第1節(jié)_降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶PPT

1、降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量通貨ATPATP的主要來(lái)源細(xì)胞呼吸能量之源光與光合作用 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：酶的作用、本質(zhì)和特性酶的作用、本質(zhì)和特性 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1.1.酶能夠降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶能夠降低化學(xué)反應(yīng)的活化能2.2.控制變量的科學(xué)方法控制變量的科學(xué)方法第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 食物進(jìn)入生物體內(nèi)食物進(jìn)入生物體內(nèi)發(fā)生了怎樣的變化？發(fā)生了怎樣的變化？斯帕蘭札尼鷹的消化作用實(shí)驗(yàn)斯帕蘭札尼鷹的消化作用實(shí)驗(yàn)1.1.斯帕蘭札尼設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)斯帕蘭札尼設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)要解要解決什么問(wèn)題？實(shí)驗(yàn)決什么問(wèn)題？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙設(shè)計(jì)的巧妙之處在哪里？之處在哪里？2.2.根據(jù)肉塊消失的現(xiàn)象你能作出怎樣的假設(shè)？

2、根據(jù)肉塊消失的現(xiàn)象你能作出怎樣的假設(shè)？3.3.怎樣才能證明你的推測(cè)？怎樣才能證明你的推測(cè)？鳥(niǎo)類(lèi)的胃是否只有物理性消化、沒(méi)有化學(xué)性消化？鳥(niǎo)類(lèi)的胃是否只有物理性消化、沒(méi)有化學(xué)性消化？胃液中有某種化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)能將肉塊分解（消化）胃液中有某種化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)能將肉塊分解（消化）收集該物質(zhì)，看看其在體外是否能將肉塊分解。收集該物質(zhì)，看看其在體外是否能將肉塊分解。問(wèn)題探討（教材問(wèn)題探討（教材P78）細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)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(chēng)為反應(yīng)，統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝一、細(xì)胞代謝（新陳代謝）一、細(xì)胞代謝（新陳代謝）葉綠體：葉綠體：CO2+H2O （CH2O) +O2光能光

3、能 酶酶線(xiàn)粒體線(xiàn)粒體: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶核糖體：核糖體： 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶縮合脫水縮合脫水細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，外界細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，外界能量輸入細(xì)胞，并為細(xì)胞所利用，都要能量輸入細(xì)胞，并為細(xì)胞所利用，都要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？常溫常壓下常溫常壓下 化學(xué)上的化學(xué)反應(yīng)都很容易順利進(jìn)化學(xué)上的化學(xué)反應(yīng)都很容易順利進(jìn)行嗎？行嗎？ 化學(xué)上采用什么方式解決這一化學(xué)上采用什么方式解決這一問(wèn)題的？問(wèn)題的？二、酶在細(xì)胞代謝中的催化作用二、酶在細(xì)胞代

4、謝中的催化作用1.比較過(guò)氧化氫在不同比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解條件下的分解2 H2O2 2 H2O + O2高溫高溫 /Fe3 /過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶 通過(guò)比較過(guò)氧化氫在通過(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件不同條件下分解下分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用和意義。的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用和意義。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：試管編號(hào)試管編號(hào)1 12 23 34 4第一步第一步每支試管加每支試管加2ml2ml過(guò)氧化氫溶液過(guò)氧化氫溶液第二步第二步不處不處理理9090水浴水浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶溶液液滴入滴入2 2滴肝滴肝臟研磨液臟研磨液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論

5、1min1min分鐘后，將分鐘后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在液面的上方液面的上方單一變量原則單一變量原則對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量自變量自變量因變量因變量對(duì)照原則對(duì)照原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循原則：可重復(fù)性原則可重復(fù)性原則 等量原則等量原則單一變量原則單一變量原則檢測(cè)因變量，觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。檢測(cè)因變量，觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。注意問(wèn)題：注意問(wèn)題： 實(shí)驗(yàn)時(shí)要選用實(shí)驗(yàn)時(shí)要選用新鮮新鮮的肝臟的肝臟 肝臟要制成肝臟要制成研磨液研磨液 滴加肝臟研磨液和滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時(shí)，溶液時(shí)，不可不可共用同一個(gè)吸管共用同一個(gè)吸管酶能催化生物化學(xué)反應(yīng)，催化效率比酶

6、能催化生物化學(xué)反應(yīng)，催化效率比無(wú)機(jī)催化劑高得多。研究發(fā)現(xiàn)，酶的催化效率無(wú)機(jī)催化劑高得多。研究發(fā)現(xiàn)，酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑催化效率的是無(wú)機(jī)催化劑催化效率的1071013倍。因此，倍。因此，酶具有酶具有高效性高效性 加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，縮短達(dá)到平衡加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，縮短達(dá)到平衡時(shí)間，時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)但不改變平衡點(diǎn) 改變化學(xué)反應(yīng)速率，改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗本身不被消耗 只催化只催化已經(jīng)存在已經(jīng)存在的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng) 都可以在都可以在生物體外生物體外發(fā)揮作用發(fā)揮作用 降低活化能，使反應(yīng)速率加快降低活化能，使反應(yīng)速率加快為什么酶的催化效率會(huì)比無(wú)機(jī)催化劑更高呢？為什么酶的催化效率會(huì)比無(wú)機(jī)

7、催化劑更高呢？ 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需的能量稱(chēng)為應(yīng)的活躍狀態(tài)所需的能量稱(chēng)為。2.2.活化能活化能 H2O2 ( (常態(tài)常態(tài)) ) H2O2( (活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)) )能量能量思考：思考：*1mol H2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時(shí)需要吸收75 KJ的熱量，這75 KJ就是每mol H2O2的活化能。*但加入過(guò)氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29 KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。少了的46 KJ的熱量。 酶和一般催化劑的作用就是降低化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

8、加快。數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。從動(dòng)畫(huà)中我們可以看出，同無(wú)機(jī)催從動(dòng)畫(huà)中我們可以看出，同無(wú)機(jī)催化劑相比，化劑相比，酶酶降低活化能的作用更降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。顯著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，細(xì)正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝能在胞代謝能在溫和溫和條件下條件下快速快速進(jìn)行。進(jìn)行。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(dòng)無(wú)關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德巴斯德發(fā)酵與發(fā)酵與活細(xì)胞活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些細(xì)胞中的某些物質(zhì)物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵，但這些

9、物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用揮作用畢希納畢希納酵母細(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)胞中一樣繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納薩姆納酶是酶是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)李比希李比希切赫、奧特曼切赫、奧特曼少數(shù)少數(shù)RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能酶本質(zhì)的探索酶本質(zhì)的探索酶的化學(xué)本質(zhì)酶的化學(xué)本質(zhì) 酶的來(lái)源酶的來(lái)源 酶的功能酶的功能1.定義定義：2.本質(zhì)本質(zhì)：大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是RNARNA。三、酶的本質(zhì)三、酶的本質(zhì)四、酶的特性四、酶的特性1. 高效性

10、：高效性：酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑催化效酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑催化效率的率的1071013倍。倍。 2. 專(zhuān)一性：專(zhuān)一性：細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶來(lái)催化的。酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱(chēng)為酶活性3.酶的作用條件較溫和酶的作用條件較溫和酶一般在酶一般在比較溫和的條件比較溫和的條件下催下催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為該酶促反應(yīng)的該酶促反應(yīng)的最適溫度最適溫度0最適溫度最適溫度t/mmol. s/mmol. s-1 -1酶活性受溫度影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖溫度對(duì)酶活性的影響溫度對(duì)酶活性的影響在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率

11、在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較都比較較高的溫度容易使酶較高的溫度容易使酶 遭到破壞而失去遭到破壞而失去 。低低空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)活性活性 反應(yīng)溶液反應(yīng)溶液pHpH會(huì)對(duì)酶的活性有影響會(huì)對(duì)酶的活性有影響/mmol. s/mmol. s-1 -1最適最適pH0pH酶活性受酶活性受pHpH影響示意圖影響示意圖pHpH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響在最適在最適pHpH下，下，酶的活性酶的活性 在過(guò)酸過(guò)堿的條件下，都會(huì)使酶的在過(guò)酸過(guò)堿的條件下，都會(huì)使酶的 遭到破壞而失去遭到破壞而失去 。最高最高空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)活性活性pH值：值：在極端的酸性或堿在極端的酸性或堿性條件下會(huì)變性而完全失性條件下會(huì)變性而完全失去

12、活性。去活性。 （1）動(dòng)物體內(nèi)的酶最適）動(dòng)物體內(nèi)的酶最適宜宜pH大多在大多在6.58之間。之間。唾液唾液pH為為6.27.4，胃液，胃液的的pH為為0.91.5，小腸液，小腸液的的pH為為7.6。 （2）植物體內(nèi)的酶最）植物體內(nèi)的酶最適適pH大多在大多在4.56.5之間。之間。 高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活性性 的影響其本質(zhì)相同嗎？的影響其本質(zhì)相同嗎？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)，

13、反應(yīng)速率隨濃范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃 度的升高而加快，但達(dá)度的升高而加快，但達(dá) 到一定濃度，反應(yīng)速率到一定濃度，反應(yīng)速率 不再變化不再變化酶促反應(yīng)速率酶促反應(yīng)速率酶的濃度酶的濃度酶促反應(yīng)速率酶促反應(yīng)速率底物濃度底物濃度酶量一定酶量一定2 2、pHpH 化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)產(chǎn)生來(lái)源產(chǎn)生來(lái)源 生理作用生理作用1.酶的概念酶的概念：2.酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)：絕絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNARNA。歸納總結(jié)歸納總結(jié)3.酶的特性酶的特性高效性高效性:酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107 1013 倍倍專(zhuān)一性專(zhuān)一性:酶的作用條件較溫和酶的作用條件較溫和:需要適宜的溫

14、度和需要適宜的溫度和pH值值4.影響酶促反應(yīng)速率的因素：影響酶促反應(yīng)速率的因素：溫度、溫度、PH（低溫使酶活性（低溫使酶活性降低；高溫、過(guò)酸或過(guò)堿使酶空間結(jié)構(gòu)破環(huán)，失去活性）降低；高溫、過(guò)酸或過(guò)堿使酶空間結(jié)構(gòu)破環(huán)，失去活性）課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：1.人在發(fā)高燒時(shí)，常常食欲大減，最根本的原因是人在發(fā)高燒時(shí)，常常食欲大減，最根本的原因是 A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （ ） B.B.胃沒(méi)有排空胃沒(méi)有排空C.C.體溫超過(guò)合適溫度，消化酶的活性下降體溫超過(guò)合適溫度，消化酶的活性下降D.D.吃藥使人沒(méi)有了胃口吃藥使人沒(méi)有了胃口 2.胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后就幾乎沒(méi)有了催化作用，胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后

15、就幾乎沒(méi)有了催化作用，主要原因是（主要原因是（ ）A.pHA.pH不適合不適合B.B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小腸中的物質(zhì)包裹起來(lái)，所以起不到催化作用被小腸中的物質(zhì)包裹起來(lái)，所以起不到催化作用D.D.小腸中沒(méi)有蛋白質(zhì)可被消化小腸中沒(méi)有蛋白質(zhì)可被消化CA3.3.在過(guò)氧氫酶和在過(guò)氧氫酶和FeFe3+3+的催化效率比較實(shí)驗(yàn)中，把肝臟制成的催化效率比較實(shí)驗(yàn)中，把肝臟制成研磨液的目的是（雙選）研磨液的目的是（雙選） （ ）有利于過(guò)氧化氫酶的釋放有利于過(guò)氧化氫酶的釋放保護(hù)過(guò)氧化氫酶保護(hù)過(guò)氧化氫酶 提高過(guò)氧化氫酶的活性提高過(guò)氧化氫酶的活性增大酶與反應(yīng)底物的接觸機(jī)會(huì)增大酶與反應(yīng)底物的接觸機(jī)會(huì)4.4.酶具有極強(qiáng)的催化功能，最根本的原因是酶具有極強(qiáng)的催化功能，最根本的原因是 （）（）增加了反應(yīng)物之間的接觸增加了