第五章 第1節(jié) 降低化學反應活化能的酶教材

第5章細胞的能量供應和利用第1節(jié)降低化學反應活化能的酶問題探討：1.這個實驗要解決什么問題？討論：斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用2.是什么物質使肉塊消失了？鳥類的胃是否只有物理性消化,沒有化學消化。胃內的化學物質將肉塊分解了。一些化學反應的條件MnO2濃H2SO4CH3CH2OH+CH3COOH

CH3COOCH2CH3+H2O2KClO32KCl+3O2乙醇醋酸乙酸乙酯一般化學反應的條件：FeBr2BrHBr在化學反應里能改變其它物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有變化的物質叫做

。催化劑（1）高溫（2）高壓（3）強酸（4）強堿（5）催化劑催化劑只是改變反應速率,并不改變化學平衡細胞內外的環(huán)境：

1.常溫2.常壓3.水溶液環(huán)境4.pH接近中性細胞內會發(fā)生一系列的化學反應，這些化學反應發(fā)生的環(huán)境條件是什么？在這種環(huán)境狀態(tài)下發(fā)生的化學反應，應該有適合的生物催化劑————

酶很溫和葉綠體：CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶線粒體:

C6H12O6+6H2O+O26CO2+12H2O+能量氧氣酶核糖體：

氨基酸

多肽酶縮合脫水細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱細胞代謝一酶的作用和本質1、酶在細胞代謝中的作用（板書）細胞代謝離不開降低化學反應活化能的酶。實驗:

比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率方法步驟:1.取4支潔凈試管，編上序號，并且各注入2mL過氧化氫溶液，按序號依次放置在試管架上。2.將2號試管放在90℃左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況，并與1號試管作比較。3.向3號試管內滴入2滴氯化鐵溶液，向4號試管內滴入2滴肝臟研磨液。輕輕地振蕩兩只試管，使試管內的物質混合均勻。仔細觀察哪支試管產(chǎn)生的氣泡多。4.將點燃但無火焰的衛(wèi)生香分別放入3、4號試管內液面的上方，觀察哪支衛(wèi)生香燃燒猛烈。4343討論:提示1.2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。提示2.不能。提示3.說明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。提示4.4號試管的反應速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細胞內每時每刻都在進行成百上千的化學反應,需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。實驗的注意事項：1必須用新鮮肝臟做實驗材料。2實驗使用肝臟的研磨液,加大肝臟內過氧化氫酶與試

管中過氧化氫分子的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。3不能共用一個試管吸取肝臟研磨液和氯化鐵溶液。4過氧化氫有腐蝕性，使用時不要讓其接觸皮膚。5觀察產(chǎn)生氧氣多少的途徑：一、觀察產(chǎn)生氣泡的數(shù)目的多少。二、用無火焰的衛(wèi)生香來鑒定，氧氣多會使無火焰的衛(wèi)生香復燃。分子從常態(tài)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。活化能:（板書）加入催化劑相當于給汽車找到了一條穿山隧道條件活化能/kJ?mol沒有催化劑催化75用膠態(tài)鉑催化54用過氧化氫酶催化29在20度測得的過氧化氫分解的活化能下列各圖中,①表示有酶催化的反應曲線，②表示沒有酶催化的反應曲線,E表示酶降低的活化能。正確的圖解是()C下圖是人體某個化學反應的示意圖。（1）圖中的哪個英文字母代表酶？酶為生活添姿彩閱讀P81-82頁,關于酶本質的探索1、巴斯德和李畢希的觀點各有什么積極意義?各有什么局限性？2、從畢希納的實驗可以得出什么結論？3、薩姆納用了9年才證明脲酶是蛋白質，并獲諾貝爾化學獎，你認為他成功的主要原因是什么？4、請給酶下一個較完整的定義。討巴斯德之前發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某些物質起作用引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣薩姆納酶是蛋白質李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能總結酶的定義1773年意大利科學家斯巴蘭札尼喂食鷹的實驗1836年法國科學家施旺提取胃液實驗1926年美國科學家薩姆納從刀豆中提取脲酶實驗，并證明脲酶是蛋白質20世紀80年代美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也有催化功能關于酶本質的探究小結酶的化學成分

酶的來源

酶的功能酶是一類生物催化劑活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的是有機物。大部分酶是蛋白質，也有少數(shù)是RNA。2、酶的本質（板書）【相關知識】動物（或者人）體內不同部位的消化酶（如唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸肽酶等）的消化對象和作業(yè)環(huán)境（恒溫、不同PH值）目前已發(fā)現(xiàn)的酶有4000多種，它們分別催化不同的化學反應。加酶洗衣粉的制成與效用(溫水、適用于不同的衣物）固氮微生物的生物固氮作用（固氮酶、27℃、中性PH值）吃饅頭，細嚼慢咽，感覺很甜，為什麼？治療糖尿病的胰島素制劑為什麼只能注射，不能口服？進入冬眠的動物體，代謝很緩慢，根本原因是？有關酶的正確敘述是（）①是有分泌功能細胞產(chǎn)生的②有的從食物獲得，有的在體內轉化而來③凡是活細胞，都能產(chǎn)生酶④酶大都是蛋白質⑤有的酶是蛋白質，有的酶是膽固醇⑥酶在代謝過程中有多種功能⑦在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調控作用⑧酶只是起催化作用。

A．①②⑤B．②③⑦

C．③④⑧D．④⑤⑥C2.細胞內合成酶的主要的場所是（）

A.細胞質B.線粒體

C.核糖體D.內質網(wǎng)C3.下列有關酶的敘述錯誤的是A.組成大多數(shù)酶的基本單位是氨基酸B.少數(shù)的酶是RNAC.每種酶都具有高效性，專一性D.酶都具有消化功能D4、下列有關酶的敘述中錯誤的是（）

A所有的酶都含有C、H、O、NB酶不一定只在細胞中起催化作用

C酶的組成單位是氨基酸

D人體內的酶也在不斷的更新C5、在唾液中加入雙縮脲試劑，其結果是（）A產(chǎn)生氣泡B溶液呈藍色C溶液呈紫色D產(chǎn)生磚紅色沉淀C催化劑可以降低化學反應的活化能，而且與無機催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性——酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。（板書）

實驗設計1、在不同的溫度下，同一種酶的活性是否會受到影響？2、在不同的pH下，同一種酶其活性是否會改變？請設計相關的實驗，驗證你們的假設酶有哪些特性？哪些因素會影響酶的活性？酶對化學反應的催化效率為酶的活性。一、科學探究步驟提出問題作出假設設計實驗進行實驗分析結果表達與交流（溫度/pH會影響酶的活性嗎？）（溫度/pH會影響酶的活性）（設計方案、預期結果…）（按預定方案進行實驗）（分析實驗結果，得出結論：……）（總結，寫實驗報告并適當交流）影響酶活性的條件二、控制變量自變量：人為改變的變量。因變量：隨著自變量變化而變化的變量。無關變量：對照組：空白對照、自身對照單一變量原則1、控制變量實驗組：2、對照實驗：除了一個因素（反應條件）外，其余因素都保持不變的實驗。步驟試管編號說明1234一二

結果結論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3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燃不復燃變亮復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應條件自變量因變量無關變量8滴大量復燃變量

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒步驟試管編號說明1234一

H2O2濃度劑量二劑量結果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3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燃不復燃變亮復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應條件自變量因變量無關變量對照組實驗組對照實驗少量肝臟研磨液為什么4號試管的反應速率比3號試管快得多？二酶的特性說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率1.酶具有高效性（板書）該實驗中自變量因變量和無關變量分別是什么？酶具有高效性事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的倍。107

～1013上述實驗說明了：酶的高效性保證了細胞內化學反應的順利進行能量供應的穩(wěn)定。是細胞內的化學反應能在常溫、常壓、中性水溶液環(huán)境中進行的關鍵因素。

酶具有高效性的意義：分組1234（1）底物：過氧化氫2ml2ml2ml2ml

（2）不同條件下處理

FeCl3（2滴）

－

－

＋

－肝臟研磨液（2滴）

－

－

－

＋

加熱（90℃）

－

＋

－

－

(3)觀察和記錄現(xiàn)象

氣泡產(chǎn)生速度

衛(wèi)生香復燃情況

探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用

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，生成磚紅色的沉淀?，F(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應該如何設計這個實驗？你有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？2.酶具有專一性（板書）淀粉溶液蔗糖溶液實驗步驟一二三實驗現(xiàn)象結論加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應5min2號試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩約60℃水浴2min1號試管中加入2mL淀粉溶液白色無變化棕色磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用每一種酶只能催化

化學反應。細胞代謝能夠有條不紊地進行，與酶的

是分不開的。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反應。酶具有專一性（例如，二肽酶可以水解由任意兩種氨基酸組成的二肽。）酶活性：酶對化學反應的催化效率。從上面進行的實驗我們看出進行實驗需要一定的條件，比如淀粉酶60℃左右最好。能不能設計一個實驗，來證明溫度會影響酶的活性？3.酶的作用條件比較溫和1號試管淀粉溶液實驗步驟一二三四實驗現(xiàn)象結論2號試管3號試管加入淀粉酶2滴，振蕩試管各加入2mL淀粉溶液藍色保持0℃冰水中反應約5min加熱至100℃，反應約5min加熱至60℃，反應約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色探究溫度對淀粉酶活性的影響酶促反應速率最快時的環(huán)境溫度稱為該酶促反應的最適溫度。0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受溫度影響示意圖

一般地，動物體內的酶最適溫度在35－40℃之間；植物:40－50℃之間細菌和真菌最適溫度差別較大，有的達70℃。溫度對酶活性的影響T過高酶失活T過低只是使酶活性降低1號試管過氧化氫溶液實驗步驟一二三四實驗現(xiàn)象結論2號試管3號試管加入2ml水試管各加入1mL淀粉酶溶液磚紅色沉淀加入2ml淀粉溶液，并在60度下水浴3支試管分別加入2ml斐林試劑，邊加入邊振蕩，沸水浴1min，觀察顏色變化只有在適合的pH下酶的催化效率最好無明顯變化無明顯變化探究pH對淀粉酶活性的影響加入2mlHCl加入2mlNaOHυ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖一般地，動物體內的酶最適pH在6.5－8.0之間；但是胃蛋白酶的最適pH為1.5;

植物體內的酶最適pH在4.5－6.5之間；pH對酶活性的影響酶促反應速率最快時的環(huán)境pH稱為該酶促反應的最適pH。PH過高、過低酶失活通過探究溫度、pH對酶活性影響的實驗結果由此可看出酶的作用條件有什么特點？作用條件溫和溫度過高、過低；pH過酸、過堿都會影響酶的活性高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質相同嗎？

不同過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活；低溫雖然使酶活性明顯下降，但能使酶的空間結構保持穩(wěn)定，在適宜溫度下其活性可以恢復。酶適于在0－4℃保存。思考酶的特性：具有高效性具有專一性作用條件較溫和1、關于酶的特性，下列表述中錯誤的是（）A、酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機物B、化學反應前后，酶的化學性質和數(shù)量不變C、酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度影響D、一旦離開活細胞，酶就失去催化能力D小試牛刀2．與酶的化學本質不同的物質是：()A．抗體B．胰島素C．脂肪酶D．性激素3．在測定胃蛋白酶活性時，將溶液pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將：（）A．不斷上升B．沒有變化C．先升后降D．先降后升DB課堂練習：4.人在發(fā)高燒時，常常食欲大減，最根本的原因是()

A.所吃食物不能消化

B.胃沒有排空

C.體溫超過合適溫度，消化酶的活性下降

D.吃藥使人沒有了胃口

C★影響酶促反應速率的因素：1、溫度3、酶的濃度：反應速率隨酶濃度的升高而加快。4、底物濃度：在一定濃度范圍內，反應速率隨濃度的升高而加快，但達到一定濃度，反應速率不再變化酶促反應速率酶的濃度酶促反應速率底物濃度酶量一定2、pH生黃豆中含有胰蛋白酶抑制物，食用后容易導致惡心、嘔吐、腹瀉。黃豆應高溫久煮，煮熟煮透即可食用；豆?jié){煮沸后多煮片刻。氰化物進入人體內,迅速與氧化型細胞色素氧化酶的三價鐵相結合，從而抑制了細胞色素氧化酶的活性，使組織不能利用氧，產(chǎn)生細胞內室息。氰化物侵入人體或接觸它們(特別是通過皮膚傷口)，均能引起中毒。輕者頭痛、眩暈、呼吸困難，重者昏、戲攣、血壓下降，甚至在二、三分鐘內無預兆而突然昏致死亡。

酶缺失、失活與疾病某些有機磷農(nóng)藥，如敵百蟲、敵敵畏等，能與神經(jīng)組織中膽堿酯酶的活性中心結合，使酶失去活性，人體也就出現(xiàn)肌肉震顫、瞳孔縮小、心跳減慢等癥狀。酶缺失、失活與疾病酶缺失、失活與疾病當人體患病時，某些酶的活性會出現(xiàn)異常。疾病名稱酶的情況肝炎血清中轉氨酶活性增高糖尿病血清中超氧化物歧化酶活性降低惡性腫瘤（癌）轉移擴散血清中乳酸脫氫酶活性增高佝僂病血清中堿性磷酸酶活性增高酶的應用請?zhí)崆巴瓿蓪嶒炘O計，下次上課在實驗室按照可行的設計方案完成實驗！

酶的特性

高效性酶的特性

專一性溫度對酶活性的影響pH對酶活性的影響我要設計廣告1.請設計實驗來驗證加酶洗衣粉對何種污漬起作用。2.請設計一則加酶洗衣粉的商業(yè)廣告，廣告時間為一分鐘。設計廣告時要注意用語的科學性和藝術性，既反映產(chǎn)品的科技含量，又有濃郁的生活氣息，還要符合廣告法。1.同一個體內的各類活細胞所含有的酶（

）

A、種類有差異，數(shù)量相同

B、種類有差異，數(shù)量不同

C、種類無差異，數(shù)量相同

D、種類無差異，數(shù)量不同B課堂練習:3.人在發(fā)高燒時，常常食欲大減，最根本的原因是A.所吃食物不能消化（）B.胃沒有排空C.體溫超過合適溫度，消化酶的活性下降D.吃藥使人沒有了胃口

4.胃蛋白酶在進入小腸后就幾乎沒有了催化作用，主要原因是（）A.pH不適合B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了C.被小腸中的物質包裹起來，所以起不到催化作用D.小腸中沒有蛋白質可被消化CA5.能夠使唾液淀粉酶水解的是（）A.淀粉酶B.脂肪酶C