降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課本節(jié)聚集：1.細(xì)胞代謝為什么離不開酶？2.酶是什么？3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天問題探討討論：1.1783年斯巴蘭札尼的實(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？第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、酶的作用和本質(zhì)：

1.酶在細(xì)胞代謝中的作用：用簡單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：原理：2H2O2→

2

H2O+O21.常溫2.加熱3.FeCl3

4.加肝液第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意哪些事項(xiàng)？

1.實(shí)驗(yàn)時(shí)肝臟必須要新鮮;2.要使用肝臟的研磨液;3.滴加氯化鐵和肝臟研磨液不能合用一支滴管;4.要注意觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象;5.不要讓過氧化氫接觸皮膚。第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天控制變量與對照實(shí)驗(yàn)1、自變量：實(shí)驗(yàn)中人為改變的變量。2、因變量：隨自變量而變化的變量。3、無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會存在的一些可變因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。4、對照實(shí)驗(yàn)：除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫做對照實(shí)驗(yàn)。5、對照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對照組與實(shí)驗(yàn)組。第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天試管編號1234H2O2溶液2ml2ml2ml2ml變量不處理900C中水浴

加FeCl3溶液

加肝臟研磨液氣泡現(xiàn)象帶火星的衛(wèi)生香檢驗(yàn)對照實(shí)驗(yàn)比較過氧化氫酶在不同條件下的分解

無

少量

較大量

大量火星變亮

復(fù)燃對照組實(shí)驗(yàn)組自變量因變量第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天說明：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，所以說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。酶憑什么能擔(dān)此大任？第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天提高化學(xué)反應(yīng)速率的途徑：

(1)用加熱或光照給反應(yīng)體系提供能量。

(2)使用催化劑。那么，為什么使用催化劑可以提高反應(yīng)速率呢？第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天活化能：在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)物分子的平均能量水平較低，為“初態(tài)”。在反應(yīng)的任何一瞬間反應(yīng)物中都有一部分分子具有了比初態(tài)更高一些的能量，高出的這一部分能量稱為“活化能”在一定溫度下，1mol反應(yīng)底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能就是該反應(yīng)底物的活化能。單位J/mol第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天思考：1molH2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時(shí)需要吸收75KJ的熱量，這75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入過氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。少了的46KJ的熱量是不是由過氧化氫酶提供的呢？如果不是由過氧化氫提供的，那么如何解釋為何少了46KJ的熱量呢？第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2、酶的發(fā)現(xiàn)：1836年,德國科學(xué)家施旺提取胃液中消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)----胃蛋白酶.1926年,美國科學(xué)家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶結(jié)晶,并證明它是一種蛋白質(zhì).20世紀(jì)30年代,科學(xué)家相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶,指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì).1783年,意大利科學(xué)家斯巴蘭札尼用“金屬籠肉塊”實(shí)驗(yàn)推斷胃液中一定含有消化肉塊的物質(zhì)----說明胃具有化學(xué)性消化的作用.20世紀(jì)80年代以來,美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化作用.第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3、酶的化學(xué)本質(zhì)：

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱為酶活性.正由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速進(jìn)行。第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天酶在活細(xì)胞產(chǎn)生，但可分布在細(xì)胞內(nèi)（如呼吸酶）或細(xì)胞外（如唾液淀粉酶）。同一個(gè)體內(nèi)各類細(xì)胞所含酶的種類、數(shù)量

，是

______的結(jié)果。都不同基因選擇性表達(dá)第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天相同點(diǎn)：改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。降低活化能，使速率加快。酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天酶的特性第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反應(yīng)速率專一性：任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物多樣性：種類繁多易變性：容易被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞

反應(yīng)條件較溫和：第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天序號項(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)象磚紅無第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天探究：影響酶活性的條件實(shí)驗(yàn)材料：

2％淀粉酶溶液、20％肝臟研磨液、3％可溶性淀粉溶液、體積分?jǐn)?shù)為30％的過氧化氫溶液、5％HCl、5％NaOH、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑實(shí)驗(yàn)用具：試管、量筒、小燒杯、大燒杯、滴管、試管夾、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)、PH試紙、火柴第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天項(xiàng)目試管１２３淀粉酶溶液1mL1mL1mL蒸餾水1mL//NaOH/1mL/HCl//1mL淀粉溶液2mL2mL2mL結(jié)果現(xiàn)象磚紅無磚紅無磚紅第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天pH值：在極端的酸性或堿性條件下會變性而完全失去活性，大多數(shù)酶的最適PH值為4.5-8.0范圍內(nèi)。（1）動(dòng)物體內(nèi)的酶最適宜pH大多在6.5—8之間。唾液pH為6.2—7.4，胃液的pH為0.9—1.5，小腸液的pH為7.6。（2）植物體內(nèi)的酶最適pH大多在4.5—6.5之間。第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天探究溫度對淀粉酶活性的影響(1)自變量：溫度（已知淀粉酶的適用溫度范圍是50～75℃）(2)因變量：(3)無關(guān)變量：不同溫度條件下淀粉酶的活性實(shí)驗(yàn)操作順序、溶液的量、時(shí)間、溫度是否達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度等（0℃、60℃、100℃）如何檢測？淀粉淀粉酶麥芽糖2.實(shí)驗(yàn)用品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的淀粉酶溶液、冰水（0℃）、熱水、碘液(4)實(shí)驗(yàn)原則：單一變量原則、等量原則、對照實(shí)驗(yàn)原則1.實(shí)驗(yàn)分析第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天探究溫度對淀粉酶活性的影響

試管

3.具體操作步驟加入淀粉酶溶液保溫5分鐘加入淀粉溶液1231mL1mL1mL0℃60℃100℃2mL2mL2mL1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化1’2’3’0℃60℃100℃將對應(yīng)編號的溶液混合將1’試管淀粉溶液倒入1號管，2’試管的倒入2號管，3’試管的倒入3號管，振蕩搖勻0℃60℃100℃////////////保溫1分鐘4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

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1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)0℃60℃100℃保溫5.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論

溫度會影響酶的活性第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天6.拓展試管1的現(xiàn)象說明：0℃下酶仍有活性，只是活性很低，隨著溫度升高，這時(shí)酶活性增強(qiáng)；

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1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)0℃60℃100℃保溫變溫處理2分鐘60℃60℃/觀察顏色變化藍(lán)色消退藍(lán)色不變/試管3的現(xiàn)象說明：100℃下酶已經(jīng)失去活性，并且酶的這種失活是不可恢復(fù)的。第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天溫度過高和過低對酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天溫度：一般而言，溫度越高化學(xué)反應(yīng)越快，但酶是蛋白質(zhì)，若溫度過高會發(fā)生變性而失去活性，因而酶促反應(yīng)一般是隨著溫度升高反應(yīng)加快，直至某一溫度活性達(dá)到最大，超過這一最適溫度，由于酶的變性，反應(yīng)速度會迅速降低。

大多數(shù)酶，在30-40℃范圍內(nèi)顯示最高活性。

低溫不會使酶失去活性，低溫時(shí)酶活性降低，但若再給予適宜的溫度，酶活性又增強(qiáng)。高溫可導(dǎo)致酶失去活性，絕大多數(shù)酶在70℃以上，其空間結(jié)構(gòu)即被破壞。

熱對酶活性的影響對食品很重要，如，綠茶是通過把新鮮茶葉熱蒸處理而得，經(jīng)過熱處理，使酚酶、脂氧化酶、抗壞血酸氧化酶等失活，以阻止兒茶酚的氧化來保持綠色。紅茶的情況正相反，是利用這些酶進(jìn)行發(fā)酵來制備的。

第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天影響酶促反應(yīng)的因素常有：

溫度

PH值酶的濃度底物濃度抑制劑激活劑第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

影響酶活性的因素：除溫度和PH對酶活性的影響外，酶濃度和反應(yīng)底物的濃度也能影響酶促反應(yīng)的速度。

丙丁

第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

酶的濃度：在有足夠底物而又不受其它因素的影響的情況下，則酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。底物濃度：