河北省邯鄲四中高二生物《5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》課件

1、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),一、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。,二、酶在細(xì)胞代謝中的作用,2 H2O2 2 H2O + O2,1、常溫下反應(yīng) 2、加熱 3、Fe3+做催化劑 4、過氧化氫酶,一、細(xì)胞代謝,比較過氧化氫在不同條件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,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(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， Fe3+和過氧化氫酶都能加快H2O2分解，但 過氧化氫

2、酶的催化效率更高,反應(yīng)條件,對(duì)照組,實(shí) 驗(yàn) 組,對(duì)照實(shí)驗(yàn),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:,酶在細(xì)胞代謝中的作用,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,更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,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,反應(yīng)物,產(chǎn)物,活化能,反應(yīng)進(jìn)程,能量,催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用,反應(yīng)物,產(chǎn)物,活化能,反應(yīng)進(jìn)程

3、,能量,.,酶的作用： 同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。,降低活化能 催化作用,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,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

4、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,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。,三、酶的本質(zhì),二、酶在細(xì)胞代謝中的作用,一、細(xì)胞代謝,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,學(xué)習(xí)目標(biāo),1說明酶在細(xì)胞代謝中的特征 2進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn),判 斷,1.所有的酶都是蛋白質(zhì),2.只有在細(xì)胞質(zhì)中才存在酶,3.酶是由生物體活細(xì)胞產(chǎn)生的,只能在生物體內(nèi)發(fā)揮催化作用,說明過氧化氫酶比Fe3+的催

5、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 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

6、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,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)5min,2號(hào)試管中加入2mL 蔗糖溶液,加入斐林試劑,振蕩,約60水浴2min,1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,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

7、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、酶具有高效性,反應(yīng)底物 A 反應(yīng)產(chǎn)物 B 某類酶 C D,1.2.3代表 反應(yīng)的過程,這個(gè)圖解釋了 酶的什么特性?,酶的特性,專一性,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)5min,2號(hào)試管中加入2mL 蔗糖溶液,加入斐林試劑,振蕩,約60水浴2min,1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)

8、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,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,2號(hào)試管,3號(hào)試管,加入淀粉酶1mL，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

9、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。,用坐標(biāo)圖建構(gòu)“溫度對(duì)酶活性影響的數(shù)學(xué)模型”。并回答： （1）AB段的含義是： BC段的含義是： （2）A點(diǎn)與C點(diǎn)時(shí)酶的區(qū)別是：,用坐標(biāo)圖建構(gòu)“溫度對(duì)酶活性影響的數(shù)學(xué)模型”。并回答： （1）AB段的含義是： BC段的含義是： （2）A點(diǎn)與C點(diǎn)時(shí)酶的區(qū)別是：,遷移訓(xùn)練4.,隨溫度的升高酶的活性不斷增強(qiáng),隨溫度的升高酶的活性不斷減弱，到點(diǎn)溫度時(shí)，酶失活。,A點(diǎn)酶的活性只是降低但仍有活性，在適宜溫度下酶的活性可恢復(fù)，而點(diǎn)時(shí)酶在高溫下變性失活，酶的活性不再恢復(fù)。,低,活性,最適溫度,空間結(jié)構(gòu),動(dòng)物：35-40攝氏度 植物 40-5

10、0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)？,1號(hào)試管,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,pH7,pH=12,pH2,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,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。,遷移訓(xùn)練2.,用坐標(biāo)圖建構(gòu)“pH對(duì)酶活性影響的數(shù)學(xué)模型”。并回答： （1）BA段的含義是： BC段的含義是： （2）A點(diǎn)與C點(diǎn)時(shí)酶的相同點(diǎn)是：,v/mmol.s-