì)酶的作用與本質(zhì) 作用：作用： 由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，稱由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，稱 酶促反

11、應(yīng)酶促反應(yīng) 酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率為酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率為 酶的活酶的活性性參與參與細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝，催化化學(xué)反應(yīng)。，催化化學(xué)反應(yīng)。第二十四頁，共46頁。三、酶的特性三、酶的特性 和無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率大約和無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率大約是其的是其的1071013倍倍你在打球或賽跑時(shí)，需要大量的能量供應(yīng)，如果酶的催化效率很低，會(huì)發(fā)生什么情況呢？第二十五頁，共46頁。資料11 1、無機(jī)催化劑、無機(jī)催化劑酸酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪、淀粉水解?；尽⒌矸鬯?。2 2、蛋白酶、蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂肪

12、、淀粉等的水解。肪、淀粉等的水解。3 3、口腔里有口腔里有唾液淀粉酶唾液淀粉酶，可塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩，可塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化。天后還沒被消化。 由上述資料大膽的提出問題，作出你的假設(shè)。由上述資料大膽的提出問題，作出你的假設(shè)。第二十六頁，共46頁。步驟步驟試管試管1試管試管212ml2ml可溶性淀粉可溶性淀粉2ml蔗糖溶液蔗糖溶液22ml2ml新鮮淀粉酶溶液，振蕩，新鮮淀粉酶溶液，振蕩，6060水浴保溫水浴保溫5min5min32ml2ml斐林試劑，邊加邊輕輕振蕩斐林試劑，邊加邊輕輕振蕩4水浴煮沸水浴煮沸1min1min結(jié)果結(jié)果出現(xiàn)出現(xiàn)磚紅色沉淀磚紅色沉淀無無磚紅色沉淀磚紅色沉淀第二

13、十七頁，共46頁。 酶的專一性是普遍存在的酶的專一性是普遍存在的 生物體內(nèi)有些酶能夠催化某些分子結(jié)構(gòu)相生物體內(nèi)有些酶能夠催化某些分子結(jié)構(gòu)相近的礦物質(zhì)，如二肽酶，可以催化任何兩近的礦物質(zhì)，如二肽酶，可以催化任何兩種氨基酸組成的二肽水解。種氨基酸組成的二肽水解。 所以，準(zhǔn)確地說，所以，準(zhǔn)確地說，酶的專一性是指一種酶的專一性是指一種酶只能催化一種化合物或一類化合物酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。的化學(xué)反應(yīng)。酶的特性酶的特性 專一性專一性第二十八頁，共46頁。 例例1： 酪氨酸酶酪氨酸酶 代謝途徑：酪氨酸代謝途徑：酪氨酸 黑色素黑色素 例例2：多肽的水解：多肽的水解多肽多肽氨基酸氨基酸腸肽

14、酶腸肽酶東方驕子?xùn)|方驕子P53P53酶專一性的圖像分析酶專一性的圖像分析第二十九頁，共46頁。溫度對酶活性的影響溫度對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管試管1 1試管試管2 2試管試管3 3試管試管1試管試管2試管試管31注入可溶性淀粉溶液注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2注入新鮮淀粉酶溶液注入新鮮淀粉酶溶液1ml1ml1ml3放置溫度放置溫度6010006010004保溫時(shí)間保溫時(shí)間5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘5混合混合試管試管1試管試管2試管試管36保溫時(shí)間保溫時(shí)間5分鐘分鐘5分鐘分鐘5分鐘分鐘7滴碘液滴碘液1滴滴1滴滴1滴滴8觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察實(shí)驗(yàn)

15、現(xiàn)象（是否變藍(lán)）（是否變藍(lán)）第三十頁，共46頁。1、能否使用過氧化氫酶催化H2O2分解來探究溫度對酶活性的影響？2、1和1，2和2，3和3為什么要各自在相同的溫度下保溫5min后再混合？東方驕子?xùn)|方驕子P54“P54“特別提醒特別提醒”第三十一頁，共46頁。 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)的的最適溫度最適溫度0最適溫度最適溫度t/mmol. s-1酶活性受溫度影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖 一般地，動(dòng)物體內(nèi)一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在的酶最適溫度在35403540之間；植物體之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在內(nèi)的酶最適溫度在40504050之

16、間；細(xì)菌和之間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。度差別較大。溫度對酶活性的影響溫度對酶活性的影響第三十二頁，共46頁。試管編號試管編號處理處理C1C2C3C4C5加入新鮮淀粉酶溶液加入新鮮淀粉酶溶液1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升加入緩沖液調(diào)節(jié)加入緩沖液調(diào)節(jié)PH值值更酸更酸酸酸7堿堿更堿更堿加入可溶性淀粉液加入可溶性淀粉液2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升振蕩試管后，在振蕩試管后，在60恒溫水浴中靜置恒溫水浴中靜置1min加入配好的斐林試劑加入配好的斐林試劑1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升輕輕振蕩試管，放到熱水中用酒精燈

17、加熱煮沸輕輕振蕩試管，放到熱水中用酒精燈加熱煮沸1min結(jié)果（顏色）結(jié)果（顏色）結(jié)論結(jié)論pH對酶活性的影響對酶活性的影響第三十三頁，共46頁。1、步驟2和步驟3能否對調(diào)，為什么？2、能否用碘液作鑒定試劑？為什么東方驕子?xùn)|方驕子P54P54、P55“P55“特別提醒特別提醒”第三十四頁，共46頁。 反應(yīng)溶液反應(yīng)溶液pH會(huì)對酶的活性有影響會(huì)對酶的活性有影響/mmol. s-1最適最適pH0pH酶活性受酶活性受pH影響示意圖影響示意圖 一般地，動(dòng)物體內(nèi)一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適的酶最適pHpH在在6.58.06.58.0之間；植物體內(nèi)的酶之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在最適溫度在4.56.54.56.5之

18、之間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較的酶最適溫度差別較大。大。pH對酶活性的影響對酶活性的影響第三十五頁，共46頁。酶的名稱酶的名稱最適最適PHPH過氧化氫酶（肝）過氧化氫酶（肝）6.86.8唾液淀粉酶唾液淀粉酶 6.86.8脂肪酶脂肪酶 8.38.3胰蛋白酶胰蛋白酶8.09.08.09.0胃蛋白酶胃蛋白酶 1.52.21.52.2pH對酶活性的影響對酶活性的影響第三十六頁，共46頁。酶的作用條件較溫和酶的作用條件較溫和 嬌氣的酶 酶一般在比較溫和的條件下催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 過酸過堿和高溫過酸過堿和高溫-酶被殺死，酶被殺死，低溫低溫-酶暫時(shí)失活酶暫時(shí)失活第三十七頁，共46

19、頁。結(jié)論：結(jié)論：在最適宜的溫度和最適宜的在最適宜的溫度和最適宜的pH下，酶的下，酶的活性最高。溫度和活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶的偏高或偏低，酶的活性都會(huì)明顯降低。過酸、過堿和高溫，活性都會(huì)明顯降低。過酸、過堿和高溫，都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性，且不可逆。性，且不可逆。第三十八頁，共46頁。小結(jié)：酶的特性小結(jié)：酶的特性 酶的高效性酶的高效性 酶的專一性酶的專一性酶酶需要適宜的條件需要適宜的條件每一種酶只能催化每一種酶只能催化一種化合物或一種化合物或一類化合物一類化合物的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)酶的催化效率是無機(jī)催化劑的酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107

20、 1013倍倍第三十九頁，共46頁。1 1下列有關(guān)對照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是（下列有關(guān)對照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）。）。A A要設(shè)置對照組和實(shí)驗(yàn)組要設(shè)置對照組和實(shí)驗(yàn)組 B B要遵循單因子變量原則要遵循單因子變量原則C C無關(guān)變量要始終相同且適宜無關(guān)變量要始終相同且適宜 D D自變量要始終保持相同自變量要始終保持相同2 2同無機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是同無機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是（ ）。）。A A能降低反應(yīng)的活化能能降低反應(yīng)的活化能 B B能供給反應(yīng)物能量能供給反應(yīng)物能量C C改變了反應(yīng)的途徑改變了反應(yīng)的途徑 D D降低反應(yīng)活化能的作用更降低反應(yīng)活化

21、能的作用更顯著顯著課堂鞏固第四十頁，共46頁。3 3關(guān)于活化能，下列說法不正確的是（關(guān)于活化能，下列說法不正確的是（ ）。）。A A是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量B B加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化能加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化能C C無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更多而加無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更多而加快反應(yīng)速率快反應(yīng)速率D D酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)更容酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)更容易進(jìn)行易進(jìn)行第四十一頁，共46頁。4 4、 同一個(gè)體內(nèi)的各類活細(xì)胞所含有的酶（同一個(gè)體內(nèi)