降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、 第第1 1節(jié)節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第第5 5章章 細胞的能量供應(yīng)和利用細胞的能量供應(yīng)和利用（一）（一）酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) CO2+H2O 有機物有機物 +O2光能光能葉綠體葉綠體: : 氨基酸氨基酸 多肽多肽( (蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)）脫水縮合脫水縮合核糖體：核糖體： 細胞中每時每刻都進行著許多化細胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細胞代謝細胞代謝。 線粒體線粒體: :有機物有機物 +O2 CO2+H2O+能量能量酶酶酶酶酶酶 細胞代謝細胞代謝實質(zhì)上是細胞內(nèi)高度有序的實質(zhì)上是細胞內(nèi)高度有序的酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)的總稱。酶促的總稱。酶促反應(yīng)中反應(yīng)

2、中被酶作用的物質(zhì)被酶作用的物質(zhì)叫做叫做底物底物；經(jīng)反應(yīng)；經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)產(chǎn)生的物質(zhì)叫做叫做產(chǎn)物產(chǎn)物。一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用2 2 H H2 2O O2 2 2 2 H H2 2O + OO + O2 21 1、常溫下反應(yīng)、常溫下反應(yīng)2 2、加熱反應(yīng)、加熱反應(yīng)3 3、FeFe3+3+做催化劑做催化劑4 4、過氧化氫酶、過氧化氫酶比較比較過氧化氫過氧化氫在不同條件下在不同條件下的的分解分解豬肝研磨液豬肝研磨液加入試管直接觀察加入試管直接觀察酒精燈水浴加熱酒精燈水浴加熱滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液用簡單的實驗證明酶的催化效率：用簡單的實驗證明酶的催化效率：1.1.

3、常溫常溫 2.2.水浴加水浴加熱熱 3.FeCl3.FeCl3 3 4 4. .肝臟研磨液肝臟研磨液一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用步驟步驟試管編號試管編號 說明說明1 12 23 34 4一一 H H2 2OO2 2 濃度濃度 劑量劑量二二 反應(yīng)條件反應(yīng)條件 劑量劑量結(jié)結(jié)果果氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒衛(wèi)生香燃燒結(jié)論結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫常溫90FeCl3肝臟研肝臟研磨液磨液2滴蒸餾水滴蒸餾水2滴蒸餾水滴蒸餾水2滴滴2滴滴少量少量較多較多大量大量不復(fù)燃不復(fù)燃 不復(fù)燃不復(fù)燃變亮變亮復(fù)燃復(fù)燃加熱促進加熱促進H H2 2O O2 2分解，提高反應(yīng)速率，分解，

4、提高反應(yīng)速率，F(xiàn)eFe3+3+和過氧化氫酶都能加快和過氧化氫酶都能加快H H2 2O O2 2分分解，但過氧化氫酶的催化效率更高解，但過氧化氫酶的催化效率更高自變量自變量因變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量變量變量對照組對照組實驗組實驗組對照實驗對照實驗比較比較過氧化氫過氧化氫在不同條件下在不同條件下的的分解速率分解速率不明顯不明顯對照原則對照原則: :設(shè)計對照實驗設(shè)計對照實驗, ,既要有對照組又要既要有對照組又要有實驗組。有實驗組。 單一變量原則：單一變量原則：在對照實驗中在對照實驗中, ,除了要觀察的除了要觀察的變量發(fā)生變化外變量發(fā)生變化外, ,其他變量都應(yīng)保持相同。其他變量都應(yīng)保持相同。等量原則

5、：等量原則：各組加入的試劑要等各組加入的試劑要等量量重復(fù)原則：重復(fù)原則：重復(fù)多次實驗，避免偶然性重復(fù)多次實驗，避免偶然性實驗設(shè)計原則實驗設(shè)計原則: :常態(tài)：常態(tài)：在一個化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始在一個化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始時，反應(yīng)物分子平均能量水平較低，稱為時，反應(yīng)物分子平均能量水平較低，稱為“常態(tài)常態(tài)”。激發(fā)態(tài)：激發(fā)態(tài)：當(dāng)反應(yīng)物分子獲得能量參與反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)物分子獲得能量參與反應(yīng)時，其內(nèi)部能量高于常態(tài)能量時所處的狀時，其內(nèi)部能量高于常態(tài)能量時所處的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。當(dāng)分子獲得能量的時候，態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。當(dāng)分子獲得能量的時候，便由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)，即便由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)，即處于

6、激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)?；罨埽夯罨埽悍肿臃肿訌某B(tài)從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量所需要的能量稱為稱為活化能活化能反應(yīng)物反應(yīng)物產(chǎn)物產(chǎn)物活化能活化能反應(yīng)進程反應(yīng)進程能量能量加熱加熱加 熱 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 的 作 用加 熱 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 的 作 用產(chǎn)物產(chǎn)物活化能活化能反應(yīng)進程反應(yīng)進程能量能量催 化 劑 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 的 作 用催 化 劑 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 的 作 用.7575無催化劑催化無催化劑催化2929過氧化氫酶過氧化氫酶5454用膠態(tài)鉑催化用膠態(tài)鉑催化活化能活化能(kJ.mol(kJ.mol-1)-1)條件條

7、件 無機無機催化劑催化劑.實驗結(jié)論：實驗結(jié)論： 催化劑催化劑可以可以降低降低化學(xué)反應(yīng)的活化能化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且，而且與無機催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的與無機催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性優(yōu)越性酶降低活化能的作用更顯著，因而酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。催化效率更高。巴斯德之前巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德巴斯德發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)發(fā)酵是整個細胞酵是整個細胞而而不是細不是細胞中某些物質(zhì)胞中某些物質(zhì)起作用起作用引起發(fā)酵的是引起發(fā)酵的是細胞中的細胞中的某些物質(zhì)某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵

8、母細胞死亡并只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用裂解后才能發(fā)揮作用畢希納畢希納酵母細胞中的酵母細胞中的某些物質(zhì)某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后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繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣薩姆納薩姆納酶是蛋白質(zhì)酶是蛋白質(zhì)李比希李比希少數(shù)少數(shù)RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能切郝、奧特曼切郝、奧特曼酶的化學(xué)成分酶的化學(xué)成分 酶的來源酶的來源 酶的功能酶的功能活細胞活細胞產(chǎn)生的產(chǎn)生的具有具有生物催化作用生物催化作用的的是是有機物。有機物。一類一類什么是酶？什么是酶？二、酶的發(fā)現(xiàn)和本質(zhì)二、酶的發(fā)現(xiàn)和本質(zhì)1. 酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)酶酶是一類是一

9、類生物催化劑生物催化劑大部分酶是蛋白質(zhì)，也有大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是少數(shù)是RNA例例1 1下列關(guān)于酶的敘述，正確的是下列關(guān)于酶的敘述，正確的是( () )A A酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用B B酶都有消化作用酶都有消化作用C C調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)不一定是酶調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)不一定是酶D D酶都是在核糖體上合成的酶都是在核糖體上合成的課堂練習(xí)課堂練習(xí):C三、三、酶的特性：酶的特性： 1、酶的、酶的高效性高效性 意義：保證細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行；保證細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行；保證細胞所需能量的穩(wěn)定供應(yīng)。保證細胞所需能量的穩(wěn)定供應(yīng)。3443少量肝臟少量肝臟研磨液

10、研磨液酶的催化效率是無機催化劑的酶的催化效率是無機催化劑的10107 7 - 10- 101313 倍倍 比較過氧化氫酶和比較過氧化氫酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率2 2、酶的、酶的專一性專一性 每一種酶只能催化每一種酶只能催化一一種化種化合物或一類化合物合物或一類化合物的化的化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)如如:淀粉酶只能水解淀粉，淀粉酶只能水解淀粉，多肽酶多肽酶只能水解只能水解多肽多肽三、三、酶的特性：酶的特性：底底 物：受酶催化而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子物：受酶催化而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子酶促反應(yīng)：酶促反應(yīng)：受酶催化受酶催化的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)1894年，德國有機化學(xué)家年，德國有機化學(xué)家Fisher提出提

11、出鎖鑰學(xué)說鎖鑰學(xué)說酶的催化機理酶的催化機理“鎖鑰學(xué)說鎖鑰學(xué)說” 酶與底物剛開始并不互補，而是在受到誘導(dǎo)酶與底物剛開始并不互補，而是在受到誘導(dǎo)之后才形成互補的形狀。底物一旦結(jié)合上去，之后才形成互補的形狀。底物一旦結(jié)合上去，就能就能誘導(dǎo)酶蛋白的構(gòu)像發(fā)生相應(yīng)的變化誘導(dǎo)酶蛋白的構(gòu)像發(fā)生相應(yīng)的變化，從而，從而使酶和底物契合并引起底物發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)使酶和底物契合并引起底物發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束，產(chǎn)物從酶上脫落下來后，酶的結(jié)構(gòu)又會恢束，產(chǎn)物從酶上脫落下來后，酶的結(jié)構(gòu)又會恢復(fù)。復(fù)。酶的催化機理酶的催化機理誘導(dǎo)契合學(xué)說誘導(dǎo)契合學(xué)說蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麥芽糖酶麥芽糖酶 由這些

12、酶的名字你能想到什么嗎？由這些酶的名字你能想到什么嗎？探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用淀淀粉和蔗糖粉和蔗糖都是都是非還原性糖非還原性糖，淀粉淀粉在酶的催在酶的催化作用下能水解為化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖麥芽糖和葡萄糖。蔗糖蔗糖在酶在酶的催化作用下能水解為的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖。 現(xiàn)在給你現(xiàn)在給你淀粉淀粉酶酶溶液，溶液，蛋白酶蛋白酶溶溶 液，要液，要觀觀察淀粉察淀粉酶能催化哪種糖酶能催化哪種糖水解水解，應(yīng)該如何應(yīng)該如何設(shè)計這個實驗？設(shè)計這個實驗？ 你你怎么知道怎么知道淀粉酶催化了糖淀粉酶催化了糖的水的水解呢？解呢？淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液

13、蔗糖溶液實實驗驗步步驟驟一一二二三三實驗實驗現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論分別加入分別加入淀粉酶淀粉酶2 2滴滴，振蕩，試管下半部，振蕩，試管下半部浸入浸入6060左右的熱水中，反應(yīng)左右的熱水中，反應(yīng)5min5min2 2號試管中加入號試管中加入2mL2mL蔗糖蔗糖溶液溶液加入斐林試劑加入斐林試劑 振蕩振蕩約約6060水浴水浴2min2min1 1號試管中加入號試管中加入2mL2mL淀粉淀粉溶液溶液無變化無變化磚紅色沉淀磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解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探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用實實驗驗步步驟驟一一二二1 1號加入

14、號加入 淀粉酶淀粉酶2 2號加入號加入 蛋白酶蛋白酶三三 碘液碘液 碘液碘液實驗實驗現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論1 1、2 2號試管中分別加入號試管中分別加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液（兩試管中（兩試管中PHPH和溫度正常且相同）和溫度正常且相同）淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀化淀粉水粉水解解探究淀粉酶和蛋白酶對淀粉的水解作用探究淀粉酶和蛋白酶對淀粉的水解作用不變藍不變藍變藍變藍課堂反饋課堂反饋1 1能使唾液淀粉酶分解的酶能使唾液淀粉酶分解的酶是是 （ ）A.A.肽酶肽酶 B.B.蛋白酶蛋白酶C.C.肪脂酶肪脂酶 D.D.淀粉酶淀粉酶B三、三、酶的特性：酶的特

15、性： 3、酶的、酶的作用條件溫和作用條件溫和 要有合適的溫度、要有合適的溫度、PH1 1、選擇、選擇淀粉酶淀粉酶還是還是HH2 2OO2 2酶酶作為實驗材料？作為實驗材料？三組，高溫，低溫和常溫！三組，高溫，低溫和常溫！2 2、要、要設(shè)計幾組實驗？選擇幾個溫度？設(shè)計幾組實驗？選擇幾個溫度？淀粉酶。因為淀粉酶。因為 HH2 2OO2 2受溫度影響也會分解受溫度影響也會分解3 3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍碘液，看是否變藍實驗：探實驗：探究影響酶活性的條件究影響酶活性的條件（一（一) )探究溫度對酶活性的影響探究溫度對酶活性的

16、影響序號序號項項目目試管試管1 12 23 31 1淀粉溶液淀粉溶液 1ml1ml2ml2ml3ml3ml2 2 - -淀粉酶淀粉酶1ml1ml1ml1ml1ml1ml3 3溫度溫度60 60 沸水沸水冰水冰水4 4碘液碘液2 2滴滴2 2滴滴2 2滴滴5 5實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象以上設(shè)計有兩點錯誤以上設(shè)計有兩點錯誤: :一是加入的可溶性淀粉溶液沒有遵循一是加入的可溶性淀粉溶液沒有遵循等量原則等量原則; ;二是試劑加入的順序錯誤二是試劑加入的順序錯誤2 2、3 3步應(yīng)互換。步應(yīng)互換。 以上設(shè)計是否有錯誤？以上設(shè)計是否有錯誤？1 1號試管號試管淀粉溶液淀粉溶液實驗實驗步驟步驟一一二二三三四四實驗現(xiàn)象實

17、驗現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號試管號試管3 3號試管號試管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振蕩滴，振蕩試管各加入試管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液藍色藍色保持保持00冰水中冰水中約約5min5min加熱至加熱至100100，約約5min5min加熱至加熱至6060，約約5min5min各加入兩滴碘液各加入兩滴碘液振蕩振蕩無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍色藍色探究溫度對淀粉酶活性的影響探究溫度對淀粉酶活性的影響 在在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較較低，低， 較高的溫度容易使酶較高的溫度容易使酶的的空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)遭遭到到

18、破壞，破壞，蛋蛋白質(zhì)變性，而失白質(zhì)變性，而失去去活性活性。每種酶都有自己每種酶都有自己的的最適溫度最適溫度動物動物： 35-4035-40植植物：物： 40-40- -5050 細菌、真菌細菌、真菌 差差別較大別較大在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起疑問：疑問：60時，為什么肉塊長時間不能被分解？時，為什么肉塊長時間不能被分解？如何找到酶活性最高時的溫度？如何找到酶活性最高時的溫度？ 通通過以上實驗可以知道，酶在最適溫度下，過以上實驗可以知道，酶在最適溫度下，活性最高?；钚宰罡?。 那那么么PHPH值不同，對酶的活性有沒有影響呢？值不同，對酶的活性有沒有影響

19、呢？設(shè)計一個實驗，來探究設(shè)計一個實驗，來探究pHpH會會影響酶的催化效率（活性）？影響酶的催化效率（活性）？（二（二) )探究探究PHPH對酶活性的影響對酶活性的影響缺缺少對照少對照組組以上設(shè)計是否科學(xué)？以上設(shè)計是否科學(xué)？序序號號項項目目試管試管1 1號號2 2號號1 1 - -淀粉酶淀粉酶溶液溶液 1ml1ml1ml1ml2 2PH PH NaOHNaOH 1ml 1ml HClHCl 1ml 1ml 3 3可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 2ml 2ml 4 4溫度溫度 60 60 60 60 5 5斐林試劑斐林試劑 2ml 2ml 2ml 2ml 6 6實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 1

20、1號試管號試管過氧化氫過氧化氫溶液溶液實驗實驗步驟步驟一一二二三三四四實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號試管號試管3 3號試管號試管加入過氧化氫酶加入過氧化氫酶2 2滴，振蕩滴，振蕩23min23min試管各加入試管各加入2mL2mL過氧化氫溶液過氧化氫溶液無明顯變化無明顯變化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的只有在適合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好復(fù)燃復(fù)燃無明顯變化無明顯變化探究探究pHpH對過氧化氫酶活性的影響對過氧化氫酶活性的影響過氧化氫酶過氧化氫酶在最適合的在最適合的pHpH下，下，酶的

21、活酶的活性性最高最高動動物物PH 6.5-8.0PH 6.5-8.0胃胃蛋白蛋白酶酶 1.51.5胰液中的胰液中的酶酶 8-98-9植物植物體體PH 4.5-6.5PH 4.5-6.5過酸、過過酸、過堿，堿，都都會會使酶的使酶的空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)遭到遭到破壞破壞, ,蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)變性變性，使酶永久失活。，使酶永久失活。3、酶的作用條件溫和、酶的作用條件溫和 不同，不同，過酸、過堿或溫度過高過酸、過堿或溫度過高，會，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失酶永久失活活；低溫低溫使酶活性明顯下降，但在使酶活性明顯下降，但在適宜適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。溫度下其活性可以恢復(fù)。 高溫、低溫、過酸和過堿對酶活高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？性的影響其本質(zhì)相同嗎？四、四、影響酶促反應(yīng)速率的因素：影響酶促反應(yīng)速率的因素：1 1、溫度、溫度3 3、酶的濃度：、酶的濃度：反應(yīng)速率隨反應(yīng)速率隨 酶濃度的升高而加快。酶濃度的升高而加快。4 4、底物濃度：、底物濃度：在一定濃度在一定濃度 范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃范圍內(nèi)，