5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶(上課)課件

1、新葉伸向和煦的陽(yáng)光蚱蜢覬覦綠葉的芬芳我一定要好好地飽餐一頓！我就要抓住你了！他們都在為生存而獲??？第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用一 酶的作用和本質(zhì) 生物要生存必須要獲取能量，植物吸收光能，動(dòng)物（植食，肉食）攝取有機(jī)物中的能量斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)討論：1、這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？2、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測(cè)？鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解了 在19世紀(jì)，隨著對(duì)釀酒中發(fā)酵過程的深入研究，科學(xué)家才逐漸揭開酶的面紗酶到底是什么物質(zhì)？巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，

2、與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納脲酶是蛋白質(zhì)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能一、酶的本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA.酶是 活細(xì)胞 產(chǎn)生的一類具有生物催化作用 的 有機(jī)物。來源功能本質(zhì)一、酶的概念和本質(zhì)酶在活細(xì)胞中產(chǎn)生，但可以在細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞外甚至在體外起作用二、細(xì)胞代謝 細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。CCOOHHNR1R2OHHCNH2C

3、OHH+R1CNH2C HOCOOH +H2OCHNR2H 復(fù)雜高效溫和有序 CO2+H2O 有機(jī)物 +O2光能葉綠體: 氨基酸 多肽(蛋白質(zhì)）脫水縮合核糖體：線粒體:有機(jī)物 +O2 CO2+H2O+能量酶酶酶細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境條件：條件溫和: 常溫常壓，酸堿度適中，有適合的生物催化劑酶（儲(chǔ)存能量）（儲(chǔ)存能量）（釋放能量）三、酶在細(xì)胞代謝中的作用2 H2O2 2 H2O + O21、常溫下反應(yīng)2、加熱3、Fe3+做催化劑4、過氧化氫酶豬肝研磨液加入試管直接觀察酒精燈水浴加熱滴加FeCl3溶液二、細(xì)胞代謝比較H2O2 在不同條件下的分解 2號(hào)試管1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管滴加2滴FeCl34號(hào)

4、試管滴加2滴肝臟研磨液1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管滴加2滴FeCl34號(hào)試管滴加2滴肝臟研磨液1和2比較：加熱能加快H2O2分解1和3、1和4比較：Fe3+和過氧化氫酶具有催化作用3和4比較：過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多步驟試管編號(hào) 說明1234一 H2O2 濃度 劑量 二 劑量 結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90FeCl3肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃加熱可以促進(jìn)H2O2分解，提高反應(yīng)速率，F(xiàn)e3+和過氧化氫酶都能加快H2O2分解，但過氧化氫酶的催化效率更高反應(yīng)條件自變量因

5、變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí) 驗(yàn) 組對(duì)照實(shí)驗(yàn)1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管滴加2滴FeCl34號(hào)試管滴加2滴肝臟研磨液實(shí)驗(yàn)對(duì)象：過氧化氫的分解反應(yīng)自變量：催化劑的種類H2O2的分解速度，可觀測(cè)指標(biāo)：產(chǎn)生氣泡的多少、大小或衛(wèi)生香的復(fù)燃程度。因變量：溫度不同的條件無關(guān)變量：H2O2的量和濃度、滴入的催化劑的量對(duì)照原則:設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn),既要有對(duì)照組又要有實(shí)驗(yàn)組。 單一變量原則：在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,除了要觀察的變量發(fā)生變化外,其他變量都應(yīng)保持相同。 等量原則：各組加入的試劑要等量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則: 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能為什么加熱能使過氧化氫分解加快呢？加熱使過氧化氫分子得到能量，容易

6、分解。但加Fe和過氧化氫酶時(shí)并沒有加熱，但反應(yīng)比加熱更快，為什么？酶使活化能降低能量反應(yīng)過程沒有酶催化有酶的催化活化能 酶并未供給過氧化氫能量，而是降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能。 同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更明顯，因而催化效率更高。酶的作用原理：降低反應(yīng)的活化能作用：催化作用 原理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能三、酶在細(xì)胞代謝中的作用第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用二 酶的特性3443少量肝臟研磨液說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。 比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率為什么4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多？ 酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的107

7、1013倍。 酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利 進(jìn)行。 酶具有高效性的意義：上述實(shí)驗(yàn)說明了：一、酶具有高效性你能用其他更簡(jiǎn)捷的方法來驗(yàn)證酶的高效性嗎？ 淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。 現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液蔗糖溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論分別加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60左右的熱水中

8、，反應(yīng)5min2號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑 振蕩約60水浴2min1號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液無變化磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)步驟一二1號(hào)加入 淀粉酶2號(hào)加入 蛋白酶三碘液碘液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不變藍(lán)變藍(lán)結(jié)論1、2號(hào)試管中分別加入2mL淀粉溶液（兩試管中PH和溫度正常且相同）淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉水解探究淀粉酶和蛋白酶對(duì)淀粉的水解作用每一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與酶的 是分不開的。 二、酶具有專一 性一種或一類 4000專一性目前發(fā)現(xiàn)的酶有 多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。一

9、、酶具有高效性淀粉溶液蔗糖溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三分別加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60左右的熱水中，反應(yīng)5min2號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑 振蕩約60水浴2min1號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用 從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要比較溫和的條件，比如淀粉酶在60左右最好。能不能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會(huì)影響酶的催化效率（活性）？1、選擇淀粉酶還是H2O2酶作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，高溫，低溫和常溫！2、我要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？淀粉酶。因?yàn)?H2O2受溫度影響也會(huì)分解3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍(lán)問題聚焦序號(hào)項(xiàng)目試管1

10、231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3溫度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以上設(shè)計(jì)有兩點(diǎn)錯(cuò)誤:一是加入的可溶性淀粉溶液沒有遵循等量原則;二是試劑加入的順序錯(cuò)誤2、3步應(yīng)互換。 以上設(shè)計(jì)是否有錯(cuò)誤？1號(hào)試管淀粉溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論2號(hào)試管3號(hào)試管加入淀粉酶2滴，振蕩試管各加入2mL淀粉溶液藍(lán)色保持0冰水中約5min加熱至100，約5min加熱至60，約5min各加入兩滴碘液振蕩無明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍(lán)色探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響 除了注意對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還要注意實(shí)驗(yàn)的順序，如果有時(shí)間，實(shí)驗(yàn)組可等梯度多做幾組，得出的結(jié)果更準(zhǔn)確。

11、 在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較較高的溫度容易使酶的 遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而失去 。每種酶都有自己的低活性最適溫度空間結(jié)構(gòu)動(dòng)物：35-40攝氏度植物 40-50攝氏度細(xì)菌、真菌 差別較大在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起疑問：60時(shí)，為什么肉塊長(zhǎng)時(shí)間不能被分解？如何找到酶活性最高時(shí)的溫度？ 通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，活性最高。 那么PH值不同，對(duì)酶的活性有沒有影響呢？設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來探究pH會(huì)影響酶的催化效率（活性）？以上設(shè)計(jì)缺少對(duì)照組。 以上設(shè)計(jì)是否科學(xué)？序號(hào)項(xiàng)目試管121淀粉酶溶液 1ml1ml2PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 4

12、溫度 60 60 5斐林試劑 2ml 2ml 6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1號(hào)試管過氧化氫溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論2號(hào)試管3號(hào)試管加入過氧化氫酶2滴，振蕩23min試管各加入2mL過氧化氫溶液無明顯變化pH7pH=12pH2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的pH下酶的催化效率最好復(fù)燃無明顯變化探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響過氧化氫酶在最適合的pH下，酶的活性 最高動(dòng)物體里的酶最適PH大多在6.5-8.0之間，（但胃蛋白酶為1.5，胰液中的酶為8-9）植物體里的酶最適PH大多在4.5-6.5之間過酸、過堿的，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,蛋白質(zhì)變性，使酶永久失活。影響酶促反應(yīng)速率的因素：1、溫度3、酶的濃度：反