《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》課件

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

新葉伸向和煦的陽(yáng)光他們都在為生存而獲取什么？新葉伸向和煦的陽(yáng)光蚱蜢覬覦綠葉的芬芳它們?yōu)樯娑@取能量能量在細(xì)胞里流轉(zhuǎn)激蕩1.圖右下方的一首詩(shī)寓意著什么？2.細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸就需要能量，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的合成、加工、運(yùn)輸都需要能量。那么，細(xì)胞是如何利用能量的呢？

動(dòng)、植物的生命活動(dòng)，全都離不開(kāi)細(xì)胞對(duì)能量的獲取與利用，而能量的最終來(lái)源則是光。都要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。3.人為什么要吃飯？食物如何在體內(nèi)轉(zhuǎn)化？只依靠物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化可以完成么？如何驗(yàn)證？第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

一、酶的作用和本質(zhì)意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單演示1、這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)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(niǎo)類的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化。

胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解

收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解

問(wèn)題探討:胃內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)上的化學(xué)反應(yīng)一樣么？化學(xué)里的化學(xué)反應(yīng)MnO2⑵CH3CH2OH+CH3COOH

CH3COOCH2CH3+H2O⑴2KClO32KCl+3O2乙醇醋酸乙酸乙酯濃H2SO4Fe水?、荁r2BrHBr這些化學(xué)反應(yīng)需要什么條件？①高溫②高壓③強(qiáng)酸④強(qiáng)堿⑤催化劑在化學(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(méi)有變化的物質(zhì).催化劑:你所知道的生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有哪些？小知識(shí)①常溫②常壓③水溶液環(huán)境④pH接近中性細(xì)胞內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境條件是什么？

在這種的環(huán)境狀態(tài)下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該有適合的生物催化劑——酶僅有以上條件夠么？

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。

:是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)酶在細(xì)胞代謝中的作用⑴.細(xì)胞代謝（新陳代謝）的概念⑵.細(xì)胞代謝的意義1、酶的作用：但代謝過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫。過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)變白，會(huì)加速人體衰老，損害細(xì)胞。

結(jié)合化學(xué)知識(shí)，要分解過(guò)氧化氫，可以采取哪些方法？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)生香燃燒反應(yīng)條件2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3極少較少較多多不復(fù)燃不復(fù)燃燃燒，不猛烈燃燒，猛烈實(shí)驗(yàn)結(jié)果4過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，酶在常溫、常壓下可以高速地完成對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化。⑴1、4對(duì)照說(shuō)明：⑵3、4對(duì)照說(shuō)明：⑶酶只縮短反應(yīng)的時(shí)間，不改變生成物的量。酶具有催化作用酶具有高效性m加酶加無(wú)機(jī)催化劑無(wú)催化劑生成物的量時(shí)間0134反應(yīng)物量時(shí)間01342加熱21號(hào)試管與2號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明1號(hào)試管與3號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明1號(hào)試管與4號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明3號(hào)試管與4號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明12131434加熱可以加快過(guò)氧化氫分解FeCl3能催化H2O2分解過(guò)氧化氫酶能催化過(guò)H2O2的分解過(guò)氧化氫酶的催化效率比FeCl3高實(shí)驗(yàn)結(jié)論5二、酶的作用步驟試管編號(hào)說(shuō)明1234一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴2滴結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則：等量性原則單一變量原則隨自變量的變化而變化的因素人為改變的因素實(shí)驗(yàn)中可能存在的一些可變因素自變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素對(duì)照原則比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率：1、與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？2、在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？3、3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？4、3號(hào)與4號(hào)相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？為什么說(shuō)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？加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率FeCl3中Fe3+和豬肝研磨液的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多。說(shuō)明過(guò)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)行成百上千的化學(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(shuō)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。不能，加熱到這樣的溫度會(huì)造成細(xì)胞死亡。討論：活化能：常態(tài)活躍狀態(tài)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

常叫基態(tài)，微觀粒子處于能量最低的狀態(tài)。當(dāng)原子處于基態(tài)時(shí)，電子處于離核最近的軌道上，此時(shí)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)。微觀粒子其內(nèi)部能量高于基態(tài)能量時(shí)所處的能量狀態(tài)。當(dāng)原子獲得能量的時(shí)候，便由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。abc如圖abc中，代表正常條件下分子活化能是

，代表酶促反應(yīng)所需活化能是

；代表酶所降低的活化能的是

。Cba酶在細(xì)胞代謝中的作用各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱Fe3+H2O2酶為過(guò)氧化氫分子提供能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物。其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶的來(lái)源酶的功能酶的化學(xué)成分酶(Enzyme)化學(xué)本質(zhì)合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源生理功能作用原理酶多數(shù)蛋白質(zhì)少數(shù)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核（真核生物）活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶生物催化作用顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，只能在活細(xì)胞中發(fā)揮作用嗎？酶在細(xì)胞內(nèi)外都能發(fā)揮作用小結(jié)：1、細(xì)胞代謝：細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的總稱。自變量：因變量：無(wú)關(guān)變量：在實(shí)驗(yàn)中人為改變的變量。隨自變量變化而變化的變量。除自變量外，實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量。實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)變量：對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除一個(gè)因素外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。包括空白對(duì)照、自身對(duì)照、條件對(duì)照2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則：對(duì)照原則、等量原則、單一變量原則3、酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物。本質(zhì)：作用原理：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA降低反應(yīng)的活化能1．下列關(guān)于過(guò)氧化氫的敘述中，正確的是()。A．在沒(méi)有催化劑時(shí)過(guò)氧化氫不會(huì)分解成水和氧氣B．過(guò)氧化氫和水一樣無(wú)色無(wú)味，對(duì)細(xì)胞無(wú)害C．Fe3+和過(guò)氧化氫酶都能加速過(guò)氧化氫的分解D．從最終結(jié)果看，在有催化劑存在時(shí)，過(guò)氧化氫分解反應(yīng)會(huì)進(jìn)行得更徹底C課堂練習(xí)：2．下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組B．自變量要始終保持相同C．無(wú)關(guān)變量要始終相同且適宜D．要遵循單因子變量原則3．同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是()。A．降低反應(yīng)的活化能的作用更顯著B(niǎo).能供給反應(yīng)物能量C．改變了反應(yīng)的途徑D．能降低反應(yīng)活化能ＢＡ4．關(guān)于活化能，下列說(shuō)法不正確的是()。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B．加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化能C．無(wú)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)更容易進(jìn)行C巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)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所有的酶在一定的條件下，能使生物體內(nèi)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速地進(jìn)行，酶本身并不發(fā)生變化。

那么，酶與無(wú)機(jī)催化劑相比，具有哪些不同的特點(diǎn)呢？

知識(shí)回顧：1、人體細(xì)胞內(nèi)時(shí)刻進(jìn)行上百萬(wàn)次的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)在常溫常壓下為何能如此快速、高效、有序、順利進(jìn)行的呢？酶2、化學(xué)反應(yīng)需要提供能量，使參加化學(xué)反應(yīng)的分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)，那么酶是否提供了能量而加快了反應(yīng)速率呢？降低化學(xué)反應(yīng)活化能3、酶的本質(zhì)？酶大多是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA

酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物二、酶的特性在研究酶性質(zhì)的過(guò)程中,科學(xué)家通過(guò)整理大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的107-1013倍。由上述資料可看出酶具有什么特性？

高效性資料1實(shí)驗(yàn)原理：新鮮的肝臟中含有過(guò)氧化氫，F(xiàn)e3+是一種無(wú)機(jī)催化劑，都可以催化過(guò)氧化氫分解成水和氧。方法步驟：過(guò)氧化氫溶液肝臟研磨液

滴入3滴1212氯化鐵溶液

滴入3滴實(shí)驗(yàn)一：一、酶具有高效性上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率不同。與無(wú)機(jī)催化劑Fe3+相比，過(guò)氧化氫酶的催化效率要高許多。酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的107~1013

倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶的特性：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？為什么？4、氧氣的多少可以通過(guò)哪些途徑觀察？想一想：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。脲酶只能催化尿素分解，對(duì)其他化學(xué)反應(yīng)不起作用。專一性一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。資料2由上述資料可看出酶具有什么特性？實(shí)驗(yàn)原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們?cè)诿傅拇呋饔孟露寄芩獬蛇€原糖（麥芽糖、葡萄糖、果糖）。還原糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的氧化亞銅沉淀。方法步驟：

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2mL2mL４結(jié)果現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)二：二、酶具有專一性上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，淀粉酶只能催化淀粉水解，對(duì)蔗糖則不起催化作用。確切地說(shuō)，每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。討論：為什么要將試管的下半部浸到60OC左右的熱水中？在已知淀粉酶能夠催化淀粉水解的情況下，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置1號(hào)試管還有沒(méi)有必要？

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶的特性：1、在不同的溫度下，同一種酶的活性是否會(huì)受到影響？2、在不同的pH下，同一種酶其活性是否會(huì)改變？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證你們的假設(shè)酶的這些特性受哪些因素會(huì)影響呢？酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率為酶的活性?？谇焕镉型僖旱矸勖?，為什么塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒(méi)被消化?科學(xué)探究步驟提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流（溫度/pH會(huì)影響酶的活性嗎？）（溫度/pH會(huì)影響酶的活性）（設(shè)計(jì)方案、預(yù)期結(jié)果…）（按預(yù)定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：……）（總結(jié)，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并適當(dāng)交流）影響酶活性的條件3%可溶性淀粉溶液、

2％的淀粉酶溶液、

沸水、60℃水、冰水

5％HCl、5％NaOH、蒸餾水、

碘液、斐林試劑

提供的材料討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案搖勻混合，放置各自溫度反應(yīng)5min結(jié)論：淀粉酶在60℃中活性最強(qiáng)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)3%可溶性淀粉2ml2ml2ml2%淀粉酶1ml1ml1ml溫度冰水60℃水浴沸水浴冰水60℃水浴沸水浴放置2分鐘混勻4號(hào)倒入1號(hào)；5號(hào)倒入2號(hào)；6號(hào)倒入3號(hào)碘液在各混合試管中滴加碘液1滴顏色變藍(lán)變藍(lán)不變藍(lán)1、溫度對(duì)酶活性的影響1232％淀粉酶1ml1ml1ml

pH3％可溶性淀粉

斐林試劑顏色結(jié)論蒸餾水1mL5%NaOH1mL5%HCL1mL2ml2ml2ml2mL搖勻混合，放置在60℃水浴中反應(yīng)5min磚紅色沉淀無(wú)磚紅色沉淀無(wú)磚紅色沉淀淀粉酶在中性條件中活性最強(qiáng)2mL2mL搖勻混合，沸水浴1min自變量因變量2、PH對(duì)酶活性的影響pH對(duì)酶活性的影響123H2O2酶1ml1ml1mlpH3％H2O2

氣泡產(chǎn)生量結(jié)論蒸餾水1mL5%NaOH1mL5%HCL1mL5ml5ml5mlH2O2酶在中性條件中活性最強(qiáng)自變量因變量大量不明顯不明顯2、PH對(duì)酶活性的影響通過(guò)探究溫度、pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由此可看出酶的作用條件有什么特點(diǎn)？作用條件溫和溫度過(guò)高、過(guò)低；pH過(guò)酸、過(guò)堿都會(huì)影響酶的活性酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)的最適溫度。0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受溫度影響示意圖

一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35－40℃之間；植物:40－50℃之間細(xì)菌和真菌最適溫度差別較大，有的達(dá)70℃。溫度對(duì)酶活性的影響T過(guò)高酶失活T過(guò)低只是使酶活性降低υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH在6.5－8.0之間；但是胃蛋白酶的最適pH為1.5;植物體內(nèi)的酶最適pH在4.5－6.5之間；pH對(duì)酶活性的影響酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境pH稱為該酶促反應(yīng)的最適pH。PH過(guò)高、過(guò)低酶失活酶的名稱最適PH胃蛋白酶2唾液淀粉酶7胰蛋白酶8過(guò)酸過(guò)堿和高溫---酶被殺死，低溫------------------酶暫時(shí)失活高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？不同過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫雖然使酶活性明顯下降，但能使酶的空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。酶適于在0－4℃保存。思考0最適溫度t/OCV/mmol·s-106最適pH10pHV/mmol·s-1三、酶需要適宜的條件高溫、低溫以及過(guò)酸和過(guò)堿，都影響淀粉酶的活性，淀粉酶的催化作用需要適宜的溫度和pH。如圖所示：酶的活性受溫度影響示意圖酶的活性受pH影響示意圖酶的特性：酶除了受到溫度、pH影響，還受別的因素影響么？思考1、酶的濃度：反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。2、底物濃度：在一定濃度范圍內(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)速率底物濃度酶的專一性每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107~1013

倍二.酶的特性：酶的高效性酶的催化作用需要適宜的條件1）需要適宜pH值2）需要適宜的溫度本節(jié)小結(jié)酶在細(xì)胞代謝中的作用酶的本質(zhì)酶的特性活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA也具有催化功能。降低化學(xué)反應(yīng)的活化能作用條件溫和高效性專一性酶作用的機(jī)理酶的應(yīng)用1、加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，請(qǐng)