降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶025的課件

1、第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用酶 據(jù)統(tǒng)計(jì)，至今已發(fā)現(xiàn)2000多種酶，作為商品的有120多種。在工業(yè)生產(chǎn)、食品加工、醫(yī)藥、生活和科研等方面發(fā)揮著巨大作用。1、概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。細(xì)胞代謝生命活動(dòng)的基礎(chǔ)核糖體： 氨基酸 多肽酶脫水縮合過氧化氫 水溶液俗稱雙氧水，醫(yī)用消毒劑。細(xì)胞代謝過程中也會(huì)產(chǎn)生H2O2，會(huì)傷害細(xì)胞中蛋白質(zhì)和DNA等正常大分子。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用2H2O2 2H2O+O21、雙氧水的保質(zhì)期一般為18個(gè)月，貯存時(shí)不能盛滿，應(yīng)避光貯存于冷處。2、雙氧水中加入Fe3+，會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡。一般化學(xué)反應(yīng)的條件 （1）高溫（2）高壓（3）強(qiáng)酸（4）強(qiáng)堿（5）催化

2、劑在化學(xué)反應(yīng)里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有變化的物質(zhì)叫做 。催化劑具有高度專一性。催化劑只是改變反應(yīng)速率,并不改變化學(xué)平衡催化劑一些化學(xué)反應(yīng)MnO2濃H2SO42KClO3 2KCl + 3O2酒精+醋酸 乙酸乙酯+水2 H2O2 2 H2O + O2加熱 /Fe3比較過氧化氫在不同條件下的分解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）加熱 /Fe3 過氧化氫酶實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)有FeCl3溶液、豬肝研磨液、3%H2O2溶液、4支試管、量筒、火柴、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)、大燒杯和衛(wèi)生香等，嘗

3、試量取2mlH2O2，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較過氧化氫在不同條件下的分解，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。比較過氧化氫在不同條件下的分解2 H2O2 2 H2O + O21、常溫下反應(yīng)2、加熱3、Fe3+做催化劑4、過氧化氫酶肝臟研磨液（過氧化氫酶）加入試管直接觀察90水浴加熱滴加FeCl3溶液加熱 /Fe3 /過氧化氫酶實(shí)驗(yàn)分解反應(yīng)進(jìn)行的快慢衡量標(biāo)準(zhǔn)：肉眼觀察氣泡產(chǎn)生的多少；衛(wèi)生香的燃燒情況步驟試管編號(hào)1234一 H2O2 濃度劑量二劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90常溫 FeCl3常溫下肝臟研磨液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

4、復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組 12與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？過氧化氫溶液肝臟研磨液 滴入3滴4343氯化鐵溶液 滴入3滴3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱也有大量氣泡產(chǎn)生，說明什么？3號(hào)和4號(hào)試管相比，哪支試管反應(yīng)速率快？說明什么？單從控制變量的角度，你覺得這樣的設(shè)計(jì)可以嗎？試管編號(hào)1234第一步每支試管加2ml 過氧化氫溶液第二步常溫90水浴滴入2 滴FeCl3溶液滴入2滴肝臟研磨液實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果1min分鐘后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在液面的上方比較過氧化氫在不同條件下的分解速率對(duì)照實(shí)驗(yàn)除了一個(gè)因素以外，其他因素都保持不變的實(shí)驗(yàn),包括實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。自變量在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，

5、人為改變的變量。因變量隨自變量的變化而變化的變量。無關(guān)變量除自變量外，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，一般控制在最適狀態(tài)。 對(duì)照實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)變量 閱讀課本P79，對(duì)概念劃線生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則單一變量原則（對(duì)照原則）、平行重復(fù)性原則、適宜性原則、科學(xué)性原則。 控制變量變量：實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素稱為變量自變量、因變量、無關(guān)變量Y a f（x）無關(guān)變量自變量因變量實(shí)驗(yàn)原理： H2O2 H2O + O2反應(yīng)條件： 加熱 Fe 3+ 過氧化氫酶自變量過氧化氫分解速率因變量反應(yīng)物的濃度、體積、外界的壓強(qiáng)等無關(guān)變量比較過氧化氫在不同條件下的分解單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只能有一個(gè)自變量步驟試管編號(hào)1234一 H

6、2O2 濃度劑量二劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90常溫 FeCl3常溫下肝臟研磨液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)燃反應(yīng)條件對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組 單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只能有一個(gè)自變量氯化鐵溶液 滴入3滴肝臟研磨液 滴入3滴比較過氧化氫在無機(jī)催化劑和生物催化劑下的分解，實(shí)驗(yàn)這樣的設(shè)計(jì)可以嗎？為什么？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

7、2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則： 對(duì)照原則單一變量原則強(qiáng)調(diào) 等量原則 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。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則:等量原則：無關(guān)變量保持不變（相等）。課堂練習(xí)1、為了驗(yàn)證加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更強(qiáng)的去污力，有一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)小組把同樣的臟布條放在不同的燒杯內(nèi)浸泡，分析以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理并說明理由。燒杯條件水量水溫浸泡時(shí)間1加酶洗衣粉600ml4020min2普通洗衣粉600ml60

8、20min40說明：1、加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率；2、FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率；3、過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多； 細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。 1molH2O2由常態(tài)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)活躍的狀態(tài)時(shí)需要吸收75KJ的熱量?；罨?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。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)所需的能量稱為活化能。酶為什么能催化生物化學(xué)反應(yīng)？ H2O2 (常態(tài)

9、) H2O2(活躍狀態(tài))能量加熱活化能 加熱為什么能加快化學(xué)反應(yīng)？酶的催化作用機(jī)理：降低活化能。與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更明顯，催化效率更高。資料 在20測得的過氧化氫分解的活化能 條件活化能/kJmol-1沒有催化劑催化用膠態(tài)鉑催化用過氧化氫酶催化755429 活化能越大，反應(yīng)就越不容易進(jìn)行。但是， Fe 3+和過氧化氫酶是不能象加熱那樣給過氧化氫的分解提供能量的，他們的作用原理是降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能，從而加速了化學(xué)反應(yīng)的速率。 正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下快速進(jìn)行。各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱： Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯

10、著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能根據(jù)下表內(nèi)容判斷，下列說法中正確的是（ ） 在20 測得的過氧化氫分解的活化能條件活化能/kJmol-1沒有催化劑催化用膠態(tài)鉑催化用過氧化氫酶催化755429A.膠態(tài)鉑催化效率最高 B.沒有催化劑，過氧化氫不能分解C.過氧化氫酶降低了過氧化氫分解的活化能D.活化能就是化學(xué)反應(yīng)所需的能量C斯帕蘭札尼對(duì)鷹的消化研究1783年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時(shí)間他把小籠子取出來發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。 人們普遍認(rèn)為鳥類的胃只能磨碎食物，不能分解食物中的有機(jī)物，也就是說，鳥類的胃只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化。

11、實(shí)驗(yàn)背景：實(shí)驗(yàn)過程：討論一：這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？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？答：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化 答：是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了答：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。 資料分析問題：1.他們在酶的認(rèn)識(shí)歷程中分別有什么發(fā)現(xiàn)？ 2.基于他們的研究，體現(xiàn)的生物學(xué)探索思想是什么？3.用自己的話給酶下個(gè)定義。巴斯德李比希 畢希納 薩姆納切赫奧特曼快速閱讀課本“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，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

12、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兩者出現(xiàn)爭論的原因是什么？這一爭論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。 總結(jié)酶的定義活細(xì)胞催化作用大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA(有機(jī)物)降低化學(xué)反應(yīng)活化能酶的產(chǎn)生酶的作用酶的本質(zhì)作用機(jī)理作用場所細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外你能給酶下個(gè)完整的定

13、義嗎？ 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA。酶的定義酶具有高效性1221少量肝臟研磨液 比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率事實(shí)上，酶的催化效率是一般無機(jī)催化劑的 倍。107 1013 無機(jī)催化劑酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解?？谇焕镉型僖旱矸勖福扇M(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化。 由上述資料提出問題，作出你的假設(shè)。資料每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。（如二肽酶可水解由任意兩種氨基酸組成的二肽）2.酶具有專一性實(shí)驗(yàn)：探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解的作用原理：麥芽糖、果糖、葡萄糖均為

14、還原糖，還原糖能夠與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)，生成磚紅色沉淀。淀粉和蔗糖都是非還原性糖。序號(hào)項(xiàng) 目試管121注入可溶性淀粉溶液2ml/2注入蔗糖溶液/2ml3注入新鮮淀粉酶溶液2滴2滴4水浴加熱5min5min5斐林試劑2ml2ml6水浴加熱2min2min結(jié)果現(xiàn)象無磚紅色 工業(yè)上將 N2加H2還原成NH3，必須在高溫、高壓(3500C、500大氣壓)并以 Fe2+做催化劑時(shí)才能完成。在固氮酶作用下，固氮菌只需在常溫常壓下，就能將N2催化還原成NH3。 3.酶的作用條件較溫和(1)加酶洗衣粉的包裝袋上往往注明這種洗衣粉的適用溫度。人患感冒發(fā)燒時(shí)，常常會(huì)食欲不振。你由以上現(xiàn)象可以提出什么問題呢？資料：(

15、2)唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。不同部位體溫差不多，但消化液的pH不一樣。唾液的pH為6.27.4，胃液的pH為0.91.5，小腸液的pH為7.6。唾液淀粉酶會(huì)隨唾液流入胃，入胃后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。胃蛋白酶會(huì)隨食糜進(jìn)入小腸，但這時(shí)胃蛋白酶也不會(huì)起作用。 要有合適的溫度要有合適的pH過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。過酸、過堿或高溫酶永久失活,低溫酶暫時(shí)失活。酶制劑適于低溫（04）保存。 在一定范圍，酶的活性隨著溫度的升高而升高；在最適溫度條件下，酶的活性最高；過了最適

16、溫度，酶的活性隨著溫度的升高而降低。細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶來催化的。酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱為酶的活性。酶的活性高低可用單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量和生成物的生成量來表示。實(shí)驗(yàn)：探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)原理：淀粉遇碘形成藍(lán)色化合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麥芽糖，麥芽糖遇碘后，不形成藍(lán)色化合物。試管123淀粉溶液2ml2ml2mlPH6.86.86.8溫度37溫水0100淀粉酶溶液2滴2滴2滴碘液滴滴滴結(jié)果現(xiàn)象不變藍(lán)變藍(lán)變藍(lán)資料多酶片是消化酶制劑，常用于治療消化不良癥，每片含胃蛋白酶不得少于48單位，含胰蛋白酶不得少于160單位，含胰淀粉酶不得少于1900單位，含胰脂肪酶不得少于2

17、00單位。藥片為腸溶衣與糖衣的雙層包衣片，外層為普通糖衣，內(nèi)層為腸溶片，后者能抵擋胃酸對(duì)“酶”的破壞,內(nèi)層為胰酶，外層為胃蛋白酶。多酶片應(yīng)整片吞服，有些人嚼服，有些人將藥片加水搗爛后給孩子喂服，這樣都會(huì)降低藥效，甚至使藥效全失?？谇粶囟群腕w溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能,胃中的蛋白酶隨食糜進(jìn)入小腸后也不再具有催化功能。經(jīng)測定，唾液的pH為6.27.4,胃液的pH為0.91.5，小腸液的pH為7.6。能否請(qǐng)同學(xué)們遵照上述資料繪制出酶活性受pH影響的曲線圖？ 在一定范圍，酶的活性隨著PH的升高而升高；在最適PH條件下，酶的活性最高；過了最適

18、PH溫度，酶的活性隨著PH的升高而降低。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溫度 60 60 5斐林試劑 2ml 2ml 6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)：探究pH對(duì)淀粉酶活性的影響序號(hào)項(xiàng) 目試管1231注入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2注入蒸餾水1mL/3注入氫氧化鈉溶液/1mL/注入鹽酸/1mL5注入新鮮的淀粉酶溶液1mL1mL1mL6注入斐林試劑1mL1mL1mL7結(jié)果現(xiàn)象磚紅色無無影響酶促反應(yīng)速率的因素：1.溫度3.酶的濃度：反應(yīng)速率隨 酶濃度的升高而加快。4.底物濃度：在一

19、定濃度 范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃 度的升高而加快，但達(dá) 到一定濃度，反應(yīng)速率 不再變化酶促反應(yīng)速率酶的濃度酶促反應(yīng)速率底物濃度酶量一定2.pHA點(diǎn)：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。 B點(diǎn)：反應(yīng)速率在此時(shí)達(dá)到最高。 C點(diǎn)：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。 CD1.下列有關(guān)酶的敘述正確的是（ ）A活細(xì)胞產(chǎn)生的，在細(xì)胞內(nèi)起作用B酶都有消化作用C酶的產(chǎn)生受遺傳物質(zhì)的控制D在催化過程中不斷被消耗2.血液凝固是一系列酶促反應(yīng)過程，采集到的血液在體外下列哪種溫度條件下凝固最快（ ）A .0 B .15 C .25 D .35A3.將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一容器內(nèi)，調(diào)整pH至2.0，保存于37 的水浴鍋內(nèi)。過一段時(shí)間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是（ ）A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水序號(hào)項(xiàng)目試管1231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