降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第第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)活化能的酶排除物理性消化排除物理性消化2 2、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。3 3、胃內(nèi)起催化消化作用的物質(zhì)主要是什么？、胃內(nèi)起催化消化作用的物質(zhì)主要是什么？1 1、為什么將肉塊放入金屬籠內(nèi)？、為什么將肉塊放入金屬籠內(nèi)？ 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)胞代謝細(xì)胞代謝：比較過氧化氫在不同比較過氧化氫在不同條件下的分解條件下的分解酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究： 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：比較過氧化氫

2、在不同條件下的分解：比較過氧化氫在不同條件下的分解2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 22 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 22 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2Fe3+過氧化氫酶過氧化氫酶2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2檢驗(yàn)方法？檢驗(yàn)方法？帶火星的衛(wèi)生香帶火星的衛(wèi)生香1、為什么要選用、為什么要選用新鮮的新鮮的肝臟？肝臟？2、為什么要將肝臟制成、為什么要將肝臟制成研磨液研磨液？想一想想一想步驟步驟試管編號(hào)試管編號(hào) 說明說明1 12 23 34 4 一一二二 觀觀察察結(jié)論結(jié)論2ml2ml2ml

3、2ml3%3%3%3%常溫常溫90FeCl3肝臟研肝臟研磨液磨液2 2滴滴2 2滴滴不明顯不明顯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)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件反應(yīng)條件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 H H2 2OO2 2 濃度濃度劑量劑量劑量劑量氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生帶火星的木條帶火星的木條對(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)組實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：控制變量與對(duì)照實(shí)驗(yàn)：控制變量與對(duì)照實(shí)驗(yàn)：自變量：實(shí)驗(yàn)中自變量：實(shí)驗(yàn)中 的

4、變量。的變量。因變量：隨因變量：隨 而變化的變量。而變化的變量。無關(guān)變量：無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一 些些 ，對(duì)，對(duì) 造成影響造成影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t； 對(duì)照性原則；科學(xué)性原則對(duì)照性原則；科學(xué)性原則對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變對(duì)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(duì)照實(shí)驗(yàn)。的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組。 人為控制改變?nèi)藶榭刂聘淖冏宰兞孔宰兞繉?shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果可變因素可變因素1）與）與1號(hào)試管相比，

5、號(hào)試管相比，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說明號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說明了什么？了什么？2號(hào)試管，號(hào)試管，加熱加熱能促進(jìn)能促進(jìn)H2O2的分解的分解,提高反應(yīng)速率；提高反應(yīng)速率；2） 3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？么？FeCl3中的中的Fe3+ 和新鮮肝臟中的和新鮮肝臟中的過氧化氫酶過氧化氫酶都能加快過氧化都能加快過氧化氫分解的速率，氫分解的速率，3）3號(hào)試管和號(hào)試管和4號(hào)試管相比，號(hào)試管相比，4號(hào)試管中的反應(yīng)速率快號(hào)試管中的反應(yīng)速率快,這說這說明了什么？明了什么？過氧化氫酶比過氧化氫酶比Fe3+ 的催化效率的催化效率高高

6、得多，得多，試一試對(duì)現(xiàn)象的分析試一試對(duì)現(xiàn)象的分析問題質(zhì)疑：?jiǎn)栴}質(zhì)疑：1 1、與、與1 1號(hào)試管相比，為什么號(hào)試管相比，為什么2 2號(hào)試管加熱后過氧化氫就號(hào)試管加熱后過氧化氫就能分解？能分解？加熱使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱使反應(yīng)加快的本質(zhì)：使使過氧化氫過氧化氫分子得到能量，分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。 分子從分子從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活活躍狀態(tài)躍狀態(tài)所需要的所需要的能量能量稱為稱為降低降低了了化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能 FeClFeCl3 3中中FeFe3+3+和肝臟研磨液的和肝臟研磨液的過氧化氫過氧化氫酶酶

7、都能加快過氧化氫分解，原因與都能加快過氧化氫分解，原因與2 2號(hào)號(hào)試管的相同嗎？試管的相同嗎？與無機(jī)催化劑相比較，與無機(jī)催化劑相比較，酶降低活化能的作酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高用更顯著，因而催化效率更高。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%20%的肝臟研的肝臟研磨液磨液 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%3.5%的的FeClFeCl3 3溶液溶液 過氧化氫酶過氧化氫酶 Fe Fe3+3+所含酶相對(duì)數(shù)所含酶相對(duì)數(shù)量：量：1 1FeFe3+3+的相對(duì)的相對(duì)數(shù)量：數(shù)量：2525萬萬3 3號(hào)試管加號(hào)試管加FeClFeCl3 3溶液溶液4 4號(hào)管加號(hào)管加新鮮肝臟研新鮮肝臟研磨液磨液氣泡：氣泡：較多較多氣

8、泡：氣泡：大量大量衛(wèi)生香：衛(wèi)生香：不猛不猛烈烈衛(wèi)生香衛(wèi)生香：猛：猛烈烈酶具有高效性酶具有高效性各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱加熱： FeFe3+3+：酶酶：提高提高分子的能量分子的能量降低降低化學(xué)反應(yīng)的活化能化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能2、現(xiàn)象解釋：、現(xiàn)象解釋：一、一、 酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)閱讀教材閱讀教材P P81818282,“,“關(guān)于酶本質(zhì)的探索關(guān)于酶本質(zhì)的探索”思考：思考：巴斯德、李畢希、畢希納、薩姆納、巴斯德、李畢希、畢希納、薩姆納、切赫和奧特曼的觀點(diǎn)各是什么？切赫和奧特曼的觀點(diǎn)各是什么？酶 來源來源 功能功能化學(xué)本質(zhì)化學(xué)

9、本質(zhì)活細(xì)胞活細(xì)胞催化性催化性降低化學(xué)反應(yīng)降低化學(xué)反應(yīng)活化能活化能大部分是蛋白質(zhì)，大部分是蛋白質(zhì)，少部分是少部分是RNARNA酶的本質(zhì)：酶的本質(zhì)： 酶是酶是活細(xì)胞活細(xì)胞產(chǎn)生的具有產(chǎn)生的具有催化催化作用的有機(jī)作用的有機(jī)物，其中絕物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)少數(shù)RNARNA也具有也具有催化功能。催化功能。合成原料？合成原料？細(xì)胞代謝細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)著的許多化學(xué)反應(yīng)顯著降低顯著降低化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)活化能活化能酶酶小結(jié)離離 不不 開開 溫和條件下明溫和條件下明顯加快顯加快作用機(jī)理作用機(jī)理 酶是生物催化劑，與化學(xué)上的催化劑酶是生物催化劑，與化學(xué)上的催

10、化劑催化效率相同嗎？催化效率相同嗎？一、酶的高效性超效加酶超效加酶事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的10107 710101313倍。倍。試管編號(hào)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)象帶火星衛(wèi)生香檢驗(yàn)對(duì)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(duì)照組 實(shí)驗(yàn)組自變量自變量因變量因變量1.該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？答：酶具有高效性 2. 如果只用試管4能否證明酶具有高效性？3.兩支試管的唯一區(qū)別是催化劑不同，如果兩試管的溫度也不同，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？ 酶

11、酶高效性高效性的曲線的曲線 （1 1）催化劑可）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化，與無機(jī)催化 劑相比，酶的催化效率更高。劑相比，酶的催化效率更高。 （2 2）酶只能縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需時(shí)間）酶只能縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需時(shí)間, , 不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 （3 3）酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)?？谇焕镉型僖旱矸勖?，為什么塞進(jìn)口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化?思考：二、酶的專一性一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。酶催化反應(yīng)的機(jī)制（底物酶催化反應(yīng)的機(jī)制（底物-酶結(jié)合）酶

12、結(jié)合）酶具有專一性酶具有專一性序號(hào)序號(hào)項(xiàng)項(xiàng) 目目試管試管1 12 23 34 41 1淀淀 粉粉 溶溶 液液2mL2mL2mL2mL/ / /2 2蔗蔗 糖糖 溶溶 液液/ / /2mL2mL2mL2mL3 3淀淀 粉粉 酶酶2mL2mL/ / /2mL2mL4 4蔗蔗 糖糖 酶酶/ /2mL2mL2mL2mL/ /5 5斐斐 林林 試試 劑劑2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL6 6磚紅色沉淀磚紅色沉淀有有無無無無有有實(shí)驗(yàn)：酶具有專一性實(shí)驗(yàn)：酶具有專一性酶A未加酶 （酶B）2、酶具有專一性、酶具有專一性底物A濃度反應(yīng)速率3 3、酶的作用條件較溫和、酶的作用條件較溫和t/mmol.

13、 s/mmol. s-1 -1最適溫度最適溫度酶活性受溫度影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖溫度低于最適溫度時(shí)溫度低于最適溫度時(shí)酶活性隨著溫度的升高酶活性隨著溫度的升高而上升而上升溫度高于最適溫度時(shí)溫度高于最適溫度時(shí)酶活性隨著溫度的升酶活性隨著溫度的升高而下降高而下降最適溫度時(shí)：最適溫度時(shí)：酶活性最高酶活性最高動(dòng)物動(dòng)物:3540oC；植物植物:4050oC之間；之間；微生物最適溫度差別很大微生物最適溫度差別很大有些酶：有些酶：60oC實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：探究溫度對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)探究溫度對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)一系列溫度梯度分別處理淀粉和淀粉酶溶液，一系列溫度梯度分別處理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉和相應(yīng)溫度淀粉酶溶液

14、混合一段時(shí)間，淀粉和相應(yīng)溫度淀粉酶溶液混合一段時(shí)間，其它因素一致，滴加碘液，檢測(cè)是否出現(xiàn)藍(lán)其它因素一致，滴加碘液，檢測(cè)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺，即達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。色及藍(lán)色的深淺，即達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。? 2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程度）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程度取取淀粉、淀粉酶淀粉、淀粉酶分別放入試管分別放入試管 各自在所控制的溫度各自在所控制的溫度下處理一段時(shí)間下處理一段時(shí)間 淀粉與相應(yīng)溫度的淀粉酶混合淀粉與相應(yīng)溫度的淀粉酶混合 在在各自所控制的溫度下保溫一段時(shí)間各自所控制的溫度下保溫一段時(shí)間 滴加滴加碘液碘液，觀察，觀察顏色變化顏色變化 注意：實(shí)驗(yàn)程序中注意：實(shí)驗(yàn)程序中2 2、3 3步一定不能顛倒步一定不能顛倒pH低于最適

15、低于最適pH時(shí)時(shí)酶活性隨著酶活性隨著pH的升高而的升高而上升上升pH高于最適高于最適pH時(shí)時(shí)酶活性隨著酶活性隨著pH的升高的升高而下降而下降最適最適pH時(shí)：時(shí)：酶活性最高酶活性最高動(dòng)物動(dòng)物: :6.56.5 8.08.0例外，胃蛋白酶例外，胃蛋白酶的最適的最適pH:pH:1.51.5植物植物:4.54.5 6.56.5。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究探究PHPH值對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思路值對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思路一系列一系列PHPH梯度的溶液分別處理梯度的溶液分別處理H2O2酶，用酶，用不同不同PHPH值處理的值處理的H2O2酶催化酶催化H2O2分解，分解，其它因素一致，觀察氣泡的產(chǎn)生量及衛(wèi)生其它因素一致，

16、觀察氣泡的產(chǎn)生量及衛(wèi)生香的助燃情況香的助燃情況，即達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＜催_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。pH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響 實(shí)驗(yàn)程序?qū)嶒?yàn)程序步步驟驟實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容內(nèi)容試管試管1 1試管試管2 2試管試管3 31 1注入等量注入等量過氧化過氧化氫酶氫酶溶液溶液2 2滴滴2 2滴滴2 2滴滴2 2注入不同注入不同pH的溶液的溶液1 mL1 mL蒸蒸餾水餾水1 mL1 mL鹽酸鹽酸1 mL1 mLNaOHNaOH3 3注入等量的注入等量的H2 2O2 2溶液溶液2 2 mL2 2 mL2 2 mL4 4觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象有大量氣有大量氣泡泡產(chǎn)生產(chǎn)生無氣泡無氣泡產(chǎn)生產(chǎn)生無氣泡無氣泡產(chǎn)生產(chǎn)生注意：實(shí)驗(yàn)程序中注

17、意：實(shí)驗(yàn)程序中2、3步一定不能顛倒步一定不能顛倒酶活性受溫度影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖最適溫度最適溫度t/mmol. s/mmol. s-1 -1酶活性受酶活性受pH值影響示意圖值影響示意圖低溫、高溫、過酸、過堿對(duì)酶活性的影響低溫、高溫、過酸、過堿對(duì)酶活性的影響一樣的嗎？一樣的嗎？抑制抑制失活失活失活失活失活失活影響酶促反應(yīng)速率的因素？1.1.溫度、溫度、pHpH2.2.底物濃度底物濃度 酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)隨著底物濃酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速率也增加，但達(dá)到一定濃度后不度的增加，反應(yīng)速率也增加，但達(dá)到一定濃度后不再增加，原因是受到再增加，原因是受

18、到酶數(shù)量的限制酶數(shù)量的限制。 3.3.酶濃度酶濃度 在底物充足、其他條件適宜且固定的條在底物充足、其他條件適宜且固定的條件下，件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正相關(guān)。酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正相關(guān)。 3.3.生成物濃度生成物濃度 在生成物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間能在生成物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間能較長(zhǎng)時(shí)間保持不變，較長(zhǎng)時(shí)間保持不變，在生成物濃度較高時(shí)，反應(yīng)在生成物濃度較高時(shí)，反應(yīng)速率隨明顯下降速率隨明顯下降底物（生成物）濃度底物（生成物）濃度反應(yīng)速率 4.4.激活劑和抑制劑激活劑和抑制劑 酶的活性常受到某些物質(zhì)影響，有些物質(zhì)能增加酶的活性，稱為酶的激活劑； 另一些物質(zhì)則降低酶的活性，稱為

19、抑制劑。 很少量的激活劑或抑制劑就會(huì)影響酶的活性，而且常具有特異性（值得注意的是激活劑和抑制劑不是絕對(duì)的，有些物質(zhì)在低濃度時(shí)為某種酶的激活劑，而在高濃度時(shí)則成為該酶的抑制劑，NaCl是唾液淀粉酶的激活劑，但NaCl濃度到1/3飽和度時(shí)就可抑制唾液淀粉酶的活性）。 同無機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化同無機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是效率的原因是( )( ) A A能降低反應(yīng)的活化能能降低反應(yīng)的活化能 B B能供給反應(yīng)物能量能供給反應(yīng)物能量 C C改變了反應(yīng)的途徑改變了反應(yīng)的途徑 D D降低反應(yīng)活化能的作用更顯著降低反應(yīng)活化能的作用更顯著D 闖闖 關(guān)關(guān)關(guān)于活化能，下列說法不正確的是（關(guān)

20、于活化能，下列說法不正確的是（ ） A A是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量要的能量 B B加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化能夠的活化能 C C無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更多而加快反應(yīng)速率的總量更多而加快反應(yīng)速率 D D酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)更容易進(jìn)行而使反應(yīng)更容易進(jìn)行闖闖 關(guān)關(guān)C 酶具有極強(qiáng)催化功能的原因是酶具有極強(qiáng)催化功能的原因是 （ ） A A、增強(qiáng)了反應(yīng)物之間的接觸面、增強(qiáng)了反應(yīng)物之間的接觸面 B B、降低了反應(yīng)物分子的活化能、降低了反應(yīng)物分子的活化能 C C、提高了反應(yīng)物分子的活化能、提高了反應(yīng)物分子的活化能 D D、酶提供使反應(yīng)開始所必須的活化能、酶提供使反應(yīng)開始所必須的活化能闖闖 關(guān)關(guān)B（20092009遼寧、寧夏卷）遼寧、寧夏卷）下圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是下列敘述正確的是 A A當(dāng)反應(yīng)溫度由當(dāng)反應(yīng)溫度由t2t2調(diào)到最適溫度時(shí)