降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 （公開課）

1、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)胞代謝 概念：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。,實(shí)驗(yàn)探究： 比較過氧化氫在不同條件下的分解。 實(shí)驗(yàn)原理 2H2O2 2H2O + O2 條件1：常溫下分解。 條件2：加熱分解。 條件3：加入FeCl3后分解。 條件4：加入肝臟研磨液（H2O2酶）后分解。,一、酶在細(xì)胞代謝中的作用,酶的作用及本質(zhì),實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論,步驟及記錄,2ml,2ml,2ml,2ml,2滴Fecl3,2滴肝臟研磨液,90水 浴加熱, 比較過氧化氫在不同條件下的分解,1、與1試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？ 這一現(xiàn)象說明什么？為什么？,2

2、號(hào)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。,比較號(hào)與號(hào)試管的現(xiàn)象,號(hào)試管,90OC水浴,號(hào)試管,比較H2O2在不同條件下的分解,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。, 比較過氧化氫在不同條件下的分解,2、3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？為什么？,Fe3+和過氧化氫酶促進(jìn)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分解反應(yīng)的活化能。, 比較過氧化氫在不同條件下的分解,3、3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？說明什么？為什么？,同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著， 因而催化效率跟高

3、。,結(jié)論：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。,變量：實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素。,自變量：,因變量：,無關(guān)變量：,人為改變的變量。,隨著自變量的變化而變化的變量。,除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一些可變因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。,（1）比較過氧化氫在不同條件下的分解,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,過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣,反應(yīng)條件,對照實(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)

4、。,對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則： 1、單一變量原則。 2、等量原則。,2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試管,過氧化氫分解速度用產(chǎn)生氣泡數(shù)目多少表示,加入試劑的量;實(shí)驗(yàn)室的溫度;氯化鐵和肝臟研磨液的新鮮程度等,1號(hào)試管,2,3,4號(hào)試管,2號(hào):90度水浴加熱 3號(hào):加入3%的氯化鐵 4號(hào):加入20%肝臟研磨液,問題探討 斯帕蘭札尼實(shí)驗(yàn),斯帕蘭扎尼實(shí)驗(yàn),結(jié)果：肉塊消失了 問題：什么原因使肉塊消失了？ 推論：胃內(nèi)含有消化肉塊的某種物質(zhì)。 如何證明這種物質(zhì)的存在？ 推敲：金屬小籠的作用？ 結(jié)論：,胃具有化學(xué)性消化的功能。,誰在起作用呢？,資料分析,巴斯德之前,巴斯德,李比希,畢希納,薩姆納,只與死的酵母菌分解出的物質(zhì)有關(guān),活

5、細(xì)胞粉碎后所得的物質(zhì)作用和活的酵母細(xì)胞作用一樣,酶是蛋白質(zhì),發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命無關(guān),只與活的酵母菌有關(guān),RNA也具有生物催化功能,活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具催化作用的有機(jī)物。,來源場所,功能,化學(xué)本質(zhì),酶的本質(zhì)：,（絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA）,(2)反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量均沒有變化。,(1)酶能降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，但并不改變反應(yīng)的方向,酶的特性,SOD，全名叫超氧化物歧化酶，被廣泛用于食品、飲料、牙膏和化妝品中，它能去除人體內(nèi)的垃圾超氧化物，使人延緩衰老，保持青春活力；,加酶洗衣粉，洗衣粉添加進(jìn)蛋白酶后大大增強(qiáng)了去污能力，能把衣物洗得潔凈如新；,奧妙的lip

6、o配方，其實(shí)就是脂肪酶,“去漬3倍更快更輕松”,酶的特性,說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。,為什么4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多？, 比較過氧化氫在不同條件下的分解,酶的特性,一、酶具有高效性,酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑107-1013倍,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。,思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是萬能的了？就一種酶是不是就可以催化所有的化學(xué)反應(yīng)了呢？,思考2：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?,說明酶還有專一性,二、酶具有專一 性,肉的主要成分為蛋白質(zhì)，淀粉酶不能催化蛋白質(zhì)的水解,淀粉酶能催化淀

7、粉分解，能否催化其他的化學(xué)反應(yīng) （例如：蔗糖）？ 現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？,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。,1、探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用,酶的專一性,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地進(jìn)行，與酶的 是分不開的。,一種或一類,專一性,（例如，二肽酶可以水解由任意兩種氨基酸組成的二肽。）,酶活性：酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率。,酶的特性,1、酶具有高效性,2、

8、酶具有專一性,小結(jié)與繼續(xù)研究：,酶具有高效性和專一性；那么它的這兩個(gè)特性 的發(fā)揮是不是在任何條件下都可以呢？,思考：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？,我們的假設(shè)：溫度可以影響酶的活性,想想怎么用實(shí)驗(yàn)去探究溫度是如何影響酶的活性的？怎么樣才能使你的假設(shè)變?yōu)槭聦?shí)？,問題聚焦,1、選擇淀粉酶還是H2O2酶作為實(shí)驗(yàn)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？,選擇淀粉酶， 因?yàn)镠2O2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),1號(hào)試管,2號(hào)試管,3號(hào)試管,加入淀粉酶2滴，振蕩,試管各加入2mL淀粉溶液,藍(lán)色,保持0冰水中反應(yīng)約5min,

9、加熱至100，反應(yīng)約5min,加熱至60， 反應(yīng)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,2、探究溫度對淀粉酶活性的影響,本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理嗎,探究溫度對淀粉酶活性的影響,試管各加入2mL淀粉溶液,取3支試管，分別加入等量淀粉酶溶液,取1號(hào)試管和一支加有酶溶液的試管，共同加熱至60，保持約5min,取2號(hào)試管和一支加有酶溶液的試管，共同在0冰水保持約5min,取3號(hào)試管和一支加有酶溶液的試管，共同加熱至100，保持約5min,給、號(hào)試管分別加入對應(yīng)的淀粉酶溶液2滴，振蕩保溫5min,支試管各加入兩滴碘液，震蕩觀察。,無明顯變化,藍(lán)色,藍(lán)色,只有在適合的溫

10、度下酶的催化效率最高,在最適宜溫度下，酶的活性最高，溫度偏高或偏低酶的活性都會(huì)明顯降低。,較高的溫度容易使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性。,交流與表達(dá)：,實(shí)驗(yàn)過程中先加酶再調(diào)控溫度同樣能說明溫度對酶活性的影響，你贊同嗎？改用斐林試劑檢測有不妥之處嗎？為什么？,不，因?yàn)槊傅拇呋矢?，加酶后再?變量（溫度）的調(diào)控，底物已經(jīng)被催化 分解一部分了。,不行，因?yàn)殪沉衷噭z測過程中要加熱， 而本實(shí)驗(yàn)中的變量是溫度。,我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？,唾液的PH為6.27.4,胃液的PH為0.91.5,那

11、么PH值不同，對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）？,思考,3、探究pH對過氧化氫酶活性的影響,加入過氧化氫酶2滴,滴加2滴鹽酸,滴加2滴蒸餾水,滴加2滴NaOH,試管各加入2mL H2O2溶液,23min后將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入試管中,無明顯變化,復(fù)燃,無明顯變化,只有在適合的pH下酶的催化效率最高,在最適宜PH下，酶的活性最高，PH偏高或偏低酶的活性都會(huì)明顯降低。,在過酸過堿的條件下， 都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu) 遭到破壞而失去活性,思考： 高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？,不同，過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活

12、；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。,影響酶活性的因素：如PH值,小結(jié)： 1、酶的特性：酶具有_性。酶具有_性。酶的作用條件_。 2、影響酶催化的變化因素：受到_、_等的影響。 3、影響因素的變化與酶的催化效率：在最適溫度或最適pH之前，隨溫度或pH的逐步增加，酶的催化效率也_，在最適溫度或最適pH之后，隨溫度或pH的不斷增加，酶的催化效率_， 4、酶的失活：過_、過_或溫度_，會(huì)使酶的_遭到破壞，使酶_。 5、酶的活性恢復(fù)：0左右時(shí)，酶的_很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)_，在適宜的溫度下酶的活性可以_。,高效,專一,比較溫和,溫度,PH值,逐漸升高,不斷降低,酸 堿,過高,空間結(jié)構(gòu),

13、失活,活性,沒遭破壞,恢復(fù),影響酶促反應(yīng)的因素：溫度、PH值、酶的濃度、底物濃度等。,(一般來說影響蛋白質(zhì)活性的因素都能影響酶的活性。),低溫：抑制 高溫：失活,過酸：失活 過堿：失活,(1)溫度、pH,過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。,影響酶促反應(yīng)的因素：溫度、PH值、酶的濃度、底物濃度等。,(一般來說影響蛋白質(zhì)活性的因素都能影響酶的活性。),(2)酶的濃度：反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。,酶的濃度(a),酶的濃度(2a),(3)底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快，但達(dá)到一定濃度，反應(yīng)速率不

14、再變化。,酶量一定,底物濃度(v),底物濃度(2v),(a),影響酶促反應(yīng)的因素：溫度、PH值、酶的濃度、底物濃度等。,(一般來說影響蛋白質(zhì)活性的因素都能影響酶的活性。),1、胃蛋白酶的最適溫度為37，在測定其活性時(shí)，將溶液從0 37 過程中，胃蛋白酶的活性將( )； 將溶液從100 37 過程中，胃蛋白酶的活性將( )。 A.不斷上升B.沒有變化C.先升后降D.不斷下降,B,A,鞏固練習(xí),2.人在發(fā)高燒時(shí)，常常食欲大減，最根本的原因是 （ ） A.所吃食物不能消化 B.胃沒有排空 C.體溫超過合適溫度，消化酶的活性下降 D.吃藥使人沒有了胃口 3.胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后就幾乎沒有了催化作用，主

15、要原因是（ ） A.pH不適合 B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了 C.被小腸中的物質(zhì)包裹起來，所以起不到催化作用 D.小腸中沒有蛋白質(zhì)可被消化,C,A,習(xí)題鞏固,4、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。,A,B,C,反應(yīng)速率,反應(yīng)物濃度,（1）請解釋在A、B、C三點(diǎn)時(shí)該化學(xué)反應(yīng)的狀況。,A點(diǎn)：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。,B點(diǎn)：反應(yīng)速率在此時(shí)達(dá)到最高。,C點(diǎn)：反應(yīng)速率不再隨著反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。,習(xí)題鞏固,4、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。,A,B,C,反應(yīng)速率,反應(yīng)物濃度,（2）如果在A點(diǎn)時(shí)溫度升高10，曲線會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？請畫出變化后的曲線