降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量“通貨”——ATPATP的主要來源——細(xì)胞呼吸能量之源——光與光合作用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶本節(jié)聚集：1.細(xì)胞代謝為什么離不開酶？2.酶是什么？活化能是什么？3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？問題探討討論：1.1783年斯巴蘭讓尼的實驗要解決什么問題？鳥類的胃是否具有物理消化，沒有化學(xué)性消化問題探討討論：2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了問題探討討論：3.怎樣才能證明你的推測？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一、酶的作用和本質(zhì)：

1.酶在細(xì)胞代謝中的作用：用實驗證明酶的催化效率：2H2O22

H2O+O21.常溫2.加熱3.FeCl3

4.加肝液2H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O2討論：1、與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？

2號試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率；

2、在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？不能3、3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？

說明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；

4、3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么？

4號試管的反應(yīng)速率比3號試管的快得多，說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多；為什么說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(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。通過對實驗結(jié)果的分析和討論，你對于酶的作用形成了哪些認(rèn)識？請將結(jié)論寫下來。本實驗的結(jié)論：(酶具有高效催化性)

1、氯化鐵溶液中的Fe離子是無機催化劑，能將過氧化氫分解成水和氧。

2、新鮮豬肝中含有過氧化氫酶，也能催化過氧化氫分解成水和氧。

3、二者的催化效率不同，過氧化氫酶的催化效率比Fe離子高10～10713

實驗要求1、什么是變量？

實驗過程中可以變化的因素稱為變量。例：常溫、加熱、氯化鐵溶液、肝臟研磨液等。2、什么是自變量？

人為改變的變量稱做自變量。例：實驗中氯化鐵溶液和肝臟研磨液控制變量3、什么是因變量？隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量。例：實驗中過氧化氫分解速率稱做因變量。4、什么是無關(guān)變量？實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。例：過氧化氫的量、試管的清潔程度、肝臟是否新鮮等5、什么是額外變量？實驗中，由無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果稱為額外變量。額外變量對因變量起干擾作用。例：幾支試管中過氧化氫量不等同、不均衡、不穩(wěn)定，肝臟新鮮與不新鮮等則會在實驗過程中產(chǎn)生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。

故實驗中要控制無關(guān)變量或減少額外變量。6、單一變量原則：單一變量原則是處理實驗中的復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。

有兩層意思：

一是確?！皢我蛔兞俊钡膶嶒炗^測，即：不論一個實驗中有幾個自變量，都應(yīng)做到一個自變量對應(yīng)觀測一個因變量。二是確?！皢我蛔兞俊钡牟僮饕?guī)范，即實驗操作中要盡可能避免無關(guān)變量及額外變量的干擾。7、實驗對照：對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于清除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。實驗對照原則是設(shè)計和實施實驗的準(zhǔn)則之一。通過設(shè)置實驗對照進(jìn)行對比，既可排除無關(guān)變量的影響，又可增加實驗結(jié)果的可信度和說服力。實驗組：是接受實驗變量處理的對象組對照組：是不接接受實驗變量處理的對象組空白對照：是不做任何實驗處理的對象組自身對照：指實驗與對照在同一對象上進(jìn)行，即不另設(shè)對照組。例：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實驗條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的。例：動物激素飼喂小動物飼喂甲狀腺激素(實驗組)

飼喂甲狀腺抑制激素(條件對照組)

不飼喂藥劑(空白對照組)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？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分子初態(tài)活化能活躍狀態(tài)2.作用機理：駕車翻越一座高山，加熱加壓相當(dāng)于給汽車加大油門，用催化劑則相當(dāng)干幫司機找到一條穿山隧道。走隧道需要能量少?；罨苊傅拇呋瘷C理是降低活化能酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的圖解

Fe離子和過氧化氫酶促使過氧化氫分解，但它們并未供給過氧化氫能量，而是降低了過氧化氫反應(yīng)的活化能。酶降低活化能的催化效率比無機催化劑顯著。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。酶的本質(zhì)資料分析關(guān)于酶本質(zhì)的探索

P81

1、巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義？各有什么局限性？看p81討論提示：巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用；

李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用的。提示：巴斯德是微生物學(xué)家，特別強調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點上，使科學(xué)研究更加有的放矢。

2、科學(xué)發(fā)展過程中出現(xiàn)爭論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭論的原因是什么，這一爭論對后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起了什么作用畢希納的實驗說明：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。

3、從畢希納的實驗可以得出什么結(jié)論？提示：薩姆納歷時9年用正確的科學(xué)方法，堅持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。4、薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)、并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎。你認(rèn)為他成功的主要原因是什么？酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。(四膜蟲的rRNA前體具有催化活性)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。5、請給酶下一個較完整的定義P82練習(xí)2

為什么說酶是細(xì)胞代謝所必須的？說出兩條理由。

(1)細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要高效率地進(jìn)行，酶的催化效率比無機催化劑高得多。

(2)細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行，無機催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。拓展題：P821、給你一份某種酶的結(jié)晶，你能設(shè)計實驗鑒定它是不是蛋白質(zhì)嗎？請簡略寫出實驗驟，想一想，在薩姆納之前，為什么很難鑒定酶的本質(zhì)？提示：可用鑒定蛋白質(zhì)的方法，在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質(zhì)，主要是因為細(xì)胞中酶的提取和純化非常困難。拓展題2

你想知道哪些RNA具有生物催化活性嗎？是否還存在具有催化活性的DNA呢？請查閱資料或擊提示(1)如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性

(2)目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的報道酶的特性

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、強酸、強堿等破壞

反應(yīng)條件較溫和：一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的探究：影響酶活性的條件P83一、提出問題

影響酶活性有哪些？二、作出假設(shè)

例：溫度、pH值、酶的濃度、底物濃度、抑制劑、激活劑等三、實驗材料：

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、斐林試劑四、實驗用具：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、PH試紙、火柴五、設(shè)計實驗六、進(jìn)行實驗七、分析結(jié)果八、結(jié)論和應(yīng)用九、表達(dá)和交流十、感興趣的同學(xué)進(jìn)一步探究

影響酶促反應(yīng)的因素常有：

溫度：動物35～40度植物40～50度細(xì)菌、真菌體70度

PH值：動物6.5～8.0胃蛋白酶1.5

酶的濃度底物濃度抑制劑激活劑

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)生產(chǎn)的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。Ｐ８６：３下圖表示的是某類酶作用的模型，嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋酶的什么特性？提示:這個模型中A代表某類酶,B代表反應(yīng)底物,C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物.這個模型的含義是:酶A與底物B專一性結(jié)合,催化化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D.這個模型揭示了酶的專一性.Ｐ８６：３下圖表示的是某類酶作用的模型，嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋酶的什么特性？拓展題:Ｐ８６：1.下圖表示的是在最適溫度下,反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響.(1)請解釋在A、B、C三點時刻化學(xué)反應(yīng)的狀況.

A點:隨著反應(yīng)底物濃度的增加,反應(yīng)速率加快.B點:反應(yīng)速率在此時達(dá)到最高.C點:反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高,維持在相對穩(wěn)定的水平.ABCO反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度拓展題:Ｐ８６：1.下圖表示的是在最適溫度下,反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響.(2)如果在A點溫度升高10℃,曲線會發(fā)生什么變化?為什么?請畫出變化后的曲線.ABCO如果A點時溫度升高10℃,曲線上升的幅度變小.因為圖中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化.溫度高于或低于最適溫度,反應(yīng)速率都會變慢.反應(yīng)物濃度反應(yīng)速率拓展題:Ｐ８６：1.下圖表示的是在最適溫度下,反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響